ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КРИОГЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Объект исследования: криогенная электростанция.
Результаты, полученные лично автором: выявлено превосходство криогенной электростанции перед иными способами аккумулирования электроэнергии.
Нагрузка электрических станций в течение суток очень неравномерна. Ночью мощность электростанций избыточна, днём сеть испытывает резкие пики потребления. Представлен способ накопления излишков энергии в период минимального потребления и ее выдача в период максимального потребления путем использования криогенных электростанций (КЭС).
Процессы, происходящие в криогенной электростанции, делятся на три этапа: сжижение воздуха в цикле среднего давления (заряд аккумулятора), хранение «сжиженного» электричества и восстановление энергии.
На первом этапе атмосферный воздух, нагнетаемый в систему при помощи винтовых компрессоров, подвергается тщательной очистке от примесей. Подготовленный таким образом сжатый сухой и горячий воздух проходит через двухступенчатый турбодетандер – холодильную машину, в которой он дважды расширяется и теряет большую часть своей тепловой энергии (охлаждается). В результате закачанный в систему воздух превращается в светло-серую текучую жидкость с температурой -196°C. Хранение жидкой смеси азота и кислорода осуществляется при атмосферном давлении в стандартных 10-тонных криогенных емкостях-термосах с двойной вакуумно-порошковой термоизоляцией.
Восстановление энергии в КЭС происходит за счет регазификации воздуха. Когда сети нуждаются в дополнительном электричестве, жидкий воздух откачивается из термоса и при помощи мощных поршневых насосов, создающих давление порядка 70 атмосфер, подается на разогретый до 110 °C теплообменник-испаритель. Попадая на него, воздух расширяется и с огромной скоростью устремляется на лопатки 4-ступенчатой турбины. Крутящий момент турбины через понижающий редуктор передается на генератор переменного тока, а отработанный воздух возвращается на вторичную переработку. Эффективность криогенной электростанции превышает 50%, а в режиме принудительного прогрева жидкого воздуха при помощи отработанного теплоносителя эффективность достигает 70%.
Рис. 7 . Схема криогенной электростанции
На данный момент крупнейшая в мире криогенная электростанция введена в строй в окрестностях Манчестера на севере Англии. Это пилотный проект, рассчитанный на дальнейшее расширение. Мощность криогенной электростанции составляет 5 МВт, в ходе испытаний ее высокая эффективность была подтверждена. Компания Highview Power Storage, построившая эту КЭС, утверждает, что подобная схема генерации электроэнергии легко масштабируется. Компактные криогенные станции можно возводить где угодно и с минимальными затратами, а при необходимости – разбирать и перевозить с места на место, хранение жидкого азота намного безопаснее, чем хранение иного вида топлива.
По утверждениям компании Highview Power Storage, с помощью модульных КЭС мощностью 10−40 МВт, легко выдерживающих более 13 000 циклов разряда, можно покрыть весь диапазон потребностей сетей любого масштаба.
Материал поступил в редколлегию 4.05.2017
УДК 421.4
Н.И. Червинский, Д.С.Кравцов
Научный руководитель: доцент кафедры «Тепловые двигатели», к.т.н., В.Г.Новиков
dltarnik2798@yandex.ru
Диагностирование теплонагруженных деталей
С помощью датчиков тепловых потоков
Объект исследования: функциональная система диагностирования тепло-нагруженных деталей.
Результаты, полученные лично авторами: разработана система диагнос-тирования теплонагруженных деталей с помощью датчиков тепловых потоков.
По анализу технической литературы выявлено, что для диагностирования теплонагруженных деталей предлагается использовать термопары.
Функциональная система диагностирования теплонагруженных деталей с помощью термопары имеет следующие недостатки:
1. Невозможность определить нахождение активного спая термопары.
2. Термопара меряет температуру детали (пока не нагреется деталь, она ее не показывает), то есть большая инерционность.
При измерении теплонагружённых деталей , датчик теплового потока имеет свои преимущества:
1. На основании п. 2, датчик легко тарируется на мгновенное изменение теплового нагружения детали, т.е. скорости изменения температуры.
2. Датчик теплового потока не искажает нагружения, т.к. изготовлен из материала объекта.
3. Датчик даёт сигнал на изменение тепловой нагрузки.
4. Кроме этого датчик сигнализирует о критическом состоянии объекта (двигателя, электронной аппаратуры и т.д.).
На рис.1 представлена схема датчика теплового потока
| Рис.1. Конструкция датчика теплового потока |
Датчик теплового потока содержит промежуточную стенку 1 в виде круглой шайбы, выполненной из материала исследуемой детали, на тепловоспринимающей 2 и отводящей 3, на её плоскостях установлены по термопарному спаю 4 и 5 заподлицо с плоскостями. При этом от спая на тепловоспринимающей плоскости 2 от точечного спая 4 толщиной 0,1 мм отходит один изолированный электрод 6, а на отводящей плоскости 3 ― два изолированных электрода 7 и второй, который состоит из разноименных электродов 8 и 9, соединённых термопарным спаем 10.
При этом сигнал от электродов 9 и 7 создает сигнал для определения температуры датчика, а следовательно, температуры системы, где он установлен; от электродов 6 и 7 – сигнал для вычисления величины теплового потока, который нагружает исследуемую систему, в частности детали двигателя.
Для применения датчика теплового потока с целью функционального диагностирования применим следующую схему ( рис. 2).
| Рис. 2. Схема работы датчика теплового потока |
1. ДТП – датчик теплового потока.
2. СУ1 и СУ2 - сумматоры или сравнивающие устройства.
3. У1 и У2 – уставки ( предельные параметры, при которых срабатывает система).
4. ИУ1 и ИУ2 – исполнительные механизмы.
Например, при повышении температуры теплонагруженной детали двигателя, ДТП начинает мгновенно реагировать и поступает сигнал на СУ1. Если этот сигнал больше установочного сигнала от У1, то поступает сигнал на исполнительный механизм ИУ1. В системе охлаждения, а именно в гидромуфту, поступает дополнительно жидкости, увеличиваются крутящие моменты, передаваемые или на вентилятор, или водяной насос. Увеличивается поток охлаждающего агента, улучшается охлаждение детали. Если не достаточно охлаждение, то сигнал поступает на сумматор СУ2, сравнивается с сигналом от уставки У2. При превышении сигнала от СУ2 на сигналом от У2 поступает сигнал на исполнительный механизм ИУ2 и производится экстренная остановка системы.
Материал поступил в редколлегию 04.04.2017
УДК 621.4
Яськов П.А.
Научный руководитель : доцент кафедры «Тепловые двигатели», к.т.н.,
В.В. Рогалев.
mailto:pavelyasckov@gmail.com
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 713; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!