Белiменко С. С. Удосконалення конструктивних та режимних параметрів твердотільних електротеплоакумуляторів

Дисертація присвячена рішенню важливої науково-прикладної проблеми економії витрат на теплопостачання в промислових і житлових будинках запасеною тепловою енергією в нічний час і віддачі її в денні часи за допомогою твердотільного теплового акумулятора. Сформульована та вирішена проблема розрахунку вагогабаритних характеристик та параметрів роботи твердотільного теплового акумулятора. Адаптовано математичну модель теплопередачі в тілі, що акумулює, теплового акумулятора, проведене моделювання його роботи з водяною системою охолодження. Отримано експериментальне підтвердження адекватності моделі температурного поля тіла, що акумулює. Розроблено критерії подібності для різних режимів роботи твердотільного теплового акумулятора, що працює за рахунок накопичення теплової енергії в обсязі теплоаккумулюючого матеріалу без фазового переходу, а також створені критерії подібності заряду та розряду теплового акумулятора для визначення вагогабаритних показників та режимів його роботи на етапі проектування. За результатами дослідження роботи теплових акумуляторів сформульована методика визначення його вагогабаритних показників, з урахуванням нерівномірності нагрівання та охолодження тіла, що акумулює, а також розрахунку теплових втрат при зберіганні та передачі тепла. Отримано розрахункові формули для визначення вагогабаритних характеристик твердотільного ємнісного теплового акумулятора. Сформульовано основні вимоги до системи теплоакумулювання. Сформульовано перелік вимог до матеріалів, що акумулюють і матеріалів для теплової ізоляції твердотільних теплових акумуляторів. Представлено розроблені матеріали, що серійно виготовляють, для твердотільних теплових акумуляторів. Розглянуто визначення температурної нерівномірності твердого тіла, що акумулює, теплового акумулятора для режимів заряду та розряду. Для визначення температури робочих поверхонь теплового акумулятора використані методи й устаткування тепловізійного виміру температури. Виміри показали значну температурну нерівномірність робочих поверхонь твердотільного теплового акумулятора. Встановлено, що, при визначенні основних параметрів роботи твердотільного теплового акумулятора і його вагогабаритних характеристик варто враховувати температурну нерівномірність твердого тіла, що акумулює, теплового акумулятора у всіх режимах його роботи. Досліджено вплив геометричних і технологічних параметрів теплового акумулятора, отриманий вираз для аналізу температурного поля при різних граничних умовах. Розроблено нові конструкції твердотільних теплових акумуляторів з різними системами теплопередачі. Для підтвердження справедливості отриманих теоретичних положень розроблений ряд установок, на яких виконані експериментальні дослідження з використанням різних методик. Так, фіксація поверхневого теплового поля здійснювалася за допомогою тепловізора марки TESTO 875-1.