Розробка та створення ґрунтового сезонного акумулятора теплоти - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Спеціальність 05.14.06 «Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика»Науковий керівник-доктор технічних наук, професор член-кореспондент НАН України Басок Борис Іванович Інститут технічної теплофізики НАН України, заступник директора інституту з наукової роботи Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Нікітенко Микола Іванович, Інститут технічної теплофізики НАН України, провідний науковий співробітник доктор технічних наук, професор Забарний Георгій Миколайович, Інститут відновлюваної енергетики НАН України, завідувач відділу Захист відбудеться 03.06. 2010 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.224.01 в Інституті технічної теплофізики НАН України за адресою: 03057, м.Значно підвищити ефективність використання сонячної енергії можливо при наявності сезонного (часовий проміжок літо-зима) акумулятора великої теплової ємності. В звязку з цим, розробка та створення ефективного сезонного ґрунтового акумулятора теплоти є актуальною науковою задачею, а її практична реалізація може значно зменшити використання традиційних енергоносіїв для теплопостачання та поліпшити екологічні показники довкілля. Робота виконувалась відповідно з планами науково-дослідних робіт «Дослідження перехідних процесів нестаціонарного тепломасообміну та розробка комбінованих схем ґрунтового акумулювання теплоти» (2004-2006 рр., номер державної реєстрації 0103U005532), «Створення експериментальної теплонасосної установки з термальним ґрунтовим акумулятором для автономного теплопостачання» (2007 р., 0107U004905), «Дослідження теплотехнічних процесів та розробка рекомендацій стосовно сезонного ґрунтового акумулювання-розрядки теплоти для когенераційних ТЕЦ та індивідуальних обєктів» (2006-2008 р., 0106U004507), «Створення експериментальної установки та теплонасосної технології теплопостачання промислових приміщень з використанням теплоти ґрунту», шифр 6.08.1 (2008-2009 рр., 0108U007829), проекту "Впровадження енергоощадних технологій сезонного акумулювання сонячної енергії та теплоти когенераційних установок для теплопостачання" в рамках комплексної програми наукових досліджень НАН України "Науково-технічні основи вирішення проблем енергозбереження ("Енергозбереження") (2006-2008 рр., 0106U004507), у яких автор була виконавцем окремих розділів. Для досягнення поставленої мети були поставлені такі основні задачі: - аналіз теплофізичних процесів акумулювання та вилучення теплоти системами «теплообмінник - ґрунт» та «сукупність теплообмінників - ґрунт» в необмеженому ґрунтовому масиві; Особистий внесок здобувача полягає в розробці програм та проведені розрахунків процесів ґрунтового акумулювання-вилучення теплоти для систем «теплообмінник - ґрунт» та «сукупність теплообмінників - ґрунт» з використанням розрахунково-аналітичної моделі на основі інтегрального методу вирішення задач нестаціонарної теплопровідності в необмеженому просторі, складанні методу розрахунку ефективного сезонного акумулятора, проведенні розрахунків з визначення оптимальної форми основної області акумулювання та з визначення глибин річних змін температури у ґрунті з використанням статистичних даних та регресивного аналізу їх обробки, а також участі в розробці проекту та будівництві експериментально - промислового ґрунтового акумулятора теплоти.Елементарні розрахунки на основі теплового балансу показали, що перепад температур в теплообміннику не перевищує 1 ОС і тому було прийнято, що розповсюдження теплоти відбувається переважно в радіальному напрямку і рівняння Біо-Фурьє для процесів акумулювання теплоти має вигляд: Рис. Аналіз результатів розрахунків системи «теплообмінник - ґрунт» при q0 = const чи Тв = const показав, що через 1 - 2 години від початку акумулювання радіус акумульованої теплоти R>?, що обумовлено високим опором ґрунтів та порівняно низьким максимально можливим температурним напором, який практично повністю «виробляється» поблизу теплообмінника за невеликий проміжок часу, а подальше «закачування» теплоти в ґрунт здійснюється з кінцевим потенціалом, який майже не відрізняється від початкової температури ґрунту, що при строгому виконанні енергетичного балансу неминуче веде до R>?. Характер зміни основних параметрів процесів акумулювання, природного дрейфу теплоти та відновлення акумулювання, які розраховані для системи «теплообмінник - ґрунт», при початкових q0=1000 Вт/м2, Т0=50 ?С наведено на рис. На відміну від системи «одиночний теплообмінник - ґрунт» взаємодія системи «сукупність теплообмінників - ґрунтовий масив» здійснюється за схемою : теплообмінник - основна область - буферна область - ґрунтовий масив.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