Генерация тепла в мультицилиндровой системе Куэтта-Тэйлора и оптимизация возможных технических решений

Проблема использования энергии ветра поставлена достаточно давно и ее решению постоянно уделялось значительное внимание. В последние годы интерес к этой задаче возрос, что обусловлено истощением запасов органического топлива. В предлагаемой работе в качестве генератора тепла впервые рассматривается устройство, в котором тепло выделяется в объеме жидкости, находящейся в узких кольцевых зазорах между коаксиальными, вращающимися навстречу друг другу цилиндрами (круговое течение Куэтта-Тэйлора). Конструктивно рабочая часть теплогенератора состоит из двух мультицилиндровых роторов, вложенных друг в друга и образующих систему кольцевых коаксиальных каналов. Получены результаты экспериментального исследования развиваемой тепловым генератором мощности в случае, когда его роторы вращались независимо друг от друга с одинаковой угловой скоростью во встречных направлениях. Этот случай может быть легко реализован при использовании двух ветровых колес без дополнительной редукции. В ходе проведенных экспериментов при относительной скорости вращения роторов теплогенератора 7 Гц и при изменении вязкости рабочей жидкости от 0.9•10^-6 м²/с до 83•10^-6 м²/с испытанный макет теплогенератора развивал удельную мощность от 2 кВт/м³ до 450 кВт/м³ (удельная мощность – мощность генератора при объеме рабочей жидкости 1м³), что убедительно свидетельствует о перспективности практического использования подобных устройств. Рассмотрен вопрос об обобщении полученных экспериментальных данных с помощью замены реальной мультицилинровой (многощелевой) конструкции теплогенератора эквивалентной моделью с двумя оппозитно вращающимися цилиндрами (одна эквивалентная щель). На основе такого моделирования предложен алгоритм расчета и оптимизации геометрических параметров мультицилиндровоготеплогенератора заданной мощности.

ИТ СО РАН, г.н.с., д.т.н. Серов А.Ф., н.с., к.т.н., Мамонов В.Н., в.н.с., д.т.н. Назаров А.Д., г.н.с., д.т.н. Терехов В.И., м.н.с., Миськив Н.Б., тел.: +7 (383) 330-64-66.