Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Применение двигателя стирлинга для обеспечения автономности тепловых генераторов мобильной техники Дуюн, Владимир Иванович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Дуюн, Владимир Иванович. Применение двигателя стирлинга для обеспечения автономности тепловых генераторов мобильной техники : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.04.02 / Челябинск. высшее военно-автомобильное инженерное училище им. П. А. Ротмистрова.- Челябинск, 1997.- 26 с.: ил. РГБ ОД, 9 98-5/3515-6

Введение к работе

лстуалыюсть темы исследования. Эффективность использования мо-ной техники в условиях низких температур окружающей среды в боль-степени определяется возможностью подготовки к пуску силовой уста-и после продолжительной стоянки в этих условиях, агрегатов к движе-и созданию требуемого ГОСТом микроклимата в кабине транспортного ~гва. Наиболее актуальным из перечисленных условий является пуск тгеля. При отсутствии возможностей гарантированного пуска силовой ювки после продолжительной стоянки эксплуатация мобильной техники ювиях сурового климата связана с необходимостью постоянной работы ітеля в течение всего зимнего периода, что приводит к значительному расходу топлива и моторесурса, возрастанию расходов на техническое вживание, увеличению выбросов токсичных веществ в атмосферу, шое значение и широкое примените в этой связи получили генераторы эты - пламенные подогреватели и отопители. Эти агрегаты, обладая ря-положительных качеств, имеют одну общую особенность, являющуюся щественным недостатком,- для функционировашш им необходима элек-;ская энергия аккумуляторных батарей в течение всего срока работы, ому продолжительность работы предпусковых подогревателей и отопи-і ограничивается степенью разряженности аккулгуляторных батарей, месте с тем продукты сгорания, выбрасываемые из этих установок в ат-еру, содержат значительное количество энергии, термический потенциал юй весьма высок.

«сим образом существует реальная научная проблема, состоящая в ре-и противоречий :

а) между необходимостью увеличения продолжительности работы предпусковых подогревателей и отогаггелей и уменьшением потребления энерпш аккумуляторных батарей;

б) необходимостью энергетических затрат на обеспечение работы тепло-генерирующих установок и значительным количеством высокопотенциальной энергии, выбрасываемой из этих установок в атмосферу с продуктами сгорания.

Цель работы заключалась в разработке и исследовании технической системы "генератор теплоты мобильного средства - стирлинг-генератор электрической энерпш" для обеспечения электрической автономности теплового генератора за счет утилизации энергии продуктов сгорания, выбрасываемых им в атмосферу.

Объектом экспериментального исследовании в настоящей работе служил отопитель ОВ-65Б, который рассматривался как первичный контур, и двигатель Стирлинга размерностью 5,5/2,1, который рассматривался как вторичный контур установки двухуровневого использования теплоты.

Предметом исследования являлись энергетические процессы в установке двухуровневого использования теплоты, а также результаты функционирования элементов, контуров системы и установки в целом.

Гипотеза исследования. Предполагалось:

а) что запаса энергии в продуктах сгорания, выбрасываемых в атмосферу
из тешюгенерирующих установок, достаточно для обеспечения работы ути
лизационного стирлинга;

б) за счет работы утилизационного стирлинга с электрическим генерато
ром удастся не только обеспечить электроэнергией отопитель, но и получить
дополнителыгую электроэнергию для других потребителей.

Для достижения цели работы, на основании гипотезы исследования, были поставлены следующие задачи:

  1. Сформулировать принципы системно-термодинамического анализа установок двухуровневого использования теплоты (УДИТ), включающих тепловой генератор в качестве преобразователя высокопотенциальной теплоты и утилизационный стирлинг-генератор электрической энергии как преобразователь теплоты с меньшим термическим потенциалом.

  2. Разработать систему показателей для оценки эффективности элементов установок двухуровневого использования теплоты, включающих тепловой генератор и утилизационный стирлинг-генератор электрической энергии, и протекающих в таких системах энергетических процессов.

  3. Исследовать структуру энергии потока продуктов сгорания, выходящих из тепловых генераторов, и механизм ее передачи во вторичный контур использования теплоты УДИТ.

  4. На базе одного из генераторов теплоты, используемых на объектах мобильной техники, создать экспериментальную УДИТ, автономную с точки зрения потребления электрической энергии.

