Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка научно-технических решений в области создания двигателей с внешним подводом теплоты для автономных энергоустановок мощностью до 15 кВт.

Номер контракта: 14.577.21.0071

Руководитель: Лежнев Лев Юрьевич

Должность: Директор научно-технического центра "Силовые агрегаты" МГТУ "МАМИ"

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
автономная энергоустановка, двигатель с внешним подводом теплоты, вытеснитель, рабочий поршень, энергоэффективность, энергосбережение

Цель проекта:
Разработка научно-технических решений в области создания двигателей с внешним подводом теплоты для автономных энергоустановок мощностью до 15 кВт, предназначенных для использования в качестве универсального источника электроэнергии объектов малой распределенной энергетики, а также для работы в составе транспортных электрических силовых установок для непосредственного бортового снабжения силовых установок электрической энергией. Разработка макета двигателя с внешним подводом теплоты, работающего в составе автономной энергоустановки мощностью до 15 кВт.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе выполнения ПНИ будут получены следующие научно-технические результаты:
- Отчет о патентных исследованиях по ГОСТ 15.011-96.
- Имитационная математическая модель двигателя с внешним подводом теплоты.
- Комплект эскизной конструкторской документация на макет двигателя с внешним подводом теплоты.
- Макет двигателя с внешним подводом теплоты.
- Комплект эскизной конструкторской документации на стенд для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты.
- Программно-аппаратный комплекс по управлению стендом для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты.
- Программная документация на программно-аппаратный комплекс по управлению стендом для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты.
- Стенд для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты.
- Программа и методика экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты.
- Технико-экономическое обоснование разработки продукции.
При выполнении ПНИ должна быть создана следующая научно-техническая продукция:
- Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка и создание экологически безопасной энергоустановки на базе свободнопоршневого двигателя с внешним подводом теплоты и линейного электрогенератора мощностью до 50 кВт».
- Отчет о маркетинговых исследованиях, направленных на изучение перспектив
коммерциализации объекта исследований.
- Бизнес-план реализации разработанной продукции.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатываемый макет двигателя с внешним подводом теплоты должен соответствовать следующим требованиям:
- развивать номинальную мощность до 15 кВт;
- обеспечивать преобразование энергии сгорания топлива в полезную механическую работу с эффективным КПД не менее 35 %;
- обеспечивать удельный эффективный расход теплоты не более 9 МДж/(кВт•ч).
Разрабатываемый стенд для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты должен обеспечивать измерение параметров макета в следующих диапазонах:
- расход топлива: 0...20 кг/ч;
- давление рабочего тела: 0,1…10 МПа;
- температуру рабочего тела: +20…+750 °С;
- частоту колебания рабочего поршня: 0…100 Гц;
- эффективную мощность: 0…20 кВт;
- температуру охлаждающей жидкости: 0...130 °С.
Оригинальным техническим решением является использование системы каталитического нагрева для подвода теплоты в двигатель, обеспечивающей высокую плотность теплового потока и высокую равномерность распределения потока по трубкам нагревателя двигателя.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемый макет двигателя с внешним подводом теплоты ориентирован на использование в системах электро- энергообеспечения объектов малой энергетики и предназначен для автономных энергоустановок мощностью до 15 кВт, а также позволяют использовать его для работы в составе электрических силовых установок транспортных систем для непосредственного бортового снабжения силовых установок электрической энергией.

Текущие результаты проекта:
В ходе выполнения ПНИ в 2015 г. разработаны:
1) электронный макет и эскизная конструкторская документация на макет двигателя с внешним подводом теплоты;
2) принципиальная схема стенда для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты;
3) эскизная конструкторская документация на стенд;
4) программно-аппаратный комплекс по управлению стендом для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты;
5) программное обеспечение программно-аппаратного комплекса по управлению стендом;
3) программа и методика испытаний и проведены испытания и отладка программного обеспечения программно-аппаратного комплекса по управлению стендом;
4) программная документация на программно-аппаратный комплекс по управлению стендом для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты.
В ходе проведения работ по 3 этапу ПНИ выполняются:
1) изготовление макета двигателя с внешним подводом теплоты и стенда для проведения экспериментальных исследований макета;
2) пуско-наладочные работы стенда для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты;
3) изготовление программно-аппаратного комплекса по управлению стендом для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты.