Аналіз засобів виробництва і економії енергії

Єкімов В. С., спеціаліст

Науковий керівник – доцент, к.т.н Пімонов І.Г.

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

У зв'язку з тим, що розвиток напрямку економії енергії в підйомно-транспортних, будівельних і дорожніх машинах спільно з захистом навколишнього середовища в усьому світі дещо відстає від темпів прогресу в ряді інших галузей

виробництва машин, наприклад в автобудуванні, локомотивобудуванні, суднобудуванні, авіації [1], доцільно розглянути спочатку окремі досягнення в споріднених галузях науки і техніки для того, щоб усвідомити, в якому напрямку доцільно найближчим часом рухатися з метою економії енергії в нашій галузі.

Людство використовує багато джерел енергії. До них відноситься: енергія вітру, припливу і відливу, плин морів і океанів, теплова енергія сонця, геотермальна енергія тепла Землі, гідроенергія води, що рухається, ядерна енергія та інш. Природа обмежує вибір джерел енергії певним колом непоновлюваних і поновлюваних видів енергії. До непоновлюваних джерел енергії відносяться: хімічна енергія копалин і інших пальних, термоядерна і ядерна енергія, а також внутрішня теплота Землі.

До основних поновлюваних джерел енергії відносяться: енергія сонячного випромінювання, що досягає поверхні Землі, енергія вітру, гідроенергія, енергія морських припливів тощо.

Енергія більшості джерел може бути отримана у формі теплоти (виняток становлять енергія вітру, гідроенергія й енергія припливів). Для практичного використання необхідні перетворювачі енергії, в яких первинна енергія перетвориться в зручну для використання форму: механічну, електричну та ін.

Основними способами звільнення енергії, закладеної в речовині, є:

- зміна електронних зв'язків атомів у процесі хімічних реакцій;

- зміна зв’язку між нуклонами важких ядер при ядерних реакціях розподілу чи з'єднання легких ядер при ядерних реакціях синтезу;

- анигіляція речовини, тобто повне перетворення даної кількості речовини в поле (наприклад, при анигіляції електрона і позитрона утвориться фотон).

Перші два способи найбільш вивчені і знаходять найбільш широке застосування в різних джерелах і первинних перетворювачах енергії. Найбільш зручними для використання формами енергії є теплова, механічна

робота і, особливо, електрична енергія, що легко можна передавати на великі відстані з мінімальними втратами.

Порівняння перетворювачів звичайно здійснюється рядом показників, найбільш суттєвими з який є: потужність , кВт-год; ККД перетворення енергії; масогабаритні показники, кг; питома вартість,

грн/кВт-год; ресурс, год.

Типи первинних перетворювачів енергії: ДЕУ – дизельні енергетичні установки; ГТУ – газотурбінні установки; РІГ–радіоізотопні термоелектричні генератори; ЕХГ – електрохімічні генератори; ЯЕУ – ядерні енергетичні установки; ТЕГ – термоелектричні генератори; ТЕП – термоемісійні перетворювачі.

Найбільш досконалими з термодинамічної точки зору безсумнівно є електрохімічні генератори. У теплових двигунах різних типів ККД здійснення робочого циклу не може бути принципово вище за ККД циклу Карно, у той час як ККД електрохімічного генератора (ЕХГ) за постійних тиску і температури теоретично наближається до 100%, а на перших створених у СРСР і США воднево-кисневих установках він склав 70...80 %. ЕХГ – це пристрої, в яких енергія хімічної реакції безпосередньо перетворюється в електричну, минаючі проміжну стадію перетворення в теплоту.

На сучасному етапі інженери багатьох країн прагнуть створити ряд нових (чи ґрунтовно забутих старих) систем акумулювання енергії. До них можна віднести: використання маховиків; використання стиснутого повітря; використання си+стем об'ємного регульованого гідроприводу; використання запасеної в маховику енергії.

У роботі [1] розглянуті основні досягнення в області економії енергії в екскаваторах. Так, наприклад, у гідроприводі екскаватора ЕО-5124, ЕО-4125 застосовані енергозберігаючі пристрої автоматичного керування двигуном, комбінованого регулювання робочого об'єму насосів, локальної рекуперації

потенціальної енергії піднятого робочого устаткування, а також використані плаваючі положення механізму повороту платформи, що забезпечило в порівнянні з прототипом зниження на 30 % питомої експлуатаційної витрати палива і скорочення на 10 % тривалості циклу. Пристрій автоматичного керування двигуном, призначений для автоматичного зменшення подачі

палива під час холостого ходу та зниження частоти обертання вала двигуна з максимальної (2300 хв^-1) до мінімально припустимої стійкої (1000 хв^-1) дозволив витрати палива під час холостого ходу знизилася у 3 рази, середня годинна і питома технічна витрата палива – на 8 %.

На основі розглянутого матеріалу здійснено порівняння показників різних засобів виробництва енергії. Використовуємо: ККД перетворення енергії; час запуску; ресурсу та питому вартість, кВт-год. Відносно цього показника порівнювалися показники інших перетворювачів

, (1)

де – значення показників перетворювачів;

– максимальне значення показників перетворювачів.

За досягненою потужністю перевагу мають газотурбінні перетворювачі енергії (ГТУ) та дизель – електричні устаткування (ДЕУ). Найвищий ККД мають електрохімічні генератори (ЕХГ), але вони, в теперішній час, мають в десятки разів більшу вартість кВт - год отриманої енергії чим перетворювачі енергії ГТУ та ДЕУ. Окрім цього електрохімічні генератори (ЕХГ) мають ресурс роботи на порядок менший в порівнянні з ДЗУ. Зроблений аналіз свідчить, що в теперішній час відсутній перетворювач енергії, придатний для ефективного використання у всіх галузях виробництва. Тому загальним напрямком ефективного використання енергії є її економія у всіх галузях виробництва.

Технічне обслуговування і ремонт будівельних машин не є винятком.

Дата добавления: 2015-07-16