Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0078

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0078
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)"
Название доклада
Разработка научно-технических решений в области создания систем утилизации тепла с прямым преобразованием энергии для двигателей высокоскоростных наземных транспортных средств.
Докладчик
Хрипач Николай Анатольевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Реализация проекта направлена на решение проблемы утилизации тепла с
прямым преобразованием энергии для двигателей высокоскоростных
наземных транспортных средств.
Целью реализуемого проекта является создание научно-технического задела
в области создания систем утилизации тепла с прямым преобразованием
энергии для двигателей высокоскоростных наземных транспортных средств,
развитие компонентной базы для создания наземного транспорта
(пассажирского и коммерческого).
Реализация проекта обеспечит повышение эффективности
теплоэнергетических установок транспортных средств использованием
прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.
Актуальность и новизна исследования
Разработка технических решений для повышения эффективности
отечественных теплоэнергетических установок в малой энергетике и на
транспорте использованием прямого преобразования тепловой энергии в
электрическую, является актуальной задачей. Такое преобразование можно
реализовать посредством использования термоэлектрических генераторов
(ТЭГ), созданных на базе термоэлектрических элементов, преобразующих
тепловую энергию в электрическую на различных мощностных режимах
работы двигателя. ТЭГ обладают рядом преимуществ перед традиционными
электромашинными преобразователями энергии, такими как отсутствие
движущихся частей, высокая надёжность и простота обслуживания. Кроме того,
конструкция термоэлектрического генератора для автомобильного двигателя
внутреннего сгорания должна обеспечивать эффективную утилизацию
энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, что позволит
дополнительно повысить его эффективный коэффициент полезного действия.
Предлагаемая тема является новой и не достаточно изученной. В последние
годы ведущие мировые исследовательские центры принимают активное
участие в исследовании и создании энергоблоков на базе термоэлектрических
элементов, интегрируемых в системы выпуска отработавших газов
автомобильных двигателей.
Описание исследования

Разрабатываемый макет термоэлектрического генератора для
автомобильного двигателя внутреннего сгорания обладает
следующими показателями:
- работоспособность при максимальной температуре контактируемых
отработавших газов не менее 300°С;
- преобразование тепловой энергии, рассеиваемой ДВС на номинальном
режиме работы, в электроэнергию мощностью 1 кВт, что превышает
показатели существующих зарубежных прототипов ТЭГ для автомобильных
двигателей внутреннего сгорания;
- аэродинамическое сопротивление, создаваемое макетом
термоэлектрического генератора, на номинальном режиме работы двигателя
внутреннего сгорания не более 30 мм.рт.ст.

Для проведения исследований в качестве генераторных термоэлектрических модулей термоэлектрического генератора используются модули на основе теллурида висмута, смонтированные на корпусе термоэлектрического генератора и контактирующие с теплообменниками жидкостной системы охлаждения.

Внедрение вышеописанной концепции с использованием современных термоэлектрических элементов позволяет рекуперировать до 20% тепловой энергии, рассеиваемой двигателем внутреннего сгорания.

Результаты исследования

В ходе выполнения прикладных научных исследований получены следующие основные результаты:
- разработана принципиальная схема макета термоэлектрического генератора
для автомобильного двигателя внутреннего сгорания;
- разработана имитационная математическая модель термоэлектрического
генератора для автомобильного двигателя внутреннего сгорания для
определения исходных технических параметров;
- разработана эскизная конструкторская документация на макет
термоэлектрического генератора для автомобильного двигателя внутреннего
сгорания;
- изготовлен макет термоэлектрического генератора для автомобильного
двигателя внутреннего сгорания;
- разработан и создан стенд для исследования особенностей работы и
доводки макета термоэлектрического генератора для автомобильного
двигателя внутреннего сгорания;
- проведены исследовательские испытания макета термоэлектрического
генератора для автомобильного двигателя внутреннего сгорания;
- обобщены и оценены результаты исследований;
- разработан проект технического задания на проведение ОКР по теме:
«Разработка и создание опытного образца термоэлектрического генератора
мощностью не менее 3 кВт для автомобильного двигателя внутреннего
сгорания».

Практическая значимость исследования
Разрабатываемый термоэлектрический генератор предназначен для
повышения эффективности теплоэнергетических установок на транспорте
использованием прямого преобразования тепловой энергии отработавших
газов в электрическую, и может быть применен в любом транспортном
средстве, оборудованном теплоэнергетической установкой, как вновь
разрабатываемом, так и серийно выпускаемом в настоящее время.
Также, в дальнейшем, возможна межотраслевая направленность применения
разработанной продукции, в частности, в двигатель-генераторных установках
по выработке электрической энергии и когенерационных установках. Одним
из конкурентных преимуществ разрабатываемой продукции является
возможность ее применения в двигателе внутреннего сгорания без изменения
его конструкции, что значительно снижает затраты на подготовку и освоение
производства. Термоэлектрический генератор должен обеспечить
преобразование до 20% тепловой энергии, рассеиваемой двигателем
внутреннего сгорания, в электроэнергию, что позволит значительно снизить
потребление топлива и выбросы вредных веществ с отработавшими газами
транспортными средствами.
Социально-экономический эффект от использования продукции, созданных на основе результатов данного исследования будет выражен в:
• создании термоэлектрического генератора для транспортных средств, не
имеющего отечественных аналогов;
• снижении потребления топлива транспортными средствами;
• снижении выбросов вредных веществ транспортными средствами.
Перспективности вновь создаваемой интеллектуальной собственности в части
патентоспособности будущих результатов исследований обусловлена
отсутствием российских патентов на аналогичные конструкции. Широкое
внедрение разработанных термоэлектрических генераторов в конструкции
транспортных средств позволит значительно снизить потребление топлива и
улучшить их экологичность.
Постер

Poster_TS_0078.ppt