Теплоснабжение объектов АПК с использованием энергии ветра Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Теплоснабжение объектов АПК с использованием энергии ветра

В.Г. Петько, дт.н, профессор, М.Б. Фомин, аспирант, И.А. Рахимжанова, к.с.-х.н, Оренбургский ГАУ

В последнее время большое внимание уделяется развитию возобновляемых источников энергии, и в частности, ветроэнергетики. Вызвано это главным образом обострением сырьевых и экологических проблем энергетики. Неиссякаемым и экологически чистым источником энергии является ветер. Во многих странах проектируют и строят экспериментальные и промышленные ветроустановки различной мощности и конструкции [1].

В процессе исследования альтернативного способа получения энергии с помощью ветра, путём преобразования энергии ветра во вращательное движение ротора генератора и получение электрической энергии для производства тепла нами была создана ветроэнергетическая экспериментальная установка (рис. 1). Ветроагрегат содержит ветроколесо (1), вращающееся на валу (2), который закреплён на стойках башни (3), виндрозы (4), передающего ролика (5) оборотов с обода колеса на вал асинхронного генератора (6) и электронагревателя (7).

В результате проведения опыта был выявлен ряд недостатков в работе установки:

1. Большой износ передающего ролика за счёт сил трения, возникающих при контакте поверхности ролика с ободом ветроколеса.

2. Проскальзывание ролика из-за неровностей обода колеса.

3. Непостоянство работы в режиме генератора и переход в режим двигателя вследствие резкого

Рис. 1 - Ветроэлектрическая установка

изменения скорости и направления ветра, что ведёт к нестабильной работе нагревателя.

Поисковые исследования наиболее экономичных источников получения тепла для нагрева воды привели к идее использования для получения тепла свойств вязкости (трения) воды, характеризующих её способность взаимодействовать с поверхностями твёрдых тел, составляющих материал, в котором она перемешивается, и между внутренними слоями жидкости [2].

Как любое материальное тело, вода испытывает сопротивление своему движению и разогревается в результате трения о стенки направляющей системы. Сложность возбуждения трения в жидкости состоит в том, чтобы удерживать жидкость в положениях, когда поверхность трения оказывается наибольшей, и достичь состояния, при котором давление в массе воды, время трения, скорость трения и поверхность трения были бы оптимальны для данной конструкции системы и обеспечивалась заданная теплопроизводительность.

Задача создания жидкостных (водяных) генераторов тепла состоит в разработке конструкции и способов управления массой водного переносчика, при которых можно получить наибольшие поверхности трения, удерживать в генераторе массу жидкости в течение определенного времени, добиться необходимой температуры и обеспечить при этом достаточную пропускную способность системы.

Существующие вихревые теплогенераторы в основном имеют привод от электродвигателя, что экономически невыгодно. Теплогенераторы с приводом от ветродвигателя отличаются сложной и ненадежной конструкцией.

С учётом этих недостатков нами предлагается опытная конструкция теплогенератора с приводом от ветродвигателя (рис. 2а), состоящая из ветроколеса (1), вращающегося на валу (2), который закреплён на стойках башни (3) и связан с валом теплогенератора (4), виндрозы (5).

Теплогенератор (рис. 2б) состоит из вала (6), корпуса (7), крышки с радиально расположенными рёбрами (8), дисковой крыльчатки (9), смонтированной на валу, штуцера для подпитки (10) и штуцера для подачи потребителю нагретой жидкости (11). Проблема доставки теплоты до потребителя без существенных теплопотерь решается за счёт использования современных теплоизолирующих материалов и установки ветроагрегата вблизи объекта теплопотребления. Сочленение теплопровода с теплогенератором, находящимся на поворотной головке ветроагре-

б)

а)

Рис. 2 - Опытная конструкция теплогенератора с приводом от ветродвигателя

гата, осуществляется за счёт концентрического расположения прямого и обратного трубопроводов и сальниковых уплотнений.

В результате исследований мы столкнулись с необходимостью оптимизации параметров ветроколеса и параметров лопастного ротора теплогенератора, работающих синхронно.

Для решения этой задачи планируется создать и исследовать экспериментальный образец теплогенератора, выявить механические

М = ^щ) и мощностные Р = ^щ) характеристики ветроколеса и теплогенератора и разработать его математическую модель, что даст возможность, применив теорию подобия, определить искомые параметры реального теплогенератора.

Литература

1. Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки. М.: ОГИЗ, 1948. 539 с.

2. Гавриленко А.Б., Минин В.А., Оловников Л.С. Гидравлические тормоза. М.: Гостехиздат, 1961. 244 с.