Преобразователь электроэнергии для автономного теплоснабжения

Преобразователь электроэнергии для автономного теплоснабжения

УДК 532.528: 662.995                 (Караганда, КарГТУ)

(Караганда, КарГТУ)

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Одним из путей решения остроты экономических вопросов жилищно-коммунальных предприятий, а также значительного снижения себестоимости вырабатываемого тепла, является применение котлов с высоким КПД и низким количеством вредных выбросов. В этой связи повышение тепловой и экономической эффективности модульных тепловых систем децентрализованного теплоснабжения путем разработки конструкций новых тепловых узлов с высоким КПД и отсутствием вредных выбросов является актуальной и свое­временной задачей, решение которой позволит создать эффективные тепловые схемы и компактные технические и технологические решения модульных котельных [1].

Наиболее результативным и многообещающим по масштабам использования ожидаемых результатов в реальной экономике Казахстана является направления нетрадиционной энергетики, в которых исследуются физические процессы извлечения внутренней энергии из жидких сред внешними силовыми полями и разрабатываются эффективные энергетические технологии. Практически это направление связано с конструированием, исследованием и изготовлением преобразователей электроэнергии, в которых внутренняя энергия извлекается из жидкой среды в процессе механоактивации с помощью механического силового поля, создаваемого насосом с электрическим приводом. Научные исследования данного вопроса привели к заявкам на изобретение «Гидродинамический нагреватель» [2, 3], которые стали единственными в Казахстане патентно-защищенными техническими решениями для реализации задач производства и использования тепловой энергии в техногенных системах разнообразной функциональности на основе принципов выделения внутренней энергии при вихревом движении жидких сред. Данное изобретение в 2013 году было признано Всемирной организацией интеллектуальной собственности лучшим изобретением года и области альтернативных источников энергии и авторам была вручена медаль и выдан сертификат. На территории РК аналогичных зарубежных разработок нет.

На учебно-производственной базе Карагандинского государственного технического университета (КарГТУ) была налажена организация опытно-промышленного производства по изготовлению экологически чистых преобразователей электроэнергии для автономного теплоснабжения.

После проведения анализа теоретических и экспериментальных исследований в области изготовления и использования преобразователей электроэнергии для автономного теплоснабжения была разработана проектно-конструкторская и производственно-технологическая документация. На ее основе произведено изготовление, монтаж и наладка механического оборудования, систем электроснабжения, автоматического управления и сигнализации для серии преобразователей электроэнергии для автономного теплоснабжения различной мощности. В частности была изготовлена опытно-промышленная установка ГДН-55 с использованием насоса фирмы Grundfos (Германия) мощностью 55 кВт, которая была подключена к системам водо - и теплоснабжения, а также силовым линиям электроснабжения и автоматизированного управления для проведения стендовых опытно-промышленных исследований (рисунок 1).

Конструктивные узлы преобразователей электроэнергии для автономного теплоснабжения должны обеспечивать вихревое движение рабочей жидкости в кавитационной трубе с формированием непрерывного кавитационного процесса в ее объеме, циркуляцию рабочей жидкости в замкнутом теплогенерирующем контуре, что в совокупности и ведет к выделению из рабочей жидкости внутренней энергии в форме тепла.

Рисунок 1 – Технологическая схема установки ГДН-55

В ходе опытно-промышленных исследований сделан вывод, что наибольший нагрев рабочей жидкости происходит в конструктивном узле «кавитатор», функциональное назначение которого – создание условий для образования разрывов сплошности в тех местах вихревого потока рабочей жидкости, где давление снижается до величины, соответствующей давлению насыщенного пара при данной температуре. В таких местах происходит быстрое вскипание жидкости, образование и перенос пузырьков пара и их быстрая конденсация. Гидродинамическая кавитация сопровождается термическими, электрохимическими и ударными явлениями. Детальный температурный срез нагрева жидкости в кавитаторе приведен на рисунке 2.

Точка района сопла перед кавитатором	Точка входа в кавитатор	Точка начала вихревой трубы

Рисунок 2 – Температурный срез нагрева жидкости в основном

источнике кавитации

Внедрение результатов работы позволит решать вопросы импортозамещения и повышения экспортного потенциала страны. Разрабатываемые технологии имеют значительный спрос на объектах жилищных и административных зданий Республики Казахстан.

Список использованных источников

Развитие технологии производства, транспортировки и потребления тепла и воды для жилищного фонда на базе применения котлов с высоким КПД и низким количеством вредных выбросов // Отчет о научно-иссл. работе (промежуточный). ТОО «КазНТЦ ЖКХ», 2012. - 56с. Пат. № 000 РК KZ B. Гидродинамический нагреватель [Текст] / , Бюл.№10, 2002. Пат. № 000 Республика Казахстан, МПК F15D 1/00, F24D 15/00, F24Н 1/10. Гидродинамический нагреватель [Текст] / , , (KZ) - № 000/1269.1; заявл. 07.12.2011; опубл. 15.04.13, Бюл. № 4.