Численное моделирование интенсификации теплообмена в каналах термоэлектрической генераторной установки
Ключевые слова:
интенсификация теплообмена, прямоугольные профилированные каналы, термоэлектрические генераторные модули, вихревая труба, сжатый воздух, природный газ, поперечные перегородки, поток, электроснабжениеАннотация
В данной статье рассматриваются некоторые варианты повышения эффективности экспериментальной термоэлектрической генераторной установки, разработанной с целью изучения, проектирования и создания энергетических установок данного типа, при непосредственной эксплуатации которых отсутствуют процессы горения топлива, предназначенных для электроснабжения промышленных потребителей, располагающихся на значительном расстоянии от централизованного электроснабжения, а именно – объектов добычи, распределения и транспортировки природного газа, показана принципиальная схема упомянутой энергетической установки, описаны принцип работы и основные преимущества ее применения. Повышение эффективности установки в представленном исследовании заключается в интенсификации теплообмена в профилированных каналах прямоугольного поперечного сечения, по которым подаются потоки газообразного теплоносителя с разной температурой. Показано несколько вариантов возможной интенсификации теплообмена, заключающейся в реализации внутри каналов интенсификаторов в виде поперечных сплошных перегородок, попеременно изменяющих направление движения теплоносителя. В представленном исследовании проведено численное моделирование нескольких вариантов интенсификации теплообмена с различными геометрическими размерами проходного сечения профилированных каналов и поперечных перегородок, установленных в указанных каналах. В заключении работы показаны результаты проведенного численного моделирования, выполнена оценка эффективности использованных методов, из которых выбран наиболее оптимальный.
Метрики
Библиографические ссылки
ГОСТ
1. Краснова Н.П., Шеин В.М. Децентрализованное теплоэнергоснабжение в России, проблемы и перспективы развития // Успехи современной науки. 2018. № 1. С. 40-43. EDN: YUZUZG
2. Тищенко Н.И. Использование альтернативных источников энергии в энер-госнабжении Крайнего Севера // Аллея науки. 2017. Том 2, № 16. С. 40-42. EDN: YNNWXY
3. Лемминг А.Э., Шостаковский П.Г. Решение задач энергетического обеспе-чения автономных объектов на основе термоэлектрических модулей // Инновации. 2018. № 5. С. 9-13.
EDN: YAHMIH
4. Люкайтис В.Ю., Глушков С.Ю. Автономные энергокомплексы, гибридные конструкции с применением возобновляемых источников энергии // Силовое и энерге-тическое оборудование. Автономные системы. 2019. Том 2, № 2. С. 111-120.
EDN: CVPCON. DOI: 10.32464/2618-8716-2019-2-2-111-120
5. Zornek T., Monz T., Aigner M. Performance analysis of the micro gas turbine Tur-bec T100 with a new FLOX-combustion system for low calorific fuels // Applied Energy. 2015. Vol. 159. P. 276-284. DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.08.075
6. Alford A., Nichol P., Frisby B. The Development of a Small High-Speed Steam Mi-croturbine Generator System // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015. Vol. 90. P. 012067.
DOI: 10.1088/1757-899X/90/1/012067
7. Termoelectric generator on Satellites – An Approach for Waste Heat recovery in Space / M. Von Lukowicz, E. Abbe, T. Schmiel, M. Tajmar // Energies. 2016. No 9 (7). P. 1-14.
