Журнал «Труды Академэнерго» № 2 — 2018 год

Э.М. Гершман^*, Д.С. Пругло^**, В.А. Фафурин^***, В.Б. Явкин^****
ОЦЕНКА СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСХОДОМЕРА, ОБУСЛОВЛЕННОЙ НЕИЗОТЕРМИЧНОСТЬЮ ТЕЧЕНИЯ
GershmanEM@sibur.ru, Pruglo.DS@tmn.gazprom-neft.ru, fafurin.viktor@yandex.ru, vb.yavkin@gmail.com
^*Центр «Метрология» ООО Сибур, ^**ООО «Газпром нефть Новый Порт»,
^***ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии,
^****КНИТУ-КАИ
Ключевые слова: ультразвуковой расходомер, неизотермический поток, дополнительная систематическая погрешность, траектория, профиль, скорость, температура, число Маха, число Рейнольдса
Аннотация
При измерении расхода времяимпульсным ультразвуковым (УЗ) расходомером возможно появление дополнительной систематической погрешности, вызванной неоднородностью распределения скорости звука. На основе уточненной теории распространения звука в неоднородном потоке разработана математическая модель расчета акустических траекторий луча во времяимпульсном УЗ расходомере. Проведен анализ влияния различных факторов на траектории УЗ лучей. Показано, что смещение траекторий в неизотермическом потоке возрастает с увеличением c/c₀ и М и уменьшается с увеличением Re. Смещение траекторий является причиной дополнительной систематической погрешности. Показана необходимость введения коэффициентов коррекции, зависящих от числа Маха потока. Установлено, что с увеличением Re дополнительная систематическая погрешность снижается, а с увеличением М и c/c₀ растет. Полученные данные позволяют выполнить количественные оценки допустимой неоднородности поля температур.

И.А. Давлетшин, Н.И. Михеев, А.А. Паерелий
конвективный теплообмен на начальном участке канала при вынужденных колебаниях потока
Davlet60@mail.ru, n.miheev@mail.ru
ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»
Ключевые слова: пульсации потока, частота, амплитуда, теплоотдача
Аннотация
В работе представлены результаты экспериментального исследования конвективного теплообмена на начальном участке плоского канала. Эксперименты проводились на стационарном и пульсирующих режимах течения теплоносителя (воздуха). Получены данные по распределениям коэффициента теплоотдачи на стенке канала. При пульсациях потока выявлена немонотонная составляющая в распределениях коэффициента теплоотдачи вблизи входной кромки канала.

Ю.А. Кирсанов^*, А.Е. Юдахин^*, Д.В. Макарушкин^*, А.Ю. Кирсанов^**
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ В РЕГЕНЕРАТИВНОМ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕ
kirsanov-yury@mail.ru, aejudakhin@gmail.com, atpp.danila@mail.ru, akirsanov@list.ru
^*ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»
^**ФГБОУ ВО Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
Ключевые слова: лабораторный стенд, регенеративный воздухоподогреватель, нестационарные процессы, измерения, температура, теплоотдача
Аннотация
Описан лабораторный стенд с регенеративным воздухоподогревателем и автоматизированной системой управления и измерений параметров воздушных потоков и насадки, предназначенный для исследования теплоотдачи насадки в виде пакета параллельных пластин в нестационарных условиях при разной длительности периодов. Разработана методика измерения температуры потоков холодного и горячего теплоносителей с учетом инерционности термопар. По разработанной методике вычислены постоянные времени термопар и произведена обработка данных прямых измерений в двух опытах с разной длительностью периодов. Представлены графики зависимости от времени действительных температур каждого потока на входе и выходе регенеративного воздухоподогревателя и чисел Нуссельта, характеризующих теплоотдачу пакета параллельных пластин. Полученные опытные данные среднего значения числа Нуссельта за отдельный период сопоставлены с рассчитанными по известным критериальным уравнениям.

