Повышение эффективности утилизационных стирлинг-электрических установок путем совершенствования системы подвода теплоты
Диссертация
Эффективность и надежность утилизационных систем, создаваемых на базе двигателей Стирлинга, существенно зависят от температуры отработавших газов. Температура же эта существенно изменяется в процессе работы ДВС на различных режимах, что снижает эффективность утилизации. В случае же использования стирлинг-электрических установок к сказанному добавляется еще и необходимость обеспечивать неизменный… Читать ещё >
Содержание
- Основные условные обозначения и сокращения
- Глава 1. Использование двигателей Стерлинга для утилизации тепловых потерь. Системы подвода теплоты в этих двигателях (состояние вопроса)
- 1. 1. Возможность и целесообразность использования двигателей Стирлинга для утилизации теплоты отработавших газов ДВС
- 1. 2. Системы подвода теплоты в двигателях Стирлинга
- 1. 3. Постановка цели и задач исследования
- Глава 2. Термодинамическая модель процесса передачи энергии от отработавших газов ДВС во внутренний контур двигателя стирлинг-электрической «установки через промежуточный теплоноситель
- 2. 1. Структура энергии потока отработавших газов поршневых ДВС и процесс передачи ее во внутренний контур двигателя стирлинг-электрической установки через промежуточный теплоноситель
- 2. 2. Термодинамика процесса передачи теплоты от отработавших газов поршневого ДВС во внутренний контур двигателя стирлинг-электрической установки через промежуточный теплоноситель
- 2. 3. Выбор температуры плавления теплоаккумулирующего материала стабилизатора температуры
- Глава 3. Математическая модель процесса передачи энергии от отработавших газов во внутренний контур двигателя стирлинг-электрической установки через * промежуточный теплоноситель
- 3. 1. Математическое описание энергетических процессов * в системе подвода теплоты в случае, когда температура отработавших газов выше температуры теплоаккумулирующего материала
- 3. 2. Математическое описание энергетических процессов в системе подвода теплоты в случае, когда температура отработавших газов выше температуры теплоаккумулирующего материала
- Глава 4. Экспериментальная установка. Программа и методика исследования
- 4. 1. Экспериментальная установка
- 4. 2. Оценка погрешности измерений
- 4. 3. Программа и методика экспериментального исследования
- Глава 5. Результаты экспериментального исследования
- 5. 1. Энергетические показатели потока продуктов сгорания, выбрасываемых в атмосферу
- 5. 2. Исследование энергетических процессов в системе передачи теплоты от отработавших газов к рабочему телу двигателя стирлинг-электрической установки
- 5. 3. Исследование рабочего процесса Стирлинг-электрической установки
Список литературы
- Автомобильные двигатели / Под ред. М. С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. — 591 с.
- Андреев Е. И. Расчет тепло и массобмена в контактных аппаратах. -Д.: Энергоатомиздат, 1985. 192 с.
- Антошкин А.С. Применение мини-ТЭЦ для резервного и основного тепло- и электроснабжения // Двигателестроение, 1998. № 4. — С. 10−12.
- Богданов А.И. Повышение мощностных. экономических и экологических показателей силовых установок за счет утилизации теплоты отработавших газов: Дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1999. — 180 с.
- Бойко С.В. Комплексная оптимизация внутреннего контура ДВГГГ по эксергетическим характеристикам его элементов: Автореф. дис.. канд. техн. наук.-Д., 1983.-17 с.
- Болгарский А.В., Мухачев Г. А., Щукин В. К. Термодинамика и теплопередача: Учебн. для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1975.-495 с.
- Большев Л.Н., Смирнов Н. В. Таблицы математической статистики. -М.: Наука, 1965.-474 с.
- Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. М.: Энергия, 1973. — 296 с.
- Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 288 с.
- Вейник А.И. Техническая термодинамика и основы теплопередачи. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1965. — 375 с.
- Вознесенский В.А. Статические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.: Статистика, 1974. — 192 с.
