Журнал «Труды Академэнерго» № 2 — 2019 год

Ю.А. Кирсанов^*, А.Е. Юдахин^*, Д.В. Макарушкин^*, А.Ю. Кирсанов^**
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ В РЕГЕНЕРАТОРЕ С НИЗКОТЕПЛОПРОВОДНОЙ НАСАДКОЙ // Труды Академэнерго, 2019, №2, сс. 7-24. doi:10.34129/2070-4755-2019-55-2-7-24.
e-mail: kirsanov-yury@mail.ru, aejudakhin@gmail.com, atpp.danila@mail.ru, akirsanov@list.ru
^* Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ Казанский научный центр (ИЭПТ ФИЦ КазНЦ) РАН, г. Казань
^** ФГБОУ ВО Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (КНИТУ-КАИ), г. Казань
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. Изложена методика измерения температуры потоков холодного и горячего теплоносителей с учетом инерционности термопар. Разработана математическая модель тепловых процессов в потоках теплоносителей и насадке при циклическом теплообмене с холодным и горячим теплоносителями. Представлены результаты вычислений изменений во времени и по длине пластины температур теплоносителей и пластины. Получены значения коэффициентов теплоотдачи боковых поверхностей пластины по известной методике и с помощью разработанной математической модели. Произведено сравнение полученных чисел Нуссельта с соответствующими значениями, полученными по известному уравнению подобия для холодного и горячего теплоносителей. Впервые измерены коэффициенты теплоотдачи торцовых поверхностей пластины.

Е.О. Аяпбергенов^*, А.Ф. Ахметов^**
ПЕРЕРАБОТКА НЕФТЕБИТУМИНОЗНОЙ ПОРОДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАРАСЯЗЬ-ТАСПАС // Труды Академэнерго, 2019, №2, сс. 25-37. doi:10.34129/2070-4755-2019-55-2-25-37.
e-mail: Ayapbergenov_E@kaznipi.kz, tng@rusoil.net
^*ТОО «КМГ Инжиниринг» «КазНИПИмунайгаз»проектный институт нефти и газа»
^**ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Ключевые слова: природный битум, нефтебитуминозная порода, Карасязь-Таспас, продукты разделения, переработка, углеводородное сырье, альтернативное сырье, топливо.
Аннотация
В данной статье показана перспективность применения продуктов разделения природного битума месторождения Карасязь-Таспас в народном хозяйстве, которые отвечают требованиям ГОСТ. Результаты комплексных исследований природного битума месторождения Карасязь-Таспас доказывают перспективность данного углеводородного сырья – в качестве одного из альтернативных источников получения энергетических ресурсов в Казахстане и необходимость дальнейшего развития данного направления.

В.И. Шарапов, М.Е. Орлов
ОБ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕАЭРАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОТОКОВ ВОДЫ НА ТЭЦ // Труды Академэнерго, 2019, №2, сс. 38-52. doi:10.34129/2070-4755-2019-55-2-38-52.
e-mail: vlad-sharapov2008@yandex.ru
ФГБОУ ВО Ульяновский государственный технический университет
Ключевые слова: тепловые электростанции, деаэрация воды, энергетическая эффективность, выработка электроэнергии на тепловом потреблении, теоретически необходимый удельный расход десорбирующего агента, управление процессами деаэрации.
Аннотация
Рассмотрены основные направления повышения энергетической эффективности деаэрации технологических потоков воды на тепловых электростанциях. Показано, что критерием энергетической эффективности деаэрации должна быть эффективность топливоиспользования, т.е. влияние вносимого усовершенствования на расход условного топлива на электростанции.  Разработана методика расчета энергетической эффективности новых и существующих техно­логий деаэрации воды на ТЭЦ. Установлено, что основным направлением повышения энергетической эффективности деаэрации воды на тепловых электростанциях является понижение температурного уровня процесса деаэрации. На технологически необходимый температурный уровень деаэрации влияют, прежде всего, конструктивное совершенство аппарата, схемы включения деаэратора в теплофикационные установки электростанций, наличие принципиально новых технологий низкотемпературной дегазации воды и способы управления процессом деаэрации. Показано, что одним из основных показателей конструктивного совершенства, массообменной и энергетической эффективности деаэраторов является теоретически необходимый удельный расход десорбирующего агента (в термических деаэраторах – выпара). Предложены и внедрены энергоэффективные схемы включения деаэраторов на тепловых электростанциях, позволяющие осуществлять противокоррозионную обработку подпиточной воды систем теплоснабжения и добавочной питательной воды котлов с использованием низкопотенциальных источников теплоты. Разработана принципиально новая технология низкотемпературной деаэрации воды с использованием в качестве десорбирующего агента природного газа, подаваемого в топки котлов электростанций. Созданы и реализованы технологии управления процессами деаэрации, позволяющие гарантированно обеспечить нормативное качество обработки воды при необходимых и достаточных энергетических затратах на деаэрацию. Разработаны и осуществлены некоторые оригинальные решения по совершенствованию деаэрационных установок тепловых электростанций, например, использование выпара деаэраторов повышенного давления в вакуумных деаэраторах.