Р.З. Аминов, Е.Ю. Бурденкова
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ АККУМУЛИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ОТАПЛИВАЕМЫХ ЗДАНИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ
oepran@inbox.ru, lena.burdenkova@yandex.ru
Саратовский научный центр Российской академии наук
Ключевые слова: аккумулированное тепло, сетевая вода, температурное возмущение, тепловой поток, отапливаемое помещение.
Аннотация
Проведены исследования по оценке влияния аккумулирующих свойств отапливаемых зданий на изменение температуры воздуха внутри помещений, показывающие, что аккумулирующая способность зданий может позволять эффективно управлять режимами отпуска тепла от теплоэлектроцентрали с целью привлечения их к регулированию суточного графика электрических нагрузок. При этом должен соблюдаться режим комфортности в отапливаемых помещениях, а температура воздуха внутри них не должна выходить за область допустимых значений. Разработан алгоритм расчета температуры воздуха внутри помещения с учетом аккумулирования тепла материалом внутренних перегородок, перекрытий и наружных ограждений после изменения температуры прямой сетевой воды на входе в отопительную систему здания. Расчеты по предложенной методике показали, что для предлагаемых исходных данных при снижении температуры прямой сетевой воды более чем на 30 °С температура внутреннего воздуха становится ниже нормативной и условия комфортности нарушаются.

Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, А.М. Грибков, А.А. Филимонова, А.С. Виноградов
ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ДОСТИЖЕНИЮ УСТАНОВЛЕННОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА НА ВОДОХРАНИЛИЩЕ-ОХЛАДИТЕЛЕ ЗАИНСКОЙ ГРЭС
АО «ТАТЭНЕРГО»
aachichirova@mail.ru
Казанский государственный энергетический университет
Ключевые слова: водохранилище-охладитель, Заинская ГРЭС, система оборотного охлаждения, температурный режим, брызгальные устройства, эжектор
Аннотация
Водоемы-охладители представляют собою естественные или искусственные водоемы, охлаждение воды в которых происходит по мере движения ее от места сброса до водозабора. Основной проблемой, связанной с использованием водоема-охладителя является недостаточное охлаждение воды в летние месяцы. По имеющимся данным на водохранилище-охладителе Заинской ГРЭС средняя температура воды по сравнению с естественной температурой водного объекта в летние месяцы превышает действующие требования ГОСТов, что негативно влияет на функционирование водоема и работу самой ГРЭС. В статье проведен математический анализ и техническое обоснование внедрения дополнительных способов достижения оптимального температурного режима в месте сброса в теплообменной воде Заинской ГРЭС. По полученным результатам ожидаемая температура воды в самый жаркий месяц года в результате сброса сточных вод не будет превышать критический температурный максимум 28 °С.

Н.В.Бойченко
УПРУГИЕ И ПЛАСТИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ИНТЕНСИВНОСТИ НАПРЯЖЕНИЙ В ОБРАЗЦАХ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ НАГРУЖЕНИЯ В ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР
nataboi@ya.ru
ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»
Ключевые слова: пластический коэффициент интенсивности напряжений, упругий коэффициент интенсивности напряжений, поверхностная трещина, одноосное растяжение, трехточечный изгиб, повышенная температура, отрицательная температура
Аннотация
Данная работа является завершающей в цикле, посвященном определению упругих и пластических коэффициентов интенсивности напряжений в образцах из алюминиевых сплавов при различных видах нагружения в диапазоне температур.
Представлены упругие и пластические коэффициенты интенсивности напряжений в прямоугольных образцах с полуэллиптической трещиной при вариации ее относительных размеров, видов нагружения в условиях комнатной, повышенной и пониженной температуры. Рассматривался широкий диапазон сочетаний относительной глубины трещины и соотношения ее полуосей. Расчеты проводились при одноосном растяжении и трехточечном изгибе для двух алюминиевых сплавов Д16Т и В95. Установлены принципиальные отличия в поведении упругого и пластического коэффициентов интенсивности напряжений для поверхностных трещин в пластине в диапазоне температур (20°С, 250°С,
-60°С).