- Гоннов И.В., Логинов Н. И., Локтионов Ю. В. и др. Теплообменники с жидкокристаллическим теплоносителем в двигателях Стирлинга. М.: ЦНИИатоминформ, 1989. — 46 с.
- Гоннов И.В., Локтионов Ю. В. Двигатель Стирлинга: возможности и перспективы // Развитие нетрадиционных источников энергии: Сб. трудов ИАТЭ. Обнинск, 1990. — С. 156−165.
- Горшков A.M., Нестратова З. Н., Подольский А. Г. Процессы в открытых термодинамических системах // Машиностроение. 1987. — № 9. — С. 45−51.
- ГОСТ 37.001.054−86. Автомобили и двигатели. Выбросы вредных веществ. Нормы и методы определения, М: Изд-во стандартов, 1986. — 56 с.
- Дан П., Рей Д. Тепловые трубы. М.: Энергия, 1979. — 272 с.
- Двигатели внутреннего сгорания: Учеб. / Под ред. В. Н. Луканина. -М.: Высш. шк., 1995.-1 кн.-268 с.
- Двигатели Стирлинга / Под ред. М. Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1977. — 152 с.
- Двигатели Стирлинга / Пер. с англ. Б. В. Сутугина / Под ред. В. М. Бродянского. М.: Мир, 1975. — 448 с.
- Дубовкин Н.Ф. Справочник по углеводородным топливам и их продуктам сгорания. М.: Госэнергоиздат, 1962. — 288 с.
- Евенко В.И. Определение основных параметров регенераторов двигателей Стирлинга//Двигателестроение, 1983. № 2. — С. 17−19.
- Елисеев В.Б., Сергеев Д. И. Что такое тепловая труба? М.: Энергия, 1971.- 136 с.
- Зедгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. М.: Наука, 1976. — 390 с.
- Земельман М.А. Метрологические основы технических измерений. -М.: Изд-во стандартов, 1991. 228 с.
- Иванченко Н.Н., Ставнцкнй В. В. Теплообмен и гидравлическое сопротивление в регенераторе, спеченном из дискретных волокон меди // Двигателестроение, 1984. № 9. — С. 25−26.
- Кирюшатов А.И. Использование нетрадиционных возобновляющихся источников энергии в сельскохозяйственном производстве. М.: Аг-ропромиздат, 1991. — 96 с.
- Коваленко Ю. Ф. Повышение эффективности двигателей внутреннего сгорания за счет утилизации теплоты их отработавших газов: Дис.. .канд. техн. наук. Челябинск, 2003. — 174 с.
- Козьминых В.А. Исследование элементов системы утилизации теплоты на базе двигателя Стирлинга для автомобильной техники: Дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1994. — 122 с.
- Костенко Г. Н. Эксергетический анализ тепловых процессов и аппаратов. Одесса: ОПИ, 1964. — 32 с.
- Котенко Э.В. Разработка математической модели и методики расчета аккумуляторов теплоты на фазовом переходе: Дис.. канд. техн. наук. -Воронеж, 1996. 125 с.
- Кукис B.C. Двигатель Стирлинга как утилизатор теплоты отработавших газов. // Автомобильная промышленность. 1988. — № 9. — С. 19−20.
- Кукис B.C., Вольных В. И. Некоторые результаты испытаний двигателя Стирлинга размерностью 3,0/6,5 // Двигателестроение. 1984. — № 10. -С. 12−15.
- Кукис B.C. Двигатели внутреннего сгорания: эксергетический анализ идеализированных циклов поршневых и турбопоршневых ДВС. Иркутск, 1973.-44 с.
- Кукис B.C. Доводка рабочего процесса ДВПТ размерностью 3,0/6,5 // Двигателестроение, 1986. № 5. — С. 53−55.
- Кукис B.C. Потоки и потери эксергии в турбопоршневых ДВС // Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания. Иркутск, 1975. — С. 15−28.
- Кукис B.C. Системно-термодинамические основы применения двигателей Стирлинга для повышения эффективности силовых и теплоис-пользующих установок мобильной техники: Дис.. д-ра техн. наук. Челябинск, 1989. — 461 с.
