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
Моделирование тонкопленочных солнечных элементов со структурой халькопирита CuInSe2
Get PDFBy using numerical simulation, the operating temperatures of a thin-film solar cell based on CuInSe2 have been determined and the solar radiation density values, at which stabilization of the temperature operating conditions of the thin-film solar cell is not required, have been optimized. The maximum possible efficiency value of ~14.8 % is achieved under actual operating conditions, and is maintained by the incoming thermal energy as both emitted in this cell and infrared radiation of the sun and the environment. A model of the proposed thin-film solar cell was implemented in the COMSOL Multiphysics program environment with the use of the Heat Transfer Module. The operating temperatures of the solar cell without thermal stabilization under conditions of the diurnal and seasonal variations of both the ambient temperature and the power density of the AM1.5 solar spectrum have been determined. The maximum value of this power density was varied from 1.0 to 500 kW/m2 when using concentrators. The obtained values of operating temperatures of the thin-film solar cell were used to determine its main parameters in the SCAPS-1D program. The graphs of the operating temperature, efficiency and fill factor of the thin-film solar cell versus the solar radiation density are provided. It is shown that in order to obtain the highest possible efficiency of a solar cell, it is necessary to use concentrated solar radiation with a power density, the maximum value of which should be 8 kW/m2 in July and 10 kW/m2 in January. In the case of lower and higher values of power density, an appropriate thermal stabilization of the cell under consideration is necessary. The dependencies of efficiency, fill factor and open-circuit voltage versus the stabilization temperature of the solar cell, temperature gradients at the interfaces of the thermoelectric layer were also calculated. It is shown that by choosing optimal values of the thermal stabilization, the efficiency of the proposed solar cell may be about 15 % or more.С помощью численного моделирования определены рабочие температуры тонкопленочного солнечного элемента на основе CuInSe2 и оптимизированы значения плотности мощности солнечного излучения, при которых не требуется стабилизация температурного режима данного элемента. Максимально возможное значение КПД ~14,8 % достигается при реальных условиях эксплуатации и поддерживается за счет поступающей тепловой энергии, как выделяющейся в этом элементе, так и инфракрасных излучений – солнца и окружающей среды. Модель предлагаемого тонкопленочного солнечного элемента была реализована в программной среде COMSOL Multiphysics с использованием модуля «Теплопередача». Определены рабочие температуры солнечного элемента без термостабилизации в условиях сезонного и суточного изменения температуры окружающей среды и плотности мощности солнечного излучения спектра AM1,5, максимальное значение которой варьировалось в пределах от 1 до 500 кВт/м2 при использовании концентраторов. Полученные значения рабочих температур тонкопленочного солнечного элемента использовались при определении основных его параметров в программе SCAPS-1D. Приведены графики зависимостей рабочей температуры, коэффициента полезного действия и коэффициента заполнения тонкопленочного солнечного элемента от плотности мощности солнечного излучения. Показано, что для получения максимально возможного КПД солнечного элемента необходимо использовать концентрированное солнечное излучение с максимальным значением плотности мощности 8 кВт/м2 в июле и 10 кВт/м2 в январе. В случае более низких и высоких этих величин необходима соответствующая термостабилизация рассматриваемого элемента. Также рассчитаны зависимости КПД, коэффициента заполнения и напряжения холостого хода от температуры стабилизации солнечного элемента, градиенты температур на границах раздела термоэлектрического слоя. Показано, что при выборе оптимальных значений термостабилизации эффективность предлагаемого солнечного элемента может составлять порядка 15 % и более
Cинтез котельных регуляторов системы автоматического управления мощностью энергоблоков
Get PDFThe article concerns the problem of structure-and-parametric optimization of a cascade automatic control system (CACS) by an example of a boiler power controller and a fuel controller. This CACS, which is a part of automatic control systems for power units, consists of two loops, viz. of an inner loop (which purpose is stabilization of the system) and an outer loop (designed for the adjustment) and, also, of two controller, viz. an outer controller (which is a basic one) provided for stabilization of the output value of the object (in our case, of the actual power unit capacity) and of an inner controller (which is an auxiliary one) provided to regulate fuel consumption. The internal controller builds up the control action with the aid of the boiler load controller of the power unit. As compared to single-loop automatic control systems, the cascade system provides better quality of transient control due to the higher performance of the internal loop of the system. This advantage is especially noticeable when compensating for disturbances that come through the channel of regulating impact. The article presents two methods of setting, viz. the fuel controller and the boiler power controller. The application of these methods can improve the quality of power control and reduce fuel consumption in transient modes in comparison with the setting of these controllers of a typical power unit automatic power control system. The results of computer simulation of transient processes in CACS for input step surge and internal perturbation confirm the advantages of the methods are presented in this article.