ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations / Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ
Not a member yet
1437 research outputs found
Sort by
Эффективность использования пускорезервной котельной для получения пиковой выработки паровой турбиной АЭС
Get PDFThe article presents the technique of an estimation of efficiency of use of potential heat output of an auxiliary boiler (AB) to improve electric capacity and manoeuvrability of a steam turbine unit of a power unit of a nuclear power plant (NPP) equipped with a water-cooled water-moderated power reactor (WWER). An analysis of the technical characteristics of the AB of Balakovo NPP (of Saratov oblast) was carried out and hydrocarbon deposits near the NPP were determined. It is shown that in WWER nuclear power plants in Russia, auxiliary boilers are mainly used only until the normal operation after start-up whereas auxiliary boiler equipment is maintained in cold standby mode and does not participate in the generation process at power plants. The results of research aimed to improve the systems of regulation and power management of power units; general principles of increasing the efficiency of production, transmission and distribution of electric energy, as well as the issues of attracting the potential of energy technology sources of industrial enterprises to provide load schedules have been analyzed. The possibility of using the power complex NPP and the AB as a single object of regulation is substantiated. The authors’ priority scheme-parametric developments on the possibility of using the thermal power of the auxiliary boilers to increase the power of the steam turbine of a nuclear power plant unit equipped with WWER reactors unit during peak periods, as well as the enthalpy balance method for calculating heat flows, were applied. The surface area of the additional heater of the regeneration “deaerator – high pressure heaters” system and its cost were calculated. On the basis of calculations, it was shown that the additional power that can be obtained in the steam turbine of the NPP with a capacity of 1200 MW due to the use of heat of the modernized auxiliary boiler in the additional heat exchanger is 40.5 MW. The additional costs for the implementation of the heat recovery scheme of the auxiliary boiler at different prices for gas fuel and the resulting system effect were estimated in an enlarged way. Calculations have shown the acceptability of the payback period of the proposed modernization.В статье представлена методика оценки эффективности использования потенциальной тепловой мощности пускорезервной котельной (ПРК) для повышения электрической мощности и маневренности паротурбинной установки энергоблока АЭС с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР). Проведен анализ технических характеристик ПРК Балаковской АЭС (Саратовская область) и определены месторождения углеводородного сырья вблизи станции. Показано, что на АЭС с ВВЭР в России пускорезервные котельные используются в основном только до послепусковой нормальной эксплуатации, оборудование ПРК поддерживается в холодном резерве и не участвует в технологическом процессе генерации. Проанализированы результаты исследований по совершенствованию систем регулирования и управления мощностью энергоблоков, общих принципов повышения эффективности производства, передачи и распределения электрической энергии, а также вопросы привлечения потенциала энерготехнологических источников промпредприятий для обеспечения графиков нагрузки. Обоснована возможность использования энергокомплекса АЭС и ПРК как единого объекта регулирования. Применены приоритетные схемно-параметрические разработки авторов по возможности использования тепловой мощности ПРК для повышения мощности паровой турбины энергоблока АЭС с реакторной установкой ВВЭР в пиковые периоды, а также энтальпийный балансный метод расчета тепловых потоков. Рассчитаны площадь поверхности дополнительного подогревателя системы регенерации «деаэратор – подогреватели высокого давления» и его стоимость. На основе расчетов показано, что дополнительная мощность, которая может быть получена в паровой турбине АЭС 1200 МВт за счет использования в дополнительном теплообменнике теплоты модернизированной пускорезервной котельной, составляет 40,5 МВт. Укрупненно оценены дополнительные затраты на реализацию схемы утилизации теплоты ПРК при разных ценах на газовое топливо и получаемый при этом системный эффект. Расчеты показали приемлемость сроков окупаемости предложенной модернизации
Метод контроля сердечника статора мощного турбогенератора
