WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«О.И. Крахин, В.А. Зенин Московский авиационный институт (ГТУ) Статья посвящена разработке технических основ создания энергетической установки (ЭУ), обеспечивающей частичную ...»

III Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь» – ИРЭ РАН, 26-30 октября 2009 г .

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ФАР

О.И. Крахин, В.А. Зенин

Московский авиационный институт (ГТУ)

Статья посвящена разработке технических основ создания энергетической установки (ЭУ),

обеспечивающей частичную рекуперацию теп-ловой энергии из системы жидкостного охлаждения

крупногабаритных ФАР. Основой такой установки является теплоэнергетическая установка (ТЭУ), преобразующая тепловую энергию теплоносителя системы охлаждения в механическую. В качестве актуаторов в ней применены элементы из сплава с памятью .

Предлагаемая схема построения ТЭУ представляет собой установку турбинного типа, ротор на ободе которого размещены герметичные пневмоцилиндры, частично погружён в тёплую воду. Движение поршня пневмоцилиндров в нагретом состоянии (в воде) производится активным элементом из сплава с памятью, а обратное движение в охлажённом состоянии (на воздухе) – за счёт разрежения в цилиндре. Движущий момент ротора создаётся разностью за счёт подъёмной силы модулей, находящихся в воде .

Разработана методика расчёта ТЭУ и основе расчётов даны рекомендации по оптимизации схемы и конструкции ТЭУ рассматриваемого типа .

В отличие от других видов антенн фазированные антенные решётки (ФАР) значительное количество энергии за счёт потерь в электронных (фазирующих) блоков и необходимости обеспечения охлаждения теплонагруженных и теплочувствительных элементов. Особенно эти потери велики в крупногабаритных стационарных ФАР, и составляют десятки или сотни кВт. Для обеспечения требуемого режима, как правило, используются жидкостные системы охлаждения .

Целью настоящей работы является разработка технических основ создания энергетической установки (ЭУ), обеспечивающей частичную рекуперацию тепловой энергии из системы охлаждения. Энергетическая установка состоит из теплоэнергетической установки (ТЭУ), преобразующей тепловую энергию теплоносителя системы охлаждения в механическую, и генератора, преобразующего механическую энергию в электрическую. Задача создания специального генератора была решена ранее. Поэтому далее рассматриваются вопросы, связанные с созданием ТЭУ, выполненной на основе элементов из сплава с памятью .

Известно, что сплавы с эффектом памяти (ЭП) обладают способностью пластически деформироваться при охлаждении и восстанавливать исходную форму при нагреве. Это обусловлено протекающими в них структурными превращениями мартенситно-аустенитного типа. Для расчета функциональных характеристик устройств и элементов из материалов с ЭП необходимо знать связь между деформациями материала и приложенными к нему механическими напряжениями при разных температурах .

В настоящее время существует большое количество технических решений по созданию тепловых двигателей, на основе свойств сплавов с памятью, преобразующихтепло в механическую работу при малых перепадах температур. Однако такие двигатели обладают низкой эффективностью. Это объясняется отсутствием метода проектирования таких установок, учитывающего большое количество факторов, определяющих их работоспособность. К последним относятся специальные свойства материалов, требования к конструкции активных элементов и термодинамическим режимам работы установок .

В качестве материала с памятью используется Ni-Ti сплав (нитинол), обладающий большой величиной генерируемого напряжения в режиме восстановления и коррозионной стойкостью. Критический порог температур нитинола может достигать широкого диапазона (от +100°С до -150°С) в зависимости от соотношения никеля и титана и наличия примесей в сплаве .





Нитинол имеет две фазы: мартенситную или аустенитную. Мартенситная фаза находится ниже теплового порога, а аустенитная - выше. Характеризуя нитиноловый образец, можно говорить о двух специфических температурах, так как температура, до которой образец должен быть нагрет, чтобы началась аустенитная фаза (начальная аустенитная температура Аs) несколько выше температуры, до которой он должен быть охлажден, чтобы наступила мартенситная фаза (мартенситная начальная температура Ms). Можно говорить о диапазоне примерно в 20 °С, разделяющих AS и Ms, как градиент, через который материал проходит из одной фазы в другую .

Восстановление формы в аустенитной фазе происходит при нагревании образца до температуры 900 - 600 °С в течении нескольких минут. Трансформация нитинола сопровождается заметным III Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь» – ИРЭ РАН, 26-30 октября 2009 г .

