Silnik parowy nowej generacji jako proekologczne rozwiązanie w małej energetyce

• Autorzy: Białostocki S. , Jankowski A.

Warianty tytułu

EN

New generation steam engines an enviromental friendly small power unit

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z ważnych w skali globalnej zagadnień związanych z dążeniem do bardziej przyjaznego dla środowiska wytwarzania energi z biomasy (tj. z drewna, odpadów rolniczych i leśnych, lub materiału roślinnego uprawianego dla celów energetycznych), jest dostępność technologii opartych o silniki spalania zewnętrznego. W dużej skali, począwszy od kilku megawatów mocy elektrycznej (MW), powszechnie dostępny jest obieg parowy wykorzystywany do produkcji skojarzonej energii i ciepła z odpadów drzewnych (tartaki) lub rolniczych (olejarnie itp.). W mniejszej skali - od kilkudziesięciu do kilkuset kilowatów -poszukuje się rozwiązań opartych, m.in. o rozwijaną do celów zasilania stacji kosmicznych, nowej generacji silnika Stirlinga. Jednocześnie notuje się próby powrotu do zarzuconej w pierwszej połowie XX wieku technologii tłokowego silnika parowego,który służyłby do produkcji skojarzonej do izolowanych gospodarstw i wiejskich przetwórni rolniczych (3-60 KW) lub małych elektrociepłowni (60-600kW). W dolnej części tego zakresu mocy, stanowiący zagrożenie i utrudnienie w zastosowaniach wiejskich kocioł układu parowego mógłby zostać wyeliminowany przez opracowanie tłokowego silnika z generacją pary wewnątrz cylindra. Artykuł omawia możliwość praktycznej realizacji takiego silnika, warunkowaną znalezieniem skutecznych rozwiązań w celu zapewnienia: a) dostatecznej koncentracji strumienia ciepła doprowadzanego przez ściankę do wnętrza cylindra, b) dostatecznej szybkości odparowania dawki cieczy do realizacji procesu roboczego. Oba te rozwiązania wymagają nowych informacji ilościowych z zakresu zagadnień specjalnych odnoszących się do wymiany ciepła. Pewnych danych liczbowych o możliwości pokonania trudności pierwszego z nich (a) można szukać w sprawozdaniach dotyczących zastosowania wysokotemperaturowych rur cieplnych do wspomnianych silników Stirlinga. Danych do oceny szans znalezienia drugiego rozwiązania (b) poszukiwano podejmując własne badania doświadczalne parowania impulsowego wykonane w ramach grantu KBN Nr 9 S603 010 07. Artykuł nawiązuje także do prac nad nową generacją tłokowych silników parowych wykonanych na świecie od czasu pierwszego kryzysu dostaw ropy naftowej lat 1970.

EN

Limited availability of environment-friendly energy production technologies based on external combustion engines is one of the problems associated with biomass utilization for energy. On a large scale, starting from a few megawatts of electric power (MWe), a steam system for combined production of heat and power (CHP) from wood wastes (saw mills) and agricultural wastes (oil mills etc.) has always been very common. On a smaller scale - between a few tens and a few hundreds of KWe - there is a search for solutions based on the new generation Stirling engines developed primarily as power sources for spacecraft. At the same time one may notice some attempts to come back to the classical piston steam engine technology, abandoned in the first half of this century and now resurrected for use in village industries (3-60 kW) or small CHP plants (60-600 KW). As stated in the present paper, there is a chance to modify the conventional steam system by eliminating the boiler - a troublesome device in rural applications due to explosion risk - by developing a piston engine with steam generation inside the cylinder. The feasibility of such engine is discussed in this paper, stipulated by a must to find solutions to the following problems: a) sufficient heat flux trough the cylinder wall, b) rate of evaporation securing its completion within a fraction of the time of engine working cycle. New quantitative information on relevant heat transfer processes is required to evaluate the concept feasibility. Problem a) may partly by solved using information concerning the application of heat pipes in Stirling engines currently under development. To evaluate the severity of b) new information was sought from experiments on pulse evaporation, completed. Thanks to the Polish Committe for Scientific Research grant No. 9 S603 010 07. The paper refers also to the work on new generation convetional steam engines undertaken in various countries since the first "oil crisis" in the 1970-ties.

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 1999
• Tom: nr 3 (158)
• Strony: 41--52
• Opis fizyczny: rys., tab.

Twórcy

autor

Białostocki S.

autor

Jankowski A.