В.Е. Юрин, А.Н. Егоров
ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ АВТОНОМНОГО ВОДОРОДНОГО ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА ПРИ КОМБИНИРОВАНИИ С АЭС // Труды Академэнерго, 2019, №2, сс. 53-62. doi:10.34129/2070-4755-2019-55-2-53-62.
e-mail: wwwean@gmail.com
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Саратовский научный центр Российской академии наук
Ключевые слова: водородная энергетика, атомная энергетика, водородный энергокомплекс, интегральный эффект, замещение органического топлива.
Аннотация
Использование водородных энергокомплексов на АЭС позволяет обеспечить работу реакторных установок станции с высоким КИУМ. При этом появляется возможность увеличения мощности и маневренности станции для участия в покрытии графика электрических нагрузок в энергосистеме. Для обоснования экономической конкурентоспособности авторы статьи провели анализ эффективности комбинирования АЭС с разработанным автономным водородным энергокомплексом, особенностью которого является возможность обеспечения резервирования собственных нужд на случай обесточивания станции. Для этого проведена оценка интегрального эффекта от реализации предлагаемого подхода с учетом актуальных и перспективных цен на топливо и электроэнергию, в сравнении с альтернативным маневренным энергоисточником – газотурбинной установкой. В результате показаны зоны конкурентоспособности автономного водородного энергокомплекса в зависимости от отпускного тарифа на внепиковую электроэнергию с учетом различной экспортной цены на вытесняемый природный газ. При текущей средней экспортной цене природного газа 250 $/1000 м³ положительный интегральный эффект достигается при отпускном тарифе на внепиковую электроэнергию не более 0,6 руб./кВт·ч, при 350 $/1000 м³ и более – во всем рассматриваемом диапазоне тарифа на внепиковую электроэнергию.

А.З. Даминов^*, Р.Ф. Камалов^*, И.Н. Соломин^**
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ТУРБОДЕТАНДЕРА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, РАБОТАЮЩЕЙ ПО ЦИКЛУ РЕНКИНА НА ОРГАНИЧЕСКОМ ХЛАДОНЕ // Труды Академэнерго, 2019, №2, сс. 63-73. doi:10.34129/2070-4755-2019-55-2-63-73.
e-mail: daminov@list.ru, rustemran@mail.ru, solil1@yandex.ru
^* Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ Казанский научный центр РАН,
^**ЗАО «НПП «Компрессор»
Ключевые слова: математическая модель, газодинамический процесс, детандер, термоэлектрическая установка.
Аннотация
Разработана математическая модель газодинамических процессов, протекающих в турбодетандере термоэлектрической установки, описывающая процессы протекания газа через сопловой аппарат и рабочий объем колеса. Модель включает зависимости физических параметров рабочего тела от скорости течения, геометрии профиля лопаток рабочего колеса, а также позволяет определить баланс оптимального падения давления в аппарате и коэффициента полезного действия. Представлено описание основных процедур моделирования лопаток полуоткрытого колеса детандера термоэлектрической установки.

