ТЕРМОАКУСТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ КАК КОГЕНЕРАЦИОННЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ МАЛОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОНОМНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
DOI:
https://doi.org/10.31489/2021No2/60-66Ключевые слова:
когенерация, энергия, тепловая электростанция, термоакустический двигатель, альтернативный источник, термоакустика.Аннотация
В статье рассматривается вопрос использования термоакустического двигателя в качестве когенерационного источника малой мощности для автономного энергоснабжения потребителей, способных работать на различных видах топлива и сжигаемых отходах. Проведен анализ мировых достижений в этой области энергетики. Ряд преимуществ делает его очень перспективным для разработки источников энергии, способных комплексно производить электрическую и тепловую энергию с большей эффективностью, чем у современных тепловых электростанций. Предлагаемая схема ТЭЦ основана на принципе двигателя Стирлинга, но в ней используется наиболее эффективный и перспективный термоакустический преобразователь тепла в механические колебания, которые затем преобразуются в электрический ток. В статье представлен математический аппарат, поясняющий основные принципы работы разработанного термоакустического двигателя. Для определения основных параметров термоакустического двигателя использовались методы компьютерного моделирования в среде DeltaEC. Предложена компоновочная схема лабораторного образца тепловой электростанции и дано описание ее конструкции. В качестве рабочего тела предложено использовать сухой насыщенный пар, что позволяет увеличить генерируемую мощность термоакустического двигателя.
Библиографические ссылки
"1 Mekhtiyev A.D., Yugay V.V., Alkina A.D., Kaliaskarov N.B., Esenzholov U.S. Multi-fuel micro-thermal power plant with a capacity of 1-10 kW for remote facilities in rural areas and farms. Bulletin of the South Ural State University, 2018, Vol. 18, No. 2, рp. 62-71. [in Russian]
Mekhtiyev A.D., Yugay V.V., A.D.Alkina, N.B.Kaliaskarov, U.S. Esenzholov. Multi-fuel power plant with a heat engine External combustion, able to work effectively in the conditions of rural Locations of kazakhstan. International research journal, 2018, No.12 (78), рр. 124-131.
Mekhtiev A.D., Yugay V.V., Esenzholov U.S., Kaliaskarov N.B. Engine with external heat supply based on thermoacoustic effect for autonomous thermal power plant. Bulletin of the South Ural State University. Series: Energy, 2019, No. 2, рр. 22-30. [in Russian]
Mekhtiyev A.D., Yugay V.V., Esenzholov U.S., Mekhtiyev R.A. Prospects for the use of ultra-low-power thermal power plants based on an engine with an external heat supply. Mechanics and technologies, 2019, No. 2 (64), pp. 166-173. [in Russian]
Mekhtiev A.D., Yurchenko A.V., Yugay V.V., Al'kina A.D., Yessenzholov U.S. Multi-fuel power station of ultra-low power with external combustion thermal engine, capable efficiently operate in the conditions of rural areas of Kazakhstan. News of the national academy of sciences of the republic of Kazakhstan series of geology and technical sciences, 2019, Vol.3, No.435, рp.136 – 143.
Reeder G. Stirling Engines. Moscow, Mir,1986, 464 p. [in Russian]
Walker G. Stirling Engines. Moscow, Mechanical engineering, 1985, 408 p. [in Russian]
Makushev Yu.P., Polyakova T.A., Ryndin V.V., Litvinov P.V. Methods for calculating the operating cycle of a petrol engine with construction of the indicator diagram. Science and technology of Kazakhstan, 2018, No. 2, рр. 63-81. [in Russian]
Volkova A.V., Ryzhenkova A.V., Parygina A.G., Naumova A.V., Druzhinina A.A. Matters Concerned with Development of Autonomous Cogeneration Energy Complexes on the Basis of Microhydropower Plants. Heat power engineering, 2018, No. 11, pр. 32–39. [in Russian]
Efendiev A.M., Nikolaev Yu.E., Evstafiev D.P. Possibilities of power supply of farms based on small renewable energy sources. Heat power engineering, 2016, No. 2, pр. 38-45. [in Russian]
Zinoviev E.A., Dovgyallo A.I. To assessment of efficiency indicators of the working process of the thermoacoustic engine. Bulletin of the Samara State Aerospace University, 2012, No.3 (34), рр. 145-152. [in Russian]
Hamood A., Jaworski A.J., Mao X., Simpson K. Design and construction of a two-stage thermoacoustic electricity generator with push-pull linear alternator. Energy, 2018, No.144, рp. 61 – 72.
Jin T., Yang R., Wang Y., Feng Y., Tang K. Low temperature difference thermoacoustic prime mover with asymmetric multi-stage loop configuration. Sci. Rep. UK, 2017, Vol.7, рp. 1–8.
Ceperley P. H. A pistonless Stirling engine ‒ the traveling wave heat engine. J. Acoust. Soc. Am, 1979, Vol. 66, No.5, рр. 1508–1513.
Piccolo A., Pistone G. Estimation of heat transfer coefficients in oscillating flows: The thermoacoustic case. Int. J. Heat Mass Tran, 2006, Vol. 49, рр. 1631–1642.
Abduljalil A. S., Yu Z., Jaworski A. J. Mater. Design, 2011, Vol. 32, рр. 217–228.
Langlois L., Justin R. Dynamic computer model of a Stirling space nuclear power system / Justin L.R. Langlois. Trident Scholar project report, 2006, No. 345, рр. 348 – 352.
Wang K., Qiu L. Numerical analysis on a four-stage looped thermoacoustic Stirling power generator for low temperature waste heat. Energ. Convers. Manage, 2017, Vol. 150, рр. 830–837.
Piccolo A., Pistone G. Estimation of heat transfer coefficients in oscillating flows: The thermoacoustic case. Int. J. Heat Mass Tran, 2006, Vol. 49, рр. 1631–1642.
Nekrasova S.O., Sarmin D.V., Uglanov D.A., Shimanov A.A. Numerical and experimental study of thermoacoustic cooler on a pulse pipe. Bulletin of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2015, Vol. 17, No.6 (2), рр.125-135. [in Russian]
Gorshkov I.B., Izv V.V. Numerical simulation of a ring four-stage thermoacoustic running wave engine. Saratov Univ. (N. S.), Ser. Physics, 2018, Vol. 18, No. 4, pр. 285–296. [in Russian]
"
