Адрес для переписки Щинников Павел Александрович – Новосибирский государственный технический университет, просп. К. Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск. Тел.: +7 383 346-11-42 dekanat@power.nstu.ru
Address for correspondence: Shchinnikov Pavel A. – Novosibirsk State Technical University, 20 K. Marks Ave., 630073, Novosibirsk. Tel.: +7 383 346-11-42 dekanat@power.nstu.ru
Рассмотрены возможности работы генераторов электрического тока на базе двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением в условиях когенерации, когда с отпуском электроэнергии обеспечивается отпуск теплоты в различных вариантах. Такие установки, как правило, выполняются на основе карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (т. е. в качестве топлива используется бензин). Могут применяться в быту профессиональными строителями, геологами, военными и спасателями в зоне чрезвычайных ситуаций, на территориях с отсутствием инфраструктуры. В основе установки использован бензогенератор «Хитачи-2400» с воздушным охлаждением мощностью 2,4 кВт. Представлены основные методические положения для исследования микроТЭС на базе двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, в основе которых лежат балансовые уравнения. При работе установки обеспечивается измерение всех температур и расходов рабочих сред для определения тепловых потоков в соответствии с предложенной методикой. Представлены технические характеристики теплообменных аппаратов для утилизации теплоты отработавших дымовых газов. Построены энергетические диаграммы, иллюстрирующие полезный эффект от применения различных теплообменных аппаратов. Когенерационные возможности установки обеспечиваются, во-первых, отпуском теплоты с охлаждающим цилиндр двигателя внутреннего сгорания воздухом, во-вторых, отпуском теплоты с горячей водой, нагретой за счет утилизации теплоты уходящих дымовых газов, и в-третьих, в расчетном варианте – отпуском теплоты с воздухом, последовательно нагретым за счет охлаждения головки цилиндра, а затем – за счет утилизации теплоты уходящих газов. Показано, что коэффициент использования теплоты топлива может быть увеличен с 0,22 до 0,50–0,60 в зависимости от принятого технического решения.
The possibilities of operation of electric generators based on internal combustion engines with air cooling under conditions of cogeneration, when, along with the electricity, heat release in different embodiments is provided. Such facilities are usually realized on the basis of gasoline internal combustion engines (i.e. gasoline is used as a fuel). They can be used in the household, by professional builders, geologists, the military and rescuers in the area of emergencies and in areas with a lack of infrastructure. The basis of the facility is the gasoline generator Hitachi-2400 with an air-cooled power of 2.4 kW. The basic methodology for the study of microthermal power plants based on an air-cooled internal combustion engine which is based on balance equations is presented. The facility operation ensures the measurement of all temperatures and expenses of operating environments for determining heat flow in accordance with the proposed methodology. The specifications of heat exchangers for utilizing the heat of exhaust flue gases are presented. The energy diagram illustrating the useful effect of the application of various heat exchangers are plotted. Cogeneration possibilities of the facility are provided, firstly, by the release of heat with the air that cools a cylinder of the internal combustion engine, and, secondly, by the release of heat of hot water heated by utilizing the heat of the leaving flue gases, and, thirdly, in the calculated version, by the release of heat with air that is sequentially heated due to the cooling of the cylinder head and then by utilizing the heat of exhaust gases. It is demonstrated that the fuel heat utilization factor can be increased from 0.22 to 0.50–0.60, depending on the adopted technical solutions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.