В.А.Пухлий, С.Т.Мирошниченко, А.К.Померанская, Н.Н.Москвичева
ОБ ОДНОЙ ЗАДАЧЕ КОРРОЗИОННОГО РАСТРЕСКИВАНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ // Труды Академэнерго, 2019, №2, сс. 74-88. doi:10.34129/2070-4755-2019-55-2-74-88.
e-mail: pu1611@rambler.ru
Севастопольский государственный университет
Ключевые слова: трубопроводы гидроэнергетики и атомной энергетики, коррозионное растрескивание, двухслойные оболочки, начально-краевая задача
Аннотация
Излагается аналитический подход к определению ресурса конструкционных элементов энергоблоков АЭС на основе теории биметаллических оболочек с учетом напряженно-деформированного состояния и коррозионного износа элементов.

Ю.А. Кожевников^*, В.В. Сербин^**
Экстракция гуминовых веществ из бурых углей Канско-Ачинского бассейна при ультразвуковом воздействии // Труды Академэнерго, 2019, №2, сс. 89-97. doi:10.34129/2070-4755-2019-55-2-89-97.
e-mail: jviesh@yandex.ru
^*ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
^**ООО «КРИАМИД»
Ключевые слова: бурые угли, ультразвуковая обработка, гуминовые вещества, экстракция.
Аннотация
Отличительной особенностью проведенных исследований является применение более высоких амплитуд акустических колебаний для извлечения гуминовых веществ из бурых углей. Максимальный выход гуминовых веществ наблюдается при амплитуде колебания 60 мкм, но при указанных условиях полученное вещество представляет собой коллоидный продукт (гель). В связи с этим в качестве оптимальных условий обработки были выбраны следующие характеристики: время обработки — 15 мин при амплитуде колебания 40 мкм. Таким образом, ультразвуковое воздействие позволяет получать более узкие фракции гуминовых веществ со стабильным составом и с заданными свойствами. Разработан реактор для щелочной экстракции бурого угля в потоке через область ультразвукового воздействия. В предложенном реакторе активное выделение гуминовых веществ начинается через 4 мин обработки, а при использовании термического способа — через 50 мин (температура процесса 80^°С). Выход гуминовых веществ при ультразвуковом воздействии продолжительностью 7 мин эквивалентен выходу продуктов по ГОСТ 9517-94 в течение 2 ч и составляет 31% для бурого угля Канско-Ачинского бассейна Назаровского месторождения.

Р.Р. Рахматуллин^*, Ю.Н. Зацаринная^**
ОБНАРУЖЕНИЕ ГОЛОЛЕДА НА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ // Труды Академэнерго, 2019, №2, сс. 98-103. doi:10.34129/2070-4755-2019-55-2-98-103.
e-mail: Ruslan964@yandex.ru, waysubbota@gmail.com
ОАО «Сетевая компания»^*, КГЭУ^**
Ключевые слова: линии электропередачи, гололед на проводах, методы обнаружения гололеда.
Аннотация
В данной статье рассматриваются используемые в республике Татарстан способы обнаружения гололеда на воздушных линиях (ВЛ) электропередачи. На основании анализа существующих методик, был сделан вывод о необходимости разработать метод, исключающий ряд существующих недостатков используемых методик. Цель данной работы заключается в разработке совершенно нового метода обнаружения гололедных отложений на проводах воздушных линий электропередачи, исключающего недостатки используемых методов. Произведено теоретическое исследование предлагаемой методики, в результате чего была определена возможность обнаружения гололедных образований на проводах ВЛ измерением смещения высокочастотных (ВЧ) пакетов при обмене ВЧ сигналами дифференциально-фазной защиты (ДФЗ).