Автономная энергоустановка на базе РЛДВПТ
DESCRIPTION
Псковский государственный университет. Автономная энергоустановка на базе РЛДВПТ. роторно-лопастной двигатель с внешним подводом теплоты. Руководитель проекта: Плохов Игорь Владимирович Докладчик: Андреев Михаил Леонидович. Автономная энергоустановка на базе РЛДВПТ. Основные узлы: РЛДВПТ - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Автономная энергоустановка на базе РЛДВПТроторно-лопастной двигатель с внешним подводом теплоты
Руководитель проекта: Плохов Игорь Владимирович
Докладчик: Андреев Михаил Леонидович
Псковский государственный университет
Автономная энергоустановка на базе РЛДВПТ
Основные узлы:1. РЛДВПТ2. Электрогенератор3. Система
управления4. Нагреватель5. Охладитель
Блок схема энергоустановки нового поколения состоит из блоков подготовки топлива, получения, накопления и использования энергии, включая управления режимами.
Рис. 1 – конструкция автономной энергоустановки
Псковский государственный университет
Преимущества двигателей с внешним подводом теплоты
Термический КПД составляет до 60% Использование практически всех видов ископаемого
топлива Регулирование мощности путем изменения давления
рабочего тела и температуры Легкий запуск при любой температуре окружающей
среды Герметичность Высокий моторесурс
Псковский государственный университет
Конструкция РЛДВПТ
Рис. 2 – конструкция двигателя
Основные узлы: модуль 1 модуль 2 охладитель нагреватель выходной вал
Модуль 1
Модуль 2
Выходной вал двигателя
Охладитель
Нагреватель
Ресивер
Компрессор
Клапан давления
Псковский государственный университет
Конструктивные особенности роторно-лопастной машины
Содержит на 60% деталей меньше, чем ШПД Не имеет сложных деталей, таких как коленчатый вал
и распределительный валы Не содержит клапанов, пружин, толкателей, штанг Имеет симметричную конструкцию, благодаря этому
двигатель уравновешен Два ротора-лопасти имеют одну камеру сгорания и
осуществляют работу эквивалентную работе 8-ми цилиндрового двигателя
Имеет простую цилиндрическую форму
Псковский государственный университет
Рис. 3 – цикл работы двигателя
Для камеры 2-4:1. Сжатие в изолированном
объёме2. Вытеснение газа из камеры
через Н в модуль 13. Процесс в изолированном
объёме4. Впуск горячего газа из Н5. Расширение в
изолированном объёме6. Выпуск газа из камеры через
О в модуль 17. Процесс в изолированном
объёме8. Впуск газа из О
Цикл работы двигателя
Псковский государственный университет
Геометрия лопаток и окон
3 2
1
y
x
3
2
2
1
4
4
F3 F2
F4 F1
max2 2
max
min
max1 2
vy
x
L2
L1
КА1
Рис. 4 – геометрия лопаток Рис. 5 – геометрия окон
Псковский государственный университет
Модель расчёта площади окон
Рис. 6 – структура динамической модели по определению площади
прохождения окон лопатками в системе Simulink
Рис. 7 – код программы вычисления искомой функции в
блоке MATLAB Function
𝐹 окна= 𝑓 (φ)
Псковский государственный университет
Результат вычисления
Угол поворота вала, [радиан]
Пло
щад
ь ок
на, [
м2 ]
Рис. 8 – график зависимости площади окна при прохождении группы лопаток одной камеры от угла поворота вала
Псковский государственный университет
Определение P, V, T, M
Рис. 9 – структура динамической модели по определению PVTM в
системе Simulink
Динамическая модель позволяет
определить на каждом из тактов работы двигателя
величину давления, температуры, массы и объёма в функции
от угла поворота вала
Псковский государственный университет
Итоги моделирования
• Получение зависимости давления, температуры, объёма и массы в каждой из камер в зависимости от угла поворота вала позволит определить момент на лопатках и на валу двигателя
• Получить двигательные характеристики РЛДВПТ
• Проектирование и создание системы генератор-двигатель
Псковский государственный университет
Сравнение экономических показателей различных вариантов автономных
электрогенерирующих системАвтономные
энергоустановки
Стоимость, руб. за 1 кВт установленной
электрической мощности
Срок внедрения «под ключ»,
месяцевСрок окупаемости
Себестоимость руб/кВт ч производимой электрической
энергии
Бензо-генераторы 5000-7000 1-2 Не окупается 6,5-7,8
Дизель-генераторы 8000-10000 1-2 6-10 лет 3,2-3,5
Газо-поршневые 20000-24000 10-14 4-5 лет 0,30-0,40
Газо-турбинные 16000-20000 12-18 6-7 лет 0,25
Микро-турбинные 32000-36000 10-14 4-5 лет 0,30
РЛДВПТ 12000-15000 1-2 ~1 год0,6
(без учета утилизации тепла)
0,01 (с учетом утилизации тепла)
Псковский государственный университет
Роторно-лопастная расширительная машина
Рис. 10 – роторно-лопастная расширительная машина
Псковский государственный университет
Механизм преобразования движения
Псковский государственный университет
Рис. 11 – Механизм преобразования движения
Роторно-лопастной двигатель внешнего сгорания
Псковский государственный университет
Рис. 12 – роторно-лопастной двигатель внешнего сгорания
Заключение Разработана конструкция двигателя: выбраны основные
узлы РЛДВПТ и произведена их компоновка. Проведены расчеты и математическое моделирование для
кинематической схемы двигателя. Осуществлено математическое моделирование термодинамических процессов в РЛДВПТ.
Разработана техническая документация на макеты механизма преобразования и камеру сгорания РЛДВПТ.
Разработана методика проведения экспериментальных исследований макетов механизма преобразования и камеры сгорания РЛДВПТ.
Псковский государственный университет
Заключение Изготовлены макеты механизма преобразования и камеры
сгорания РЛДВПТ, проведены экспериментальные исследования на указанных макетах, данные, полученные в экспериментах обработаны, построены графические зависимости.
Сопоставлены результаты экспериментов с результатами расчетов и математического моделирования.
Проведены дополнительные патентные исследования. Проведены технико-экономические исследования
эффективности внедрения исследования в народное хозяйство.
Псковский государственный университет