Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0214U003545, 0111U002313 , Науково-дослідна робота Назва роботи Розробка науково-технічних основ створення когенераційних установок на основі водневих термохімічних циклів. Назва етапу роботи Керівник роботи Тимошевський Борис Георгійович, Дата реєстрації 06-02-2014 Організація виконавець Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова Опис етапу Об'єкт дослідження - спряжені фундаментальні процеси перетворення речовин та енергії у комплексних когенераційних установках на основі водневих термохімічних циклів з використання гідридів рідкоземельних інтерметалевих сполук у якості перетворювачів енергії, їх внутрішні взаємозв'язки та взаємодія з навколишнім середовищем, а також робочі процеси в установках у цілому. Мета НДР - розробка науково-технічних основ створення високоефективних когенераційних та тригенераційних установок на основі водневих термохімічних циклів з використанням інтерметалевих сполук у якості перетворювачів енергії та водню у якості енергоносія. Методи дослідження: системний аналіз та синтез з використанням математичного моделювання та експериментального дослідження фундаментальних процесів, що мають місце у енергетичному обладнанні когенераційних та тригенераційних установках. При цьому використовується комплексний підхід до вирішення головних завдань проекту, який полягає у врахуванні взаємодії та взаємовпливу процесів, які відбуваються у теплових двигунах та когенераційному обладнання з використанням термохімічних циклів. Наукові результати: 1. Визначено раціональні схемні та конструктивні рішення ефективних когенераційних та тригенераційних систем перетворення енергії з метою глибокої утилізації вторин-ного низькопотенційного тепла двигунів та енергетичних установок. 2. Визначено властивості реверсивних гідридоутворюючих матеріалів на базі рідкоземельних елементів. 3. Експериментально визначено принципову працездатність запропоно-ваних схемних та конструктивних рішень тригенераційних металогідридних установок. ККД лабораторного зразка у залежності від параметрів склав 15…22%, що перевищує аналогічний показник для традиційних систем. 4. Встановлені раціональні параметри та характеристики процесу термохімічної утилізації низько потенційного тепла; отримано експериментально-розрахункові дані щодо ентальпії суспензії гідридо-утворюючого матеріалу LaNi4,5Al0,5 в інтервалі температур 273…373 К (0…100 оС). 5. Вдосконалено математичну модель когенераційної системи перетворення енергії, яка враховує особливості термохімічних циклів на основі гідридів інтерметалідів, як перетворювачів енергії та водню, як енергоносія та робочого тіла. Експериментально доведено її адекватність. Максимальна похибка результатів математичного моделювання віднос-но експериментальних даних не перевищуе 6%, що свідчить про достатню достовірність результатів моделювання. 6. Визначено вплив рекуперації енергії потоку суспензії на ККД тригенераційної установки. Показано, що без використання рекуперації енергії тригенераційна установка є непрацездатною, оскільки витрати на привід циркуляцій-ного насосу суспензії перевищують корисну роботу розширювальної машини. 7. Теоре-тично та експериментально доведено, що застосування металогідридних систем коге-нерації та тригенерації дозволяє ефективно використовувати низько-потенційне тепло (140…250 оС) з ККД на рівні 20…22%, 8. У сукупності викладене вище складає науково-технічних основи створення комплексних когенераційних та тригенераційних установок на основі водневих термохімічних циклів та ефективного їх використання у системах енерго- та ресурсозбереження. Наукова новизна отриманих результатів:1.Вперше визначені спряжені фундаментальні термодинамічні та термохімічні процеси, які відбуваються у металогідридних водневих робочих циклах когенераційних та тригенераційних систем, раціональне узгодження яких дозволяє перетворення теплоти низького потенціалу (350…500 К) із достатньо високим ККД (20…22%) у механічну/електричну енергію та енергію холоду. 2. Уточнено фундаментальні властивості реверсивних гідридоутворюючих матеріалів, які дозво-ляють ефективно перетворювати низькопотенційну енергію у інші види корисної енергії в безперервних термохімічних водневих циклах при прийнятних масогабаритних показниках енергетичного обладнання (масові показники - 28…30 кг/кВт, габаритні - 15…18 м3/1000 кВт,). 3. Уточнено фундаментальні залежності, які покладені до основи ма-тематичного опису термохімічних процесів перетворення енергії за допомогою інтер-металевих гідридоутворюючих сполук та адекватно описують ці процеси. 4. Вперше розроблено диференційну математичну модель когенераційних та тригенераційних енергетичних установок, яка враховує комплекс термодинамічних та термохімічних процесів перетворення енергії; експериментально доведено її адекватність та визначено похибку моделювання, котра не перевищує 15%. 5. Вперше досліджено спряжені фундаментальні процеси, які відбуваються у системах термохімічної утилізації низько потенційного тепла в установках когенерації та тригенерації. Впровадження: підписано договори про співпрацю: ТОВ "Енерготехнологія" (м. Миколаїв), розроблена схема тригенераційної установки для суднового дизельного двигуна електростанції енерготехнологічного судна; ТОВ "Мотор Плюс" (м. Миколаїв), передані матеріали щодо ефективності переводу турбопоршневих двигунів на синтетичний газ; Конструкторське бюро "Вуля", визначено теоретичну ефективність безперервного гідридного термохімічного циклу; ТОВ "Береславський машзавод" - передані результати дослідження ефективності систем охолодження дизельних двигунів магістральних тепловозів; Пакет документів на підписані госпрозрахункової теми у 2014 році з ДП "Зоря-Машпроект" (м. Миколаїв). Галузь використання: Транспортна та стаціонарна енергетика. Опис продукції Теоретично та експериментально доведена принципова можливість створення ефективних когенераційних та тригенераційних систем утилізації низькопотенційної теплоти завдяки унікальним властивостям реверсивних гідридоутворюючих матеріалів, ефективність якої суттєво перевищує відомі аналоги. Висока ефективність досягнута за рахунок використання безперервних водневих металогідридних термохімічних циклів, а також раціональним схемним та конструктивним рішенням, вибору раціональних параметрів процесів та використання новітніх сполук для перетворення енергії. Узагальнені фундаментальні уявлення про процеси, які відбуваються у металогідродному когерераційному та тригенераційному обладнанні, та визначені умови ефективного перетворення низькопотенційної теплоти у механічну та електричну енергії, а також енергію холоду. Експериментально досліджені параметри спряжених фундаментальних процесів, які відбуваються у когенераційних та тригенераційних установках на основі термохімічних циклів та встановлені залежності ефект Автори роботи Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити