автореферат диссертации по энергетике, 05.14.08, диссертация на тему:Разработка и исследование солнечного гидропоршневого водоподъемника

- з 1937

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН НПО 'ФИЗИКА - СОЛНЦЕ" им С. А. Азимова ФИЗИКО - ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им СТАРОДУБЦЕВА

На правах рукописи

ОРДА ЕВГЕНИЙ ПРОКОФЬЕВА

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛНЕЧНОГО ГИДРОПОРШНЕВОГО ВОДОПОДЪЕМНИКА

(05.14.08 - Преобразование возобновляемых видов энергии и установки на их основе)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ - 1997

Работа выполнена в Физико - техническом институте им. С. В. Стародубцева НПО "Физика - Солнце" АН РУз.

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, ст. научный сотрудник Трухов В. С.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Варди-швили А. Б.

кандидат технических наук, ст. научный сотрудник Клычев Ш. И.

Ведущая организация

Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства

Защита состоится " ^ " M.ajj7c{ 1997 в Я00 часов на заседании специализированного совета Д 015.08.01 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора наук при Физико-техническом институте НПО "Физика - Солнце" АН РУз по адресу: 700084 г. Ташкент, ул. Мавлянова, 2-6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФТИ НПО "Физика Солнце" АН РУз.

Автореферат разослан 0$. 1997 Г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, доктор физико-математических наук

Ахмедов Ф. А.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В регионах с дефицитом энергоресурсов, на благоприятных для использования солнечной энергии, актуальна задача применения ее для целей ирригации и водоснабжения. Известные солнечные водоподъемные устройства не получили распространения в практике ирригации и водоподъема, так как не обладают достаточной надежностью и экологической чистотой или экономически нецелесообразны. Поэтому проблема разработки солнечного водоподъемника для широкого применения остается актуальней.

Цель работы. Целью настоящей работы является выработка научно обоснованных принципов для разработки солнечного водопоподъем-ника простой конструкции, с большим ресурсом и относительной экологической чистотой, работающего по термодинамическому циклу теплового двигателя на низком температурном уровне (до 100°С), поршни и привод которого запенены пневмогидравлической системой.

Методы исследования. Поставленные задачи■решались экспериментальными исследованиями на специально разработанных стендах, а также расчетно-теоретическими методами путем разработки и использования физико-математической модели и специальных программ для компьютерного моделирования рабочего процесса гидропоршневого водоподъемника (ГПВ). Экспериментальные исследования ГПВ и сравнительные испытания плоских солнечных коллекторов (ПСК1 проводились по общепринятым методикам для тепловых машин, работающих по циклу СтИрлинга и ПСК.

Научная новизна. На основе экспериментально-теоретических исследований разработана принципиально новая модель термодинамического цикла, реализуемая в теплогидравлической автоколебательной системе преобразователя, прототипом которого является двигатель СтирлинГа с паровоздушным рабочим телом переменной массы и жидкими поршнями.

Разработана физико-математическая модель и расчетная методика, позволяющая рассчитывать рабочий процесс и основные параметры ГПВ в различных режимах работы.

Термодинамический цикл ГПВ является комбинированным циклом, состоящим из воздушного и парового цикла, протекающих в единых рабочих объемах, причем вклад воздушного и парового цикла может быть различным в зависимости от режима работы ГПВ.

Практическая ценность. По основным результатам теоретических и экспериментальных исследовании выработаны рекомендации на про-ектно - конструкторские разработки ГПВ в режиме водоподъема и циркуляционного насоса в системах горячего водоснабжения.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при проектировании и создании солнечного ГПВ, разработанного по совместной программе с Индией, производительностью до 1 м3/ч и высотой подъема до 3 м, который прошел испытания в климатических условиях Узбекистана и Индии.

Разработана и изготовлена действующая модель ГПВ, работающая на газообразном топливе, по хоздоговору для Политехнического Института г. Атрау (Казахстан).

