Содержание журнала 2-2020

 

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ  ОСНОВЫ  ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

 

РЕГЕНЕРАТОР С ПОЛИМЕРНОЙ НАСАДКОЙ В СОСТАВЕ ОТОПИТЕЛЬНО-ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Ю.А. Кирсанов*, А.Е. Юдахин*, А.Ю. Кирсанов**
kirsanov-yury@mail.ru, aejudakhin@gmail.com, akirsanov@list.ru
*Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ Казанский научный центр РАН
**ФГБОУ ВО Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (КНИТУ-КАИ)
Ключевые слова: отопительно-вентиляционная система, регенеративный воздухоподогреватель, нестационарные процессы, теплоотдача, расчет, оптимизация.
Аннотация
Описана отопительно-вентиляционная система (ОВС), утилизирующая теплоту удаляемого из помещения загазованного воздуха. В качестве утилизатора рассмотрен регенеративный воздухоподогреватель (регенератор) с насадкой из пластмассовых пластин, обладающих коррозионной стойкостью в атмосфере смеси воздуха и продуктов горения природного газа при умеренных температурах. Приведена методика теплового расчета ОВС, математическая модель регенератора и результаты расчета системы тепловой мощностью 10 кВт (ОВС-10) с одно и много секционным ротором регенератора. Показан метод выбора оптимального количества секций и частоты вращения ротора регенератора.

 

ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

 

СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ НА ОХЛАЖДЕНИЕ ВОДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ МИНИ ГРАДИРЕН
Е.А. Лаптева, Е.Ю. Столярова
grivka100@mail.ru
ФГБОУ ВО «Казанский государственный энергетический университет»
Ключевые слова: градирня, энергосбережение, энергозатраты, оборотная вода.
Аннотация
Рассмотрено применение мини градирни с рулонной гофрированной насадкой в качестве замены крупномасштабных промышленных градирен. Показано, что мини градирни обеспечивают повышение гидравлической нагрузки и эффективности охлаждения оборотной воды. Теоретической основой исследования является модифицированный метод тепловых единиц переноса с учетом обратного перемешивания воды и воздуха в блоках оросителей градирен. Объектом исследования является запатентованная авторами конструкция мини градирни с высокоэффективными регулярными рулонными насадками. Рассмотрена замена крупномасштабной градирни диаметром 20 метров (СК-400), на несколько мини градирен с высокими удельными нагрузками и снижением энергозатрат. Из данных промышленной эксплуатации и сделанных расчетов следует, что крупногабаритная градирня СК-400 малоэффективная по сравнению с мини градирней. Снижаются энергозатраты на подачу воздуха с применением мини градирен на 40%. Показаны преимущества применения мини градирен с современными регулярными насадками. 

