Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1
Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование основных характеристик и эффективности теплонасосной установки на базе машины Стирлинга с электроприводом. Получены значения основных характеристик установки, подтверждающие принципиальную возможность работы машины УДС-1 в режиме теплового нас...
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут газу НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127007 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1 / А.В. Федиенко, В.П. Студенец // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 3. — С. 76-79. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-127007 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1270072017-12-08T03:03:02Z Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1 Федиенко, А.В. Студенец, В.П. Краткие сообщения Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование основных характеристик и эффективности теплонасосной установки на базе машины Стирлинга с электроприводом. Получены значения основных характеристик установки, подтверждающие принципиальную возможность работы машины УДС-1 в режиме теплового насоса. Виконано теоретичне та експериментальне дослідження основних характеристик та ефективності теплонасосної установки на базі машини Стірлінга з електроприводом. Отримано значення основних характеристик установки, що підтверджують принципову можливість роботи машини УДС-1 в режимі теплового насосу. The theoretical and experimental investigation of heating pump unit on the Stirling machine UDS-1 with electric drive basic characteristics is executed. The unit characteristics that confirms the opportunity of UDS-1 machine operation as thermal pump are obtained. 2011 Article Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1 / А.В. Федиенко, В.П. Студенец // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 3. — С. 76-79. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127007 621.48:621.577 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Краткие сообщения Краткие сообщения |
| spellingShingle |
Краткие сообщения Краткие сообщения Федиенко, А.В. Студенец, В.П. Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1 Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description |
Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование основных характеристик и эффективности теплонасосной установки на базе машины Стирлинга с электроприводом. Получены значения основных характеристик установки, подтверждающие принципиальную возможность работы машины УДС-1 в режиме теплового насоса. |
| format |
Article |
| author |
Федиенко, А.В. Студенец, В.П. |
| author_facet |
Федиенко, А.В. Студенец, В.П. |
| author_sort |
Федиенко, А.В. |
| title |
Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1 |
| title_short |
Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1 |
| title_full |
Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1 |
| title_fullStr |
Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1 |
| title_full_unstemmed |
Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1 |
| title_sort |
эффективность теплонасосной установки на базе машины стирлинга удс-1 |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Краткие сообщения |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127007 |
| citation_txt |
Эффективность теплонасосной установки на базе машины Стирлинга УДС-1 / А.В. Федиенко, В.П. Студенец // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 3. — С. 76-79. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| work_keys_str_mv |
AT fedienkoav éffektivnostʹteplonasosnojustanovkinabazemašinystirlingauds1 AT studenecvp éffektivnostʹteplonasosnojustanovkinabazemašinystirlingauds1 |
| first_indexed |
2025-07-09T06:07:14Z |
| last_indexed |
2025-07-09T06:07:14Z |
| _version_ |
1837148390788431872 |
| fulltext |
ðàáîòîé ãîðåëîê. Ðåãóëèðîâàíèå ïðîöåññà ãîðå-
íèÿ òîïëèâà (òåïëîâàÿ ìîùíîñòü, òåìïåðàòóðà â
ïå÷è è ñîîòíîøåíèå ãàç — âîçäóõ) â ïå÷è ïëàâ-
íîå, àâòîìàòè÷åñêîå ïðè ïîìîùè ýëåêòðîííîãî
ðåãóëÿòîðà ÁÀÓ–ÒÏ. Íà ïå÷è óñòàíîâëåíû ïðè-
áîðû äëÿ âèçóàëüíîãî êîíòðîëÿ âñåõ íåîáõîäè-
ìûõ ïàðàìåòðîâ ðàáîòû â ïå÷è.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïå÷ü çàïóùåíà â ýêñ-
ïëóàòàöèþ. Íà ïåðâîì ýòàïå â ñâÿçè ñ óâåëè÷å-
íèåì êàïèòàëüíûõ çàòðàò ïå÷ü ðàáîòàåò áåç ðå-
êóïåðàòîðà. Ýêîíîìèÿ òîïëèâà ñîñòàâèëà 20–
30 %. Ïðè óñòàíîâêå ðåêóïåðàòîðà óìåíüøåíèå
ðàñõîäà ãàçà äîëæíî ñîñòàâèòü 40–50 %.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Òðèíêñ Â. Ïðîìûøëåííûå ïå÷è. — Ì. : Ìåòàë-
ëóðãèçäàò, 1961. — 390 ñ.
