Экспериментальные исследования тепловых характеристик электрического теплового аккумулятора

23 Apr 2021, 14:30
10m
1224 (Lomonosov st. 9)

1224

Lomonosov st. 9

ITMO University
oral Energy Saving and Energy Efficiency Energy Saving and Energy Efficiency

Speaker

Aleksei Khimenko

Description

А.В. Хименко, Д.А. Тихомиров, С.С. Трунов, А.В. Кузьмичев

Актуальным вопросом для сельского хозяйства, сельских поселений, а также удаленных населенных пунктов является применение эффективных децентрализованных систем теплоснабжения. Одним из эффективных решений данной проблемы является переход на электротеплоаккумуляционные системы отопления. Основным преимуществом подобных систем отопления является то, что при массовом их внедрении они могут выступать как потребители-регуляторы нагрузки Единой энергетической системы России в ночное время, когда наблюдается существенный спад потребления электроэнергии. Ночные провалы в графике нагрузки энергосистемы приводят к дополнительным потерям в электросетях, перерасходу топлива на ТЭС и ТЭЦ и снижению их КПД, связанных с уменьшением объемов выработки электроэнергии на ТЭС и ТЭЦ. Экономическим стимулом для внедрения теплоаккумуляционных систем отопления является наличие сниженных тарифов на потребление электроэнергии в период с 23.00 до 07.00 (ночная зона). Системы электротеплоаккумуляционного отопления эффективно могут применяться также в сочетании с энергоустановками на базе возобновляемых источников энергии (ветросолнечные станции).
Проведены экспериментальные исследования тепловых характеристик теплоаккумулирующих элементов ЭТА динамического типа с регулируемой отдачей теплоты.
На первом этапе проводились исследования тепловых характеристик теплоаккумулирующих элементов из магнезита с щелевидными воздушными каналами размером 0,19*0,02 м и общей массой 62,5 кг, а на втором этапе – теплоаккумулирующих элементов из шамота с двумя каналами круглой формы (d = 0,044 м) и общей массой 58 кг. Замеры температур проводились первичными преобразователями температур: термопарами хромель-алюмель (ХА) в керамической оболочке и хромель-копель (ХК). В зонах с высокими температурами термопары ХА укладывались в чехле из термостойкой ткани. Термопары ХК применялись для измерения температуры воздуха на выходе из ЭТА, температуры поверхности корпуса ЭТА и температуры тепловой изоляции.
В результате проведения экспериментальных исследований получено: 1. Изменение температуры стенки воздушных каналов теплоаккумулирующих элементов с каналами щелевидной и круглой формы из магнезита и шамота в нижней и верхней зонах в режимах заряда и отдача теплоты ЭТА; 2. Изменение температуры нагреваемого воздуха в каналах теплоаккумулирующих элементов с каналами щелевидной и круглой формы из магнезита и шамота в нижней и верхней зонах в режимах заряда и отдачи теплоты ЭТА; 3. Изменение температуры тепловой изоляции в нижней и верхней зонах ЭТА; 4. Изменение температуры на поверхности корпуса и температуры нагретого воздуха на выходе из ЭТА.
Для увеличения темпа нагрева теплоаккумулирующих элементов из шамота на втором этапе эксперимента использовались металлические вставки в виде стальных пластин толщиной 2 мм, которые укладывались между теплоаккумулирующими элементами. В результате чего, значения температуры стенки воздушных каналов в конце режима заряда ЭТА выросли в среднем на 50 °С по сравнению с вариантом, когда стальные пластины не использовались [1].
На основе полученных экспериментальных данных была проанализирована динамика изменения температуры теплоаккумулирующих элементов ЭТА из магнезита и шамота с щелевидной и круглой формой каналов соответственно и температуры нагреваемого воздуха в каналах. Рассчитан темп нагрева и остывания теплоаккумулирующих элементов из шамота и магнезита [2]. Сделан вывод об эффективности применения теплоаккумулирующих элементов из шамота с двумя каналами круглой формы в ЭТА.

Список литературы
1. Хименко А.В. Расчетное и экспериментальное исследование тепловых процессов в твердом теплоаккумулирующем материале с высокими теплоаккумулирующими свойствами // Вестник НТУ «ХПИ». Серия: Энергетические и теплотехнические процессы и оборудование. – Х.: НТУ «ХПИ», 2016. – №10 (1182). – С. 44-49. doi:10.20998/2078-774X.2016.10.06.
2. Хименко А.В. Оценка эффективности отдачи теплоты теплоаккумулирующими элементами электротеплового аккумулятора // Энергетика: экономика, технологии, экология. – 2017. – №4. – С. 83-94. doi: 10.20535/1813-5420.4.2017.127551.

Position of speaker Senior researcher
Affiliation of speaker Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Moscow, Russian Federation
Publication IOP Conference Series: Earth and Environmental Science

Primary author

Presentation Materials