Повышение энергетической эффективности вертикальных пароводяных подогревателей
А.В. Нуждин, Н.Ю. Курнакова, Д.С. Католиченко
a.nugdin@yandex.ru, kurnatalya82@mail.ru, 89518271908@mail.ru
ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова»
Ключевые слова: подогреватели сетевой воды, теплота конденсата, повышение энергетической эффективности, уменьшения расхода пара, экономия тепловой энергии.
Аннотация
В работе рассчитаны энергетические характеристики существующей бойлерной установки с подогревателями типа ПСВ и определены потери мощности турбины по месяцам за счет отбора пара на подогреватели. Для повышения энергетической эффективности подогревателей за счет уменьшения расхода пара был модернизирован режим их работы с целью использования теплоты конденсата. Расчет бойлерной после модернизации при аналогичных режимах работы показал уменьшение потерь мощности паровой турбины в среднем на 2,2 % за год. Годовая экономия энергии при этом составила 1433,29 ГДж. Расчеты выполнены с использованием стандартных методик теплового расчета рекуперативных теплообменных аппаратов [1, 2]. Выполненные расчеты показали, что без дорогостоящего вмешательства в конструкцию подогревателей сетевой воды типа ПСВ за счет изменения только режима их работы можно добиться определенной экономии тепловой энергии.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИНАРНОЙ И МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ СМЕСЕЙ В КОЛОННЕ С НОВЫМИ НАСАДКАМИ
М.М. Фарахов, Е.А. Лаптева
grivka100@mail.ru
ФГБОУ ВО «Казанский государственный энергетический университет»
Ключевые слова: ректификация, контактные насадки, эксперимент, многокомпонентные смеси.
Аннотация
Рассмотрена актуальная задача по экспериментальному исследованию новых контактных устройств насадочного типа для ректификационных колонн в химической технологии. Представленные результаты экспериментальных исследований разделения бинарных смесей: ацетон – вода и этанол – вода, а также трехкомпонентной смеси: метанол – этанол – вода в колонах с регулярными и хаотичными насадками. Исследована хаотичная металлическая насадка «Инжехим 2012», которая выполнена в виде полого тела вращения, поверхность которого образована расположенными одной против другой выгнутыми наружу тонкими полосами листового материала. Удельная поверхность  насадки 270  м23 при номинальном размере элемента 16 мм. Регулярная рулонная насадка имеет гофрированную поверхность в виде лент, которые скручиваются в рулон с перекрестным расположение гофр. Также исследованная насадка, выполнена из тонкой сетки. Для исследования использована ректификационная колонка с диаметром 0,098 метра и высотой слоя насадки 3 метра при бесконечном флегмовом числе. Эксперименты выполнялись при тепловой нагрузке кипятильника ректификационной колонки от  3 кВт и 12 кВт (скорость пара от 0.4 до 1.5 м/с и плотность орошения от 3.8 до 14 м32 час). Получены значения перепада давления, температур и состав смесей по высоте колонны. Выполнена обработка и обобщение экспериментальных данных и вычислены значения высоты эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ) для хаотичной металлической насадки «Инжехим-2012», регулярной гофрированной из металлической ленты и регулярной из тонкой сетки. Представлений результаты по значением ВЭТТ при различных скоростях пара и плотности орошения. Даны экспериментальные  профили концентраций компонентов по  высоте слоя насадки  разделения трехкомпонетной смеси. Представлены в общем виде выражения для определения эффективности разделения многокомпонентных смесей с учетом наложения влияния компонентов. Полученные результаты могут использоваться при проектировании или энергосберегающей модернизации ректификационных колонн. 

 

ТЕПЛОВЫЕ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ  СТАНЦИИ

 

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЭНЕРГЕТИКЕ
А.А. Филимонова, Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, А.И. Минибаев
aachichirova@mail.ru
Казанский государственный энергетический университет
Ключевые слова: электродиализ, электромембранные технологии, тепловые электрические станции
Аннотация
В обзоре представлены новые и традиционно применяющиеся на ТЭС электромембранные технологии, основное предназаначение которых направлено на управление водоемкими промышленными процессами для рециркуляции воды и ценных продуктов, а также для сокращения объема отходов с точки зрения стратегии «нулевого сброса». К основным перспективным направлениям применения электромембранных технологий в энергетике с опытно-промышленной и промышленной степенью внедрения относятся деминерализация природных вод электродиализом и реверсивным электродиализом, получение особо чистой воды электродеионизацией, утилизация высокоминерализированных сточных вод промышленных предприятий диффузионным диализом, получение кислот и щелочей из растворов солей биполярным электродиализом, электрохимическая корректировка минерального состава воды оборотных систем охлаждения и теплосети и другие. 

МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПУТЕЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ АЭС НА ПРИМЕРЕ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА АВТОНОМНОГО ВОДОРОДНОГО ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА
В.Е. Юрин, А.Н. Егоров, А.Б. Москаленко, М.А. Муртазов
sncransar@san.ru, urin1990777@bk.ru
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Саратовский научный центр Российской академии наук
Ключевые слова: атомная электростанция, методика комплексного исследования, многофункциональная энергогенерирующая установка, резервирование собственных нужд АЭС, автономный водородный энергокомплекс, оценка надежности, обесточивание.
Аннотация
Обеспечение безопасности на современных атомных электростанциях основано на развитии систем пассивного отвода тепла. Основными недостатками этих систем являются: большие капиталовложения, ограниченное полезное использование систем только в аварийных ситуациях при значительных затратах на поддержание их в работоспособном состоянии, зависимость эффективности этих систем от погодных условий. Авторами предложен новый взгляд на поиск путей обеспечения безопасности атомных электростанций с учетом фактора экономичности и условий работы АЭС в энергосистемах с неравномерными графиками энергопотребления. На основе опытных данных Балаковской АЭС разработан способ полезного использования энергии остаточного тепловыделения активной зоны реакторов типа ВВЭР для автономного электроснабжения потребителей собственных нужд АЭС с использованием дополнительной маломощной ПТУ в аварийных ситуациях, сопровождаемых полным обесточиванием. Штатная работа дополнительной ПТУ может быть обеспечена как увеличением мощности реакторных установок (при строительстве новых электростанций необходимая мощность может быть заложена в проекте), так и установкой аккумулирующих систем, позволяющих за счет аккумулирования энергии во внепиковые часы вырабатывать в часы повышенной нагрузки дополнительное количество пара, которое может быть использовано для работы дополнительной ПТУ. Новое направление развития атомных станций требует создания методики, учитывающей все значимые факторы, влияющие на конечную эффективность разработанных многофункциональных систем. В работе представлена разработанная авторами методика, позволяющая провести ранжирование путей совершенствования АЭС на основе комплексного анализа экономической эффективности, безопасности и системных эффектов, достигаемых при установке нового и модернизации освоенного оборудования. В качестве примера исследованы разработанная авторами многофункциональная система на основе автономного водородного энергокомплекса и известные альтернативные варианты развития АЭС.