2. Ãëèíêîâ Ì.À., Ãëèíêîâ Ã.Ì. Îáùàÿ òåîðèÿ ïå÷åé.
— Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ, 1978. — 263 ñ.
3. Íåìçåð Ã.Ã. Òåïëîòåõíîëîãèÿ êóçíå÷íî-ïðåññîâîãî
ïðîèçâîäñòâà. — Ë. : Ìàøèíîñòðîåíèå, 1988. —
320 ñ.
4. Õçìàëÿí Ä.Ì. Òåîðèÿ òîïî÷íûõ ïðîöåññîâ. — Ì.
: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1990. — 352 ñ.
5. À.ñ. 859765 ÑÑÑÐ, ÌÊÈ3 F 23 D 15/00. Ãîðåë-
êà/Â.Ñ.Ïèêàøîâ, À.Å.Åðèíîâ, Â.À.Âåëèêîäíûé è
äð. — Îïóáë. 30.08.81, Áþë. ¹ 32.
6. Áàãðîâ Î.Í. Åâäîêèìåíêî À.È. Ìèíêåâè÷ Â.È. è
äð. Ãîðÿ÷åå äóòüå â ïå÷àõ öâåòíîé ìåòàëëóðãèè. —
Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ, 1984. — 160 ñ.
7. Îãíåóïîðíûå èçäåëèÿ, ìàòåðèàëû è ñûðüå : Ñïðàâ.
/ Ïîä ðåä. À.Ê.Êàðêëèòà. — Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ,
1991. — 418 ñ.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 29.01.2010
76 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 3
Industrial Furnases Construction
and Heating Work Development
Trotsenko L.N., Pikashov V.S.
The Gas Institute of NASU, Kiev
The example of heating furnace for chamber forge-pressing production modernization that
allowed to increase the operational efficiency is presented.
Key words: furnace, recuperator, heating, fuel saving.
Received January 29, 2010
ÓÄÊ 621.48; 621.577
Ýôôåêòèâíîñòü òåïëîíàñîñíîé óñòàíîâêè
íà áàçå ìàøèíû Ñòèðëèíãà ÓÄÑ-1
Ôåäèåíêî À.Â., Ñòóäåíåö Â.Ï.
Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò Óêðàèíû «ÊÏÈ», Êèåâ
Âûïîëíåíî òåîðåòè÷åñêîå è ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê
è ýôôåêòèâíîñòè òåïëîíàñîñíîé óñòàíîâêè íà áàçå ìàøèíû Ñòèðëèíãà ñ ýëåêòðîïðè-
âîäîì. Ïîëó÷åíû çíà÷åíèÿ îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê óñòàíîâêè, ïîäòâåðæäàþùèå
ïðèíöèïèàëüíóþ âîçìîæíîñòü ðàáîòû ìàøèíû ÓÄÑ-1 â ðåæèìå òåïëîâîãî íàñîñà.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ìàøèíà Ñòèðëèíãà, òåïëîâîé íàñîñ, îòîïèòåëüíûé êîýôôèöèåíò.
Âèêîíàíî òåîðåòè÷íå òà åêñïåðèìåíòàëüíå äîñë³äæåííÿ îñíîâíèõ õàðàêòåðèñòèê òà
åôåêòèâíîñò³ òåïëîíàñîñíî¿ óñòàíîâêè íà áàç³ ìàøèíè Ñò³ðë³íãà ç åëåêòðîïðèâîäîì.
Îòðèìàíî çíà÷åííÿ îñíîâíèõ õàðàêòåðèñòèê óñòàíîâêè, ùî ï³äòâåðäæóþòü ïðèíöèïî-
âó ìîæëèâ³ñòü ðîáîòè ìàøèíè ÓÄÑ-1 â ðåæèì³ òåïëîâîãî íàñîñó.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ìàøèíà Ñò³ðë³íãà, òåïëîâèé íàñîñ, îïàëþâàëüíèé êîåô³ö³ºíò.