- Кукис B.C. Энергетические установки с двигателем Стирлинга в качестве утилизатора тепловых потерь. Челябинск: ЧВВАИУ, 1997. 122 с.
- Кукис B.C., Богданов А. И. Результаты снижения токсичности отработавших газов дизеля КамАЗ-740 с помощью каталитического нейтрализатора // Труды Таврической государственной агротехнической академии. -Мелитополь, 1998. Вып. 2. — Т. 6. — С. 38−44.
- Кукис B.C., Гордеева Л. П. Химическая эксергия топлива для поршневых ДВС // Материалы науч.-техн. конф. Иркутского политехи, ин-та. -Иркутск, 1975.-С. 28−31.
- Кукис B.C., Дуюн В. И. Применение двигателя Стирлинга для обеспечения автономности тепловых генераторов мобильной техники // Тр. ТГАТА. Мелитополь, 1998. — Вып.2. — Т.6. — С. 23−27.
- Кукис B.C., Шуховцев В. В. Утилизационная стирлинг-электрическая установка: Совершенствование систем автомобилей, тракторов и агрегатов: Сб. статей / Российская академия транспорта, АлтГТУ им. И. И. Ползунова Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2003. — С. 35−39.
- Кукис. B.C., Карасев А. В. Силовая установка. А.С. SU 17 376 448 Al, Н 02 К 23/00. F 02G 1/043. Опубл. 30.05.92. Бюл. № 20.
- Кукис B.C., Шуховцев В. В. Отработавшие газов ДВС как источник теплоты для утилизационного двигателя Стирлинга // Материалы 4-ой Всероссийской науч. -техн. конф. «Современные тенденции развития автомобилестроения в России». Тольятти. — 2005. — С. 33−37.
- Куколев М.И. Проектный анализ тепловых аккумуляторов: Дис.. канд. техн. наук. Киев, 1996. — 113 с.
- Кулинченко В.Р. Справочник по теплообменным расчетам. Киев: Техника, 1990. — 168 с.
- Лев Ю.Е., Юнда Ю. Д. Эксендер // Исследование поршневых двигателей. Ангарск: Изд-во ИЛИ, 1971. — С. 7−10.
- Левенберг В.Д., Ткач М. Р. Определение эффективности стирлинг-генератора с тепловым графитовым аккумулятором // Судовое энергомашиностроение. Николаев, 1983. — С. 16−27.
- Левенберг В.Д. Энергетические установки без топлива. Л.: Судостроение, 1987. — 104 с.
- Луканин В.Н., Шатров М.Г, Кампфер Г. М. и др. Теплотехника: Учебн. для вузов / Под ред. В. П. Луканина. 2-е изд., перераб. — М.: Высш. шк., 2000.-671 с.
- Лушпа А.И. Термодинамические методы исследования совершенства циклов тепловых двигателей: М.: Изд-во МАДИ, 1982. — 69 с.
- Лыков А. В., Михайлов Ю. А. Теория тепло- и массопереноса. -Л.: Наука, 1963.-535 с.
- Мацу сита К. Теплоаккумулирующий состав. Патент 1−33 504 Япония, МКИ С 09 К 5/00. № 1 439 014. Заяв. 01.12.87. Опубл. 02.04.89.
- Медведков В.И., Билык С. Т., Гришин Г. А. Автомобили КамАЗ-5320, КамАЗ-4310, Урал-4320: Учеб. пособие. М.: ДОСААФ, 1987. -372 с. 58 .Мухачев Г. А., Щукин В. К. Термодинамика и теплопередача. М.: Высш. шк., 1980.-245 с.
- Нефедов Д.В. Использование теплоты отработавших газов для снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания: Дис. .канд. техн. наук. Рязань, 2003. — 127 с.
- Нечаев С.Г., Камфер Г. М. Прикладная термодинамика ДВС. М.: Изд-во МАДИ, 1966.-93 с.
- Новоселов A. JL, Мельберт А. А., Беседин C.JI. Основы инженерной экологии в двигателестроении. Барнаул: АлтГТУ, 1993. — 99 с.