 

ЭКОНОМИКА,  ЭКОЛОГИЯ,  НОВЫЕ  ТЕХНОЛОГИИ  И  ПРОЦЕССЫ  В  ЭНЕРГЕТИКЕ

  

ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА ПРИ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ
С.В. Панферов, В.И. Панферов
bk97@is74.ru, tgsiv@mail.ru
Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск
Ключевые слова: автоматическое управление, обратная связь, контроль средней температуры внутреннего воздуха, представительная точка, беспроводная сенсорная сеть, расход теплоносителя, температура обратной воды, система отопления.
Аннотация
Проблемы энергосбережения  в жилищно-коммунальной сфере и повышения качества микроклимата зданий являются актуальнейшими проблемами настоящего времени. Решение этих задач возможно, прежде всего, за счет автоматизации систем отопления. Поэтому рассмотрение вопросов, связанных с построением высококачественных систем автоматического управления отоплением, является вполне значимой задачей. Рассматривается задача об определении температуры внутреннего воздуха для построения канала обратной связи в системах автоматизации, реализующих комбинированный принцип управления. Проанализированы известные в литературе способы решения данной проблемы. Указано, что ни метод представительной точки (точек), ни многодатчиковые, как проводные, так и беспроводные сети, ни метод физической модели, ни метод температуры в вентиляционных каналах нельзя признать достаточно совершенными для определения средней температуры внутреннего воздуха здания. Проблема требует дальнейшей проработки и развития. Существо предложенных способов определения данной величины заключается в том, что температура обратной воды несет в себе информацию о всех влияющих на теплопотребление величинах, в том числе и о температуре внутреннего воздуха, поэтому, привлекая модель теплообмена, можно по температуре обратной воды оценить и температуру внутреннего воздуха. Необходимо только при этом модель теплообмена должным образом настроить на экспериментальные данные (на конкретное здание). Для реализации одного из вариантов необходимо измерять массовый расход теплоносителя на всю систему отопления, а также температуры наружного воздуха, прямой и обратной воды. В другом же случае измерять температуру наружного воздуха не требуется, поскольку при этом учитываются несколько иные соотношения реального теплообмена. Оба способа основаны на статическом (стационарном) подходе к описанию процессов теплообмена. Допустимость такого приема подтверждена, в частности, и стохастическим подходом, поскольку полученное по экспериментальным данным уравнение регрессии имеет высокое значение коэффициента корреляции. Результаты работы могут быть использованы при конструировании современных систем управления отоплением зданий. 

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ НА РЕМОНТ И РЕКОНСТРУКЦИЮ ОСНОВНЫХ ФОНДОВ ЭЛЕКТРОСЕТЕВЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ. КЛЮЧЕВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
И.Р. Хасанов, Р.Р. Рахматуллин, И.Н. Хамидуллин
hasanovir@gridcom-rt.ru, rahmatullinrur@gridcom-rt.ru, hamidullinin@gridcom-rt.ru
ОАО «Сетевая компания»
Ключевые слова: эффективность, обновление основных фондов, техническое обслуживание, ремонт, эффективность ремонта, определение объема ремонта, ранжирование, планирование, ключевые показатели эффективности.
Аннотация
В данной статье затронута проблема оценки эффективности капитальных вложений в основные фонды электросетевых организаций. Предложена методика определения наиболее эффективных вариантов капитальных вложений на ремонт и реконструкцию основного оборудования на основании расчета изменения индекса технического состояния и необходимых капитальных вложений. В статье так же предложены ключевые показатели эффективности организации процесса технического обслуживания и ремонта.