� Ôåäèåíêî À.Â., Ñòóäåíåö Â.Ï., 2011
Èñïîëüçîâàíèå òåïëîâûõ íàñîñîâ äëÿ îáåñ-
ïå÷åíèÿ íóæä â òåïëîñíàáæåíèè çäàíèé â ïî-
ñëåäíåå âðåìÿ ïðèîáðåòàåò øèðîêîå ðàñïðî-
ñòðàíåíèå. Ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî òèïîâ òåïëî-
íàñîñíûõ óñòàíîâîê (ÒÍÓ), ñðåäè êîòîðûõ
íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû ÒÍÓ, ðàáîòàþùèå ïî
ïàðîêîìïðåññèîííîìó öèêëó. Îäíàêî ñóùåñòâó-
þò è äðóãèå óñòàíîâêè, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ
êðàéíå ðåäêî, íàïðèìåð, ÒÍÓ, ðàáîòàþùèå ïî
îáðàòíîìó öèêëó Ñòèðëèíãà.
Íåêîòîðûå àâòîðû óòâåðæäàþò, ÷òî ÒÍÓ,
ðåàëèçóþùàÿ îáðàòíûé öèêë Ñòèðëèíãà, ìîæåò
ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ òåïëîñíàáæå-
íèÿ çäàíèé [1].
Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ÒÍÓ òàêîãî òèïà áûë
ñîçäàí ëàáîðàòîðíûé ñòåíä (ðèñ.1) íà áàçå ìà-
øèíû Ñòèðëèíãà ÓÄÑ-1 [2, 3], íà êîòîðîì ïî-
ëó÷åíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå è ñäåëàí
âûâîä îá åå ýôôåêòèâíîñòè. Êðîìå òîãî, âû-
ïîëíåí òåîðåòè÷åñêèé ðàñ÷åò òåïëîâîãî íàñîñà
íà áàçå ÓÄÑ-1.
Òåïëîòà, îòâîäèìàÿ ïðè èçîòåðìè÷åñêîì
ñæàòèè:
q1 = p dV
V
V
ì
ï
� � RT1 ln(Vï/Vì) = RT1 ln �.
Òåïëîòà, ïîäâîäèìàÿ ïðè èçîòåðìè÷åñêîì
ðàñøèðåíèè:
q2 = RT2 ln�.
Ðàáîòà òåðìîäèíàìè÷åñêîãî öèêëà Ñòèð-
ëèíãà:
lö = q1 – q2 = R ln� (T1 – T2).
Îòîïèòåëüíûé êîýôôèöèåíò ðàññ÷èòûâàåò-
ñÿ òàê:
= q1/ lö = (RT1 ln �)/
/[R ln � (T1 – T2)] = T1/(T1 – T2).
Äëÿ ñðàâíåíèÿ èäåàëüíîãî òåïëîâîãî íàñî-
ñà ñ òåïëîâîé ìàøèíîé Ñòèðëèíãà íà áàçå
ÓÄÑ-1 âûáåðåì ïîêàçàòåëåì òåìïåðàòóðó íà
ïîâåðõíîñòè òåïëîîòäàò÷èêà Ò1. Äëÿ íàõîæäå-
íèÿ òåìïåðàòóðû Ò1 íåîáõîäèìî çíàòü ðåàëü-
íóþ ðàáîòó öèêëà óñòàíîâêè è òåïëîòó, êîòîðàÿ
ïîäâîäèòñÿ ê òåïëîîòäàò÷èêó ïðè Ò2 = 288 Ê
(ðèñ.2). Äëÿ îöåíêè öèêëîâîé ðàáîòû òåïëîâîé
ìàøèíû Ñòèðëèíãà ïðèìåì ñëåäóþùèå äîïóùå-
íèÿ (òàáë.1): ñðåäíåå òåðìîäèíàìè÷åñêîå äàâëå-
íèå ïðîöåññà èçîòåðìè÷åñêîãî ñæàòèÿ Ð1 = 140
êÏà; ñðåäíåå òåðìîäèíàìè÷åñêîå äàâëåíèå ïðî-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 3 77
Ðèñ.1. Ñõåìà òåïëîâîãî íàñîñà íà áàçå ìàøèíû Ñòèðëèíãà: 1 —
øàòóí; 2 — ðàáî÷èé ïîðøåíü; 3 — ðàáî÷èé öèëèíäð; 4 —
òðóáêà âíóòðåííåãî êîíòóðà; 5 — øàòóí; 6 — âòóëêà; 7 — òåï-
ëîïðèåìíèê; 8 — âûòåñíèòåëüíûé ïîðøåíü; 9 — òåïëîîòäàò-
÷èê; 10 — êîðïóñ; 11 — êðèâîøèï; 12 — ðåìåííàÿ ïåðåäà÷à;
13 — àñèíõðîííûé ýëåêòðè÷åñêèé äâèãàòåëü.
