Сонячна енергоустановка на базі двигуна Стірлінга з тепловим акумулятором
Ескіз недоступний
Дата
2018
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Актуальність роботи
Світова сонячна енергетика розвивається дуже швидко. Крім щорічного приросту встановлених потужностей активно ведуться розробки технологій, що дозволяють підвищувати ефективність генерації електроенергії.
Однією з розвиваючихся технологій перетворення сонячного випромінювання у електричну енергію є СЕУ, що складаються з сонячного концентратора та теплового двигуна, котрий перетворює теплову енергію на механічну та електричну.
Особливістю роботи цих установок є необхідність акумулювання енергії, у зв'язку з непостійністю надходження енергії від сонця. Стабільність і надійність функціонування таких систем можуть бути досягнуті за допомогою акумуляторів, що заряджаються в період перевищення надходження енергії над споживанням і розряджається при перевищенні споживання.
Мета дослідження
Метою роботи є створення теплового акумулятора на базі матеріалу з фазовим переходом, дослідження його роботи та визначення основних енергетичних характеристик на сонячній енергоустановці з двигуном Стірлінга УДС-1.
Задачі дослідження
Для досягнення мети було сформульовано наступні задачі:
- створення теплового акумулятора на базі матеріалу з фазовим переходом;
- створення дослідницької сонячної енергетичної установки на базі підібраних структурних елементів: сонячного концентратора, двигуна Стірлінга УДС – 1, електрогенератора, теплового акумулятора;
- проведення експериментальних досліджень з перевіркою роботоздатності створеної СЕУ та визначення основних енергетичних характеристик СЕУ та теплового акумулятора.
- аналіз отриманих експериментальних результатів, проведення теоретичних розрахунків та визначення основних характеристик процесу акумулювання теплоти
Об’єкт дослідження: сонячна енергоустановка, що складається з двигуна Стірлінга та теплового акумулятора.
Предмет дослідження: основні характеристики та ефективність перетворення та акумулювання сонячної енергії. Процеси теплообміну у тепловому акумуляторі, що базується на принцип фазового переходу.
Методи дослідження
1. Експериментальні методи: визначення основних робочих параметрів елементів СЕУ (температура ТА, частота обертів ДС, струм, напруга на виході електрогенератора).
2. Теоретичні методи: методи розрахунку теплового потоку від тіла, комп’ютерне моделювання процесу тепловіддачі енергії ТА на повітрі.
Наукова новизна одержаних результатів
– створено тепловий акумулятор для СЕУ на базі двигуна Стірлінга зі сплаву Mg51%-Zn;
– побудовані термограми охолодження ТА при роботі з СЕУ та при охолодженні водою і повітрям;
– побудовані графіки струму, напруги та потужності електрогенератора СЕУ при її роботі з ТА;
– визначена діаграма теплового потоку ТА у часі та розрахована його енергоємність;
– проведено комп’ютерне моделювання процесу охолодження акумулятора на повітрі з використанням програмного забезпечення SolidWorks.
Практичне значення одержаних результатів
В роботі доведена роботоздатність теплового акумулятора виготовленого зі сплаву Mg51%-Zn та експериментальним шляхом отримані його основні енергетичні показники.
Створений ТА та модернізована СЕУ можуть використовуватися у навчальному процесі для демонстрації роботоздатності системи та визначання показників її роботи.
Апробація результатів дисертації
1) Виготовлення теплового акумулятора для сонячної енергоустановки на базі двигуна Стірлінга. //Матеріали ХVІ міжнародної науково-практичної конференції аспірантів, магістрантів, студентів «Сучасні проблеми наукового забезпечення енергетики» 24 – 27 квітня 2018 року. Київ-2018. – с.233.
2) Дослідження теплового акумулятора для сонячної енергоустановки на базі двигуна Стірлінга // Матеріали науково-технічної конференції «ЕНЕРГЕТИКА. ЕКОЛОГІЯ. ЛЮДИНА» 2018 року. Інститут енергозбереження та енергоменеджменту НТУУ «КПІ». Київ-2018.
Опис
Ключові слова
двигун Стірлінга, сонячна енергетика, сонячна енергетична установка, тепловий акумулятор, фазовий перехід, Stirling engine, solar energy, solar power plant, heat storage, PСM
Бібліографічний опис
Бондаренко, В. В. Сонячна енергоустановка на базі двигуна Стірлінга з тепловим акумулятором : магістерська дис. : 144 Теплоенергетика / Бондаренко Владислав Вікторович. – Київ, 2018. – 61 с.