Разработан гидропоршневой циркуляционный насос для Проекта солнечного теплоснабжения -яилого дома.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на конференциях: "Состояние и перспективы использования Нетрадиционных возобновляемых источников энергии" (г.Севастополь, 1990 г.), на научно-практической конференции "Использование солнечной энергии в народном хозяйстве" (г.Ташкент 1991 г.), на Китайско- Узбекском научном семинаре (г. Урумчи, Китай, 1992 г.), на 6-ой международной конференции по двигателям Стирлинга ( г. Роттердам, Голландия, 1993 г.), на международной конференции (г.Гулистан, 1994 г.), на Узбекско - Индийском семинаре по новым технологиям (г. Ташкейт, 1996 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 14 работах, из них 5 работ в журналах "Гелиотехника" и Девять авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, Выводов, списка использованной литературы и содержит 131 страницу, 36 иллюстраций, 8 таблиц, 58 библиографических наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Поиск альтернативных источников энергии традиционному топливу диктуется задачами по предотвращению проблем возможности энергетического и экологического кризисов. В регионах, благоприятных для использования солнечной энергий, особенно актуальна задача

применения солнечной энергии для целей ирригации ч водоснабжения. Известные солнечные водоподъемное установки роняют задачи поло-подъема в заданных условиях, но широкое применение их не всегда экономически оправлено.

В первой главе приводится обзор литератур« по солнечный водоподъемным устройствам и показано, что наиболее перспективным является преобразование солнечной энергии с помощью ннэкопотрнци-альных термодинамических преобразователей для водоподъемных устройств. В этом случае можно использовать относительно дешевые солнечные коллектора. В настоящее время в таких установках реализуется в основном ||шсл Ренкина с использованием органических теплоносителей, но они по теплофизмчскнм свойством уступают воде и создают угрозу окружающей среде, Поэтому проблема создания простого, дешевого, экологически чистого водоподъемника остается актуальной. Поиск решения этой задачи привел нас к жидкопоршневым двигателям типа "Фляидайн". В первой- главе описан принцип действия двигателя типа "Флюидайн", который впервые опробован Уэстпм в 1070 г. в Англии и показал работоспособность при температурах до (100° G). Однако практического применения этот тип двигателя не нашел из-за нерешенности вопросов обеспечения устойчивой работы в условиях меняющейся нагрузки.

В ФТИ АН РУз выполнен цикл разработок и проведены экспери-ментально-теоретическне исследования ГПВ, направленные на устра-^ пение недостатков, присущих "Флюидайму". Получено девять авторских свидетельств на следующие оригинальные технические решения: J. Поршень-инициатор, жестко связанный с нагрузочным элементом (поршнем или мембраной), обеспечил устойчивую работу ГПВ при неизменной полезной нагрузке. 2. Свободный поршень-инициатор с самостоятельным узлом привода расширил диапазон устойчивой работы независимо от нагрузки. 3. Гидравлический столб, введенный в конструкций; • позволил увеличить удельную мощность преобразователя. 4. Гидравлический привод насосного блока расширяет сферу применения ГПВ и позволят производить откачку воды с больших глубин. 5. Сребренный теплообменник, введенный в горячую полость позволил использовать/различные теплоносители. 6. Система подачи горячего теплоносителя непосредственно в полость горячего цилиндра повышает термический КПД преобразователя. 7. Циркуляционный насос обеспечивает циркуляцию через внешний теплоисточники. 8. Коаксиальное

компоновочное раиение цилиндро-поршневой группы уменьшает габариты и улучшает компактность ГПВ. 9. Использование ГПВ для циркуляции теплоносителя в автономных энергетических установках повышает эффективный кпд систем.

Во второй__главе описан принцип действия ГПВ со свободным

поршнем-инициатором (рис. 1). При при подводе тепла к горячей полости и отводе тепла от холодной полости появляется разность температур и термогидравлическая система, из-за наличия поршня-инициатора переходит в устойчивый автоколебательный режим. Периодическое изменение, давпения п рабочей полости ГПВ передается через жидкость на мембрану объемного насоса, который совершает полезную работу по водоподъем/. Гидравлический столб в компрессионной трубе играет ропь аккумулятора энергии или накопителя энергии-"махо-вика".

Были найдены принципиальный решения, которые позволили встраивать внешний теплоисточник непосредственно в контур ГПВ, используя в качестве теплоносителя жидкость горячего цилиндра, например, воду.

Во втором параграфе описан стенд для исследования рабочего процесса Г'ПВ, он содержит действующий макет ГПВ с системой подвода и отвода .теплоты, измерительный комплекс с датчиками и регистрирующей аппаратурой.