- Орехов В.А. Разработка и исследование аккумуляторов теплоты фазовых переходов для речных судов: Дис. .канд. техн. наук. Владимир, 1994.- 123 с.
- Панталоне И.Н. Аккумулирование энергии за счет теплоты плавления солей: изучение контактного теплообменника с кристаллизацией соли при течении / Пер. с итал. «Rev. phys. apl». -1979. С. 113−124.
- Постол Ю.А. Разработка и исследование двухмерной системы автоматического регулирования двигателя Стирлинга небольшой мощности: Дис. .канд. техн. наук. Киев, 2004. 132 с.
- Приходько И.М., Клепанда А. С. Расчетное исследование нестационарных термогазодинамических процессов во внутреннем контуре двигателя Стирлинга // Двигатели внутреннего сгорания: Респ. межвед. науч.-техн. сб. Харьков, 1987. Вып. 46. — С. 31 — 37.
- Пьезоэлектрический двухлучевой индикатор давления типа 2780-S: Руководство по эксплуатации. Будапешт: Орион-КТС, 1978. — 88 с.
- Ридер Г., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга / Пер. с англ. С.С. Ченцо-ва, Е. Е. Черейского, В. И. Кабакова. М.: Мир, 1986.- 464с.
- Ройзен Л.И., Дулькин И. Н. Тепловой расчет оребренных поверхностей / Под ред. В. Г. Фастовского. М.: Энергия, 1977. — 256 с.
- Стефановский Б.С. и др. Использование энергии горючих сельскохозяйственных отходов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1997. № 6- С. 21−22.
- Столяров С.П. Двигатели Стирлинга: Проблемы XXI века. Инженерные проблемы маркетинга // Двигателестроение, — 2002. № 1. — С. 9−12.
- Тепловые трубы / Под ред. Э. Э. Шпильрайта. М.: Мир, 1972.420 с.
- Уокер Г. Двигатели Стирлинга: Сокр. пер. с англ. М.: Машиностроение, 1985. — 408 с.
- Фуимото Т. Силовая передача в газовом возвратно-поступательном двигателе внешнего сгорания с магнитным устройством, препятствующим утечек газа. Патент Японии, МКИ4 F 02 G 1/053. -№ 60−26 148. Опубл. 20.07.83. № 11−390.
- Цейхместрук Ю.А. Исследование характеристик утилизационного нейтрализатора отработавших газов // Материалы Всероссийской науч.-техн. конф. «Проблемы энергосбережения и энергобезопасности в Сибири». Барнаул, 2003. — С. 159−169.
- Чирков А.А. Теория ребер и игл кругового профиля // Тр. РИИЖТ. М.: Трансжелдориздат, 1958. — Вып.21. — С. 123−136.
- Шаргут Я., Петела Р. Эксергия / Пер. с польск. Ю. И. Батурина, Д. Ф. Стрижижовского / Под ред. В. М. Бродянского. М.: Энергия, 1968. — 277 с.
- Эксергетические расчеты технических систем / Под ред. А.А. До-линского и В. М. Бродянского. Киев: Наукова думка, 1991. — 359 с.
- Эксергетический метод и его приложения / Пер. Н. В. Калинина и др. / Под ред. В. М. Бродянского. М.: Мир, 1967. — 247 с.
- Эмори К. Электрогенератор с приводом от двигателя Стирлинга. Патент Японии, МКИ4 F 02 G 1/043. 359−17 261. Опубл. 20.04.84. — № 5−432.
- Энергия и эксергия / Пер. с нем. Н. В. Калинина / Под ред. В. М. Бродянского. -М.: Мир, 1968. 188 с.
- Alleau Т., Brichard A., Chabanne J., De bailee J. The combined molten salt termal storage and sodiam heat pipes for the ECA Stirling engine // Proc. 18th Intersoc. Energy Conver, Eng. Conf. 1983. Vol. 2. — P. 796−801.
