Высокоэффективный термоэлектрический преобразователь энергии
Номер Соглашения Электронного бюджета: 075-15-2019-1715
Внутренний номер соглашения 05.608.21.0280
Тема: Высокоэффективный термоэлектрический преобразователь энергии
Приоритет Стратегии:
Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии.
Направление исследований:
В рамках Приоритета 20б: Разработка технических решений и устройств для создания конкурентоспособных газовых турбин малой (до 25 МВт), средней (25-100 МВт) и большой (более 100 МВт) мощности и парогазовых установок на их основе.
Период выполнения: 26.11.2019 - 30.09.2020
Плановое финансирование проекта: 50 млн. руб.
Бюджетные средства 30.00 млн. руб.,
Внебюджетные средства 20.00 млн. руб.
Получатель: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"
Индустриальный партнер: Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИНСТРУМЕНТ"
Ключевые слова: Тепловая энергия, преобразователь, цикл Ренкина, генератор, электрический ток, роторный привод, утилизация тепла, тепловой аккумулятор, рекуператор, энергоэффективность, пар, низкокипящий теплоноситель.
Цель проекта: Создание и экспериментальное подтверждение научно обоснованной методологии проектирования и последующего инженерного применения устройств, предназначенных для преобразования тепла низкопотенциальных источников энергии в электрическую энергию с использованием высокоэффективных роторных тепловых машин объемного действия
Основные результаты проекта
Краткое описание выполненных работ:
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по данной научно-технической проблеме, в результате которого показано приоритетное направление для создания новых видов конкурентоспособной продукции в области энергетики.
Проведены патентные исследования уровня техники и тенденций развития теплоэнергетических преобразователей энергии (далее ТЭП) в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96. Определены оптимальные условия применения теплоносителей различного состава и обоснован выбор рабочего тела для различных условий эксплуатации ТЭП.
В ходе работ разработана методика расчета и выбора основных конструктивных параметров и эксплуатационных характеристик ТЭП, позволяющая осуществлять проектирование ТЭП и производить оптимальный выбор рабочего тела для заданных условий работы (температура и мощность источника, параметры охлаждающей среды и пр.).
Разработана математическая оптимизационная модель системы «источник-привод-генератор-нагрузка» с учетом внешних механических характеристик роторного привода, нагрузочных характеристик генератора, а также энергетических характеристик первичного теплообменника, источника тепла и конденсатора.
Разработана методика проектирования деталей и узлов привода генератора, а также прочностных расчетов роторного привода генератора. Разработана математическая модель электронной системы управления преобразователем (ЭСУП).
Разработан и изготовлен испытательный стенд для проведения экспериментальных исследований ТЭП, оснащённый необходимым контрольно-измерительным оборудованием, средствами сбора данных и устройствами, имитирующими внешнюю нагрузку. Выполнены приемочные испытания стенда, осуществлена поверка измерительных приборов и датчиков.
Спроектирован и изготовлен прототип ТЭП номинальной мощностью 9 кВт. Разработаны Программа и методики исследовательских испытаний прототипа ТЭП номинальной мощностью 9 кВт.
Разработаны технологические процессы изготовления основных деталей роторного привода ТЭП, а также технологический процесс его сборки. Спроектирована и изготовлена специализированная технологическая оснастка, обеспечивающая требуемые параметры точности при изготовлении элементов, образующих рабочие камеры роторного привода.
Назначение и область применения результатов проекта
Области применения: минимизация тепловых выбросов, использование низкопотенциальных источников энергии, энергосбережение, первичные, вторичные и возобновляемые источники энергии.
