Энергонезависимая система отопления с улучшенной энергоэффективностью для сельскохозяйственных помещений

Энергонезависимая система отопления с улучшенной энергоэффективностью для сельскохозяйственных помещений

Автор: Левцев Алексей Павлович, Лысяков Анатолий Иванович

Журнал: Инженерные технологии и системы @vestnik-mrsu

Рубрика: Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Статья в выпуске: 1, 2022 года.

Бесплатный доступ

Введение. Статья посвящена повышению эффективности энергонезависимых систем теплоснабжения в сельском хозяйстве на основе использования теплоутилизатора с тепломеханическим преобразователем энергии. Наиболее перспективным является тепломеханический преобразователь энергии с термодинамическим циклом периодического действия для привода мембранного насоса. Для отопительных приборов и котлов использование пульсирующего режима движения теплоносителя дает двойной эффект: увеличивает теплопередачу и снижает образование отложений на теплопередающих поверхностях. Материалы и методы. С использованием термодинамического метода, а также возможности импульсных технологий разработаны замкнутый цикл и устройство периодического действия, в котором последовательно реализуются три термодинамических процесса: изохорное нагревание и испарение рабочего вещества; адиабатическое совершение работы; изобарная конденсация. Построены термодинамические циклы для пяти известных рабочих веществ (R11; R21; R113; R114; R123) на lgP-h диаграммах термодинамического состояния и рассчитаны их параметры в характерных точках. Результаты исследования. Выполнено частотное согласование тепломеханического преобразователя с гидравлическими параметрами теплоисточника и теплопотребляющей установки. Такое согласование проводилось на частотных характеристиках. Для описания гидродинамики системы теплоснабжения применялась система дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, которая решалась с использованием преобразования Лапласа. Установлена рациональная частота колебаний потока теплоносителя в пределах 1,38-2,76 рад/с. Обсуждение и заключение. Предложена схема системы теплоснабжения с независимым присоединением теплопотребляющих установок к теплоисточнику. На примере теплоисточника мощностью 100 кВт получены графические зависимости минимальных давлений на теплоисточнике от изменения расхода теплоносителя и активного гидравлического сопротивления тепловой сети. Разработан алгоритм определения приращения мощности от использования теплоутилизатора с тепломеханическим преобразователем. Установлено, что эффективность от такого теплоутилизатора будет выше на котлах малой мощности.

Еще

Энергонезависимая система теплоснабжения, сельскохозяйственные объекты, теплоутилизатор, тепломеханический преобразователь энергии, пульсирующий режим

Короткий адрес: https://sciup.org/147237262

IDR: 147237262

Список литературы Энергонезависимая система отопления с улучшенной энергоэффективностью для сельскохозяйственных помещений

