Motor with external heat supply based on thermo-acoustic effect for an autonomous thermal power plant
| Parent link: | Известия Национальной академии наук Республики Казахстан. Серия геологии и технических наук: научный журнал/ Национальная Академия наук Республики Казахстан Vol. 3, № 441.— 2020.— [P. 63-71] |
|---|---|
| מחברים אחרים: | , , , , |
| סיכום: | Заглавие с экрана Abstract. The problem of efficient power supply has not been fully resolved yet. One way to solve this problem is to develop a micro thermal power plant that can operate on almost any fuel. Using your own energy source will reduce the cost of its production. Significantly increase the reliability indicators of power supply and ensure its uninterrupted supply to the consumer. Our proposed power plant is driven by a heat engine with an external supply of heat. The goal is to create an alternative cogeneration energy source for remote rural consumers, capable of operating on almost any type of fuel or waste that has been burned. This will allow the villager to produce locally without paying for transport losses of electricity, to produce electric and thermal energy in the complex. In our work, we take into account the positive results, experience and achievements of foreign ones, to create our own design. The solution to the problem of efficient power supply to rural consumers can be the introduction of micro thermal power plants. The basis of a micro thermal power plant is an engine with an external supply of heat operating on the Stirling principle. The analysis of the level of modern achievements in the field of microelectric power plants. The direction of development of scientific research on the development of an engine with an external heat supply is established. The task is to ensure that it is able to function on local low-calorie fuel. It is necessary to completely exclude the use of diesel fuel, coal, fuel oil and other imported fuel, which does not allow to achieve low cost of energy produced. There are a number of advantages of the design features of microthermal power plants. Firstly, it is his so-called omnivorousness, any source of thermal energy from wood to nuclear fuel. Laboratory models worked from the heat of heated water, the flame of a candle and a gas burner, and we also tested household wastes exposed to burning various organic fuel mixtures from dried plant residues mixed with animal waste. Secondly, it is possible to make a simpler design of the heat engine, since it does not have a valve system and gas distribution with a shaft, a highvoltage ignition system. If the engine is accurately and correctly manufactured, then it will not require adjustment and adjustment during the entire operation. Thirdly, the simplicity of the design will increase its service life with the right choice of seals and heat exchanger material will allow it to go through without repair for about 20 thousand hours, which will ensure its autonomy. Fourth, a few times fewer number of parts will provide a large motor resource and minimum oil consumption, making its operation inexpensive. The advantages of using cogeneration micro thermal power plants in rural areas with external combustion engines using local fuel in the regions of the Republic of Kazakhstan can be identified: - independence from the price of hydrocarbon fuel, as well as the rejection of the costs of its storage and transportation. - multi-fuel and the use of available fuel for a given area, as well as the prospect of creating enterprises for its processing. - refusal to lay electric lines and the costs associated with their maintenance. - the cost of 1 kW / h of generated electricity using a cogeneration plant will be from 3 to 5 tenge, which is 2-3 times cheaper than existing tariffs. - when burning fuel, the CO content in the exhaust gases is 3 times lower than that of ICE and the content of NO and CH is much lower, which corresponds to the most stringent world environmental standards. - payback period of cogeneration plants of 2 - 3 years. The article shows the dependence of the developed mechanical power on the number of revolutions of the crankshaft at various pressure values, as well as the dependence of torque on the pressure in the cylinders at various values of the crankshaft rotation speed. A conclusion is drawn based on the presented graphs. Проблема эффективного электроснабжения не решена в полном объеме до сих пор. Одним из путей решения данной проблемы является разработка микротепловой электростанции, способной функционировать практически на любом топливе. Использование собственного источника энергии позволит снизить затраты на ее производство. Существенно повышаются показатели надежности электроснабжения и обеспечивается ее бесперебойная поставка потребителю. Предложенная нами электростанция приводится в действие тепловым двигателем с внешним подводом теплоты. Целью является создание альтернативного когенерационного источника энергии для удалённых потребителей сельской местности, способного работать практически на любом виде топлива или отходах, подверженных горению. Это позволит сельскому жителю производить на месте без оплаты транспортных потерь электроэнергию, производить электрическую и тепловую энергию в комплексе. В своей работе мы учитываем положительные результаты, опыт и достижения зарубежных стран для создания собственной конструкции. Решением проблемы эффективного электроснабжения сельских потребителей может быть внедрение микротепловых электростанций. Основой микротепловой электростанции является двигатель с внешним подводом теплоты, работающий по принципу Стирлинга. Выполнен анализ уровня современных достижений в области микроэлектростанций. Установлено направление развития научных исследований по разработке двигателя с внешним подводом тепла. Задача сводится к тому, чтобы она была способна функционировать на местном низкокалорийном топливе. Необходимо полностью исключить использование дизельного топлива, угля, мазута и другого привозного топлива, которое не позволяет добиться низкой стоимости произведенной энергии. Можно выделить ряд преимуществ конструктивных особенностей микротепловых электростанций. Во - первых, это его так называемая всеядность, любой источник тепловой энергии от древесины до ядерного топлива. Лабораторные модели работали от тепла нагретой воды, пламени свечи и газовой горелки, а также нами опробованы бытовые отходы подверженные горению различные органические топливные смеси из высушенных остатков растений, смешанных с отходами животноводства. Во-вторых, есть возможность изготовить более простую конструкцию теплового двигателя, так как в нем нет системы клапанов и газораспределения с валом, система высоковольтного зажигания. Если точно и правильно изготовить двигатель, то он не будет требовать настройки и регулировки в течении всей эксплуатации. В третьих, простота конструкции позволит повысить срок его эксплуатации при правильном выборе уплотнений и материала теплообменника позволят пройти ему без ремонта около 20 тыс. часов, что обеспечит его автономность. В - четвертых, меньшее в несколько раз количество деталей обеспечит большой моторесурс и минимальный расход масла, делает недорогой его эксплуатацию. Преимущества использования в сельской местности когенерационных МТЭС с двигателями внешнего сгорания на местном топливе в регионах Республики Казахстан можно выделить: - независимость от цены на углеводородное топливо, а также отказ от затрат на его хранение и транспортировку; - многотопливность и использование доступного топлива для данной местности, а также перспектива создания предприятий по его переработке; - отказ от прокладки электрических линий и затрат, связанных с их обслуживанием; - стоимость 1 кВт/ч производимой электроэнергии с помощью когенерационной установки будет составлять от 3 до 5 тенге, что в 2-3 раза дешевле существующих тарифов; - при сгорании топлива содержание СО в отработанных газах в 3 раза ниже, чем у ДВС и значительно ниже содержание NO и CH, что соответствует самым жестким мировым экологическим стандартам. - срок окупаемости когенерационных установок 2 - 3 года. В статье приведена зависимость развиваемой механической мощности от числа оборотов коленчатого вала при различных значениях давления, также зависимость крутящего момента от давления в цилиндрах при различных значениях частоты вращения коленчатого вала. Сделан вывод на основе представленных графиков. |
| שפה: | אנגלית |
| יצא לאור: |
2020
|
| נושאים: | |
| גישה מקוונת: | https://doi.org/10.32014/2020.2518-170X.55 |
| פורמט: | אלקטרוני Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=665165 |