А.П. Захаров, Р.Р. Яруллин, И.С. Иштыряков
ХАРАКТЕРИСТИКИ Сопротивления деформированию и разрушению жаропрочного СПЛАВА ЖС-32
alex.zakharov88@mail.ru, yarullin_r@mail.ru, ivan_200999@mail.ru
ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»
Ключевые слова: жаропрочный сплав, механические свойства, малоцикловая усталость, размах деформаций, скорость роста трещины.
Аннотация
В работе представлены результаты экспериментальных исследований характеристик сопротивления деформированию и разрушению при статическом и циклическом нагружении образцов из монокристаллического сплава ЖС-32 в диапазоне температур (Т= 20 — 900°С). Определены основные механические характеристики материала при растяжении и кручении. Установлена кинетика накопления упругопластических деформаций в зависимости от уровня прикладываемых напряжений. Получены характеристики скорости роста трещин в сплаве ЖС-32 для комнатной и повышенной температуры. Показаны различия в развитии трещин в перспективных монокристаллических жаропрочных сплавах третьего и четвертого поколений.

О.Г. Губаева, Ю.Н. Зацаринная, Д.Ф. Губаев
АНАЛИЗ ОПЫТА ЭКСПЛУАТАЦИИ КАБЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-35 КВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
mr.gubaev@mail.ru, waysubbota@gmail.com
Казанский государственный энергетический университет
Ключевые слова: математическое моделирование, заземление нейтрали, изолированная нейтраль, высокоомный резистор, ДГР-дугогасительный реактор,  однофазное замыкание на землю
Аннотация
С целью повышения эффективности функционирования энергетических систем необходимо применять системный подход по анализу работы ее отдельных объектов. Для разработки методов анализа сложных объектов, таких как энергетические, необходим скрупулезный разбор исходной статистической информации по работе элементов этой системы для принятия решений по оптимизации работы, снижению повреждений в исследуемых объектах. Современные требования надежного электроснабжения потребителей определяют необходимость исследования режимов работы электрических систем, приводящих к повреждению электрооборудования и недоотпуску электроэнергии. Одной из важнейших причин возникновения таких режимов являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), переходящие в междуфазные замыкания. Поэтому исследование области существования и самоликвидации ОЗЗ в сетях 6-35 кВ являются актуальными и необходимыми для разработки мероприятий по их предотвращению и ликвидации. Целью исследования является проведение анализа эксплуатации кабельных сетей напряжением 6-35 кВ с различным способом заземления нейтрали. В ходе исследований был проведен анализ опыта эксплуатации распределительных сетей 6-35 кВ Кыргызстана, сети 6 кВ ТЭЦ Новокузнецкого металлургического комбината и кабелей из сшитого полиэтилена Мосэнерго.

Д.А. Ковалев^*, А.А. Ковалев^*, Ю.В. Караева^**
предварительные Исследования анаэробной биоконверсии органических отходов в реакторе при повышенном давлении
kovalev_da80@mail.ru, kovalev_ana@mail.ru, julieenergy@list.ru
^*ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
^**ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»
Ключевые слова: анаэробная биоконверсия, метантенк, органическая нагрузка, давление
Аннотация
В данной статье представлены результаты экспериментальных исследований увеличения органической нагрузки в метантенке биогазовой установки за счет повышения давления в реакционной зоне. Предложен новый способ увеличения давления в реакторе за счет рециркуляции биогаза. В качестве объекта исследования взят синтетический субстрат, состоящий из осадка сточных вод, комбикорма и воды.  Повышение давления в реакционной зоне метантенка с 2 кПа до 150 кПа позволило увеличить нагрузку на реактор по органическому веществу в 2 раза с 4 кг ОСВ/м³·сут до 7,95 кг ОСВ/м³·сут. Увеличение давления при анаэробной биоконверсии синтетического субстрата позволило увеличить степень разложения органического вещества на 14% (до 83,9%).

С.С. Тимофеева, С.И. Исламова, Д.В. Ермолаев
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОРФА ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
zvezdochka198512@mail.ru, isvetulia@mail.ru, energoed@mail.ru
ФГБУН «ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»
Ключевые слова: низинный торф, верховой торф, топливо, свойства, термическая переработка, энергетика
Аннотация
Целью данной работы является экспериментальное исследование физико-химических свойств низинного и верхового торфа для дальнейшего его использования в энергетических целях. В результате проведения экспериментальных исследований были определены значения влажности, зольности, плотности и выхода летучих. На основании полученных данных было проведено сравнение исследованных образцов и даны рекомендации по использованию торфяных ресурсов в энергетической отрасли. Результаты исследований показали, что исследованные образцы низинного и верхового торфа могут быть использованы в энергетике в качестве сырья для получения топлив с заданными свойствами.