Для записи осциллограмм перемещения столбов жидкости разработаны датчики уровня на принципе измерения изменяющейся электрической емкости системы, а для записи изменения давления в течении цикла использованы, стандартные датчики давления ДМИ.

ГПВ на стенде испытывался в различных рабочих режимах. При анализе экспериментальных результатов было обнаружено, что наибольшее влияние на характеристики рабочего процесса оказывает подводимая тепловая мощность, высота гидравлического столба в компрессионной трубе и температура в горячей полости. , • ■

По результатам стендовых исследований построена физическая модель, реапыю отражающая рабочий процесс ГПВ.

Третья глава поспянрча разработке математической модели и расчетной методики ГПВ па основе физической модели п рамках следующих условий и допущений:

1. В установившемся режиме работы ГПВ Функции изменения всех объемов происходят по закону близкому к синусоидальному.

Риа.1. Принципиальная схема ГПВ со свободным поршнем-инициатором: I - горячий цилиндр: 2 - холодная цилиндр: 3 - жидкие столбы: - рабочие полости: 5 - поршень-инициатор: б - магистраль связи: 7 - нагреватель: 8 ~ регенератор: 9 - охладитель: 10 - пружина: II - дополнительный поршень: 12 -дополнительны;! щш'ндр: 13 - гернепгеная емкость: 1/( -мембрана: 13, 16 - клагаир,: 17 - компресс, атод'5.

2. Фазовый угол функций изменения всех рабочих объемов остается постоянным.

3. Сдзиг Фазового угла Функций изменения объемов от угла Функции горячей полости составляет: для холодной полости 180°; для компрессионного столба 90°: для полости привода поршня-инициатора и насосного блока 0°.

4. Рабочее тело преобразователя двухкомпонентное - воздух и влажный насиненный водяной пар.

5. Масса газовой компоненты рабочего тела в течении цикла постоянна, паровая компонента претерпевает фазовые переходы пар-жидкость, жидкость-пар и масса ее переменна,

6. Термодинамические процессы в течении цикла равновесные и в горячей и холодной полостях изотермические.

7. Гидравлический столб компрессионной трубы сообщен с атмосферой.

8. Гидравлические и вязкостные потери в цикле отсутствуют.

Функция 'изменения горячего объема Vr (t) имеет две составляющие постоянную и переменную и определяется выражением

Vr - (V„-VJ/2 ^ < Vr ы а * coswU/2 , Ш

где: V0- суммарный обьем, который включает горячую, холодную полости и полость мертвого объема при неработающем двигателе; VM-объем соединительных магистралей (мертвый объем); VrMo*- максимальный объем описываемый гидравлическим столбом горячего поршня; ш » 2rtf; f-частота циклов.

Функция изменения холодного объема Vk(t), имеющая четыре составляющих одну постоянную и три переменных, отражающих влияние на изменение холодного объема горячей полости со сдвигом фазового угла 180° , гидравлического столба со сдвигом фазовогп угла 90е, газовой полости поршня-инициатора и объемом, описываемым мембраной насосного блока со сдвигом фазового угла 0°, определяется

V* " <Vo ' VJ/2 + tVr-„ cos(ut-iil]/2 + [VK cos(wt-0.5rt)}/2 +

+ t(V„ + V„ icoswt] /2,

(2)

где: VK- максимальный объем, описивао.л-п'! гидравлическим столпом в компрессионной трубе; VH~ максимальный объем, орисывае»<'ь'н к^мбра-ной насосного блок?; Уй- максимальный объем, описьиаом'.'й приволен поршня-инициатора.

Выражение для функции изменения давления в цикле Pit) определяется исходя из допущений постоянства массы гаэопой шптюггы рабочего тела, и отсутствия гидравлических потерь п цикл?, принятых в физической модели рабочего процесса. Мгновенное янпчение функции давления в цикле одинаково по всем рабочим полостям и определяется суммой парциальных давлений газовой и паровой компонент

P(t.) - Prr + Pnr = Prx РПх - Ргм + Рп„, (3)

где: РГГ,РЯГ- парциальное давление гаэа и пара в горячей полости; Ргх, РПх-парциальное давление гаэа и пара в холодной полости; Рги, Рпм - парциальное давление газа и пара в полости мертвого объема.

