80-ЛЕТИЮ  ПРОФЕССОРА  Х.БОЯДЖИЕВА

80 лет главному редактору журнала профессору Бояджиеву// Труды Академэнерго. №4. С. 7-12.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук

Аннотация

Редакционная коллегия научного журнала «Труды Академэнерго» сердечно поздравляет своего главного редактора, профессора Христо Бояджиева с его славным юбилеем – 80-летием со дня рождения.

Жизненный путь Христо Бояджиева – яркий пример жизни в науке. Он посвятил более полувека исследованию и решению многочисленных проблем гидродинамики и тепломассообмена.

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ  ОСНОВЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

  1. B. Boyadjiev, Chr. Boyadjiev

A NEW APPROACH FOR MODELING OF INDUSTRIAL COLUMN APPARATUSES. CHEMICAL REACTORS // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 13-22.

boyadjiev.boyan@gmail.com, chr.boyadjiev@gmail.com

Institute of Chemical Engineering, Bulgarian Academy of Sciences

Keywords: Column apparatus, chemical reaction, convection-diffusion model, average concentration model, velocity radial non-uniformity.

Abstract

A theoretical analysis of the effect of the velocity radial non-uniformity in the industrial column chemical reactors is presented. A numerical analysis shows, that average concentration model, where the radial velocity component is equal to zero (in the cases of a constant velocity radial non-uniformity along the column height), is possible to be used in the cases of an axial modification of the radial non-uniformity of the axial velocity component. The use of experimental data, for the average concentration at the column end, for a concrete process and column, permits to be obtained the model parameters, related with the radial non-uniformity of the velocity. These parameter values permit to be used the average concentration model for modeling of different processes.

Н.С. Душин*, Н.И. Михеев*, **, О.А. Душина*, Д.И. Зарипов*, А.А. Паерелий*, И.М. Газизов**

ВЛИЯНИЕ ОШИБОК КВАНТОВАНИЯ ВИДЕОКАМЕРЫ НА ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ потока МЕТОДОМ Smoke Image Velocimetry // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 23-31.

*Казанский научный центр РАН, **Казанский национальный исследовательский технический университет им.А.Н. Туполева — КАИ

e-mail: ndushin@bk.ru, n.miheev@mail.ru, olga_dushina@rambler.ru, zaripov.d.i@mail.ru, tapaereliy@yandex.ru, gazizov.ilnur.m@gmail.com

Ключевые слова: оптический метод, дымовая визуализация, оценка точности, шум ПЗС-матрицы, ошибки квантования, турбулентное течение, Smoke Image Velocimetry, PIV

Аннотация

Выполнен анализ влияния ошибок квантования АЦП матрицы видеокамеры на неопределенность результата измерений полей скорости потока методом SIV (Smoke Image Velocimetry). Исследование выполнено с использованием изображений, полученных при визуализации потока за обратным уступом. Установлена количественная связь среднеквадратического отклонения результата измерений от влияния ошибок квантования со степенью неравномерности яркости дыма в выбранном фрагменте и размером фрагмента. Показано, что ошибки квантования не изменяют оценку средней скорости потока, но приводят к появлению дополнительного случайного шума в оценках скорости. Для реализованной в опытах степени неравномерности яркости дыма и принятом диапазоне размеров исходного фрагмента изображения для оценки векторов скорости величина относительной среднеквадратичной неопределенности составила 0.027…0.37% скорости внешнего потока.

МНОГОПЕРИОДНАЯ КРАЕВАЯ ЗАДАЧА ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЙ ДВУМЕРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТРЕТЬЕГО РОДА // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 32-41.

Ю.А. Кирсанов*, А.Ю. Кирсанов**, А.Е. Юдахин***

kirsanov-yury@mail.ru, akirsanov@list.ru, aejudakhin@gmail.com

* ФГБУН Казанский научный центр Российской академии наук

** ФГБОУ ВО Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева

*** ФГБОУ ВО Казанский государственный энергетический университет

Ключевые слова: краевая задача, гиперболическая теплопроводность, переходный процесс, тепловая релаксация, термическое демпфирование, эксперимент, измерение.

