alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2015.10-11.009alternative-124Research ArticleВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКАRENEWABLE ENERGYТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЙ НАСОС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИTHERMOMECHANICAL PUMP WITH THE USE OF LOW GRADE THERMAL ENERGYСтариковЕ. В.StarikovE. V.

канд. техн. наук, доцент кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии» Уральского федерального университета

PhD (engineering), associate professor of “Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources” department of Ural Federal University

aes@mail.ustu.ruНикитинА. Д.NikitinA. D.

магистрант кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии» Уральского федерального университета

MSc student, “Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources” department of Ural Federal University

aes@mail.ustu.ruПахалуевВ. М.PahaluevV. M.

д-р техн. наук, профессор ФГАОУ ВПО «Уральский феде­ральный университет имени первого Прези­дента России Б.Н.  Ельцина», кафедра «Атомные станции и возобновляемые ис­точники энергии»;  Действительный член Международной АН о природе и обществе

DSc (engineering), professor of Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin, “Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources” department; a member of International A.S. of Nature and Society

aes@mail.ustu.ruЩеклеинС. Е.SchekleinS. E.

д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Атомные станции и возобновляемые источники энергии» ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

DSc (engineering), professor, Head of “Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources” department of Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin

aes@mail.ustu.ruФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»РоссияUral Federal University named after first President of Russia B. N. YeltsinRussian Federation201512112015010-119197Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20152015Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/124

Исследовано преобразование тепловой энергии в механическую работу по перекачиванию жидкости при парообразовании в узких вертикальных каналах. Особенностью вскипания жидкости в узких каналах является образование паровых снарядов, полностью перекрывающих поперечное сечение канала и выталкивающих из него жидкость. При этом возникает флуктуационный режим испарительно-конденсационных процессов при постоянном подводе тепловой энергии. Для описания данных процессов использована модель стержневого выброса. Проведены экспериментальные исследования изменения давления в канале при работе термомеханического насоса. Экспериментально определены зависимости расхода жидкости от ее температуры, подводимой мощности и напора. Разработана физическая модель работы насоса, построены его характеристики. Термомеханический насос может найти применение для повышения эффективности технологического процесса в тех областях техники, где необходимо перекачивание жидкости с относительно малым расходом и присутствует большое количество сбросной тепловой энергии.

The paper investigates the transformation of thermal energy to mechanical work on pumping of liquid at steam formation in narrow vertical channels. Feature of boiling up of liquid in narrow channels is formation of the steam shells which are completely blocking the cross section of the channel and pushing out liquid from it. There is a fluctuation mode of vaporizing and condensation processes at a constant supply of thermal energy. The model of rod emission is used for the description of that processes. This paper carries out the pilot studies of pressure variation in the channel during the operation of the mechanical heat pump and experimentally defines the dependences of flow rate of liquid on its temperature, the input power and pressure. The physical model of pump operation is developed, its characteristics are constructed. The thermomechanical pump can find application for increase of technological process efficiency in those areas of equipment where pumping of liquid with rather small expense is necessary and there is a large number of waste thermal energy.

термомеханический насоспаровые снарядыперекачивание жидкостипреобразование тепловой энергиииспользование низкопотенциальной энергиипарообразованиекипение в каналахmechanical heat pumpsteam shellspumping of liquidsthermal energy conversionusing of low potential energyvaporizationboiling in the channelsReferencesПрисняков В.Д. Рост паровых пробок в каналах малых диаметров // Инженерно-физический журнал. 1973. Т. XXV, № 3. С. 440–444.Prisnyakov V.D. Rost parovyh probok v kanalah malyh diametrov. Inženerno-fizičeskij žurnal, 1973, vol. XXV, no. 3. pp. 440–444 (in Russ.).Фисенко В.В. Критические двухфазные потоки. М.: Атомиздат. 1978. 160 с.Fisenko V.V. Kritičeskie dvuhfaznye potoki. Mos-cow: Atomizdat Publ., 1978, 160 p. (in Russ.).Щеклеин С.Е., Костомаров В.М. О механизме образования парового снаряда в узком канале без принудительной циркуляции // Теплофизика высоких температур. 1982. Т. 20, № 6. С. 1203–1205.Scheklein S.E., Kostomarov V.M. O mehanizme obrazovaniâ parovogo snarâda v uzkom kanale bez prinuditel’noj cirkulâcii. Teplofizika vysokih temperatur, 1982, vol. 20, no. 6, pp. 1203–1205 (in Russ.).Пахалуев В.М., Стариков Е.В., Щеклеин С.Е. Автоколебательный процесс образования паровых снарядов при кипении бинарных жидкостей в стесненных условиях применительно к возобновляемым источникам энергии // Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология" (ISJAEE). 2012. № 4. С. 55–59.Pahaluev V.M., Starikov E.V., Scheklein S.E. Avtokolebatelʹnyj process obrazovaniâ parovyh snarâdov pri kipenii binarnyh židkostej v stesnennyh usloviâh primenitelʹno k vozobnovlâemym istočnikam ènergii. International Scientific Journal "Alʹternativnaâ ènergetika i èkologiâ" (ISJAEE), 2012, no. 4, pp. 55–59 (in Russ.).Булеев Н.И., Казакова Л.Я., Лощин В.М. и др. Вскипание натрия в круглой трубе // Инженерно-физический журнал/ 1974. Т. XXVII, № 6. С. 957–963.Buleev N.I., Kazakova L.Ya., Loschin V.M. et al. Vskipanie natriâ v krugloj trube. Inženerno-fizičeskij žurnal, 1974, vol. XXVII, no. 6. pp. 957–963 (in Russ.).Ануфриев В.П., Черномуров Ф.М. Парожид-костный насос – теплообменник для добычи и транс-портировки нефти за счет энергии попутного газа // Вестн. УГТУ-УПИ. 2005. № 5(57). C. 256–258.Anufriev V.P., Chernomurov F.M. Parožidkostnyj nasos – teploobmennik dlâ dobyči i transportirovki nefti za sčet ènergii poputnogo gaza. Vestn. UGTU-UPI, 2005, no. 5(57), pp. 256–258 (in Russ.).Буй Мань Ту. Исследование теплогидравличе-ских процессов в автоколебательных насосах тепло-вого действия применительно к системам тепло- и хладоснабжения. Автореферат диссертации канд. техн. наук. М., 2010.Buj Manʹ Tu. Issledovanie teplogidravličeskih pro-cessov v avtokolebatelʹnyh nasosah teplovogo dejstviâ primenitelʹno k sistemam teplo- i hladosnabženiâ. PhD thesis abstract (engineering). Moscow, 2010 (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.