Из (3) мгновенное парциальное давление газовой компоненты '5 горячей, холодной полости и полости мертвого объема определяется

Prr - P(t) - Рпг, Ргл - Pit) - Р„л, Рг„ - Pit) - Ряи. (4.)

■ Выражение баланса массы для гэзорой компоненты рабочего тела

Мг = мгг + МГк + Mr„ - consti (5)

где: Мгг= PrrVr / RTr - масса газа п горячей полости; Mrx= PrxVK/ / R7K - масса гаэа в холодной полости; Мгм » Pr«VH / RTM - масса гаэа в мертвом объеме; R - газовая постоянная; ТГ.ТК,7„- температура, в горячей и холодной полостях и в полости мертвого объема.

Из (4 и "5.) получим для баланса массы гаеовой компоненты

Мг - (Vr/RTr)[P!tJ - Рпг] + (УХЛП\ИРШ - Рпх3 + (Vu/R\)x *[P(t) - Рпм] или Мг + (VrP„r/RTr) + (VXP,U/RTK) + (VM/RTM) -= Pit) C(Vr/RTr) + (VK/RTx) + (VM/RTU) ]. (6)

Из вц.'«ишя (6) определяется Функция давления P(t) - ( Mf РпгVr/RTr ^ Р„»Vx/RT, + РпиVM/RTM > / / t Vr/RTr + V,/RTX + VRT„ ). (7)

Величина массы газовой компоненты при конкретно заданных параметрах температурного режима и конструкции определяется

V„ - V," Р0 - Р„г Р0 " Рм Vu(P0-PnM)

уг „ --------- f------+------- ) + ---------( (0)

?.R Тг Тж ■ RTM

где: Р0 " Рд f pgh - начальное давлений в рабочем контуре перед запуском ГПВ: Ра- величина атмосферного давления: h - высота гидравлического столба в компрессионной трубе; /i-плотность жидкости.

Индикаторная работа за цикл определяется суммой интегралов индикаторных работ по горячей и холодной полостям,

L„ - fP(t)dVr ■»• §P(t)dV„. (9)

где- P(t.) - Функция давления рабочего тела в цикле из (7); V,. (t) - функция объема горячей полости из И); V,(t) - функция объема холодной полости из {Р.).

Уравнение теплового баланса цикла Q - 0цf + Q,,0T состоит из суммы двух компонент: 0ц- теплоты, используемой в термодинамическом цикле, и Q„0T- суммы тепловых потерь. Теплота, используемая в те; '.юдинамичоском цикле, определется величиной индикаторной работы за цикл Ilti суммой скрытых теплот испарения массы паровой компоненты. перебрасываемой из горячей полости в холодную, и теплоты, идущей на нагрев и охлаждение массы газовой и паровой гонгот-ненты, перекачиваемой из горячей полости в холодную, и пыражапт-ся,

Р|| г ^Г к а к * V* и d >

0„ -!,„♦{--------------} г ♦ (М„„СРП • М,„Ср) *

Р«ТГ RJ,

" (Tr-TJ.

(10)

где: г - скрытая теплота испарения параной компоненты; -

масса пара и газа, перекачиваемые из холодной полости п горячую; СрП,Сг> - теплоемкости пара и газа; Угиь,- максимальным объем, описываемый горячим поршнем; максимальный объем, описывая-

мый холодным поршнем; (?„ - газовая постоянная соляного пара. Тепловые потери содержат следующие компоненты

Ояот - <^ел + 0. ь ц,,. + 0гц +

где: 0,вЛ - С л^К0Г (Тг~Т„) |/ прГ /ц ] / Ь, (12) - теплота, теряемая челночным переносом между горячим и холодным цилиндрами при перемещении жидких столбов: 0„ - 4,186(ТГ-ТК) Г/Пи. (13)-

челночммм переносом при перемещении поршня-инициатора; $ - амплитуда горячего поршня; В,.- диаметр горячего цилиндра; I - пысота горячего поршня; р, д, К -удельный вес, вязкость и теплопроводность жидкости; б-величина зазора между поршнем-инициатором и его цилиндром; Ви- диаметр поршня-инициатора;

0,н,- потери тепла теплопроводностью жидкости мемду горячим и холодным поршнями; 0,М1-теплопотери через теплоизоляцию горячего цилиндра; СЗ^ г — теплопотери через верхнюю крышку горячего цилиндра. Зти теплопотери рассчитываются по известным методикам и зависят от конкретной конструкции.