Get PDFThe article is devoted to the development of an automatic method and device for monitoring the pressing of the stator core of a powerful turbo generator during its assembling at the manufacturer. The core is assembled and pressed in an upright position in separate parts; at each stage, it is necessary to monitor places with weakened solidity. The unevenness of the compaction density causes a relative displacement of the active steel sheets and losses of iron, as well as the appearance and development of certain defects (loosening of the teeth of the extreme packages, coloring of fragments of the active steel sheets, local closure of the sheets and heating of the packages), which can eventually cause severe accidents and failure of the turbo generator. Existing methods, including automatic ones, do not allow performing reliable monitoring. The method proposed by the authors for detecting places with weakened solidity is based on automatic measurement of the specific pressure of pressing during deformation of special control samples. A device for its implementation has been developed, which is a ring installed on the end surface of the core. Cells with control samples are evenly placed in the ring. The largest decrease in the sample thickness caused by the highest specific pressure corresponds to the smallest defect, and vice versa. As a pressure converter, it is proposed to use a flat metal membrane and a capacitive sensor with a digital output. The characteristics of the converter were calculated and experimentally verified. The specific pressure measurement results were processed using a special electronic unit. The device that has been developed makes it possible to improve labor productivity when monitoring the core, diagnose defects with greater reliability and eliminate them, and, ultimately, increase the reliability of the turbo generator as well as its durability.Статья посвящена разработке автоматического метода и устройства для контроля прессовки сердечника статора мощного турбогенератора при сборке на заводе-изготовителе. Сердечник собирается и прессуется в вертикальном положении отдельными частями, на каждом этапе необходимо отслеживать места с ослабленной монолитностью. Неравномерность плотности спрессованности ведет к относительному смещению листов активной стали и потерям в железе, а также появлению и развитию дефектов (разрыхлению зубцов крайних пакетов, выкрашиванию фрагментов листов активной стали, местному замыканию листов и нагреву пакетов), что в итоге может стать причиной тяжелых аварий и выхода турбогенератора из строя. Существующие методы, в том числе автоматические, не позволяют выполнить качественный контроль. Предложенный авторами метод обнаружения мест с ослабленной монолитностью основан на автоматическом измерении удельного давления прессовки при деформации специальных контрольных проб. Разработано реализующее его устройство, представляющее собой кольцо, устанавливаемое на торцевую поверхность сердечника. В кольце равномерно размещены ячейки с контрольными пробами. Наибольшее уменьшение толщины пробы, вызванное наибольшим удельным давлением, соответствует наименьшему дефекту, и наоборот. В качестве преобразователя давления предлагается использовать плоскую металлическую мембрану и емкостный датчик с цифровым выходом. Рассчитаны и экспериментально проверены характеристики преобразователя. Обработка результатов измерения удельного давления осуществляется с помощью специального электронного блока. Разработанное устройство позволяет улучшить производительность труда при контроле сердечника, с большей достоверностью диагностировать дефекты и устранять их и в конечном счете повысить надежность турбогенератора и его долговечность
Расчет емкости для работы мини-энергокомплекса на основе асинхронного генератора в автономном режиме
Get PDFThe article present the analysis of the operation of the mini-energy complex (MEC) based on alternative energy sources. An asynchronous generator (AG) was taken as energy source. The IEC operates independently with standard power parameters without the use of a frequency converter. To operate independently, AG needs a source of reactive excitation current. Based on the calculations carried out and the results obtained with the use of the experimental facility,the operating conditions of the MEC with standard parameters of electricity under varying load have been analyzed. A characteristic feature of the autonomous MEC is the commensurate capacity of the generating device and consumers. Therefore, any power consumer on/off leads both to significant changes of local electric system parameters and affects the operation of the generator itself. In this article, the main attention is paid to the influence of three-phase motor load on stable AG operation. When the MEC operates independently, reliable self-excitation of the asynchronous generator and the start-up of consumers whose power is commensurate with the generating unit must be ensured. It is also necessary to ensure the maintenance of voltage stability, the possibility of automatic operation of the generating unit, and the preservation of its integrity in emergency modes. Thus, for stable MEC-based AG operation the nature of the load should be taken take into account, the parameters of the of the local grid should be known as well as the exact availability of consumers and their characteristics, and also equivalent circuit parameters of asynchronous motors. In addition, it is necessary to accurately calculate the capacity when changing the parameters of the electrical system, so as not to lose the self-excitation of the asynchronous generator, which is equivalent to disconnecting the entire load of the generator and causes a sharp increase in speed. To solve these problems, it is necessary to create a high-speed MEC control system.