Регенерация кинетической энергии воздушного потока электромагнитными преобразователями

全文:

Обоснование. Технологический процесс любого предприятия связан с выбросами в атмосферу. С этими выбросами уходят тепло и кинетическая энергия. Но их можно использовать в электрическую энергию. Потенциальными источниками такой энергии могут являться вентиляционные шахты. В настоящее время, на промышленных предприятиях практически не внедрены какие-либо конструкции, использующие кинетическую энергию потока воздуха для выработки электроэнергии. Данная электроэнергия может быть использована для питания маломощных автономных систем, например, автономного освещения местности путем установки светильников-воздухораспределителей.

Цели - повысить энергоэффективности систем вентиляции за счет регенерации кинетической энергии воздушного потока.

Методы. Были проанализированы исследования отечественных и иностранных ученых. Было выявлено, что для эффективной работы аэрогенераторов в условиях вентиляционных систем необходимо большое количество кинетической энергии воздушного потока, причем, собирая эту энергию, генераторы уменьшают коэффициент полезного действия системы в целом. Было выдвинуто предположение, что, установив ветрогенератор на некотором расстоянии от выходного сечения вентиляционной трубы, возможно получать электроэнергию, не снижая при этом коэффициент полезного действия системы. Была предложена эскизная конструкция предлагаемого решения по регенерации кинетической энергии воздушного потока на выходе из вентиляционной системы и выполнен технико-экономический расчет.

Результаты. Было решено использовать безлопастные ременные ветрогенераторы из-за простоты их конструкции, необходимости регенерации малых скоростей потока, а также благодаря возможности их эффективной работы с турбулентным потоком воздуха. Безлопастные ременные ветрогенераторы вырабатывают энергию за счет колебания магнита, закрепленного на ремне, над катушкой. Ремень находится в натяженном состоянии, что позволяет ему колебаться с большой частотой, обеспечивая наиболее эффективную выработку электроэнергии [5]. Предлагается объединить множество безлопастных ременных ветрогенераторов в один модуль и установить его на некотором расстоянии от выходного сечения вентиляционной трубы. Такое расположение конструкции позволит, не влияя на работу вентилятора, собирать часть бросовой энергии воздушного потока и преобразовывать ее в электроэнергию. На основе имеющихся данных был выполнен технико-экономический расчет. Таким образом, себестоимость единичного генератора составила порядка 700 рублей при единичном производстве, а стоимость электрооборудования для подключения установки к потребителям составила порядка 4000 рублей. Средняя выработка электроэнергии собирателем, состоящим из 15 генераторов, составила порядка 5,5 кВт в год.

Выводы. Проведен анализ существующих решений, в ходе которого были сделаны заключения об отсутствии существующих устройств, специализирующихся на регенерации энергии воздушного потока, на основе которого было предложено собственное решение, позволяющее регенерировать кинетическую энергию воздушного потока без уменьшения КПД системы вентиляции. Разработана модульная конструкция сборщика энергии, ее предлагается устанавливать на некотором расстоянии от выходного сечения вентиляционной трубы для регенерации кинетической энергии воздушного потока без негативного влияния сборщика энергии на КПД системы. По результатам технико-экономический расчета было сделано заключение о том, что затраты на установку предложенной конструкции для автономного обеспечения электроэнергией маломощных потребителей могут быть ниже, чем затраты на установку иной системы снабжения электричеством, в которые входит прокладка электрического кабеля до этого устройства от энергосети. Таким образом, за счет влияния затрат на установку потенциальный срок окупаемости единичного безлопастного ременного ветрогенератора себестоимостью 700 рублей будет ниже срока окупаемости иной системы снабжения электричеством с учетом прокладки 3 метров электрического кабеля от сети. Работа будет продолжена в дальнейшем. На базе экспериментальной установки будет проведена оптимизация характеристик безлопастного ременного ветрогенератора.

作者简介

Самарского государственного технического университета, филиал

编辑信件的主要联系方式.
Email: kitaev.vadim2004@yandex.ru

студент, группа МТ-22, кафедра технологии машиностроения

俄罗斯联邦, Сызрань

Самарского государственного технического университета, филиал

Email: 12345655@mail.ru

научный руководитель авторов, заведующий кафедрой, кандидат технических наук, доцент

Сызрань

参考

补充文件