Экспериментальное исследование методов повышения эффективности термоэлектрической генераторной установки

Д. А. Базыкин; С. В. Дахин; А. В. Бараков

doi:10.34831/EP.2024.28.76.004

Экспериментальное исследование методов повышения эффективности термоэлектрической генераторной установки

Д. А. Базыкин, С. В. Дахин, А. В. Бараков

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований, способствующих повышению эффективности автономной экологически чистой генерации электрической энергии термоэлектрической генераторной установкой на объектах газодобывающей отрасли промышленности. Показана принципиальная схема, описаны устройство и принцип работы установки. Представлен анализ некоторых имеющихся в настоящее время вариантов интенсификации теплообмена в каналах, имеющих прямоугольное поперечное сечение. Приведены результаты численного моделирования теплообмена при базовой конструкции и наиболее эффективном варианте, заключающемся в уменьшении проходного сечения каналов до 60 × 7 мм с одновременным размещением поперечных сплошных перегородок шириной 60 мм с шагом 30 мм, попеременно изменяющих направление движения потока. Показана конструкция специально изготовленных модулей, способствующих указанной интенсификации теплообмена. Получены графические зависимости основных характеристик теплообмена и эффективности генерации электроэнергии, показывающие преимущества метода интенсификации теплообмена по сравнению с базовым вариантом конструкции.

Ключевые слова

экспериментальная установка, термоэлектрический эффект, вихревой эффект, интенсификация теплообмена, прямоугольные каналы, поперечные перегородки, электроэнергия

Полный текст:

PDF

Литература

Краснова, Н. П. Децентрализованное теплоэнергоснабжение в России, проблемы и перспективы развития / Н. П. Краснова, В. М. Шеин // Успехи современной науки. — 2018. — № 1. — С. 40 – 43.

Григорьев, А. С. Научные положения и принципы проектирования, эксплуатации и вывода из эксплуатации источников генерации энергии для автономных потребителей малой мощности / А. С. Григорьев, В. А. Карасевич, А. О. Пименов [и др.] // Наука и техника в газовой промышленности. — 2019. — № 2(78). — С. 92 – 103.

Люкайтис, В. Ю. Автономные энергокомплексы, гибридные конструкции с применением возобновляемых источников энергии / В. Ю. Люкайтис, С. Ю. Глушков // Силовое и энергетическое оборудование. Автономные системы. — 2019. — Т. 2. — № 2. — С. 111 – 120. — DOI: 10.32464/2618-8716-2019-2-2-111-120.

Alford, A. The Development of a Small High Speed Steam Microturbine Generator System / Adrian Alford, Philip Nichol, Ben Frisby // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — Vol. 90. — 2015.

Чижма, С. Н. Исследование имитационной модели автономной энергоустановки на возобновляемых источниках энергии / С. Н. Чижма, А. И. Захаров // Промышленная энергетика. — 2020. — № 11. — С. 54 – 60. — DOI: 10.34831/EP.2020.94.76.007.

Базыкин, Д. А. Создание экспериментальной электрогенерирующей установки с применением вихревого эффекта Ранка-Хилша / Д. А. Базыкин, В. А. Ильичев, В. В. Курасов, А. В. Бараков // Физико-технические проблемы энергетики, экологии и энергоресурсосбережения : труды 24-й научно-технической конференции, Воронеж, 16 июня 2022 года. — Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2022. — С. 3 – 10.

Свистунов, В. Д. Создание источника электропитания на основе термоэлектрического генератора / В. Д. Свистунов, М. С. Богомолова, А. С. Лысова // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Двадцать третья международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов, Москва, 02 – 03 марта 2017 года. — М.: Издательский дом МЭИ, 2017. — С. 388.

Семенов, В. С. Способы прямого преобразования тепловой энергии в электрическую / В. С. Семенов, А. В. Бейльман, И. В. Трифанов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. — 2015. — Т. 2. — № 11. — С. 124 – 126.

Веретенников, С. В. Исследование теплоотдачи к камере энергоразделения вихревой трубы в условиях нестационарности течения / С. В. Веретенников // Труды Шестой Российской национальной конференции по теплообмену, Москва, 27 – 31 октября 2014 года. — М.: Издательский дом МЭИ, 2014. — С. 181 – 184.

Ахметов, Ю. М. Численное моделирование течения газожидкостного потока в вихревой трубе / Ю. М. Ахметов, А. А. Соловьев, А. А. Тарасов, А. В. Целищев // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. — 2010. — Т. 14. — № 1(36). — С. 32 – 39.

Бетлинский, В. Экспериментальное исследование термодинамической эффективности регулируемой вихревой трубы на природном газе / В. Бетлинский, М. Жидков, В. Овчинников, Д. Жидков // Нефтегазовые технологии. — 2008. — № 2. — С. 2 – 6.

Promvonge, P. Experimental study on heat transfer in square duct with combined twisted-tape and winglet vortex generators / Pongjet Promvonge, Supattarachai Suwannapan, Monsak Pimsarn, Chinaruk Thianpong // International Communications in Heat and Mass Transfer. — Vol. 59. — 2014. — Pp. 158 – 165.

Патент № 2736316 C1 Российская Федерация, МПК F28D 9/02, F28F 3/04, H01L 35/00. Пластинчатый теплоэлектротеплообменник; № 2020111172; заявл. 18.03.2020; опубл. 13.11.2020 / В. С. Ежов, А. П. Бурцев; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ).

Базыкин, Д. А. Численное моделирование интенсификации теплообмена в каналах термоэлектрической генераторной установки / Д. А. Базыкин, В. А. Ильичев, Е. А. Орехов, А. В. Бараков // Энергетические системы. — 2022. — № 3. — С. 8 – 16.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2024.28.76.004