В статье анализируется работа мини-энергокомплекса (МЭК) на базе альтернативных источников энергии. В качестве генерирующего устройства принят асинхронный генератор (АГ). МЭК работает в автономном режиме со стандартными параметрами электроэнергии без использования преобразователя частоты. Для работы в автономном режиме АГ необходим источник реактивного тока возбуждения. На основе проведенных расчетов и результатов, полученных с помощью экспериментальной установки, анализируются условия работы МЭК со стандартными параметрами электроэнергии при изменяющейся нагрузке. Характерной особенностью автономного МЭК является соизмеримость мощностей генерирующего устройства и потребителей. Включение и отключение любого потребителя существенно изменяют параметры локальной электрической системы и влияют на работу самого генератора. В данной статье основное внимание уделено влиянию трехфазной двигательной нагрузки на устойчивую работу АГ. При функционировании МЭК в автономном режиме должны быть обеспечены надежное самовозбуждение асинхронного генератора и запуск потребителей, мощность которых соизмерима с генерирующей установкой. Также необходимо обеспечить поддержку стабильности напряжения, возможность автоматической работы генерирующей установки, сохранение ее целостности в аварийных режимах. Таким образом, для устойчивой работы автономного МЭК на основе асинхронного генератора следует учитывать характер нагрузки, знать параметры локальной сети, точное наличие потребителей и их характеристики, параметры схем замещения асинхронных двигателей. Кроме того, необходим точный расчет емкости при изменении параметров электрической системы, чтобы не потерять самовозбуждение АГ, что равнозначно отключению всей нагрузки генератора и ведет к резкому увеличению скорости. Для решения данных проблем требуется создание быстродействующей системы управления МЭК
Механический расчет гибких токопроводов с учетом отпаек к электрическим аппаратам
Get PDFA method is proposed for the mechanical calculation of flexible wires of substation in the presence of one tap to an electrical apparatus located in the middle of the span, taking into account its real location. The technique takes into account the presence of tension insulators strings, different heights of the suspension of wires. The loads on the conductor and tap depend on the climatic regime and take into account wind and icy conditions, as well as temperature changes. The transition to another climatic regime is performed by solving the equation of state, taking into account the coefficients of the horizontal and vertical load of the given and initial regimes. Formulas are given for calculating load factors that take into account weight, wind and ice cover loads on wires and insulator strings, as well as the slope of the span. They are calculated for each climatic mode based on the actual location of the tap to the electrical apparatus and the forces from it to the busbar. It is shown that the calculation results are in good agreement with the proposed method and the computer program. Formulas are given for calculating the sag and horizontal deviations of the wires when the tap is located in the middle of the span. A method is proposed for calculating the components of the forces on the busbar from the tap, taking into account its real location in substation. Formulas for calculating these components are given for different variants of the tap orientation. Knowledge of the values of the components of concentrated forces from the tap allows to increase the accuracy of calculating the sag and tension of the substation wires. Formulas are given for calculating the coefficients of increasing the sag, taking into account the components of the forces from the tap.Предложена методика механического расчета гибких проводов распределительного устройства при наличии одной отпайки к электрическому аппарату, расположенной в середине пролета, с учетом ее реального расположения. Принимаются во внимание наличие натяжных гирлянд изоляторов, разные высоты подвеса проводов. Нагрузки на токопровод и отпайку зависят от климатического режима, ветровых и гололедных условий, а также изменения температуры. Переход к другому климатическому режиму выполняется решением уравнения состояния с учетом коэффициентов горизонтальной и вертикальной нагрузки данного и исходного режимов. Приводятся формулы для определения коэффициентов нагрузки, учитывающих весовые, ветровые и гололедные нагрузки на провода и гирлянды изоляторов, а также наклон пролета. Расчеты производятся для каждого климатического режима исходя из реального расположения отпайки к электрическому аппарату и усилий от нее на ошиновку. Показано хорошее совпадение результатов, полученных по предложенной методике и с помощью компьютерной программы. Приведены формулы для расчета стрелы провеса и горизонтальных отклонений токопроводов при расположении отпайки в середине пролета. Предложена методика определения составляющих усилий на ошиновку от отпайки с учетом ее реального расположения в распределительном устройстве. Даны формулы расчета этих составляющих для разных вариантов ориентации отпайки. Знание значений составляющих сосредоточенных сил от отпайки позволяет повысить точность расчета стрел провеса и тяжений токопроводов распределительных устройств. Приведены формулы для определения коэффициентов увеличения стрелы провеса с учетом составляющих сил от отпайки