Уравнение теплового баланса гидропоршневого преобразователя,

О " ОцГ ♦ 0ЧвИ 0, + 0,,,,+ 0..Ц+ (И)

Индикаторный КПД, д, - Ц/0,,. (15)

Индикаторная мощность, Н, - Ьц*Г. (16)

Элективная мощность, " М, , (17)

где; - I - N,„/4,, (21) - механический КПД; М,„ - индикаторная мощность ГПВ .холостого хода.

Элективный КПД,

IV, = .

(18)

Расчетная методика построена на основе физико-математической модели рабочего процесса и технических требований, предъявляемых техническим заданием к проекту ГПВ. Расчетный метод реализуется по разработанному алгоритму и программе расчетов на ПЭВМ.

Сопоставительный анализ результатов эксперимента и расчета приведен в таблице 1 для ГПВ при производительности 49В л/ч, напоре 2, 6 м и частоте циклов 2,2 Гц.

Таблица 1

I----1--1--I--1

I Наименование параметра | Зкспер. | Расчет |Отклонение*)

(Максимальный'горячий объем, см"1 | 245 | 245 | 0

(Максимальный холодный объем, см11 | 363 " | 411 | 13,2

(Гениальный общий объем, см41 | 405 ( 525 | 8,2

¡Сдвиг фаз ме.зду объемами, град. | 120 ] 114 | 5

|Максимальное давление в цикле, МПа| 0,1449 | 0,141В| 2,07

(Минимальнее! давление в цикле, МПа | 0, 0776| 0,08221 5,9

(Работа в горячей полости,Д* ( 11,84 | 10,95 ( 7,5

|Работа в холодной полости, Дк | -5,93 | -5,33 | 9,8

(Суммарная работа за цикл. Л« I 5,93 | 5,62 | 5,8

| Подводимая тепловая моадюсть, Вт | 3269 | 3207 | 1.9

I___!____I_I__I-'-1

Средняя величина отклонения по всем параметрам, как видно из таблицы 1 составила 6, Ь%.

На рис. 2 приведены расчетные и экспериментальные функции изменения объемов и давления в рабочих полостях. На рис.3 и рис.4 показаны расчетные и экспериментальные Р, V -диаграммы, Из рисунков видно, что по фирме. характеру и амплитуд-' Функции изменения объемов рабочих полостей, функция давления и Р,У - диаграммы име-•ют хорошо совпадение, а отклонение величин их параметров находится в пределах 10 - 15?, чти свидетельствует о высокой точности и адекватности физико- математической модели реальным физическим процессам в ГПВ.

Из анализа компонент теплового баланса ГПВ (таблица 2) видно, что доля тепла, непосредственно используемая в термодинамическое цикле, -."'ц-.тавляот сколо 35 Ж, а 6Г> % - тепловые потери, из кото-рык 53 % обусловлены "челночным" переносом.

полостях ГПВ за цикл: I - холодная: 2 - горячая: 3

изменение давления: экспериментальные: расчетнкг.

1.6 1.4 1,2

О 100 200 300 400 500 600 700 800

1.4

1.0 0.8

о

0

Рио.Э,

Л'К)

Д00 400- 500 600 700

80 1 ВО /МО 320 400 460 5ВО 640

Экспериментальные Р.У- диаграммы: I - горячая подоснь: <! - холодная полость: 3 - суммарная Р,\/~ диаграмма.

- пар: горячая пядость: холодная полость: суммарная Р, - диаграмма.

16 - Таблица 2

1 ...... " " 1 0ц о« 1 1 1 ^цнк 1 0« Опр 1 1 Огс 1 1 1 Огк 1 1 1

г | 100 % 1 1 | 34. 8 % 1 52.7 * 1 2. 57 % | I 5.81 1 1 %| 4.12 % 1 I 1

Компьютерный эксперимент показал, что состав рабочего тела влияет на рабочий процесс и индикаторные показатели ГПВ, см. таблицу 3 и рис.' 4.

