Systems. Methods. Technologies 3(35) 2017

Systems Methods Technologies. A.V. Pitukhin et al. Possibility justification …2017 № 3 (35) p. 94-99 94 УДК 62.681 DOI: 10.18324/2077-5415-2017-3-94-99 Обоснование возможности применения устройств при утилизации тепла в лесозаготовительных машинах А . В . Питухин 1 a , Ю . В . Янюк 1 b , Н . А . Егоров 1 c , В . А . Соколова 2 d 1 Петрозаводский государственный университет , пр . Ленина 33, Петрозаводск , Республика Карелия 2 Санкт - Петербургский государственный лесотехнический университет им . С . М . Кирова , пер . Институтский 5 л , Санкт - Петербург , Россия a pitukhin@petrsu.ru , b yan@psu.karelia.ru, c nickoego@gmail.com, d sokolova_vika@inbox.ru Статья поступила 8.06.2017, принята 14.07.2017 В статье рассматривается проблема эффективности лесозаготовительных машин . Целью исследования является анализ имеющихся на настоящий момент технических решений и возможностей увеличения эффективности машин путем утилиза - ции теплоты , выделяемой двигателем машины в окружающую среду . Основной акцент сделан на эмпирических исследованиях , на основе которых строятся теоретические модели функционирования системы « двигатель – устройство утилизации теп - лоты », составляются экономические прогнозы . Предлагается решение по применению термоэлектрических элементов . Про - изведены лабораторные испытания термоэлектрических элементов . Для испытаний выбраны элементы с маркировкой «TEC1–12715», «TEC1–12706». Испытания состоят из 80 симуляций режимов работы элементов в составе устройства ути - лизации тепла . Установлено , что максимальная мощность одного элемента с маркировкой «TEC1–12715» может оцени - ваться в 8,47 Вт , элемента с маркировкой «TEC1–12706» — 6,28 Вт ( мощность в установившемся режиме работы ). Для ге - нерации электрической мощности в 2 кВт потребуется приблизительно 240 термоэлектрических элементов . Изменение в удельном эффективном расходе топлива оценивается в 1–1,7 % ( до 0,6 кг топлива / мото - час ). Сроки окупаемости затрат на внедрение технологии на одну лесозаготовительную машину — в пределах 0,8–2 лет . Важное значение имеют шероховатость и отклонение от плоскостности поверхностей радиаторов , метод крепления элементов и радиаторов . В разработанной ла - бораторной установке сопрягаемые поверхности были подвергнуты шлифованию (Ra ~ 0,63 мкм ). Радиаторы и термоэлек - трический элемент крепились с помощью пружин сжатия , что способствовало снижению влияния на развиваемую элемен - том мощность термических деформаций радиаторов и элемента , минимизировало сечение поверхности , через которую про - исходил отток теплоты от горячего радиатора к холодному в обход термоэлектрического элемента . Ключевые слова : лесозаготовительная машина ; устройство утилизации тепла ; термоэлектрический элемент . Possibility justification of using devices for heat utilization in logging machines A.V. Pitukhin 1 a , Yu.V. Yanyuk 1 b , N.A. Egorov 1 c , V.A. Sokolova 2 d 1 Petrozavodsk State University; 33, Lenin Ave., Petrozavodsk, Republic of Karelia, Russia 2 St. Petersburg State Forest Technical University under name of S.M. Kirov; 5, Institutsky Per., St. Petersburg, Russia a pitukhin@petrsu.ru , b yan@psu.karelia.ru, c nickoego@gmail.com, d sokolova_vika@inbox.ru Received 8.06.2017, accepted 14.07.2017 The article considers the problem of the efficiency of logging machines. The research objective is to analyze the currently available technical solutions and possibilities to increase the efficiency of machines by utilizing the heat released by the engine of the machine to the environment. The main emphasis is made on empirical research, on the basis of which theoretical models for the functioning of the "engine-heat recovery device" system are constructed, economic forecasts are compiled. A solution is proposed for the use of thermoe- lectric elements. Laboratory tests of thermoelectric elements have been carried out. For the tests, the elements marked "TEC1-12715", "TEC1-12706" were selected. The tests consist of 80 simulations of the operating modes of the elements in the heat recovery device. It is established that the maximum power of one element with the marking "TEC1-12715" can be estimated at 8.47 W, the element with the marking "TEC1-12706" - 6.28 W (power in steady-state operation mode). To generate an electric power of 2 kW, approximately 240 thermoelectric elements are required. The change in the specific effective fuel consumption is estimated at 1-1.7% (up to 0.6 kg of fuel / moto-hour). Terms of recoupment of expenses for introduction of technology on one logging machine - within 0,8 – 2 years. Of great im- portance are the roughness and deviation from the flatness of radiator surfaces, the method of fastening elements and radiators. In the developed laboratory installation, the mating surfaces were subjected to grinding (Ra ~ 0.63 microns). The radiators and the thermoe- lectric element were fixed with compression springs, which helped to reduce the effect of thermal deformations of the radiators and the element on the power developed by the element, to minimize the cross-section of the surface through which the heat outflow from the hot radiator to the cold one bypassing the thermoelectric element. Keywords: logging machine; heat recovery device; thermoelectric element.