Оценка эффективности процессов переноса в роторном аппарате
Get PDFThis paper considers the possibility of using vortex devices for interphase interaction while carrying out various physical and chemical processes in the chemical, food, gas production, construction and other industries. In the processes of mass transfer, one or several distributed components perform the transition from one phase to another through the active surface of their interface. To perform the implementation of these processes in absorbers, rectifiers, adsorbers, extractors effectively, the developed surface of the interacting phases acquire s a particular significance. Most of the chemical reactions in reaction devices and heterogeneous media occur when the initial distributed substances are supplied to the reaction zone and when the resulting products are removed from the chemical interaction zone through the phase interface. The processes under consideration are also used in solving environmental problems, viz. for sanitary cleaning of ventilation gases, wet cleaning of emissions. During evaporation, absorption, rectification, wet cleaning of gases and other processes, the problem of preventing the entrainment of liquid droplets with the gas flow is of great importance. One of the designs of a rotary multistage mass transfer apparatus is considered which makes it possible to achieve a finely dispersed liquid spray, uniform in height, with an ascending cross-flow of gas. The diagrams of installations for carrying out the experiment are given. On the basis of experimental studies, the dependence of the average diameter of dispersed liquid droplets on the geometric and hydrodynamic parameters has been obtained. The dispersed composition is described and dependences are given for determining the main characteristics used in physicochemical processes. The theoretical calculation of the movement of particles of the dispersed phase in the working volume of the apparatus at different flow rates of liquid and gas has been carried out. Theoretical and experimental methods were used to estimate the carryover of the liquid phase, an analysis of the process was carried out, and practical recommendations were given.В статье рассматривается возможность применения вихревых аппаратов для межфазного взаимодействия при проведении различных физико-химических процессов в химической, пищевой, газодобывающей, строительной и других отраслях. В процессах массопередачи один или несколько распределяемых компонентов через активную поверхность их раздела переходят из одной фазы в другую. Для эффективного выполнения данных процессов в абсорберах, ректификаторах, адсорберах, экстракторах важное значение имеет развитая поверхность взаимодействующих фаз. Большинство химических реакций в реакционных аппаратах и гетерогенных средах происходят при подводе исходных распределяемых веществ в зону реакции и отводе образующихся продуктов из зоны химического взаимодействия через поверхность раздела фаз. Указанные процессы используются и при решении экологических проблем: для санитарной очистки вентиляционных газов, мокрой очистки выбросов. При выпарке, абсорбции, ректификации, мокрой очистке газов и других процессах актуальна задача предотвращения уноса капель жидкости с газовым потоком. Рассмотрена одна из конструкций роторного многоступенчатого массообменного аппарата, позволяющего достигать равномерного по высоте тонкодисперсного распыла жидкости при восходящем перекрестном движении газа. Приведены схемы установок для выполнения эксперимента. На основании экспериментальных исследований получена зависимость среднего диаметра капель диспергированной жидкости от геометрических и гидродинамических параметров. Описан дисперсный состав и приведены зависимости для определения основных характеристик, используемых в физико-химических процессах. Выполнен теоретический расчет движения частиц дисперсной фазы в рабочем объеме аппарата при разных расходах жидкости и газа. Теоретическими и экспериментальным методами произведена оценка уноса жидкой фазы, выполнен анализ процесса и даны практические рекомендации
Достоверность линейной взаимосвязи технико-экономических показателей энергоблоков 300 МВт тепловых электростанций
