| |||||
МЕНЮ
| Энергосбережение материального склада при помощи ветроэнергетической установки с вертикальным валомЭнергосбережение материального склада при помощи ветроэнергетической установки с вертикальным валом
Ставропольский Аграрный Государственный Университет Контрольная работа По дисциплине: Нетрадиционные источники энергии Тема: Энергосбережение материального склада при помощи ветроэнергетической установки с вертикальным валом. Выполнил: студент 4 курса заочного отделения специальность 311400 электрификация и автоматизация с/х Николаенко Сергей Сергеевич Шифр 39353 Проверил: Ставрополь 2004 Содержание Введение ……………………………………………….стр.3 1. Конструктивные особенности……………………..стр.4 2. Выбор и обоснование конструкции электроагрегата……………………………………..стр.9 3. Конструкции энергоагрегатов……………………. стр.10 4. Расчет энергопотребителя………………………… стр.16 5. Расчет ветроэнергетической установки…..……… стр.17 6. Правила эксплуатации ВЭУ………………………. стр.18 7. Оценка экономической эффективности ВЭУ……..стр.19 8. Схема энергообеспечения склада……………...….. стр.20 Литература……………………………………………… стр.22 ВВЕДЕНИЕ Существование человека немыслимо без потребления энергии. Уровень
развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства и быта человека в
значительной степени определяются запасами и использованием энергоресурсов. Перед нами в данной курсовой работе поставлена задача, в помещении материального склада с помощью не традиционных источников энергии обеспечить энергоснабжение. Основными потребителями энергии в помещении материального склада являются освещение, т.е. лампы накаливания и установка для отопления. 1. Конструктивные особенности. В здании склада будут иметься некоторые конструктивные особенности. Рассмотрим несколько конструкций: а) Покрытия и стены здания утеплены. Здание ориентировано на местности таким образом, чтобы одна из его продольных стен была ориентирована на юг. Верхняя часть стены южного фасада на высоту 1,8 метра выполнена вертикально, а нижняя под углом 60 градусов к отмостке здания. В нижней наклонной части южного фасада устроен солнечный коллектор, длина коллектора 22 метра, высота 2,5 метра. Светопрозрачная теплоизоляция коллектора выполнена из двух слоев стеклопластика с воздушной прослойкой 2 мм. Подогретый в коллекторе воздух поступает в каналы специального настила из пустотельных бетонных блоков. Рис. 1. 1 - солнечный коллектор 2 – светопрозрачная теплоизоляция 3 – канал для подачи горячего воздуха 4 – теплоизоляция 5 – песок По верху настила уложен слой песка толщиной 18 см, а снизу слой теплоизоляции служит пенопласт (рис. 1). Это позволяет аккумулировать дополнительную солнечную энергию под полом. б) Склад имеет двухскатную крышу. Южный скат крыши покрыт прозрачным
стеклопластиком. Северная часть крыши и стены утеплены пеноплеуританом. Рис. 2. Конструкция с крышным коллектором. 1 – прозрачный теплопластик, 2 - вытяжной вентилятор 3 – теплоизоляция.
в) При установке плоского постепенного коллектора для помещения
материального склада вдоль его южной стены выполняют площадку из
пустотельных бетонных блоков. Кладку окрашивают с наружной стороны
устанавливают деревянную рамку оббитую листами прозрачного стеклопластика. Рис.3 Схема с настенным коллектором. 1- нагревательный вентилятор 2- верхняя щель 3- стена покрашенная в черный цвет 4- стеклопластик 5- пустотелый блок 6- нижняя щель Нагретый воздух, поступая в пустоту, нагревает стенку, таким образом кладка является аккумулятором, затем нагретый воздух через щель, сделанную в верхней части кладки поступает в склад (рис. 3). Удаляется воздух через отверстие в серверной стене здания. г) Еще одно из конструкций склада в которой грунт и основание над ним служат аккумулятором теплоты. Под складом в фундаменте имеется углубление, которое заполнено каменными булыжниками. Каменная подушка в данном случае служит аккумулятором теплоты. Аккумулятор со всех сторон теплоизолирован. Солнечные коллекторы размещают с южной стороны крыши. Изолируют двойным прозрачным слоем стеклопластика. Нагретый воздух поступает днем с помощью насоса в аккумулятор, а ночью за счет того, что теплый воздух поднимается вверх, воздух циркулирует естественной циркуляцией (рис. 4). Рис. 4. Схема с крышным коллектором и подпольным аккумулятором 1 – солнечный коллектор 2 – сверхпрозрачная изоляция 3 – насос 4 – каменная подушка. д) Кроме солнечных коллекторов можно также использовать
ветроэнергетическую установку, совмещенную с импеллерным устройством. Рис.5. Схема ВЭУ совмещенной с импеллерным устройством 1 – ветроэнергетическая установка 2 – импеллерное устройство 3 – прямой трубопровод 4 – радиатор 5 – обратный трубопровод 6 – нагнетательный насос 2. Выбор и обоснование конструкции энергоагрегата. Для энергоснабжения материального склада мы выбираем ветроэнергетическую установку, т.к. использование солнечных коллекторов в зимнее время неэффективно. По заданию нам дана ветроэнергетическая установка с вертикальным валом. Такая установка дает нам возможность разместить редуктор и генератор внизу, что в значительной мере облегчает его техническое обслуживание. Выбираем ветродвигатель карусельного типа. 3. Конструкции энергоагрегатов. Рассмотрим некоторые конструкции энергоагрегатов. а) Плоский солнечный коллектор Теплоаккумуляторы – важная часть теплоаккумулирующего устройства. [pic] Рис. 7 Аккумулятор теплоты с каменевой подушкой в) Конструкции ВЭУ В состав ВЭУ входят: ветродвигатель, редуктор, преобразователь механической энергии, аккумулятор и потребитель. Ветродвигатель преобразует энергию ветра в механическую или электрическую. Промышленность выпускает в основном ветроэнергетические агрегаты с крыльчатым колесом (рис.9а). Во время сильных ураганов, ветров и штормов центробежные силы могут разрушить полости, поэтому в состав ВЭУ включены специальные устройства для перевода лопастей во флюгерное положение. Их ? достаточно высокий: 0,3….0,46. Окружная скорость двигателей не превышает скорости ветра, масса на единицу мощности небольшая. Их используют для установок с малым начальным крутящим моментом, а также чтобы обеспечить работу центробежных насосов или энергогенераторов. У ветродвигателей с вертикальной осью вращения ветроколеса,
линейная скорость вращения лопастей в несколько раз больше ветра. Такие
ветродвигатели подразделяют на карусельные (рис,9б) и роторные (рис. 9б). [pic] [pic] Рис. 9. Схемы принципиальные ветровых установок. а) АВЭУ с крыльчатым колесом б) карусельная в) роторная г) барабанная д) цепная Ветродвигатели могут быть также барабанными (рис 9г) и цепными (рис. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Частота его вращения должна в 4 раза и более превышать частоту вращения ротора ветродвигателя. достичь этого можно путем правильного выбора типа генератора либо передаточного устройства. Различают генераторы постоянного и переменного потока. Аккумулятор предназначен для сохранения энергии в течение ограниченного безветренного периода. В ветреные дни проще всего накопить энергию в электрических аккумуляторах. Емкость аккумуляторных батарей может держаться от 3 до 6 суток. Стоимость их может доходить до половины стоимости ветродвигателя. 4. Расчет энергопотребителя. 1) На отопление. Рассчитаем поток теплоты, необходимый на отопление: Фот = gот* Vн (tв – tн)а
где gот – удельная относительная характеристика здания, Вт/(мі*С)
gот = 0,43 Вт/(мі*С) для склада Фот = 0,43*1080(14-(-18))*1,1 = 17,1 кВт Выбираем для отопления два тепловентилятора марки ТВ – 36, рабочая мощность 8,8 кВт, потребляемая 9,7 кВт. 2. На освещение. Nоб = n*Nл = 0,2*21 = 4,2 Для энергообеспечения склада нам необходима мощность N потр = Nот+Nосв N потр = 17,1 +4,2 = 21,3 кВт = 21300 Вт 5. Расчет ветроэнергетической установки. Рассчитаем мощность ВЭУ необходимую для обеспечения энергоснабжения
склада. N вет = Nпотр/?мех*?
где ?мех – КПД механической передачи N веет = 21300/0,89*0,14 = 170947 Вт Так как при такой мощности ВЭУ она будет иметь очень большие размеры, что нецелесообразно, то мы установим 8 ВЭУ меньшего размера, тогда мощность одной ВЭУ N веет = 170947/8 = 21368 Вт Исходя из значения найденной нами мощности ВЭУ, определим площадь воздействия ветрового потока, по формуле: F = 2N/??і где ? – плотность воздушного потока г/м3 по справочнику принимаем ? = F=2*21368/1,1193*9і = 49,1 мІ
6. Правила эксплуатации ВЭУ. ВЭУ должны устанавливаться на открытой местности, на специально отведенных для них площадках. Они должны постоянно находиться под присмотром специалиста, который хорошо ознакомлен с их устройством и принципом работы. Так как у нас ВЭУ с вертикальным валом, вследствие этого редактор и генератор расположены на земле и это в значительной мере облегчает техническое обслуживание ВЭУ. Техническое обслуживание ВЭУ проводят 1-2 раза в месяц, специалист. Техническое обслуживание включает: 7. Оценка экономической эффективности ВЭУ При установке ВЭУ мы избавляемся от затрат на топливо. Эсу = ЗтВ-Ен*К+Ен*Кдоб*В+Вдл*Зэл [pic] Имеется здание материального склада 1, утеплено теплоизоляционным материалом 2 в качестве которого служит слой пенополиуритана толщиной 10 мм. По всей длине здания проходит воздуховод 4, в который нагнетается теплый воздух, при помощи вентилятора 6. Воздух поступает в калорифер 7, нагревается, поступает в воздуховод и распространяется по всему зданию. В складе имеются для освещения 21 лампа накаливания. Энергообеспечение склада осуществляется при помощи 8-ми ветроэнергетических установок. ВЭУ состоит из ветрового барабана 9, который размещается на валу 10, вал передает крутящий момент на редуктор 12, редуктор увеличивает частоту вращения и передает крутящий момент на вал генератора 13. Генератор начинает вырабатывать электрическую энергию, которая идет на отопление и освещение склада. Литература 1. Ветроэнергия в сельском хозяйстве. М.: ГосНИИТИ 1960 г. 2. Возобновляемые источники энергии на службе человека. Журнал «Человек и природа» - №5, 1986 г. 3. Б.М.Берновский Возобновляемые источники энергии на службе человека. М.: Наука 1987 г. 4. Стефанова В.Э. Возобновляемые источники энергии на сельскохозяйственных предприятиях. М,:»Агропромиздат», 1989 г. 5. Оборудование для использования нетрадиционных источников энергии «АгроНИИТЭИИТО» М.: 1996 г. 6. Разработка и внедрение оборудования для использования возобновляемых источников энергии. 7. Рекомендации по применению ветроэнергетических установок в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1972 г. 8. Романенко Н.Н. Основы ветроэнергетических расчетов и ветроиспользования ----------------------- Схема энергообеспечения склада 1 – помещение склада; 2 – теплоизоляция; 3 – чердачное перекрытие; 4 – воздуховод; 10 – вал; 11 – подшипник; 12 – редуктор; 13 – генератор. |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|