Когенерационные возможности повышения эффективности микроТЭС на базе двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением

Abstract

Рассмотрены возможности работы генераторов электрического тока на базе двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением в условиях когенерации, когда с отпуском электроэнергии обеспечивается отпуск теплоты в различных вариантах. Такие установки, как правило, выполняются на основе карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (т. е. в качестве топлива используется бензин). Могут применяться в быту профессиональными строителями, геологами, военными и спасателями в зоне чрезвычайных ситуаций, на территориях с отсутствием инфраструктуры. В основе установки использован бензогенератор «Хитачи-2400» с воздушным охлаждением мощностью 2,4 кВт. Представлены основные методические положения для исследования микроТЭС на базе двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, в основе которых лежат балансовые уравнения. При работе установки обеспечивается измерение всех температур и расходов рабочих сред для определения тепловых потоков в соответствии с предложенной методикой. Представлены технические характеристики теплообменных аппаратов для утилизации теплоты отработавших дымовых газов. Построены энергетические диаграммы, иллюстрирующие полезный эффект от применения различных теплообменных аппаратов. Когенерационные возможности установки обеспечиваются, во-первых, отпуском теплоты с охлаждающим цилиндр двигателя внутреннего сгорания воздухом, во-вторых, отпуском теплоты с горячей водой, нагретой за счет утилизации теплоты уходящих дымовых газов, и в-третьих, в расчетном варианте – отпуском теплоты с воздухом, последовательно нагретым за счет охлаждения головки цилиндра, а затем – за счет утилизации теплоты уходящих газов. Показано, что коэффициент использования теплоты топлива может быть увеличен с 0,22 до 0,50–0,60 в зависимости от принятого технического решения.