Get PDFFor 300 MWt gas-and-oil-burning power units which durability exceeds the estimated one, when comparing and ranking, it is necessary to take into account not only efficiency indicators (for example, the specific consumption of conventional fuel), but also indicators of reliability and safety. In practice, this is exactly what is being done. However, it is being done just by intuition. An intuitive approach solves this problem, but not always certainly. It would seem that there is a quite fully developed mathematical apparatus for regression and correlation analysis, a set of algorithms and calculation programs. But there is one specific feature that, if it is not taken into account, further increases the risk of an erroneous decision. The fact is that the average monthly data on the technical and economic indicators of power units do not belong to the samples from the general population that correspond to the normal distribution law, the latter being a necessary condition for using such methods. This is a non-random sample from a finite set of multidimensional data. Naturally, the methods of classification of multidimensional data are not simple; they require the development of special calculation programs that recommend solutions for maintenance and repair, load distribution, etc. The article presents only one, but very important issue of the problem, viz. the assessment of the reliability of the assumption about the linear relationship of technical and economic indicators. Its solution will simultaneously demonstrate difficulties in comparing the efficiency of aging power units. It is noted that the known and practically used method for assessing the reliability of the linear regression equation, based on the construction of a “confidence corridor” or “uncertainty band”, does not allow one to answer the main question, viz. whether the relationship of the considered technical and economic indicators corresponds to a linear one. A new method for evaluating this relationship is proposed, based on constructing a fiducial domain of possible regression line implementations. It is shown that for small values of the number of sample implementations, a significant part of independent samples has a correlation coefficient exceeding 0.9.Для энергоблоков 300 МВт на газомазутном топливе, срок службы которых превышает расчетный, при сравнении и ранжировании приходится учитывать не только показатели экономичности (например, удельный расход условного топлива), но и надежности и безопасности. На практике так и поступают. Однако учет этот интуитивный. Интуитивный подход решает данную проблему, но далеко не всегда достоверно. Казалось бы, существуют достаточно полно разработанный математический аппарат для регрессионного и корреляционного анализа, множество алгоритмов и программ расчета. Но есть одна особенность, неучет которой еще больше увеличивает риск ошибочного решения. Дело в том, что среднемесячные данные о технико-экономических показателях энергоблоков не относятся к выборкам из генеральной совокупности, соответствующим нормальному закону распределения, что является необходимым условием применения таких методов. Это неслучайная выборка из конечной совокупности многомерных данных. Естественно, методы классификации многомерных данных не просты, требуют разработки специальных программ расчета, рекомендующих решения по техническому обслуживанию и ремонту, распределению нагрузок и др. В статье приводится лишь один, но очень важный вопрос проблемы – оценка достоверности предположения о линейной взаимосвязи технико-экономических показателей. Его решение одновременно покажет трудности в сопоставлении эффективности работы энергоблоков стареющего типа. Отмечается, что известный и используемый на практике метод оценки достоверности уравнения линейной регрессии, основанный на построении «доверительного коридора» или «полосы неопределенности», не позволяет ответить на главный вопрос: соответствует ли взаимосвязь рассматриваемых технико-экономических показателей линейной? Предложен новый метод оценки этой взаимосвязи, основанный на построении фидуциальной области возможных реализаций линий регрессии. Показано, что для малых значений числа реализаций выборок значительная часть независимых выборок имеет коэффициент корреляции, превышающий 0,9
Разработка гелиоаккумуляционной сушильной установки на основе теоретических исследований аккумуляции солнечной энергии
Get PDFThe process of heating a dewatered object in an infrared solar drying plant (with paraffin on the bottom) with solar energy storage is considered. To solve this problem, it is assumed that the heat capacity of paraffin exceeds the heat capacity of the dehydrated object. Infrared rays fall on the upper layer, and heat exchange takes place due to heat and mass transfer with the surface air located between the metal plate and the object to be dehydrated. The equations of thermal conductivity for a dewatered object are given, its relationship at the phase interface is determined using the equality of temperature and heat flow. For an exposure of overheating with a period of 6.5 h, the time of passage of the phase boundary in accordance with the law of motion of the spreading (hardening), was determined according to the formula of ξ = α √6,5 h ≅ 12 h.The optimal thickness of the accumulating paraffin layer was ascertained. On the basis of the theoretical studies, experiments were conducted to study the temperature field of various heataccumulating materials in the laboratory of Tashkent State Technical University. It was found that of all heat-accumulating materials, paraffin has the best heat retention ability when its thickness is of 2–4 cm. The optimal variant of a solar accumulator drying plant with a heat accumulator, viz. paraffin has been designed. In particular, 2–4 cm of paraffin layer with a mass of 50 kg with a corresponding flat surface in terms of specific heat of evaporation is 2400 kJ/kg. The specific melting value of paraffin (150 kJ/kg) allows additional evaporation of 5.8 l of moisture when drying objects. The proposed solar accumulator drying plant can be used for dehydration of medicinal herbs.Рассмотрен процесс нагрева обезвоживаемого объекта в инфракрасной гелиосушильной установке (с парафином на дне) с аккумуляцией солнечной энергии. Для решения этой задачи принято, что теплоемкость парафина превосходит теплоемкость обезвоживаемого объекта. На верхний слой падают ИК-лучи, а также происходит теплообмен за счет тепломассообмена с поверхностным воздухом, находящимся между металлической пластиной и обезвоживаемым объектом. Приведены уравнения теплопроводности для обезвоживаемого объекта, определена его связь на границе раздела фаз с помощью равенства температур и потока теплоты. Для экспозиции перегрева с периодом 6,5 ч время прохождения границы раздела фаз, согласно закону движения границы расплавления (затвердения),определяли по формуле ξ = α √6,5 ч ≅ 12 ч.Получена оптимальная толщина слоя аккумулирующего парафина. На основе теоретических исследований проводились опыты по изучению температурного поля различных теплоаккумулирующих материалов в лаборатории Ташкентского государственного технического университета. Выявлено, что из всех теплоаккумулирующих материалов парафин обладает лучшей способностью удерживания теплоты при его толщине 2–4 см. Сконструирован оптимальный вариант гелиоаккумуляционной сушильной установки с аккумулятором теплоты – парафином. В частности, 2–4 см слоя парафина массой 50 кг с соответствующей плоской поверхностью в пересчете на удельную теплоемкость испарения – это 2400 кДж/кг. Удельное значение плавления парафина (150 кДж/кг) позволяет дополнительно испарять 5,8 л влаги при сушке объектов. Предлагаемая гелиоаккумуляционная сушильная установка может использоваться для обезвоживания лекарственных трав
Энергетическая эффективность малого биореактора в различных климатических зонах
Get PDFThe authors proposed a model for estimating the heat balance and energy efficiency of a bioreactor that makes possible for a small-sized reactor operating on a relatively low-energy substrate to determine the critical volume, under which the existing climatic conditions allow year-round fully autonomous operation of the digester, as well as for evaluation the potential energy efficiency of such a bioreactor (output commodity heat). For the numerical characteristics of the climatic zone, it is proposed to use the average annual temperature and/or the “degree-day of the heating period” (DDHP) indicator common in construction heat engineering; the DDHP value more adequately characterizing the unevenness of the average monthly temperature distribution, i.e. degree of climate continentality. At the same time, the value of the critical volume of the bioreactor, at which year-round autonomous operation of the digester operating on the municipal sewage sludge, is possible, varies from 7.5 (Vladikavkaz, DDHP = 3410) to 17.0 m3 (Tomsk, DDHP = 6938), i. e. increases almost in proportion to the degree-day of the heating period. It should be noted that when using a substrate with a high biogas yield, e. g., pig manure (a biogas yield of 40 g/kg is adopted), the critical volume in all cases is less than 1 m3. Such results are relevant only for relatively low-energy raw materials. The nature of changes in the output of commodity heat, depending on the volume of the bioreactor and climatic conditions, is quite expectable, viz. the amount of heat that is useful for business interests is higher, the higher is the reactor volume and the milder is the climate. However, when the reactor volume is less than 5 m3, the non-linearity of the graphs is much higher, i. e. for a designer of especially small bioreactors, it seems mandatory to carry out such calculations. The obtained numerical values can be useful both for the designer of bioreactors and for the customer of the project when evaluating the economic efficiency of the planned new innovations.