Òàáëèöà 1. Ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû òåïëî-
âîé ìàøèíû íà áàçå ÓÄÑ-1
¹¹
ï/ï Ïàðàìåòð Çíà÷åíèå
1 Äèàìåòð, ìì
ðàáî÷åãî öèëèíäðà D – 40
äîïîëíèòåëüíîãî öèëèíäðà Dä – 65
âûòåñíèòåëÿ dâ – 63,4
2 Õîä ïîðøíÿ è âûòåñíèòåëÿ S, ìì – 30
3 Ðàáî÷èé îáúåì Vp, ñì3 – 37,68
4 Ïîëíûé îáúåì Vï, ñì3 – 130,86
5 Ìåðòâûé îáúåì Vì, ñì3 (Vì = Vï – Vp) – 93,18
Èñõîäíûå ïàðàìåòðû äëÿ òåïëîâîãî ðàñ÷åòà
1 Ñòåïåíü ñæàòèÿ � = Vï/ Vì – 1,4
2 Ìàññà âîçäóõà m, êã – 1,6.10–4
3 Ðàáî÷åå òåëî: âîçäóõ –
4 Òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåé ñðåäû T2, K – 288
5 Äàâëåíèå ðàáî÷åãî òåëà:
äî ïóñêà òåïëîâîé ìàøèíû P0, êÏà – 101, 33
ñðåäíåå òåðìîäèíàìè÷åñêîå èçîòåðìè-
÷åñêîãî ñæàòèÿ Ð1, êÏà
– 140
ñðåäíåå òåðìîäèíàìè÷åñêîå èçîòåðìè-
÷åñêîãî ðàñøèðåíèÿ Ð2, êÏà
– 120
6 Ïðèâîä — äâèãàòåëü ýëåêòðè÷åñêèé àñèíõðîííûé
7 Êîëè÷åñòâî îáîðîòîâ ïðèâîäà n1, îá/ìèí – 1440
8 Òèï ïåðåäà÷è – ðåìåííàÿ
9 Ïåðåäàòî÷íîå ÷èñëî i – 0,3
10 Êîëè÷åñòâî îáîðîòîâ òåïëîâîé n2, îá/ìèí – 440
Ðèñ.2. p,V-äèàãðàììà öèêëà òåïëîâîãî íàñîñà.
öåññà èçîòåðìè÷åñêîãî ðàñøèðåíèÿ Ð2 = 120 êÏà.
Òîãäà ðàáîòà öèêëà ðàâíÿåòñÿ:
Lö = P1 (Vï – Vì) – P2 (Vï – Vì) = 0,754 Äæ.
Âû÷èñëèì òåïëîòó, êîòîðàÿ ïîäâîäèòñÿ
ïðè Ò2:
Q2 = R T2 mâ ln� = 4,486 Äæ.
Âû÷èñëèì òåïëîòó, êîòîðàÿ îòâîäèòñÿ ïðè Ò1:
Q1 = lö + q2 = 5,24 Äæ.
Âû÷èñëèì ðàñ÷åòíóþ òåìïåðàòóðó Ò1:
Ò1 = Q1/(R mâ ln�) = 339 Ê.
Ïðè ýòîì îòîïèòåëüíûé êîýôôèöèåíò = 6,65.
Ïîëó÷åííîå çíà÷åíèå Ò1 ÿâëÿåòñÿ ðàñ÷åò-
íîé òåìïåðàòóðîé íà âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè
òåïëîïðèåìíèêà. Â ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííîãî
ýêñïåðèìåíòà íà òåïëîâîé ìàøèíå Ñòèðëèíãà
íà áàçå ÓÄÑ-1 áûëà çàôèêñèðîâàíà òåìïåðà-
òóðà íà ïîâåðõíîñòè òåïëîïðèåìíèêà 301 Ê.