Таблица 3

Наименование параметра

Работа:

горячей полости. Л* холодной полости. Дне индикаторная, Ди Подводимая теплота, Дж Индикаторный КПД, %

газовый цикл

31.38 -9.7 1.67 32.4 5.1

паровой цикл

1.97 2.32 4.3 254.0 1.7

комбинированный цикл

4.7 0.0 4.7 257.0 1.83

На рис. 4 в случае (1) реализован чисто газовый цикл Стерлинга с рабочим телом - воздухом, в (П) с паровоздушной смесью, в

(3) чисто паровой цикл. Во всех случаях работа за цикл в горячей полости положительна, а работа в холодной полости изменяется от отрицательной в (1) до положительной в (3). В (2) подобран режим, когда форма диаграммы в холодной полости превратилась в сильно вытянутую правильную восьмерку с обходом контура по часовой стрелке - работа положительная и против часовой стрелки - работа отрицательная, а суммарная работа в холодной полости приняла нулевое значение.

Компьютерный эксперимент (рис.4), подтвердил экспериментальные результаты, полученные на стенде в том, что рабочий процесс ГПВ состоит из двух термодинамических циклов - воздушного и парового, которые протекают в одних и тех же рабочих полостях в едином рабочем процесе.

В четвертой__главе выполнен анализ конструктивных решений

всех подсистем ГПВ: гидропоршневого преобразователя, насосного

блока, солнечного коллектора и взаимного согласования их параметров и характеристик с целью разработки солнечного ГПВ,. приемлемо го для практического применения.

Выполнен ряд проектов опытных образцов и проведены исследования ГПВ с различными конструктивными решениями компоновки цилиндров, узла, поршня-иннциатора и насосного блока, работающих от теплоисточников: электрического дублера, газовой горелки, плоских солнечных коллекторов и в комбинированном режиме.

На стенде проведена сравнительная оценка эффективности плоских солнечных коллекторов трех типов: - бухарского завода с двойным остеклением; - бакинского завода, с одинарным остеклением; -Национальной аэронавтической лаборатории (НАЛ, Индия) с одинарным остеклением и селективным покрытием типа "черный хром".

Выполнен сопоставительный анализ испытанных коллекторов с коллекторами других фирм по эффективности и по величине площади, необходимой для работы ГПВ с производительностью 1м3/ч и общин напором Зм. Результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4

г

Тип солнечного коллектора | Эффективность | Площадь

----1-1--

Экспериментальные данные |

Бухарского завода. 1 15 % 1 14,7м'

Бакинского завода. | 28 % | 7.9м'

Коллектора НАЛ. | 39 % | 5,6м1

Литературные данные |

Фирма Ханиуэлл,двойное остекление | |

селективный. | 47.2% | 1,69м^

Фирма Филипс (вакуум.трубки) | 56 % | 3,9 мг

Коллектор с тепловой ловушкой. | 62 % | 3,57ма

Фирма Ханиуэлл, два просветляющих | |

покрытия, селективный. | 6Я % I • 3,57м"'

_I_______<___

Проведены испытания ГПВ с тремя типами ПСК площадью 6мг. На первом этапе испытаний было выявлено, что при параллельном и смешанном соединениях ПСК производительность ГПВ не стабильна, это объясняется тем, что паровоздушные пузырьки в горячей поде закупоривают одну или несколько параллельных ветвей н на;ушаст ста-

бильиум работу насоса. Последовательное соединение ПСК обеспечивает одинаковый расход теплоносителя через каждый ИСК и нарушения стабильности работы ГГ1В не наблюдается.

По результатам испытаний получены зависимости производительности ГПВ от интенсивности солнечной радиации. Наибольшая производительность получена с ПСК НАЛ до 648 л/ч, с ПСК бакинского завода 576 л/ч и с ПСК бухарского завода до 180 л/ч. Расчетные результаты превышают экспериментальные-на 10 - 30%.

Обнаружено, что эффективность ПСК с ГПВ возрастает в среднем на 0?. Это объясняется тем, что расход теплоносителя через Пи' при работе с ГПВ пульсирующий, с частотой более 1 Гц, что улучшило условия теплообмена в пристеночном слое вода - внутренняя поверхность трубки и эффективность коллекторов увеличилась.

