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>