Применение двигателей Стирлинга на древесном топливе в лесной промышленности

Description

В монографии представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований в области использования двигателей Стирлинга на древесном топливе в лесной промышленности. Дано подробное описание предлагаемых авторами новых запатентованных конструкций когенерационных установок с двигателями внешнего сгорания на древесном топливе, специализированных лесных машин с автономным энергообеспечением от двигателей Стирлинга на древесном топливе, аналитико-имитационных математических моделей их функционирования. Представлены новые технические и технологические решения, способствующие повышению эффективности производства топливной щепы, приведены результаты экспериментальной проверки данных решений. Для научных работников и специалистов в области лесного хозяйства и лесной промышленности, промышленной теплоэнергетики, преимущественно занимающихся вопросами энергоснабжения технологических процессов и топливного использования низкокачественной древесины и отходов лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности, нетрадиционной и возобновляемой энергетики (особенно биоэнергетике), а также преподавателей вузов, аспирантов и магистрантов. Предисловие Введение 1. Анализ технических решений и научных подходов в области использования древесного топлива для производства энергии 1.1. Исследования и разработки в области использования топливной древесины 1.2. Физико-механические свойства и теплотехнические характеристики топливной древесины 1.3. Специфика энергопотребления объектов лесной промышленности Выводы по главе 1 2. Разработка и исследование технических решений в области использования древесного топлива для производства механической энергии 2.1. Разработка схемно-конструктивных решений стационарных когенерационных установок с двигателями Стирлинга на древесном топливе 2.1.1. Теоретическое обоснование схемно-конструктивных решений элементов двигателя внешнего сгорания на древесном топливе, имеющего энергоэффективную систему приготовления, подачи и сжигания топлива из древесины 2.1.2. Теоретическое обоснование схемно-конструктивных решений элементов двигателя Стирлинга с использованием фазового перехода жидкость-газ рабочего тела 2.1.3. Теоретическое обоснование схемно-конструктивных решений элементов когенерационных установок с двигателями Стирлинга на древесном топливе 2.1.4. Теоретическое обоснование схемно-конструктивных решений элементов энергетической установки с двигателем Стирлинга на древесном топливе для энергообеспечения лесных машин Выводы по главе 2 3. Технические решения и научные подходы в области производства древесного топлива 3.1. Исследования в области способов производства топливной щепы 3.1.1. Способы производства топливной щепы 3.1.2. Ресурсы топливной древесины в Приволжском федеральном округе 3.2. Исследования и разработки в области оборудования для производства топливной щепы Выводы по главе 3 4. Разработка и исследование технических средств и технологий производства топливной щепы с автономным энергоснабжением от газогенераторного двигателя Стирлинга 4.1. Измельчающе-транспортная машина для производства сухой топливной щепы в условиях лесосеки 4.1.1. Устройство измельчающе-транспортной машины с автономным энергоснабжением от газогенераторного двигателя Стирлинга для производства сухой топливной щепы в условиях лесосеки 4.1.2. Перспективные системы машин и технологии для производства топливной щепы с энергообеспечением от двигателей Стирлинга на древесном топливе 4.2. Математическая модель функционирования измельчающе-транспортной машины в процессе производства сухой топливной щепы в условиях лесосеки 4.2.1. Математическая модель динамики ИТМ 4.2.2. Математическая модель контейнера-сушилки 4.2.3. Математическая модель газогенератора 4.2.4. Математическая модель двигателя Стирлинга 4.2.5. Математическая модель рубительной установки и манипулятора 4.2.6. Математическая модель природно-производственных условий лесосеки 4.2.7. Методика расчета мощности двигателя Стирлинга ИТМ 4.2.8. Критерии оптимизации параметров ИТМ 4.3. Вычислительный эксперимент на математической модели работы ИТМ 4.3.1. Разработка плана вычислительного эксперимента 4.3.2. Результаты вычислительного эксперимента и их анализ 4.3.3. Оптимизация основных конструктивных параметров двигателя Стирлинга ИТМ 4.4. Экспериментальные исследования физической модели контейнера-сушилки ИТМ 4.4.1. Цель и задачи экспериментального исследования 4.4.2. Применение теории подобия и размерности для определения масштабов моделирования при исследовании накопительного контейнера-сушилки ИТМ 4.4.3. Описание экспериментальной установки 4.4.4. Планирование эксперимента 4.4.5. Результаты экспериментальных исследований и их анализ Выводы по результатам экспериментальных исследований 5. Расчёт экономической эффективности разработанных технических решений 5.1. Сравнение системы машин с ИТМ с базовым вариантом системы машин 5.2. Экономический эффект применения ИТМ с двигателем на щепе 5.3. Экономический эффект естественной сушки топливной древесины и конвективной сушки щепы Выводы по главе 5 Заключение Библиографический список Приложение 1. Планы вычислительных экспериментов на математической модели ИТМ с энергоснабжением от двигателя Стирлинга на щепе Приложение 2. Ранжирование факторов полнофакторного эксперимента Приложение 3. Расчёт экономической эффективности применения ИТМ при рубках ухода и санитарных рубках