  • Технологии проектирования и строительства свиноводческих комплексов в различных климатических условиях / И. Ю. Игнаткин [и др.] // Инновации в сельском хозяйстве. 2015. № 4. С. 237-245. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25379996 (дата обращения: 10.01.2022).
  • Архипцев А. В., Игнаткин И. Ю., Курячий М. Г. Эффективная система вентиляции // Вестник НГИЭИ. 2013. № 8. С. 10-15.
  • Ильин И. В., Игнаткин И. Ю., Курячий М. Г. Опыт проектирования систем отопления и вентиляции на свиноводческих фермах и комплексах // Эффективное животноводство. 2011. № 6. С. 30-31. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26661381 (дата обращения: 10.01.2022).
  • Makeev A. N. Theory of Pulse Circulation of the Heater in the Heat Supply System with Independent Subscription of Subscribers // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2018. Issue 4. P. 15-25. URL: http://vestnikvgasu.wmsite.ru/ftpgetfile.php?id=679 (дата обращения: 10.01.2022).
  • Embaye M., AL-Dadah R. K., Mahmoud S. Thermal Performance of Hydronic Radiator with Flow Pulsation - Numerical Investigation // Applied Thermal Engineering. 2015. Vol. 80. P. 109-117. doi: https://doi .org/10.1016/j. applthermaleng .2014.12.056
  • Путан А. А., Андреев О. П. Установка утилизации тепла с системой оттаивания // Международный технико-экономический журнал. 2020. № 2. С. 76-85. doi: https://doi.org/10.34286/1995-4646-2020-71-2-76-85
  • Levtsev A. P., Makeev A. N., Kudashev S. F. Pulsating Heat Transfer Enhancement in the Liquid Cooling System of Power Semiconductor Converter [Электронный ресурс] // Indian Journal of Science and Technology. 2016. Vol. 9. Issue 11. doi: https://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i11/89420
  • Валуева Е. П., Пурдин М. С. Гидродинамика и теплообмен пульсирующего ламинарного потока в каналах // Теплоэнергетика. 2015. № 9. С. 24. doi: https://doi.org/10.1134/S0040363615090118
  • Валуева Е. П., Пурдин М. С. Пульсирующее ламинарное течение в прямоугольном канале // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т. 22, № 6. С. 761-773. URL: https://www.sibran.ru/journals/issue. php?ID=166157&ARTICLE_ID=166166 (дата обращения: 10.01.2022).
  • Levsev A. P., Lapin E. S., Zhang Q. Increasing the Heat Transfer Efficiency of Sectional Radiators in Building Heating Systems // Magazine of Civil Engineering. 2019. Issue 8. P. 63-75. doi: https://doi. org/10.18720/MCE.92.5
  • Ерофеев В. Л., Жуков В. А., Пряхин А. С. Неточность термодинамических определений и терминов - путь к вечному двигателю второго рода // Вестник Государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. 2016. № 6. С. 140-149. doi: https://doi. org/10.21821/2309-5180-2016-8-6-140-149
  • Liquid Air Fueled Open-Closed Cycle Stirling Engine / W. Xu [et al.] // Energy Conversion and Management. 2015. Vol. 94. P. 210-220. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.01.075
  • Ranjan R. K., Verma S. K. Thermodynamic Analysis and Analytical Simulation of the Rallis Modified Stirling Cycle // Archives of Thermodynamics. 2019. Vol. 40, Issue 2. P. 35-67. doi: https://doi. org/10.24425/ather.2019.129541
  • Thermodynamic Parameters of a Magnetic Refrigerator with a Carnot Cycle / A. V. Mashirov [et al.] // Proceedings of 8th International Conference on Caloric Cooling (Thermag VIII) (16-20 September). Darmstadt, 2018. P. 90-95. doi: https://doi.org/10.18462/iir.thermag.2018.0014
  • Holubec V., Ryabov A. Work and Power Fluctuations in a Critical Heat Engine [Электронный ресурс] // Physical Review E. 2017. Vol. 96, Issue 3. doi: https://doi.org/10.1103/ PhysRevE.96.030102
  • Steyert W. A. Stirling-Cycle Rotating Magnetic Refrigerators and Heat Engines for Use Near Room Temperature // Journal of Applied Physics. 1978. Vol. 49, Issue 3. P. 1216-1226. doi: https://doi. org/10.1063/1.325009
  • Thermodynamic Analysis and Optimization of a Stirling Cycle for Lunar Surface Nuclear Power System / S. Fan [et al.] // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 111. P. 60-67. doi: https://doi. org/10.1016/j.applthermaleng.2016.08.053
  • Yin Y., Chen L., Wu F. Performance Analysis and Optimization for Generalized Quantum Stirling Refrigeration Cycle with Working Substance of a Particle Confined in a General 1D Potential // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2018. Vol. 97. P. 57-63. doi: https://doi.org/10.1016/). physe.2017.10.014
  • Гапоненко А. М., Каграманова А. А. Математическое моделирование работы двигателя Стерлинга // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2016. № 4. С. 29-35. doi: https://doi.org/10.17213/0321-2653-2016-4-29-35
  • Slavin V. S., Bakos G. C., Finnikov K. A. Conversion of Thermal Energy into Electricity Via a Water Pump Operating in Stirling Engine Cycle // Applied Energy. 2009. Vol. 86. Issues 7-8. P. 1162-1169. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2008.10.018
  • Ерофеев В. Л., Ганин Н. Б., Пряхин А. С. Пределы повышения энергетической эффективности топливоиспользования поршневого ДВС // Двигателестроение. 2015. № 2. С. 33-38. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23710747 (дата обращения: 10.01.2022).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp