Разработка автономного электроснабжения для теплонасосной установки

Дипломная работа - Физика

Другие дипломы по предмету Физика

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1.1 Недостатки централизованного теплоснабжения

1.2 Опыт применения ТНУ на Западе и в РФ

1.3 Сочетание ТНУ с возобновляемыми источниками энергии - эффективный путь экономии не возобновляемых энергоресурсов

Выводы по главе 1

2. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТНУ

2.1 Прямой и обратный циклы Карно

2.2 Параметры в контурах ТНУ и диапазоны их изменения

Выводы по главе 2

3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТНУ

3.1 Расчет тепловой нагрузки системы отопления

3.2 Уравнение теплового баланса системы отопления

3.3 Расчет мощности компрессора

3.4 Расчет общей мощности привода компрессора

Выводы по главе 3

4. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ТНУ С АВТОНОМНЫМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ

4.1 Структурная схема ТНУ

4.2 Блок-схема устройства автономного электроснабжения. Выбор и обоснование преобразователя постоянного напряжения в переменное

4.3 Расчет суммарной электрической нагрузки ТНУ

4.4 Фотопреобразователь

4.4.1 Принцип действия фотоэлемента

4.4.2 Расчет фотопреобразователя

4.4.3 Параметры фотоэлектрических солнечных модулей

4.5 Термопреобразователь

4.5.1 Термопреобразователь с проволочными термоэлементами и его расчет

4.5.2 Термопреобразователь с полупроводниковыми термоэлементами и его расчет

Выводы по главе 4

5. ПРИМЕР ПРИМЕНЕНИЯ ТНУ С АВТОНОМНЫМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ

5.1 Цель и задачи разработки опытной ТНУ с автономным электроснабжением

5.2 Способы извлечения низкопотенциального источника тепла верхних слоев грунта и грунтовых вод

Выводы по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Параметры фотопреобразователей

Приложение 2. Электрические накопители энергии

Приложение 3. Математическая модель ТНУ с автономным электроснабжением

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность проблемы

Одним из основных положений экологического аспекта стратегии устойчивого развития, принятой в Рио-де-Жанейро в 1992 г., является постепенный переход от энергетики, основанной на сжигании органического топлива, к альтернативной энергетике, использующей возобновляемые источники энергии (солнце, подземное тепло, воду, ветер, энергию биомассы и т. д.), а также древесные отходы - опилки, стружка, сухая трава и т.д.

Новизна технического предложения магистерской диссертации заключается в разработке теплонасосной установки с одновременной выработкой тепла и электроэнергии.

В ближайшее время основными источниками энергии будут энергия солнца, низкопотенциальная энергия недр земли, в том числе грунтовых вод, а так же природный газ и отходы некоторых производств.

В настоящее время теплонасосные установки (в дальнейшем ТНУ) применяются только для выработки тепла. Их действие основано на использовании электроэнергии существующих электрических сетей. Существенным недостатком этих установок, сдерживающим их широкое применение в России, являются большие затраты электроэнергии, расходуемой компрессором.

Естественно, заманчивым является предложение одновременной выработки в ТНУ как тепла, так и электроэнергии.

Как было отмечено в начале, для выработки электроэнергии перспективно использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии, которые отличаются высокой степенью экологической чистоты.

В ТНУ применяются два вида генераторов постоянного напряжения.

на солнечных кремниевых фотоэлементах (солнечные батареи)

на проводниковых и полупроводниковых термоэлементах

Исходными данными для проектирования такой ТНУ является: а) мощность потребления электроэнергии; б) параметры солнечных модулей; в) параметры термоэлементов.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования является теплонасосная установка для одновременной выработки теплоснабжения и электроэнергии на основе фотоэлектрических и термоэлектрических преобразователей.

Предметом исследования является автономный преобразователь постоянного напряжения в переменное, частотой 50 Гц.

Цель и задачи исследования

Основными целями данной работы являются:

.Разработка ТНУ с автономным электроснабжением.

2.Составление ее математической модели.

Одной из основных задач работы является получение математической модели ТНУ с автономным электроснабжением. Исходными данными для расчета параметров ТНУ на основе математической модели являются теплофизические параметры объекта: Количество тепловой энергии, определяемое на основе площади отопления объекта и нормативных данных. На основе расчета необходимой теплоты определяется количество электроэнергии, необходимой для ее производства с помощью компрессора.

Методы решения поставленных задач

В работе используются следующие методы:

а) составление математической модели теплонасосной установки с автономным электроснабжением.

б) разработка схем электроснабжения и автоматики.

Научная новизна

В результате анализа применения ТНУ за рубежом и в РФ предложено совместить с выработкой тепла выработку электроэнергии в условиях отсутствия централизованного электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии: солнечных батарей и терморегуляторов.

Основные защищаемые положения

а) М?/p>