Автономная энергоустановка на базе РЛДВПТ роторно-лопастной двигатель с внешним подводом теплоты Руководитель проекта: Плохов Игорь Владимирович Докладчик: Андреев Михаил Леонидович Псковский государственный университет

Автономная энергоустановка на базе РЛДВПТ Основные узлы: 1.РЛДВПТ 2.Электрогенератор 3.Система управления 4.Нагреватель 5.Охладитель Блок схема энергоустановки нового поколения состоит из блоков подготовки топлива, получения, накопления и использования энергии, включая управления режимами. Рис. 1 – конструкция автономной энергоустановки Псковский государственный университет

Преимущества двигателей с внешним подводом теплоты Термический КПД составляет до 60% Использование практически всех видов ископаемого топлива Регулирование мощности путем изменения давления рабочего тела и температуры Легкий запуск при любой температуре окружающей среды Герметичность Высокий моторесурс Псковский государственный университет

Конструкция РЛДВПТ Рис. 2 – конструкция двигателя Основные узлы: модуль 1 модуль 2 охладитель нагреватель выходной вал Псковский государственный университет

Конструктивные особенности роторно-лопастной машины Содержит на 60% деталей меньше, чем ШПД Не имеет сложных деталей, таких как коленчатый вал и распределительный валы Не содержит клапанов, пружин, толкателей, штанг Имеет симметричную конструкцию, благодаря этому двигатель уравновешен Два ротора-лопасти имеют одну камеру сгорания и осуществляют работу эквивалентную работе 8-ми цилиндрового двигателя Имеет простую цилиндрическую форму Псковский государственный университет

Рис. 3 – цикл работы двигателя Для камеры 2-4: 1.Сжатие в изолированном объёме 2.Вытеснение газа из камеры через Н в модуль 1 3.Процесс в изолированном объёме 4.Впуск горячего газа из Н 5.Расширение в изолированном объёме 6.Выпуск газа из камеры через О в модуль 1 7.Процесс в изолированном объёме 8.Впуск газа из О Цикл работы двигателя Псковский государственный университет

Геометрия лопаток и окон Рис. 4 – геометрия лопатокРис. 5 – геометрия окон Псковский государственный университет

Модель расчёта площади окон Рис. 6 – структура динамической модели по определению площади прохождения окон лопатками в системе Simulink Рис. 7 – код программы вычисления искомой функции в блоке MATLAB Function Псковский государственный университет

Результат вычисления Угол поворота вала, [радиан] Площадь окна, [м 2 ] Рис. 8 – график зависимости площади окна при прохождении группы лопаток одной камеры от угла поворота вала Псковский государственный университет

Определение P, V, T, M Рис. 9 – структура динамической модели по определению PVTM в системе Simulink Динамическая модель позволяет определить на каждом из тактов работы двигателя величину давления, температуры, массы и объёма в функции от угла поворота вала Псковский государственный университет

Итоги моделирования Получение зависимости давления, температуры, объёма и массы в каждой из камер в зависимости от угла поворота вала позволит определить момент на лопатках и на валу двигателя Получить двигательные характеристики РЛДВПТ Проектирование и создание системы генератор-двигатель Псковский государственный университет

Сравнение экономических показателей различных вариантов автономных электрогенерирующих систем Автономные энергоустановки Стоимость, руб. за 1 кВт установленной электрической мощности Срок внедрения «под ключ», месяцев Срок окупаемости Себестоимость руб/кВт ч производимой электрической энергии Бензо-генераторы Не окупается6,5-7,8 Дизель- генераторы лет3,2-3,5 Газо-поршневые лет0,30-0,40 Газо-турбинные лет0,25 Микро- турбинные лет0,30 РЛДВПТ ~1 год 0,6 (без учета утилизации тепла) 0,01 (с учетом утилизации тепла) Псковский государственный университет

Роторно-лопастная расширительная машина Рис. 10 – роторно-лопастная расширительная машина Псковский государственный университет

Механизм преобразования движения Псковский государственный университет Рис. 11 – Механизм преобразования движения

Роторно-лопастной двигатель внешнего сгорания Псковский государственный университет Рис. 12 – роторно-лопастной двигатель внешнего сгорания

Заключение Разработана конструкция двигателя: выбраны основные узлы РЛДВПТ и произведена их компоновка. Проведены расчеты и математическое моделирование для кинематической схемы двигателя. Осуществлено математическое моделирование термодинамических процессов в РЛДВПТ. Разработана техническая документация на макеты механизма преобразования и камеру сгорания РЛДВПТ. Разработана методика проведения экспериментальных исследований макетов механизма преобразования и камеры сгорания РЛДВПТ. Псковский государственный университет

Заключение Изготовлены макеты механизма преобразования и камеры сгорания РЛДВПТ, проведены экспериментальные исследования на указанных макетах, данные, полученные в экспериментах обработаны, построены графические зависимости. Сопоставлены результаты экспериментов с результатами расчетов и математического моделирования. Проведены дополнительные патентные исследования. Проведены технико-экономические исследования эффективности внедрения исследования в народное хозяйство. Псковский государственный университет