Статья посвящена вопросу структурно-параметрической оптимизации каскадной системы автоматического регулирования на примере котельного регулятора мощности и регулятора топлива. Каскадная система автоматического регулирования, являющаяся составной частью системы автоматического управления мощностью энергоблоков, состоит из двух контуров: внутреннего, предназначенного для стабилизации системы, и внешнего, предназначенного для корректирования, а также из двух регуляторов: внешнего (основного), необходимого для стабилизации выходной величины объекта (в рассматриваемом случае – фактической мощности энергоблока), и внутреннего (вспомогательного), назначением которого является регулирование расхода топлива. Внутренний регулятор формирует управляющее воздействие регулятором нагрузки котла энергоблока. По сравнению с одноконтурными системами автоматического регулирования каскадная система обеспечивает лучшее качество регулирования переходного процесса из-за более высокого быстродействия внутреннего контура системы. Данное преимущество особенно заметно при компенсации возмущений, которые поступают по каналу регулирующего воздействия. Каскадная система автоматического регулирования предназначена для автоматического управления объектами с большим запаздыванием по каналу регулирующего воздействия. Предложены два метода настройки: регулятора топлива и котельного регулятора мощности. Использование этих методов позволяет повысить качество регулирования мощности и снизить расход топлива в переходных режимах по сравнению с настройкой данных регуляторов типовой системы автоматического управления мощностью энергоблоков. Результаты компьютерного моделирования переходных процессов в каскадной системе автоматического регулирования при скачке задания и внутреннем возмущении подтверждают преимущества предлагаемых методов
Анализ эффективности вариантов выхлопного отсека паровой турбины
Get PDFThe results of a numerical study of the gas-dynamic and power characteristics of the exhaust compartment of low-pressure cylinder, including the last stage with a blade of 1100 mm length and the exhaust path, in terms of their interaction are presented. Numerical models of exhaust compartment variants, including steam extraction in front of last stage diaphragm, two steam suctions from the interring gap with a dehumidification chamber, above-band leakages, steam injection from the dehumidification chamber into the diffuser channel have been developed. The flow in each computational subdomain is described by the complete system of non-stationary Reynolds – Favre equations averaged by Navier – Stokes. Turbulent effects are described with the SST Menter model in the stage, and with the modified Spalart – Allmaras turbulence model in the path. The integration of system of equations was carried out using an author’s software package. The calculated subdomains were approximated by hexagonal grids. The solver used an implicit difference TVD-scheme of finite volumes of the 2nd order of accuracy based on the solution of the Riemann problem. A variant of the algorithm based on splitting the computational process for multiprocessor platforms was used in the calculation. The model of stage used an averaging the mass, momentum and energy fluxes in the circumferential direction in the interstage gap. One channel of the diaphragm with a pre-connected fragment, as well as one channel of the working ring and the flow in the branch pipe were calculated. Parameters were exchanged between the stage and the branch pipe on the basis of mass flow averaging. The calculations were based on a table model of wet steam in the approximation of equilibrium condensation. The variants of improvement of the flow part of the exhaust compartment were considered. A study of the operation of the compartment options for the nominal mode of the K-220-44-2M turbine of the Loviisa nuclear power plant was performed. The effectiveness of lowering the cap of the collecting chamber, controlling the flow using sheet ribs above the diffuser shell, expanding the collecting chamber in the plane of the horizontal connector, and ensuring the release of excess steam from the moisture removal chamber through the tangential slots in the lower half of the convex shell of the diffuser were analyzed.