Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ 7
2 ТЕПЛОВЫЕ ЗАПАСЫ ОТКРЫТЫХ ВОДОЕМОВ 10
3 СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ 21
3.1 Теплонасосные установки 24
3.2 Устройства для преобразования тепла в механическую энергию 26
4 СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРОЕКТЫ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ28
4.1 Поршневые устройства для преобразования энергии 29
4.2 Роторные устройства для преобразования энергии 33
4.3 Роторно-поршневые устройства для преобразования энергии 46
4.4 Гравитационные устройства преобразования энергии 49
4.5 Устройства преобразования изменения давления в механическую энергию . 59
5 ПРЕДЛАГАЕМОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ .... 64
6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 69
6.1 Характеристика отапливаемого объекта 69
6.2 Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций 72
6.3 Выбор теплонаносной установки 76
6.4 Расчет теплообменного аппарата 79
6.5 Расчет гликольного раствора в тепловом насосе 82
6.6 Расчет затрат на прокачивание гликольного раствора 82
7 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 85
ПРИЛОЖЕНИЯ 89
Одна из основных тенденций современного мира - активный сдвиг растущего с каждым днем энергопотребления в сторону использования альтернативных источников энергии.
В настоящее время человечество активно потребляет уголь, нефть и природный газ для удовлетворения большинства своих энергетических потребностей, именно поэтому зависимо сть от ископаемого топлива представляет большую проблему. Ископаемые виды топлива являются ограниченным ресурсом, и их потребление приводит к загрязнению окружающей среды. Ввиду данных обстоятельств человечество стало искать альтернативные источники энергии. Возобновляемые источники энергии - это виды энергии, непрерывно возобновляемые в биосфере Земли .
В России также наметились положительные изменения. Так, поворотным моментом в российской истории альтернативной энергетики можно назвать вступление в действие постановления Правительства, направленного на стимулирование использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности.
С каждым годом ВИЭ обеспечивает всё большую часть потребностей в энергоресурсах ведущих экономик мира. По существу, сегодня наблюдается выстраивание новой парадигмы мировой энергетики, предполагающей определяющий вклад ВИЭ в общее энергопотребление и постепенное вытеснение традиционных ископаемых энергоресурсов. Согласно энергетической стратегии, принятой в ЕС, уже к 2020 году страны - члены Содружества должны обеспечить 20 %-е сокращение выбросов парниковых газов, увеличение до 20 % доли возобновляемой энергии и 20 %-е повышение энергоэффективности. В более отдалённой перспективе многие страны идут существенно дальше. В частности, Германия планирует достичь к 2050 году 60 %-й доли ВИЭ в общем энергобалансе страны и 80 %-й - в производстве электроэнергии.
Ветровая, солнечная энергетика и производство биотоплива - наиболее быстрорастущие отрасли современной индустрии ВИЭ, на освоение которых брошен весь научно-технический потенциал ведущих стран мира, вследствие их высоких энергетических показателей и быстрыми темпами окупаемости.
Однако существует такой вид возобновляемой энергии как низкопотенциальное тепло водоемов. Производство энергии с данного ВИЭ до сих пор остается спорным, и мало изученным.
Целью выпускной квалификационной работы является возможность энергообеспечения автономных потребителей с использованием низкопотенциального тепла.
Для достижения цели решены следующие задачи:
1. Оценены тепловые запасы открытых водоемов Челябинской области;
2. Сделан обзор проектов для использования низкопотенциальной тепловой энергии;
3. Разработан проект установки для преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в механическую;
4. Дан технико-экономическую оценку возможного использования устройства;
Объект исследования: низкопотенциальная тепловая энергия открытых водоемов Челябинской области.
Предмет исследования: возможность преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в механическую.
В выпускной квалификационной работе был предложен проект устройства для преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в механическую, разработанный на основе анализа проектов аналогичных устройств таких известных советских изобретателей как Коваленко Э.П., Бармина И.В.
Разработанное устройство отвечает всем необходимым условиям для работы на замерзающих озерах и водоемах, и теоретически может применяться совместно с ТН.
Также были оценены тепловые запасы водоемов Челябинской области, и рассчитана экономия электроэнергии при замене электронасоса на предложенное устройство.
Не сомненным плюсом использования низкопотенциальной энергии водоемов является ее дешевизна и практическая неисчерпаемость, но устройства для ее «сбора» остаются только в процессе разработок и изобретений.