изменением многих физических характеристик материала. Наиболее важной из них является термомеханическое преобразование, которое представляет собой изменение внутренней кристаллической структуры от ромбоидрического типа в холодной фазе, до кубического типа в горячей фазе. В этом состоянии деформация происходит с малыми потерями тепла за счет смещения микрограниц внутри одного кристалла. Поскольку в этом процессе отсутствуют атомные связи, он обратим. При нагревании кристалла выше его температуры трансформации происходит образование кубической формы, и атомы стремятся занять свои первоначальные места. Этим и объясняется основное свойство нитинола, заключающееся в том, что деформированный путем охлаждения материал после нагревания приобретает свою первоначальную форму .

Предлагаемая схема построения ТЭУ представляет собой установку турбинного типа .

Рассмотрим принцип действия установки и проведем расчет суммарного момента для пары элементов при повороте колеса на 360. Принципиальная схема представлена на рисунке 1 .

Рис.1. Схема ТЭУ

Ротор, частично погружённый в тёплую воду, конструктивно представляет собой колесо, на ободе которого размещены герметичные пневмоцилиндры (модули) (рис. 2). Количество пневмоцилиндров и габаритные размеры определяются задаваемой мощностью и нагрузкой. В исходном состоянии пневмоцилиндры имеют объём равный примерно 1/3 от рабочего .

Перемещение поршня производится активным элементом из сплава с памятью (АЭ) .

Рис.2. Схема пневмоцилиндра; 1-поршень, 2-крышка стакана, 3-стакан, 4-АЭ, 5 - клапан .

Каждый модуль поочередно погружается в воду. При этом АЭ, нагре-ваясь, совершает рабочий ход в на участке 1-2 и увеличивает рабочий объём пневмоцилиндра до полного в результате чего в пневмоцилиндре создаётся разрежение. На участке 2-3 модуль создаёт полезный III Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь» – ИРЭ РАН, 26-30 октября 2009 г .

–  –  –

1/3 2/3

–  –  –

1/3 2/3

–  –  –

1/3 2/3

–  –  –

Можно также отметить, что спроектированная в соответствии с разработанным методом экологически чистая теплоэнергетическая установка, отличается малой массой, бесшумностью, компактностью, способностью сохранять работоспособность в различных агрессивных средах, в вакууме, обладает высокой точностью позиционирования и возможностью регулирования скорости без снижения нагрузочной способности, имеет в номинальном режиме мощность на выходе во много больше существующих аналогов .

Помимо рекуперации энергии в системах охлаждения крупногабаритных устройств, установка может использоваться как автономный источник электроэнергии в труднодоступных и малонаселенных районах страны, где не потребуются сооружения линии электропередачи и подвоза топлива.




Похожие работы:

«"УТВЕРЖДЕНО" Председатель котировочной комиссии директор департамента материально-технического снабжения АО "Р( анал" И.А. Радушева "Я" 2017г . ПРОТОКОЛ регистрационный номер 80 от 07 марта 2017г. совещание по теме: "Подведение итогов процедуры запроса котировок среди субъектов малого и среднего предпринимательства по вы...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"...»

«АДМИНИСТРАЦИЯ МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ИНЗЕНСКИЙ РАЙОН" УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПОСТАНОВЛЕНИЕ г.Инза 12 апреля 2018 г. №212 О подтверждении ранее наименованных улиц и присвоенных адресов В соответствии с Федеральным законом Российской Федерации от 28.12.2013 №443-ФЗ "О федеральной информационной сист...»

«365 *у.е. Штроборез AGP CS180 Оснащен мощным двигателем 1800 Вт и двумя алмазными лезвиями 180 мм. Двигатель защищен электроникой, что предотвращает от перегрузки. (Не надо ждать, когда машина остынет, просто отпустите выключатель и снова начните работу). Эргономичная ручка позво...»

«Зайцев Александр Васильевич ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ И СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ ГАЗА НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ В ТЕХНОЛОГИЯХ ГАЗОЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ ТОЛСТОЛИСТОВЫХ МЕТАЛЛОВ 01.02.05 – механика жидкости, газа и плазмы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Школа Инженерная школа природных ресурсов Направление подготовки 18.04....»

«1 Департамент промышленности, транспорта, связи и энергетики Курганской области РЕЕСТР ЛИЦЕНЗИЙ на осуществление деятельности по заготовке, хранению, переработке и реализации лома че...»

«Содержание Стр. Назначение 1. 2 2. Технические характеристики 3 3. Состав толщиномера 4 4. Устройство и принцип работы 4 5. Подготовка к работе 8 6 . Порядок работы 10 7. Техническое обслуживание 14 Возможн...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.