Электронный каталог НБ БНТУ

Статья

Гречихин, Леонид Иванович.
Воздушный тепловой насос в ветроэнергетике = Air Heat Pump in Wind Power / Л. И. Гречихин, А. И. Гутковский. – DOI 10.21122/1029-7448-2020-63-3-264-284 // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ - Энергетика / гл. ред. Федор Алексеевич Романюк; учредитель Министерство образования Республики Беларусь. – 2020. – Т.63 №3. – С. 264-284. – Режим доступа : https://rep.bntu.by/handle/data/72987. – На рус. яз.

Разработана и изготовлена экспериментальная установка для исследования срывного течения в воздушном тепловом насосе. Воздушный винт теплового насоса не производит тянущих или толкающих усилий. Внешний воздушный поток создается высокооборотным винтом перпендикулярно плоскости вращения винта теплового насоса и выполняет функциональную роль вентилятора. При этом создается срывное течение в тыльной стороне винта теплового насоса и реализуются условия превращения тепловой составляющей воздушного потока вентилятора в электрическую энергию электрогенератором. Разработана аэродинамическая модель обтекания лопастей винта теплового насоса во взаимно перпендикулярном воздушном потоке. Проведены экспериментальные исследования работающего винта как теплового насоса с учетом трения при вращении ротора в статоре электрогенератора. Чтобы воздушный тепловой насос воспринимал воздействующий воздушный поток от вентилятора, необходимо его приводить во вращение с минимальной мощностью. В результате для двух стандартных спаренных двухлопастных винтов, размещенных на двигателе 100 Вт, при скорости ветра 2,17 м/с, создаваемого вентилятором, коэффициент преобразования составил 5,04. С ростом скорости потока воздуха от вентилятора коэффициент преобразования резко падал. При размещении двух указанных винтов на моторе 300 Вт минимальная мощность предварительного вращения составила 5,7 Вт. В этом случае при скорости потока воздуха 1,08 м/с коэффициент преобразования достигал всего 2,93 и также резко падал с ростом скорости потока воздуха. Когда на моторе 300 Вт использовался экспериментальный трехлопастной винт, ситуация резко менялась. При раскрутке мотора со специальным винтом мощностью 12,1 Вт и формировании потока воздуха со скоростью 3,2 м/с коэффициент преобразования составил 12,4. С уменьшением мощности раскрутки до 5,9 Вт и скорости потока воздуха, создаваемого вентилятором, до 1,7 м/с коэффициент преобразования увеличился до 14,9. Теоретический расчет коэффициента преобразования теплового насоса подтвержден экспериментальными данными. Установлены условия, при которых данный коэффициент достигает максимального значения. Проведено компьютерное моделирование разных конструкций лопастей воздушного винта теплового насоса. Показано, что воздушный тепловой насос является сложной открытой энергосистемой.
An experimental facility has been developed and manufactured to study the disruptive flow in an air heat pump. The propeller of the heat pump does not produce pulling or pushing forces. The external air flow is created by a high speed propeller perpendicular to the plane of rotation of the heat pump propeller and acts as a ventilator. Herewith, a disruptive flow in the back side of the heat pump propeller is being created and conditions for converting the thermal component of the ventilator air flow into electrical energy by an electric power generator are realized. An aerodynamic model of the flow around the propeller blades of the heat pump in mutually perpendicular airflow has been developed. Experimental studies of the operating propeller as a heat pump, taking into account the friction during rotation of the rotor in the stator of the electric generator, were carried out. In order for the air heat pump to perceive the impacting air flow from the ventilator, it must rotate with minimal power. As a result, for two standard twin-bladed propellers mounted on a 100 W engine under the wind generated by the ventilator which speed is 2.17 m/s the conversion factor was 5.04. As the speed of air flow from the ventilator increased, the conversion coefficient decreased sharply. When placing the two specified propellers on a 300 W motor, the minimum prerotation power was 5.7 W. In this case, when an air flow speed is of 1.08 m/s, the conversion coefficient reached only 2.93 and also fell sharply with the increase in the air flow speed. When a three-blade propeller with blades was used on a 300 W motor, then situation has changed dramatically. When the motor with a special propeller with a power of 12.1 W was spun and the air flow was formed at a speed of 3.2 m/s, the conversion coefficient was 12.4. With the reduction in the power of the spinup down to 5.9 W and in the speed of the air flow created by the ventilator to 1.7 m/s, the conversion coefficient increased to 14.9. The theoretical calculation of heat pump conversion coefficient is confirmed by experimental data. The conditions under which this coefficient reaches its maximum value are set. Computer modeling of different designs of heat pump propeller blades was performed. It is demonstrated that an air heat pump is a complex open energy system.

621.577:621.548

общий = БД Труды научных работников БНТУ : 2020г.
труды сотрудников БНТУ = Инженерно-педагогический факультет : кафедра "Вакуумная и компрессорная техника"
труды сотрудников БНТУ = Энергетика. Электроэнергетика. Теплотехника (труды)
общий = ВОЗДУШНЫЕ НАСОСЫ
общий = ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ
общий = ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА
общий = ВОЗДУШНЫЕ ВИНТЫ
общий = ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
общий = ЛОПАСТНЫЕ НАСОСЫ