Перспективи застосування газоструменевих акустичних генераторів у якості вторинних джерел енергії

Анотація

У роботі розглянуто проблеми використання вторинних джерел енергії, які являють собою невикористану частину певного виду енергії у технологічному процесі, або енергії, яка утворюється як побічний продукт. Крім вторинних джерел скидної теплоти, способи утилізації яких широко відомі і реалізуються в багатьох галузях промисловості, існують ще вторинні енергоресурси надлишкового або скидного тиску. Зазначено, що енергія надлишкового тиску утворюється в різних технологічних процесах, пов'язаних з видобутком, транспортуванням, розподілом природного газу, а також в хімічній, нафтовій, гірничій, харчовій галузях, в геотермальній енергетиці, авіації. Зазначено, що потенційні втрати від скидання надлишкового тиску газів в оточуюче середовище, пов'язані не тільки з економічними втратами, але й з екологічними проблемами, в першу чергу з викидами парникових газів та забрудненням аерозолями повітря та ґрунту. Проведено аналітичний огляд існуючих шляхів перетворення надлишкової енергії тиску у теплову енергію у процесах адіабатного стиснення або розширення. Ці процеси найбільш ефективно реалізуються у компресорах та детандерах. В той же час існують пристрої які дозволяють одночасно отримувати теплоту і холод, використовуючи як джерело енергії зовнішній надлишковий тиск. До них віднсяться пристрої на основі вихрового ефекту, термоакустичного ефекту, резонансно-хвильові акустичні генератори. В роботі проведено огляд існуючих пристроїв утилізації скидного тиску, зокрема зроблено акцент на використанні енергії скидного тиску для отримання холоду.  На основі аналізу літературних джерел наведено основні відомості про конструктивні особливості цих пристроїв: пульсаційних трубок, термоакустичних генераторів, генераторів Гартмана, газоструменевих акустичних генераторів, генераторів Ранка-Хільша. Проведено порівняння їх енергоефективності, визначені їх переваги та недоліки та визначено перспективні сфери застосування. Зроблено висновок, що завдяки високій енергоефективності, простоті конструкції та надійності, газоструменеві акустичні генератори можуть використовуватися в широкому спектрі теплових і холодильних технологій. Вони є перспективними для створення автономних систем охолодження, локального кондиціонування, теплового захисту обладнання, а також для перетворення надлишкового тиску чи теплоти в корисну енергію, що особливо актуально в умовах сучасної енергетичної трансформації та зростання вимог до енергоефективності промислових процесів