Ученые НГТУ НЭТИ улучшили работу теплогенератора, добившись высокого коэффициента преобразования энергии
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ оптимизировали работу теплогенератора по максимальной теплопроизводительности, что позволит экономить электроэнергию и обеспечить надежность теплоснабжения объекта. На изобретение получен патент.
Как отмечает профессор кафедры электротехнических комплексов НГТУ НЭТИ доктор технических наук Евгений Порсев, в основе работы вихревых и роторных генераторов лежит принцип гидродинамической кавитации. Когда жидкость движется с огромной скоростью, в зонах пониженного давления образуются пузырьки (кавитационные каверны). При переходе в зону высокого давления эти пузырьки схлопываются, высвобождая значительное количество тепловой энергии. Коэффициент преобразования энергии (КПЭ) таких устройств рассчитывают через соотношение выработанной тепловой энергии к затраченной электрической энергии на привод теплогенератора.
Ученые вуза провели опыты по определению зависимости коэффициента преобразования энергии от длительности работы теплогенератора, а также от количества воды в контуре: чем больше воды, тем больше теплоты можно извлечь. Фиксировались такие характеристики, как коэффициент преобразования, температура на входе и выходе, расход жидкости, скорость движения жидкости, частота пульсации. Также учитывалась удельная теплоемкость конструкционных материалов теплогенератора — это важно для того, чтобы точно рассчитать количество полученной тепловой энергии.
«При максимальном разгоне жидкости уменьшается давление, что создает условия для кавитации и тепловыделения, затем КПЭ падает. Поэтому нецелесообразно эксплуатировать теплогенератор постоянно, желательно, чтобы он работал периодически. В этом случае коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую на протяжении всей работы будет больше 1,0 — то есть полученной теплоты больше, чем затраченной энергии», — рассказал Евгений Порсев.
Была составлена блок-схема автоматизации теплогенератора с микропроцессором, который учитывает массу воды в контуре, наружную температуру, длительность работы и при выходе на минимум (1,0) отключает привод теплогенератора. Высокая теплоемкость воды обеспечивает длительное сохранение теплоты, поэтому теплогенератор может отапливать помещение и в отключенном состоянии, добавил ученый. Согласно технико-экономическим расчетам, расход энергии в 1,5–2 раза меньше по сравнению с неоптимальным режимом.
Практическая значимость изобретения заключается в достижении максимального суммарного коэффициента преобразования энергии, что позволит снизить удельное энергопотребление систем отопления (уменьшить расход энергии на единицу теплоты), повысить ресурс оборудования за счет исключения неэффективных режимов. Предложенное решение может использоваться для отопления жилых и общественных зданий, промышленных помещений.
На изобретение «Способ нагрева жидкости и устройство для его осуществления» в 2024 году был получен патент.