АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 7
2 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОДУЛЕЙ ПЕЛЬТЬЕ . 13
3 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ И ПАТЕНТОВАНИЕ
УСТРОЙСТВА 20
4 РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА 25
5 МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВА В СРЕДЕ ANSYS WORKBENCH . 33
6 РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 45
7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 63
ПРИЛОЖЕНИЕ А ПАТЕНТ НА УСТРОЙСТВО АВТОНОМНОГО
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ 66
Развитие современной техники и технологий неразрывно связано с поиском новых источников энергии, в первую очередь электрической. Основным требова-нием является увеличение объема ее выработки, но в последнее время на перед-ний план выходят дополнительные условия: энергия должна вырабатываться эко-логически чистым путем, должна быть возобновляемая.
В настоящее время почти все люди зависят от средств телерадиокоммуни-кации: мобильные телефоны, планшеты и прочие гаджеты являются неотъемле-мой частью жизни. Мобильные устройства развиваются и требуют все большей мощности, соответственно, необходим гарантированный и независимый источник питания устройств телекоммуникации, особенно в случаях техносферных и при-родных катастроф. Особенно это проявляется в ситуациях, когда обеспечение лю-дей электроэнергетическими ресурсами останавливается - на отдыхе, в походе, в различных экстремальных ситуациях, при техногенных катастрофах, стихийных бедствиях. Для обеспечения работоспособности устройств телерадиокоммуника-ций возникает необходимость снабжения людей зарядными устройствами с воз-можностью подзарядки без использования сети.
Элемент Пельтье - простейший преобразователь тепловой энергии в элек-трическую и, соответственно, потенциально наиболее эффективный инструмент для создания автономного зарядного устройства.
При всех явных достоинствах современных генераторных устройств, вы-полненных на базе модулей Пельтье, у них имеется общий недостаток - низкий коэффициент полезного действия, кроме того, данные устройства имеют относи-тельно высокую стоимость.
Целью выпускной квалификационной работы является снижение удельной стоимости устройства по сравнению с аналогами.
В рамках поставленной цели решаются следующие задачи:
- анализ технологической базы и рынка;
- установление технических характеристик модулей Пельтье;
- разработка, патентование и изготовление макетного образца;
- проведение испытаний, оптимизация конструкции и режимов работы;
- обработка результатов и создание модели устройства в среде ANSYS;
- оценка технико-экономических показателей;
- проведение анализа результатов.
Объектом исследования является устройство автономного энергообеспече-ния на базе модулей Пельтье.
Предметом исследования является макетный образец устройства.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы получены следующие результаты:
1. Проведенный анализ показал возможность использования термоэлектри-ческих модулей Пельтье для генерации электрической энергии.
2. Экспериментальные исследования показали, что наибольшей эффектив-ности работы модуля Пельтье в электрогенераторном режиме можно добиться при наиболее высоких допустимых уровнях температуры и качественном охла-ждении.
3. Предложенная и запатентованная разработка устройства автономного энергообеспечения позволяет повысить КПД генерации, а также обеспечивает ка-чественный нагрев до строго ограниченной температуры «горячей» стороны и равномерное теплоотведение от «холодной» стороны модулей Пельтье.
4. Реализованный макет устройства автономного энергообеспечения имеет стандартные выходные характеристики питания для зарядки практически любой современной портативной электроники.
5. Точность разработанной в среде ANSYS Workbench модели подтверждена экспериментальными исследованиями. Моделирование позволит установить наиболее эффективные режимы генерации, и, соответственно, появляется воз¬можность оптимизации конструкции, снижения потерь и повышения коэффици¬ента полезного действия устройства. Для дальнейших исследований требуются углубленные междисциплинарные расчеты. В связи с этим создана трехмерная модель устройства автономного энергообеспечения в программном комплексе Au¬todesk.
6. Удельная стоимость разработанного устройства 8182 руб/Вт, что значи-тельно ниже современных аналогов в своем мощностном диапазоне.
7. Проект представлен к реализации на базе АО «ПГ «Метран».