Ïîëó÷åííûå ïðè ïðîâåäåíèè ýêñïåðèìåíòà
äàííûå è îòîïèòåëüíûé êîýôôèöèåíò òåïëîâîé
ìàøèíû ïðåäñòàâëåíû â òàáë.2 è íà ðèñ.3.
Äàííûé ðàñ÷åò íå ó÷èòûâàåò íåêîòîðûõ
êîíñòðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé òåïëîâîé ìàøè-
íû, ÷òî è îáóñëîâèëî ðàçëè÷èå ýêñïåðèìåíòàëü-
íûõ è ðàñ÷åòíûõ ðåçóëüòàòîâ.
Âûâîäû
Âûïîëíåíî òåîðåòè÷åñêîå è ýêñïåðèìåí-
òàëüíîå èññëåäîâàíèå îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê
è ýôôåêòèâíîñòè òåïëîíàñîñíîé óñòàíîâêè íà
áàçå ìàøèíû Ñòèðëèíãà ñ ýëåêòðîïðèâîäîì.
Ïîëó÷åíû çíà÷åíèÿ îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê
óñòàíîâêè, ïîäòâåðæäàþùèå ïðèíöèïèàëüíóþ
âîçìîæíîñòü ðàáîòû èññëåäóåìîé ìàøèíû
ÓÄÑ-1 â ðåæèìå òåïëîâîãî íàñîñà.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Ðåé Ä., Ìàêìàéêë Ä. Òåïëîâå íàñîñû. — Ì. :
Ýíåðãîèçäàò, 1982. — 224 ñ.
2. Äîëãàíîâ Ê.Å., Ëèñèöà Â.Ï. Ó÷åáíî-äåìîíñòðàöè-
îííûé äâèãàòåëü Ñòèðëèíãà ìîäåëè ÓÄÑ-1 //
Äâèãàòåëåñòðîåíèå. — 1989. — ¹ 5. — Ñ. 28–33.
3. Ñòóäåíåö Â.Ï., Ìèðîòþê Ï.À. Èññëåäîâàíèå ïàðà-
ìåòðîâ äèíàìè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ â óñòàíîâêå
«ñîëíå÷íûé èìèòàòîð — äâèãàòåëü Ñòèðëèíãà —
ýëåêòðîãåíåðàòîð» // Ìàòåð. X þáèëåéíîé ìåæäó-
íàð. íàó÷.–ïðàêò. êîíô. «Âîçîáíîâëÿåìàÿ ýíåðãåòè-
êà XXI âåêà», ïãò Íèêîëàåâêà, ÀÐ Êðûì, 14–18
ñåíò. 2009 ã.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 07.02.11
78 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 3
Ðèñ.3. Ãðàôè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèå ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåí-
òà: èçìåíåíèå âî âðåìåíè òåìïåðàòóð òåïëîïðèåìíèêà (1),
òåïëîîòäàò÷èêà (2), îòîïèòåëüíîãî êîýôôèöèåíòà (3).
The Efficiency of Thermal Pump Unit
on Stirling Machine UDS-1 Basis
Fedienko A.V., Stoudenets V.P.
National Technical University of Ukraine «KPI», Kyiv
The theoretical and experimental investigation of heating pump unit on the Stirling ma-
chine UDS-1 with electric drive basic characteristics is executed. The unit characteristics
that confirms the opportunity of UDS-1 machine operation as thermal pump are ob-
tained.
Key words: Stirling machine, thermal pump, heating coefficient.
Received February 7, 2011
Òàáëèöà 2. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòà
t, c 0 80 105 140 200 280 425
Ò1, Ê 288 290 291 292 293 294 295
Ò2, Ê 288 288 288 288 288 289 289
145 97 73 58,6 58,8 49,2
t, c 560 665 855 960 1085 1265 1490
Ò1, Ê 296 297 298 298 299 300 301
Ò2, Ê 290 291 291 292 292 293 294
49,3 49,5 42,6 49,7 42,7 42,9 43
|