В результате анализа теоретических и экспериментальных исследований было разработано предложение перспективнного варианта солнечно-топливного ГПВ (рис.5) с коаксиальной компоновкой цилиндров и со свободным поршнем-инициатором. Тепло от внешнего теплоисточника ГПВ подводится непосредственно в горячую полость. Отвод тепла осуществляется через стенку холодного цилиндра водой, перекачиваемой насосным блоком. Для предварительного заполнения ГПВ водой и облегчения запуска предусмотрен ручной привод мембраны насосного блока. СГЛВ может работать от плоских солнечных коллекторов или топливной горелки.

Выводы. 1. Разработана новая технология преобразования солнечной энергии, которая реализована на основе теплогидравлической автоколебательной системы.

Рабочий процесс осуществляется в замкнутом термодинамическом цикле с паровоздушным рабочим телом переменной массы и реализуется через использование тепловой машины Стерлинга с жидкими поршнями с новыми техническими решениями:

- поршень-инициатор, введенный в гидравлическую линию связи мевду жидкими столбами горячего и холодного цилиндров,, позволяет обеспечить устойчивую работу при неизменной нагрузке и независимо от величины нагрузки.

- система подвода теплоты обеспечивает теплоподвод от внешнего теплоисточника непосредственно в горячую полость или через промежуточный теплообменник, если теплоноситель по теплофизичес-ким свойствам отличается от волн.

Рис.5. Схена общего вида оодначно-тошшанога ГПВ: I - ГПВ: 2 - погруинай насос: 3 - солнечный Еодонаграватедь: 't - отпливная горели.

- циркуляция теплоносителя осуществляется насосом, работаю-в(им от пульсаций давления в цикле.

2. На основе теплогидравлической автоколебательной • системы разработана физико-математическая модель сложного парогазового цикла гидропоршневого водоподъемника.

3. Разработана расчетная методика и программа для расчета на ПЭВМ, позволяющая рассчитывать рабочий процесс и основные параметры ГПВ в различных режимах работы с отклонением расчетных параметров от экспериментальных не более 10%. Это позволяет рекомендовать данную методику при разработке и проектировании ГПВ.

4. Стендовыми и натурными испытаниями доказана возможность использования плоских солнечных коллекторов как теплоисточника для Г'ПВ, эффективность которых в этом случае возрастает в среднем на 9%. Рекомендуются для использования с ГПВ коллектора с селективным покрытием как наиболее э#ективные.

5. Разработано предпроектное предложение перспективной модели солнечно-топливного гидропоршневого водоподъемника со следующими параметрами:

производительность - 1м3/час,

высота подъема - 5м,

температура теплоносителя - 70-95°С,

площадь коллекторов - 6 мг,

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах

1. Орда г п., Трухов В.С.. Турсунбаев И. А. "Солнечный гидро-поршневон водопод7>емник". // Гелиотехника. N 5. 1991 г. с. 11-14.

2. Орда Е. П., Трухов B.C., Турсунбаев И. А. "Плоский коллектор как источник тепла для солнечного гидропоршневого водоподъемника". // Гелиотехника. N 5. 3993 г. с. 31-34.

3. Орда Е.П., Трухов B.C., Турсунбаев И.А. "Испытание гидропоршневого водоподъемника с плоскими солнечными коллекторами". /'/Гелиотехника. H 4. 1995 г. с. 41-45.

4. Орда F.. П., Трухов B.C., Турсунбаев H.A. " Анализ рабочей процесса солнечного гидропоршневого преобразователя". //Ге лиотехника. N 6. 1095 г. с. 43-49.

5. V.S. Tf'ukliov, I. A. Tournounbaev, Б. P. Orda, M.S. Saidov

"SOME POSSIBILITIES OF IMPROVING THE SOLAR ENERGY UNITS WITH STIRLING ENGIN" //Гелиотехника N 1-3 1095 г., с. 106-110. • 6. Á. С. N 1268775 "Двигатель с внешним подводом теплоты". Трухой В. С., Орда Е.П., Турсунбаев И. А., ЧувичкиН В. А. Опуб. в БИ 1986 г. N 41.

