Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0071

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0071
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)"
Название доклада
Разработка научно-технических решений в области создания двигателей с внешним подводом теплоты для автономных энергоустановок мощностью до 15 кВт.
Докладчик
Лежнев Лев Юрьевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
1) Разработка научно-технических решений в области создания двигателей с внешним подводом теплоты (ДВПТ) 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;
2) Изготовление и проведение экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты, работающего в составе автономной энергоустановки мощностью до 15 кВт.
Актуальность и новизна исследования
Разработка и широкое внедрение двигателей с внешним подводом теплоты в автономные энергоустановки является перспективным решением, направленным на повышение энергоэффективности и расширение номенклатуры используемых видов топлива. Для снижения массогабаритных показателей и повышения удельной мощности двигателя с внешним подводом теплоты, а также для увеличения электрического КПД автономных энергоустановок до 35% и выше, выполненных на базе двигателей с внешним подводом теплоты, целесообразно использовать свободнопоршневые двигатели с внешним подводом теплоты, приводящие в движение синхронные электрические машины с постоянными магнитами, что обеспечит эффективное преобразование энергии даже на очень низких скоростях движения якоря.
В качестве топлива для двигателей с внешним подводом теплоты может быть использован целый ряд топлив: начиная от традиционных жидких и газообразных углеводородных видов топлива и заканчивая органическими видами топлива, последние из которых представляют особый интерес, т.к. включают в себя торф, уголь, побочные продукты, образующиеся при добыче углеводородных видов топлива, отходы сельского хозяйства, лесозаготовительного и деревообрабатывающего производств и т. д.
Многотопливность двигателей с внешним подводом теплоты позволяет заменить дорогие нефтяные топлива на более дешевые и значительно увеличить область применения двигателей с внешним подводом теплоты.
Описание исследования

В ходе выполнения проекта проведен комплекс исследований по созданию макета двигателя с внешним подводом теплоты (ДВПТ), включающий в себя:

1) аналитические и патентные исследования по тематике проекта;

2) математическое моделирование и расчетные исследования по определению технических параметров разрабатываемого макета;

3) разработаны алгоритмы управления макетом ДВПТ, а также выполнена их программно-аппаратная реализация;

4)разработан и изготовлен макет ДВПТ;

5) разработан и изготовлен стенд для проведения экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты;

6) разработаны Программа и методики экспериментальных исследований макета двигателя с внешним подводом теплоты.

7) проведены экспериментальные исследования макета ДВПТ;

8) выполнена корректировка имитационной математической модели двигателя с внешним подводом теплоты, а также технической документации на макет ДВПТ;

9) проведены мероприятия по оценке перспективы коммерциализации разработанной научно-технической продукции.

Результаты исследования

В ходе выполнения проекта разработан макет двигателя с внешним подводом теплоты, обладающий следующими параметрами:

- номинальная мощность: 15,1 кВт;

- преобразование энергии сгорания топлива в полезную механическую работу с эффективным: КПД 40,2 %;

- максимальное усилие на штоке рабочего поршня 4,5 кН;

- удельный эффективный расход теплоты: 8,95 МДж/(кВт•ч);

- габаритные размеры 0,8х0,41х0,34 м;

- масса 65 кг.

Практическая значимость исследования
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.
Характеристики макета двигателя с внешним подводом теплоты также позволяют использовать его для работы в составе электрических силовых установок транспортных систем для непосредственного бортового снабжения силовых установок электрической энергией.
Высокий эффективный КПД макета двигателя с внешним подводом теплоты для автономных энергоустановок, составляющий более 40%, высокая топливная экономичность макета двигателя с потреблением теплоты менее 9 МДж/(кВт•ч), обеспечивающая снижение удельной стоимости производимой электроэнергии при использовании двигателя в составе автономных энергоустановок, а также оптимизированные массогабаритные показатели, высокий ресурс и снижение выбросов вредных веществ формируют комплекс конкурентных преимуществ разрабатываемого макета.
Конструктивные особенности двигателя с внешним подводом теплоты позволяют использовать различные виды топлива, в том числе местные, что приведет к снижению стоимости эксплуатации двигателя.
Применение в автономных энергоустановках двигателя с внешним подводом теплоты в качестве первичного источника энергии позволит улучшить массогабаритные показатели, повысить удельную электрическую мощность энергоустановки и увеличить ресурс энергоустановки.