  5. Экспериментально подтвердить возможность обеспечения электрической автономности тепловых генераторов и провести зксперігментальньїе исследования энергетических процессов, протекающих в УДИТ, включающих тепловой генератор в качестве первичного контура использования теплоты и утилизационный стирлинг-генератор в качестве вторичного контура.

Методологической основой исследования служили основные положения системного подхода, классическая термодинамика, эксергетическии метод термодинамического анализа и теория рабочего процесса тепловых двигателей.

Методы исследовании. В работе использовались расчетно-аналитические, теоретические и экспериментальные методы, привлекались вычислительная техника, специальная измерительная и регистрирующая аппаратура. Достоверность результатов обеспечивалась подбором современной

измерительной аппаратуры, контролем погрешностей и систематической ( поверкой, а также выполнением рекомендаций соответствующих стандарте и других источников по провидениям испытаний и оценке их результатов.

Научная новизна и теоретическая значимость работы заключается следующих положениях, выносимых на защиту:

  1. Разработаны основные положения системно-термодинамического по, хода к изучению энергетических процессов в установках двухуровневого и пользования теплоты, включающих теплогенерирующие установки мобил: ной техники в качестве первичного контура и. утилизационный стирлин генератор электрической энергии как вторичный контур использования теї лоты.

  2. Сформулированы принципы качественной оценки эффективности злі ментов названных установок, с наибольшей возможной полнотой и отчетлі востью позволяющие установить причины существования "узких мест" ИІ следуемой технической системы, их происхождение и физігческую природ что является главным условием полезности теоретических знаний.

  3. Разработаны теоретические основы оценки работоспособности продуі тов сгорания, выбрасываемых в атмосферу теплогснерирующимн установк; ми.

  4. Проведены экспериментальные исследования термодинамических npi цессов в установке двухуровневого использования теплоты, включающей ті пловой генератор ОВ-65Б (широко используемый на объектах мобильно техники) и утилизационный стирлинг-генератор электрической энергии.

Практическая ценность работы:

1. На базе теплового генератора ОВ-65Б создана экспериментальная уст; новка двухуровневого использования теплоты с утилизащюішьім стирлині генератором электрической энерпш на базе двигателя Стирлинга ДС 5,5/2,]

2.Эксперименталъно подтверждена возможность обеспечения длительной работы теплового генератора ОВ-65Б, входящего в УДИТ, без использования внешних источников электрической энергии после выхода установки на нормальный режим работы и получения дополнительной электрической энергии для других потребителей. При этом включение отопителя в состав УДИТ не снижает его показателей ниже паспортных данных.

Обоснованность и достоверность результатов исследования подтверждается:

- применением современной измерительной аппаратуры;

- получением практического эффекта при реализации теоретических
положений работы.

Апробация работы и внедрение результатов. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на межвузовской научно-технической конферегацга "Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин", г. Челябинск, 1991 г.; научно-техшгческих конференциях Челябинского высшего военного автомобильного инженерного училища, 1992-1996 гг.; Y Всероссийском научно-техническом семинаре "Совершенствование мощностньгх, экономических и экологических показателей ДВС", г. Владимир, 1995 г.; научно-технической конференции Челябинского агроинженерного университета, 1997 г.

Результаты работы могут быть использованы для углубленного анализа термодинамических процессов в установках двухуровневого использования теплоты; изучения различных факторов, влияющих на эти процессы; сравнительной оценки конструктивных вариантов элементов, подсистем и систем рассматриваемой установки с целью повышения ее показателей.

Представленные в диссертации материалы могут найти применение в научно-исследовательских и проектно-конструкторских организациях, занимающихся созданием теплогенерирующих установок.

Реализация результатов работы состоит в том. что они использованы и внедрены:

при выполнении курсовых и дипломных работ, а также при чтении отдельных разделов курса лекций по дисциплинам "Теплотехника" и "Двигатели военной автомобильной техники" в Челябинском высшем военном автомобильном инженерном училище;

разработке перспективных систем нормализации микроклимата в кабинах объектов мобильной техники и обеспечения пуска ее силовых установок в условиях низких температур окружающего воздуха на Шадринском автоагрегатном заводе;

разработке перспективных направлений в повышении готовности мобильной техники к использованию в экстремальных условиях в НИИИАТ-21 МО РФ (г. Бронницы).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, насчитывающего 123 источника, и приложений. Материалы исследования иллюстрированы 38 рисунками и 8 таблицами.