Аннотация

Представлена математическая модель переходного многопериодного процесса в круглом диске в виде решения гиперболической краевой задачи теплопроводности с граничными условиями третьего рода. Описана опытная установка для регистрации переходного термического процесса в центре и на поверхности диска из полиметилметакрилата. Предложена методика определения чисел Био в каждом периоде зарегистрированного переходного процесса. Найдены значения времени тепловой релаксации и времени термического демпфирования путем минимизация функционала, равного сумме квадратов разностей расчетных и опытных температур.

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА С ОРЕБРЕННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 42-49.

К.Е. Подлипнова, М.Н. Никитин

kissksu94@mail.ru, nikitin-pro@mail.ru

Самарский государственный технический университет

Ключевые слова: оребренная поверхность, теплообмен, численное моделирование, воздушный калорифер, ламинарный режим, аэродинамическое сопротивление.

Аннотация

Работа посвящена численному моделированию теплообмена с плоской поверхностью в канале сложного профиля в условиях ламинарного течения. Проведена проверка адекватности модели на основании экспериментального исследования пластинчато-ребристого теплообменника. Решение задачи в стационарной постановке показало стабильность распределения скоростных полей в рассматриваемом диапазоне чисел Рейнольдса, а также характерное расположение застойных зон. Получено распределение давления по ширине канала.

ПРОМЫШЛЕННАЯ  ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

УДК 338.26

ПРОГНОЗИРОВАНИе энергоснабжения населенного пункта // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 50-58.

А.З. Даминов, Ю.В. Караева

daminov@list.ru, julieenergy@list.ru

Казанский научный центр РАН

Ключевые слова: алгоритм, прогнозирование, энергоснабжение, населенный пункт.

Аннотация

Разработанная математическая модель позволяет осуществлять долгосрочное прогнозирование энергетического сектора населенного пункта, т.е. формировать различные варианты перспективных топливно-энергетических балансов. Математическая модель базируется на использовании информационной сети, которая представляет собой ориентированный граф, с дугами в виде материальных и энергетических потоков. При этом каждому узлу – вершине графа поставлены в соответствия уравнения энергетического баланса и группа ценовых уравнений. На основе разработанной математической модели и алгоритма расчета для прогнозирования развития энергетического сектора населенного пункта написана программа для ЭВМ. Она позволяет проводить в режиме интерактивного диалога с пользователем комплексный и системный анализ системы энергоснабжения населенного пункта.

О ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 59-66.

В.И. Шарапов

vlad-sharapov2008@yandex.ru

Ульяновский государственный технический университет

Ключевые слова: каталитические теплогенераторы, надежность,  экономичность, экологическая безопасность, целесообразность применения.

Аннотация

Проанализированы утверждения разработчиков и производителей каталитических теплогенераторов о повышенной экономичности, экологической безопасности и надежности этих аппаратов. Показано, что в большинстве случаев эти утверждения бездоказательны и противоречат фундаментальным законам физики и химии. Приведен пример работы каталитических теплогенераторов в г. Ульяновске, показавший их крайне низкую надежность.

ТЕПЛОВЫЕ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ  СТАНЦИИ

УДК 536.7+621.1

СКЕЛЕТНЫЕ  ТАБЛИЦЫ СВОЙСТВ ДИССОЦИИРОВАННОГО ВОДЯНОГО ПАРА  С ТЕМПЕРАТУРОЙ ОТСЧЕТА ОТ 00С // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 67-76.

Р.З. Аминов, А.А. Гудым

oepran@inbox.ru, gudymanatolij@yandex.ru

Саратовский научный центр Российской академии наук

Ключевые слова: диссоциированный пар, энтальпия, энтропия, теплота образования, температура отсчета, теплоэнергетические установки.

Аннотация

Для освоения водородных технологий при получении высоких температур пара на основе окисления водорода в кислородной среде необходимо определять термодинамические свойства диссоциированного водяного пара. Существующие таблицы теплофизических свойств диссоциированного пара составлены при температуре отсчета 0 К, в то время как рабочие таблицы недиссоциированного пара (до температуры 1250 К) составлены с температурой отсчета от 0.010С.