Предложенная модель оценки теплового баланса и энергоэффективности биореактора позволяет определить для реактора малого размера, работающего на относительно низкоэнергетическом субстрате, величину критического объема, при котором в данных климатических условиях возможна круглогодичная, полностью автономная работа метантенка, и оценить вероятную энергетическую эффективность подобного биореактора (выход товарной теплоты). Для численной характеристики климатической зоны предлагается использовать среднегодовую температуру и/или распространенный в строительной теплотехнике показатель градусо-суток отопительного периода (ГСОП), более полно характеризующего неравномерность среднемесячного распределения температур (степень континентальности климата). Величина критического объема биореактора, при котором возможна круглогодичная автономная работа метантенка на осадке городских сточных вод, изменяется от 7,5 (Владикавказ, ГСОП = 3410) до 17,0 м3 (Томск, ГСОП = 6938), т. е. увеличивается практически пропорционально значению градусо-суток отопительного периода. Следует отметить, что при использовании субстрата с большим выходом биогаза, например свиного навоза (выход 40 г/кг), величина критического объема во всех случаях менее 1 м3. Такие результаты актуальны только для относительно низкоэнергетического сырья. Характер изменения выхода товарной теплоты в зависимости от объема биореактора и климатических условий вполне ожидаем – количество полезно используемой в интересах бизнеса теплоты тем выше, чем больше объем реактора и мягче климат. Однако при объеме реактора менее 5 м3 нелинейность графиков намного выше. Поэтому для проектировщиков особо малых биореакторов проведение подобных расчетов обязательно. Полученные численные значения могут быть полезны как для проектировщика биореакторов, так и для заказчика проекта при оценке экономической эффективности планируемых нововведений
Устойчивые энергетические трансформации: нивелирование негативных экстерналий
Get PDFNowadays the world energy system faces numerous transitions and shifts of the existing socio-technical regimes towards higher sustainability. Along with it, the sustainable transitions are often being postponed, slowed down or rejected to avoid negative externalities that could threaten the system stability. In this study, we aim to reach the deeper understanding of the externalities of energy transitions and the vulnerability of energy systems under the influence of negative externalities caused by sustainable energy transitions. Using the Externality theory (Baumol, Oates), Sociotechnical transition theory (Geels), as well as Energy sustainability Trilemma Method for the evaluation of the sustainability of energy systems we argue that such externalities need to be treated (internalized, avoided) by special policy measures other than common (classical) ways which may cause slowing down of sustainability transitions and make extra barriers for them. Transitions to more clean and low-carbon energy systems using energy technologies such as solar, wind, small hydro, biomass, waste management, e-vehicles are in the scope of this paper. It classifies the wide range of policy methods (classical and new) being applied separately and simultaneously, and analyses their application in energy policies designing aimed to combat negative externalities of energy sustainability transitions worldwide, so they might be minimized by properly tailored energy policy in each particular case.В настоящее время мировая энергетическая система сталкивается с многочисленными переходами и сдвигами существующих социально-технических режимов в сторону повышения устойчивости. Наряду с этим такие устойчивые трансформации часто откладываются, замедляются или отклоняются, чтобы избежать негативных внешних факторов, которые могут угрожать стабильности системы. Авторы статьи постарались донести более глубокое понимание внешних эффектов (экстерналий) энергетических трансформаций и уязвимости энергетических систем под воздействием негативных внешних факторов, вызванных устойчивыми энергетическими трансформациями. Используя теорию экстерналий (Баумоль, Оутс), теорию социотехнических трансформаций Гилса, а также метод трилеммы энергетической устойчивости для оценки устойчивости энергетических систем, можно утверждать, что такие внешние эффекты должны быть подвержены специальным мерам энергетической политики, отличным от общепринятых (классических) способов, которые могут привести к замедлению устойчивых трансформаций в энергетике и создать для них дополнительные барьеры. Рассмотрен переход к более чистым и низкоуглеродным энергетическим системам, использующим такие энергетические технологии, как солнечная энергия, энергия ветра, малая гидроэнергетика, биомасса, утилизация отходов, электронные транспортные средства. Проведена классификация широкого спектра методов политики (классических и новых), применяемых по отдельности и одновременно, выполнен анализ их использования при разработке энергетической политики, направленной на борьбу с негативными побочными эффектами трансформаций на пути к энергетической устойчивости во всем мире, которые можно минимизировать с помощью надлежащим образом разработанной энергетической политики каждой страны.