- Alleau Т., Brichard A., Chabanne J., De bailee J. The combined molten salt termal storage and sodiam heat pipes for the ECA Stirling engine // Proc. 18th Intersoc. Energy Conver, Eng. Conf., 1983. Vol. 2. — P. 796−801.
- Berndes C. Hochtemperaturloten von Stirlingkomponenten // Tagungs-band des Europaishes Stirling Forum 2000 / Fachhochschule Osnabriick Osnabriick, 2000.-S. 363−371.
- Carlsen H. Large eight-cylinder Stirling engine for biofuels // Proceedings 11th Int. Stirling Engine Cont. and Exhib. ISEC'97, Graz, Austria, 22−25 September 2003. — P. 255−263.
- Carlsen H., Bovin J. Results from test with wood chips as fuel in a large Stirling engine // Proceedings of the European Stirling Forum 1998, Osnabriick, 24−26 February 1998. P. 141−147.
- Chung W.S., Shin D.K., Kim S.Y. Study of the low cost Stirling engine and its performance test results: Paper ISEC 97 056 // Proceedings 8th Int. Stirling Engine Cont. and Exhib. ISEC97, Ancona, 27−30 May 1997. — P. 399−404.(1−28)
- Fedele L., Naso V., Walker G. Research and development of a biomass fired Ringbom-Stirling engine: Paper ISEC 97 040 // Proc. 8th Int. Stirling engine conf. and exhib., Ancona, 27−30 May 1997. P. 277−298.
- Finkelstein T. Air Engines // The Engineer, 1959. March 27. — P. 492 497- April 3. — P. 522−527- April 10. — P. 568−571- May 8. — P. 720−723.
- Hulsing K. Diesel-Stirling combinatiog may imprane effiensi // Auto-mob. Eng., 1979. № 10 — P. 90−93.
- Johansson L. Small Stirling machines for stationary applications // Inst. of Gas Tech. Seminar, Stirling Cycle Prime Movers, Chicago. June 1978. P. 111−115.
- Lia T.A., Lagerqvist R.S.G. Stirling engine with unconventional heating system// Proceedings of 8th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, Philadelphia, 1973. New York, 1973. P. 165−173.
- Moch U. Auslegung und Fertigung eines Kleinst-BHKW-Stirlingmotors // Tagungsband des Europaishes Stirling Forum 1998, Osnabruck, 24−26 Februar 1998. S. 169−172.
- Organ A.J. A thumb-nail sketch of the gas processes in the Stirling cycle m96. achine // Proc. Inst. Mech. Engr. 1992. Vol. 206. — Part C. — P. 239−248.
- Raggi L., Sekiya H., Katsuta M. Research and development of a lkW class gamma type Stirling engine: Paper ISEC 97 076 // Proceedings 8 th Int. Stirling Engine Cont. and Exhib. ISEC97, Ancona, 27−30 May 1997. — P. 549−558.
- Rant Z. Energie und Exergie. VDI-Verlag, Dusseldorf, 1965. 133 s.
- Starr F. High temperature heat exchangers for Stirling engines // Proceedings of the European Stirling Forum 1996, Osnabruck, 26−28 February 1996. -P. 288−313.
- Universal heat transfer system for Stirling engine: Paper ICSC-95 021 / N.I. Loginov, M.N. Ivanovsky, B.A. Chulkov e.a. // Proceedings 7th International Conference of Stirling Cycle Machines, November 5−8,1995, Tokyo. P. 149−154.
- Urieli I., Berchowitz D. Stirling Cycle Endgine Analysis, Bristol, 1984.254 p.
- Viebach D. The Stirling engine ST05G gamma type loaded with air at 1 MPa // Proc. 8th Int. Stirling engine conf. and exhib. — ISEC'97, Ancona, 27−30 May 1997. — P. 219−224.
- Walker G. Stirling engines. Oxford: Clarendon Press, 1980. 523 p.
- Walker G., Eng P., Slusher U. Ultra-compact advanced technology free-piston Stirling power// Proceedings 11th Int. Stirling Engine Cont. and Exhib. -ISEC'97, Graz, Austria, 22−25 September 2003. P. 367−375.