7. A.C. N 1538623 "Двигатель с внешним подводом теплоты". Ази-

мов С. А., Трухов B.C., ОрДа Е. П. Турсунбаев И. А. и ЧувичкиН В. А. 1986 г.

8. A.C. N 1595094 "Двигатель с внешним подводом теплоты". Тру-

хов B.C., Турсунбаев И. А., Орда Е. П., Чувичкин В. А. и Бабушкин С.А. 1987 г.

9. A.C. N 1549174 "Силовая установка". Трухов B.C., Орда Е.П.,

Турсунбаев И. А., Чувичкин В. А. и Овечкин Н. Ф. 1986 г.

10. A.C. N 1556189 "Двигатель с внешним подводом теплоты". Трухов В. С., Турсунбаев И. А. Орда Е. П., Чувичкин В. А. и Бабушкин С. А. 1986 г.

11. A.C. H 1538622 "ДВигатель с внешним подводом теплоты". Трухов B.C., Орда Е. П., Турсунбаев И. А., Чувичкин В. А. и Бабушкин С. А. 1988 г.

1Й. A.C. N 1598544 "Двигатель с внешний подводом теплоты". Азимов С. А., Трухов B.C., Орда Е.П., Турсунбаев И. А. и Чувичкин В. А. 1987 г.

13. A.C. N 1547452 "Двигатель с внешним подводом теплоты". Тру-, хов В. С., Орда Е. П., Турсунбаев И. А., Чувичкин В. А. и Овеч-киН Н. Ф. 1986 г. . -

14. A.C. N ,1786896 "Энергетическая установка". Трухов B.C., Орда t. П., Турсунбаев И. А., Чувичкин В. А., Чечуров В. А. и

Крупчатников Б. Н. 1987 г.

(-

Суюклик пораенли куём сув кутаргичини ишлаб чикиш ва тадкик килиш Орда Евгений Прокофьевич Кискача маэмуни

Мазур диссертация паст харораТларда (100°С гача) Стирлинг цйкли буйича ишловчи поршен ва узатмалари пневмогидравлик тизим билан алмаштирилган оддий куёш сув кутаргичининг илмий асослаиган принципларини ишлаб чикиш ва яратишга багишлаиган. Диссертацияда куйидаги илрий-техникавий муаммолар хая килинган:

- иссикпак манбаъи ва совутгич хароратиларининг фарки кам бул-

к. ■ • - "Z2~

ган шароитда сущ поршенли ^уёш сув кутаргичларининг ^атъий ишда-шини таъминловчи принципиал техникавий ечиилар ишлаб чи^илгад;

- ишчи жисм таркибидаги бур компонентасини )^исобга олган ¡¡¡олда тарим »^илинаётган ^урилиманинг физик ва математик моделлари ий-лаб чи^илган;

- сую^ поршенли сув кутаргичининг иш жарабнини урганим учун унинг таярибавий модели ишлаб чшршган;

- мазур сув кутаргичининг ($атрр лойи^алари ишлаб чицилиб улар-нинг тажрибавий нусхалари яратилган ва амалда синаб курилган ва. шу асосда таклиф долинган сув кутаргич хисобий модели ва реал иш жараёнларининг yfoapo мослиги исботлаб берилган;

- сую^ поршенли цубш сув кутаргични ишлаб чи^иш ва яратиш учун тавсиякомалар тшслиф ^илингая.

Developniertt and research of solar liquid piston water pump Eugeny P, Orda Summary

The purpose of the thesia Is fo derive scientifically confirmed principles for creation of solar llguld piston water pump. Being of a simple design with great resourse and relative ecological purity the pump operates on Stirling cycle at low temperature level (up to 100°C), pistons and drive are replaced by pneum system.

The following tasks have been solved:

- Reliable techlcal solutions are developed to provide the steady work of liquid piston convertor when the temperature difference of hot and cold heat sources is small.

- Physical 'and mathematical model of operating process with respect of a steam component in the working body composition is elaborated.

- Experimental model of liquid piston water pump to determine the operating parameters is developed.

- The number of projects Is perforated and the prototypes are created. The laboratory and close to the real conditions tests have been conducted. The conformity of offered computati on model to the real working process is proved.

- Recommendations on the development of solar fuel water pump on the base of liquid piston converter are worked out.