DOI: 10.3390/en9070541
8. 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 энергоресурсосбере-жения: Тр. 24-й научно-техн. конф. Воронеж: Воронежский государственный техниче-ский университет, 2022. С. 3-10. EDN: IPNLOZ
9. Белоусов А.М, Исрафилов И.Х., Харчук С.И. Исследование возможностей по-вышения энергоэффективности вихревой трубы Ранка – Хилша // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. № 7-2. С. 112-121. EDN: VCQCHB
10. Эксплуатация регулируемых вихревых труб Ранка-Хилша в экологически значи-мых промышленных установках очистки газов (аналитический обзор) / В.А. Девисилов, Д.А. Жидков, В.С. Спиридонов, О.В. Кирикова // Экология и промышленность России. 2013. № 12. С. 14-19. EDN: RNLOUT
APA
1. Krasnova, N. P., & Shein, V. M. (2018). Detsentralizovannoye teploenergosnabzheniye v Rossii, problemy i perspektivy razvitiya [Decentralized heat and power supply in Russia, prob-lems and development prospects]. Uspekhi sovremennoy nauki, 1, 40-43. [In Russian]
2. Tishchenko, N. I. (2017). Ispol'zovaniye al'ternativnykh istochnikov energii v energosnab-zhenii Kraynego Severa [Use of alternative energy sources in the energy supply of the Far North]. Alleya nauki, 2, 16, 40-42. [In Russian]
3. Lemming, A. E., & Shostakovskiy, P. G. (2018). Resheniye zadach energeticheskogo obespecheniya avtonom-nykh ob"yektov na osnove termoelektricheskikh moduley [Solving the problems of energy supply of autonomous objects based on thermoelectric modules]. Innovatsii, 5, 9-13. [In Russian]
4. Lyukaytis, V. Yu., & Glushkov, S. Yu. (2019). Avtonomnyye energokompleksy, gibridnyye konstruktsii s primeneniyem vozobnovlyayemykh istochnikov energii [Autonomous energy complexes, hybrid structures using renewable energy sources]. Silovoye i energeticheskoye oborudovaniye. Avtonomnyye sistemy, 2 (2) , 111-120. https://doi.org/10.32464/2618-8716-2019-2-2-111-120 [In Russian]
5. Zornek, T., Monz, T., & Aigner, M. (2015). Performance analysis of the micro gas turbine Turbec T100 with a new FLOX-combustion system for low calorific fuels. Applied Energy, 159, 276-284. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.08.075
6. Alford, A., Nichol, P., & Frisby, B. (2015). The Development of a Small High-Speed Steam Mi-croturbine Generator System // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 90, 012067. http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/90/1/012067
7. Von Lukowicz, M., Abbe, E., Schmiel, T., & Tajmar, M. (2016). Termoelectric generator on Satellites – An Approach for Waste Heat recovery in Space. Energies, 9 (7) , 1-14. http://dx.doi.org/10.3390/en9070541
8. Bazykin, D. A., Il'ichev, V. A., & Barakov, A. V. (2022). Sozdaniye eksperimental'noy elektro-generiruyushchey ustanovki s primeneniyem vikhrevogo effekta Ranka-Khilsha [Creation of an experimental power generating plant using the Ranque-Hilsch vortex effect]. In Physical and technical problems of energy, ecology and energy saving. Voronezh State Technical Univer-sity. [In Russian]
9. Belousov, A. M, Israfilov, I. Kh., & Kharchuk, S. I. (2015). Issledovaniye vozmozhnostey pov-ysheniya energoeffektivnosti vikhrevoy truby Ranka – Khilsha [Study of the possibilities of im-proving the energy efficiency of the Rank-Hilsch vortex tube]. Izvestiya Tul'skogo gosudar-stvennogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki, 7-2, 112-121. [In Russian]
10. Devisilov, V. A., Zhidkov, D. A., Spiridonov, V. S., & Kirikova, O. V. (2013). Ekspluatatsiya reguliruyemykh vikhrevykh trub Ranka-Khilsha v ekologicheski znachimykh promyshlennykh ustanovkakh ochistki gazov (analiticheskiy obzor) [Operation of Ranque-Hilsch Adjustable Vor-tex Tubes in Environmentally Significant Industrial Gas Treatment Plants (Analytical Review)]. Ekologiya i promyshlennost' Rossii, 12, 14-19. [In Russian]
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
URN
Лицензия
Copyright (c) 2022 Базыкин Д.А., Ильичев В.А., Орехов Е.А., Бараков А.В.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
