ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА В ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ

Е.А. Тихонов

Скачать

№ 2 (34)

Лесоинженерное дело

Сведения об авторе

Тихонов Евгений Андриянович – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры общетехнических дисциплин

ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет», г. Петрозаводск, Российская Федерация

e-mail: tihonov@psu.karelia.ru

 

Аннотация: 

В данной статье рассматривается проблема энергетического обеспечения лесозаготовительных предприятий. Обозначены соответствующие сложности: удаленность энергетических коммуникаций, высокая стоимость работ по подключению к магистральным энергосетям при их наличии вблизи лесосеки. Большинство удаленных лесосечных участков снабжается электроэнергией посредством дизельных электростанций. Это влечет за собой ряд проблем: высокая стоимость 1кВт∙час, затраты на доставку запасов топлива. В связи с этим рассматривается возможность применения двигателя Стирлинга для решения ряда задач в лесной отрасли. В первую очередь – энергетических (электрогенератор на базе двигателя Стирлинга), позволяющих более эффективно использовать имеющееся на лесосеках и деревоперерабатывающих предприятиях биотопливо. Рассмотрены возможные схемы применения двигателя Стирлинга. Когенерация – утилизация вторичного тепла от котлов отопления, системы охлаждения двигателей и отработанных газов сушильных камер. Прямая генерация – работа двигателя Стирлинга на различных видах биотоплива. Определен диапазон требуемых мощностей электростанции на базе двигателя Стирлинга для эксплуатации в условиях лесозаготовительных предприятий. Проанализированы основные кинематические схемы двигателя Стирлинга: α-тип; β-тип и γ-тип. Определен наиболее подходящий вариант для эксплуатации в условиях лесозаготовительных предприятий – α-тип. В качестве рабочего тела выбран воздух. Проанализированы основные сложности при разработке и проектировании двигателей Стирлинга. Отсутствие разработанной методики расчета и экспериментального опыта показало необходимость комплексного анализа конструктивных параметров и процессов тепломассопереноса для разработки двигателя наилучших характеристик. Определены задачи дальнейших исследований: комплексное многопараметрическое численное моделирование работы двигателей Стирлинга различных диапазонов мощностей и определение оптимальных конструктивных параметров для успешного внедрения в лесопромышленную отрасль электростанций на базе двигателя Стирлинга.

 

Ключевые слова: 

лесная промышленность, утилизация отходов, биотопливо, двигатель Стирлинга

 

Для цитирования: 

Тихонов, Е. А. Перспективы применения двигателей Стирлинга в лесопромышленном комплексе / Е. А. Тихонов // Лесотехнический журнал. – 2019. – Т. 9. – № 2 (34). – С. 118–125. – Библиогр.: с. 123–125 (17 назв.). – DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2019.2/13.

 

Литература: 
  1. Агапов, Д. С. Результаты экспериментального исследования влияния температуры охлаждающей жидкости на экономические и энергетические показатели дизельного двигателя / Д. С. Агапов // Технико-технологические проблемы сервиса. – 2016. – № 4. – С. 6-10.
  2. Замуков, В. В. Выбор воздухонезависимой энергоустановки неатомных подводных лодок / В. В. Замуков, Д. В. Сидоренко // Судостроение. – 2012. – № 4. – С. 29-33.
  3. Кудрявцева, Л. А. Изучение особенностей горения древесных опилок // Современные проблемы науки и образования. – 2009. –№ 6 (ч. 3) – С. 85-90.
  4. Михайлова, В. С. Сравнительный анализ применения двигателя Стирлинга и дизельного генератора для системы электро-теплоснабжения объектов в Арктических районах России // Молодой ученый. – 2016. – № 8. – С. 261-265. – Режим доступа: https://moluch.ru/archive/112/28503/ (дата обращения: 13.01.2019).
  5. Онучин, Е. М. Разработка схемно-конструктивных решений элементов двигателя внешнего сгорания с устройством для приготовления, подачи и сжигания древесного топлива / Е. М. Онучин, П. Н. Анисимов // Труды Поволжского государственного технологического университета. Серия: технологическая. – 2014. – № 2. – С. 169-190.
  6. Распутин, А. Л. Использование двигателя Стирлинга для выработки электроэнергии на вторичных тепловых энергоресурсах / А. Л. Распутин, О. А. Степанов // Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: матер. междунар. науч.-техн. конференции студентов, аспирантов, ученых. – 2016. – № 1 – С. 239-242.
  7. Расход дизельного генератора [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://machineries.ru/a_19.html (дата обращения: 06.12.2018).
  8. Соколов, А. П. Функциональная логистика лесозаготовительного предприятия / А. П. Соколов, Ю. Ю. Герасимов. – Петрозаводск, 2013. – 84 с.
  9. Суходолов, А. П. Дизельные электростанции Иркутской области и проблемы электроснабжения удаленных населенных пунктов / А. П. Суходолов, В. Ф. Федоров, Д. Ю. Хорохонов // Известия Иркутской государственной экономической академии. – 2004. – № 3. – С. 25-27.
  10. Сюнёв, В. С. Сравнение технологий лесосечных работ в лесозаготовительных компаниях Республики Карелия / В. С. Сюнёв, А. П. Соколов. – Йоэнсуу : Изд-во НИИ леса Финляндии, 2008. – 126 с.
  11. Цывин, М. М. Использование древесной коры / М. М. Цывин. – М. : Лесн. пром-сть, 1973. – 96 с.
  12. Энергетическое использование древесной биомассы: заготовка, транспортировка, переработка и сжигание : учеб. пособие / авт.-сост.: В. С. Сюнев [и др.]. – Петрозаводск, 2014. – 123 с.
  13. Açıkkalp, E. Solar driven stirling engine - chemical heat pump - absorption refrigerator hybrid system as
    environmental friendly energy system / E. Açıkkalp, S. Y. Kandemir, M. H. Ahmadi // Journal of Environmental Management, 232, 455-461. doi:10.1016/j.jenvman.2018.11.055.
  14. Ahmed, F. Numerical modeling and optimization of beta-type Stirling engine / F. Ahmed, H. Hulin, A. M. Khan // Applied Thermal Engineering, , 385-400. doi:10.1016/j.applthermaleng.2018.12.003.
  15. Kuban, L. A 3D-CFD study of a Γ-type stirling engine / L. Kuban, J. Stempka, A. Tyliszczak // Energy, 142-159. doi:10.1016/j.energy.2018.12.009
  16. Mendoza Castellanos, L. S. Experimental analysis and numerical validation of the solar Dish/Stirling system connected to the electric grid / L. S. Mendoza Castellanos [et al.] // Renewable Energy, 135, 259-265. doi:10.1016/j.renene.2018.11.095.
  17. Zare, S. Passivity based-control technique incorporating genetic algorithm for design of a free piston stirling engine / S. Zare, A. R. Tavakolpour-Saleh, T. Binazadeh // Renewable Energy Focus, 28, 66-77. doi:10.1016/j.ref.2018.11.003.