С момента опубликования авторами скелетных таблиц калорических параметров (энтальпии и энтропии) диссоциированного пара с началом отсчета от 00С появилась необходимость дополнить их теплоемкостью и удельным объемом.

В статье представлены скелетные таблицы свойств диссоциированного водяного пара в интервале температур 1250—4000 К, давлений 0.01—20 МПа с температурой отсчета, равной температуре воды в тройной точке 273,16 К, принятой в международной системе уравнений для расчета свойств недиссоциированного пара. В таблицах при указанной температуре отсчета даны рассчитанные термодинамические параметры и теплоемкость для равновесного состояния химически реагирующей смеси.

В отличие от существующих таблиц теплофизических свойств диссоциированного пара в представленных таблицах энтальпия во всем диапазоне рассматриваемых параметров является положительной величиной, что позволяет выполнять термодинамические расчеты циклов тепловых двигателей при взаимодействии диссоциированного пара с внешней средой, в частности, при смешении диссоциированного пара с недиссоциированным.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРОДУКТОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ПРОЦЕССЫ КОРРЕКЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ РАБОЧЕГО ТЕЛА ТЕПЛОЭНЕРГОУСТАНОВОК // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 77-84.

Н.Д. Чичирова, Ю.В. Абасев, Н.Г. Шагиев

kgeu.tes@mail.ru

Казанский государственный энергетический университет

Ключевые слова: комплексообразующая способность, термодеструкция комплексонов и органических кислот, коррекционная обработка воды теплоэнергоустановок, иминодиуксусная кислота, фосфонуксусная кислота.

Аннотация

В статье приведены результаты анализа влияния продуктов термического разложения комплексонов и их натриевых солей на равновесные процессы в водных средах теплоэнергетических установок. В результате термодинамических расчётов определёны ионные составы водных растворов, содержащих оксиэтилидендифосфоновую (ОЭДФ) и фосфонуксусную (ФУК) кислоты, зависимости величины рН водных растворов ФУК и её натриевых солей от  концентраций реагентов, интервалы рН термодинамической устойчивости комплексных соединений иминодиуксусной кислоты (ИДА) с катионами металлов, входящих в состав конструкционных материалов теплоэнергетического оборудования. Показана необходимость учёта влияния продуктов термодеструкции комплексонов на процессы в водных системах при коррекционной обработке теплоносителя теплоэнергоустановок.

ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЕ

УДК 621.165:539.4, 620.17

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РАЗВИТИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТРЕЩИН В АЛЮМИНИЕВОМ СПЛАВЕ Д16Т // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 85-97.

В.Н. Шлянников, Р.Р. Яруллин, И.С. Иштыряков

shlyannikov@mail.ru, yarullin_r@mail.ru, ivan_200999@mail.ru

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Казанский научный центр Российской академии наук (КазНЦ РАН)

Ключевые слова: алюминиевый сплав Д16Т, поверхностные трещины, температура, скорость роста трещины, пластический КИН

Аннотация

Представлены результаты численных и экспериментальных исследований развития поверхностных трещин в полых цилиндрических образцах из алюминиевого сплава Д16Т при циклическом растяжении в условиях нормальных, отрицательных и повышенных температур. Экспериментально полученные положения фронтов развивающейся трещины, а также установленная взаимосвязь между раскрытием берегов трещины и длиной трещины на свободной поверхности использованы для прогнозирования скорости роста трещины в наиболее глубокой точке фронта. На основе численных расчетов интерпретация скорости развития поверхностных трещин выполнена с использованием традиционных упругих коэффициентов интенсивности напряжений (КИН) и нового обобщенного параметра сопротивления разрушению в форме пластического КИН.

 

закономерности развития поверхностных и сквозных трещин в алюминиевом сплаве Д16Т при двухосном нагружении // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 98-107.