Математические модели скважинных водозаборов с разветвленной и кольцевой схемами соединения сборных водоводов
Get PDFBorehole water intakes of underground water are widely used for water supply of agricultural towns, urban settlements, small and large cities and megacities. The number of consumers in these localities determines the number of water intakes, the number of wells, their productivity, location and connection to the prefabricated water conduits. Due to the increase in the use of underground water, the existing water intakes are being reconstructed and expanded. These works are accompanied by grouting of failed wells, their re-drilling, drilling of additional wells, re-laying of old and laying of new prefabricated water conduits. All this causes the complexity of the configuration of prefabricated water conduits due to the construction of jumpers and rings, the emergence of new wells with connection lines. Under the new conditions, in order to properly develop water intake operating modes which meet the minimum energy consumption for lifting and delivering a required volume of water to the collection-and-control tanks, to accurately choose the appropriate water lifting equipment in wells, to develop measures for intensifying water intake alongside with a forecast of their efficiency and to optimize the operation of the water intake, it is necessary to create its mathematical model that allows performing complex calculations. Water intakes with ramified prefabricated water conduits, as well as with an area scheme of the location of wells and a ring scheme of the connection of prefabricated water conduits are the most difficult object for mathematical modeling. The methods of calculating such water intakes are not sufficiently reflected in the literature, and there are no specific examples of calculation. The present article aims to clarify the methodology for calculating borehole water intakes with ramified prefabricated water conduits and with a ring scheme of their connection. Скважинные водозаборы подземных вод широко используются для водоснабжения агрогородков, городских поселков, малых и крупных городов, мегаполисов. Численность потребителей в указанных населенных пунктах определяет количество водозаборов, число скважин водозабора, их производительность, схемы расположения и подключения к сборным водоводам. В связи с увеличением масштабов использования подземных вод производятся реконструкция и расширение действующих водозаборов. Эти работы сопровождаются тампонажем вышедших из строя скважин, их перебуриванием, бурением дополнительных скважин, перекладкой старых и прокладкой новых сборных водоводов. Все это приводит к усложнению конфигурации сборных водоводов из-за строительства перемычек и колец, появлению новых скважин с линиями подключения. В новых условиях, чтобы правильно установить режимы работы водозабора с минимальными затратами энергии на подъем и подачу заданного объема воды в сборно-регулирующие резервуары, верно выбрать соответствующее водоподъемное оборудование в скважинах, разработать мероприятия по интенсификации водозабора с прогнозом их эффективности и оптимизировать работу водозабора, необходимо построить его математическую модель, позволяющую выполнять комплексные расчеты. Самыми сложными для создания математической модели являются водозаборы с разветвленными сборными водоводами, а также с площадной схемой расположения скважин и кольцевой схемой соединения сборных водоводов. Методика расчета подобных водозаборов недостаточно освещена в литературе, отсутствуют конкретные примеры расчета. Целью настоящей статьи является уточнение методики расчета скважинных водозаборов с разветвленными сборными водоводами и с кольцевой схемой их соединения