В.Н. Шлянников1,2, А.П. Захаров1

shlyannikov@mail.ru, alex.zakharov88@mail.ru

1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Казанский научный центр Российской академии наук

2Казанский национальный исследовательский технический университет

им А.Н. Туполева — КАИ

Ключевые слова: двухосное циклическое нагружение, крестообразный образец, скорость роста трещины,  пластический коэффициент интенсивности напряжений, обобщенные диаграммы усталостного разрушения.

Аннотация

Проведено комплексное расчетно-экспериментальное исследование скорости роста поверхностных трещин в алюминиевом сплаве Д16Т при двухосном нагружении. Обобщение экспериментальных данных по скорости роста трещины в крестообразных образцах дано в форме диаграммы усталостного разрушения в нормализованных координатах. Представленные в данной работе результаты численных и экспериментальных исследований обосновывают использование пластического коэффициента интенсивности напряжений в качестве характеристики сопротивления циклическому деформированию и разрушению для условий двухосного нагружения.

ВЫБОР И РАСЧЕТНЫЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК УТИЛИЗАЦИОННОЙ ТУРБОКОМПРЕССОРНОЙ УСТАНОВКИ ПРИ РАБОТЕ СОВМЕСТНО С ПРИВОДНЫМ ГТД // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 108-119.

А.С. Лиманский, В.В. Такмовцев, С.Б. Джораев

Alimanskii@yandex.ru, vvt379@yandex.ru, Sunnetbiz@mail.ru

ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ»

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, утилизационный турбокомпрессор, энергоэффективность, температура и расход рабочего тела, удельная эффективная работа, мощность, коэффициент полезного действия.

Аннотация

Излагаются результаты расчетного исследования совместного использования специального утилизационного турбокомпрессора (УТК) и 20 отечественных энергетических и промышленных, используемых на газоперекачивающих станциях,  приводных газотурбинных двигателей (ГТД). Применение УТК позволяет использовать выходящее тепло приводного ГТД путем нагрева воздуха после компрессора в утилизационном теплообменном аппарате (УТА). Выполненный анализ результатов расчета показал, что полезным эффектом является вырабатываемая дополнительная электроэнергия, прирост мощности которой может достигать до 10% от мощности приводного ГТД.

РАЗВИТИЕ ТРЕЩИН В ЖАРОПРОЧНОМ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ СПЛАВЕ ВЖМ4 В ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 120-127.

В.Н. Шлянников1,2, А.П. Захаров1, Л.Б. Гецов3

shlyannikov@mail.ru, alex.zakharov88@mail.ru

1Казанский научный центр Российской академии наук

2Казанский национальный исследовательский технический университет -КАИ

3Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Ключевые слова: монокристаллический жаропрочный сплав ВЖМ4,  температура, скорость роста трещины.

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований скорости развития трещин при циклическом нагружении в компактных образцах из монокристаллического сплава ВЖМ4 в диапазоне температур 20 — 1000°С. Техника измерений длины развивающейся трещины в высокотемпературной печи основана на методе разности электрических потенциалов. В результате испытаний установлено, что скорость роста трещин при повышенной температуре меньше чем при нормальных условиях, что подтверждается статистическими значениями констант линейных участков диаграмм усталостного разрушения.

ФОРМУЛИРОВКА И ОБОСНОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕГО ПАРАМЕТРА НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ // Труды Академэнерго. -2016. -№ 4. – C.C. 128-135.

В.Н. Шлянников, А.В. Туманов, А.М. Тартыгашева

shlyannikov@mail.ru, tymanoff@rambler.ru

Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки

Казанский научный центр Российской Академии Наук

Ключевые слова: поврежденность, ползучесть, уравнения состояния

Аннотация

Сформулирована модель напряженно-деформированного состояния при ползучести с учетом управляющего параметра функции накопления повреждений. Предложенная модель интегрирована в программный конечно-элементный комплекс ANSYS. Представлены результаты расчетов напряженно-деформированного состояния пластины, содержащей сквозную прямолинейную трещину с внутренней структурной поврежденностью. Проведено сравнение решений, полученных с использованием предложенной модели для различных значений управляющего параметра  функции накопления повреждений. Представлены распределения и установлены различия в поведении функции поврежденности в области вершины трещины в зависимости от времени выдержки под нагрузкой.