Представлены результаты численного исследования газодинамических и энергетических характеристик выхлопного отсека цилиндра низкого давления, включающего последнюю ступень с рабочей лопаткой длиной 1100 мм и выхлопной тракт, в условиях их взаимовлияния. Разработаны модели вариантов отсека, включающие межступенчатый зазор, отбор пара перед диафрагмой последней ступени, два отсоса пара из межвенцового зазора с камерой влагоудаления, надбандажные протечки, инжекцию пара из камеры влагоудаления в диффузор. Течение в расчетной области описывается полной системой нестационарных уравнений Навье – Стокса, осредненных по Рейнольдсу – Фавру. Турбулентные эффекты описаны на основе модели Ментера SST в ступени и модифицированной модели Спаларта – Аллмараса в тракте. Интегрирование системы уравнений осуществлялось с помощью авторского программного комплекса MTFS®. Расчетные подобласти аппроксимировались гексагональными сетками. Использовалась неявная разностная TVD-схема конечных объемов 2-го порядка точности на базе решения задачи Римана. При вычислении применяли вариант алгоритма, основанного на расщеплении вычислительного процесса для многопроцессорных платформ. Модель ступени использует осреднение потоков массы, импульса и энергии в окружном направлении в межступенчатом зазоре. Рассчитывались один канал диафрагмы с предвключенным фрагментом, а также один канал рабочего венца и течение в патрубке. Обмен параметров между ступенью и патрубком осуществлялся на основе осреднения по массовому расходу. Расчеты выполнены на базе табличной модели влажного пара в приближении равновесной конденсации. Рассмотрены направления совершенствования проточной части выхлопного отсека. Выполнено исследование работы вариантов отсека для номинального режима турбины К-220-44-2М АЭС «Ловииса». Проанализирована эффективность понижения крышки сборной камеры, управления потоком с помощью листовых ребер над обечайкой диффузора, расширения сборной камеры в плоскости горизонтального разъема, а также организации выхода избыточного пара из камеры влагоудаления через тангенциальные щели в нижней половине выпуклой оболочки диффузора
Оценка эффективности работы солнечной электростанции на крыше здания в Ханое
Get PDFVietnam is a country of a great solar potential; solar technology is growing rapidly in Vietnam and investors are very interested in building solar power plants. Construction of the rooftop solar power stations can help owners reduce monthly electricity costs and even get economic benefits by selling excess electricity coming from a solar power plant (PV) to the utility grid. In this study, the design results of a rooftop grid-tied solar power station with the capacity of 26 kWp for a commercial building were introduced to have a basis to assess the operation ability of solar power station under solar radiation conditions in Hanoi city, Vietnam. The simulation results using the PVsyst program have made it possible to calculate the solar energy potential in Hanoi city, the power generation and efficiency of the grid-tied solar power station. Solar power has been applied in Vietnam since the 1990s but is mainly used for areas that were far from national power grid such as mountainous areas, islands. Small scale grid-tied solar power has been developed since 2010 and mainly is used for residential applications or small and medium scale consumers. The total capacity of electricity produced by solar power plants in Vietnam by 2017 was only about 8 MW; this value is very low as compared to the potential of solar power in Vietnam. This is due to the absence of the government support for the policy of developing solar power. In accordance with the current roadmap of raising electricity prices in Vietnam, construction investment of rooftop solar power stations is economically feasible while contributing to environmental protection and counteracting climate change phenomenon by reducing the amount of CO2 emitted into the environment.Вьетнам – страна с огромным солнечным потенциалом, в которой могут быстро развиваться солнечные технологии. Инвесторы заинтересованы в строительстве солнечных электростанций на крышах, установка которых поможет владельцам снизить ежемесячные расходы на электроэнергию и даже получить экономическую выгоду, продавая избыточную электроэнергию, поступающую от них в электрическую сеть. В исследовании представлены результаты моделирования с использованием программы PVsyst солнечной электростанции мощностью 26 кВтп на крыше коммерческого здания в Ханое, что дает возможность оценить ее работоспособность в условиях солнечной радиации в северо-восточном регионе Вьетнама. Результаты позволили рассчитать потенциал солнечной энергии, количество вырабатываемой электроэнергии и эффективность солнечной электростанции, подключенной к сети. Солнечная энергия используется во Вьетнаме с 1990-х гг., но в основном в районах, удаленных от государственной электросети, таких как горные местности, острова. Также с 2010 г. солнечная энергия используется в отдельных жилых кварталах для удовлетворения потребности в электроэнергии мелких и средних потребителей. Общая мощность произведенной солнечными электростанциями электрической энергии во Вьетнаме к 2017 г. составила около 8 МВт, что очень незначительно. Это связано с отсутствием политики поддержки развития солнечной энергетики со стороны правительства. В соответствии с текущим графиком повышения цен на электроэнергию во Вьетнаме инвестиции в строительство на крышах зданий солнечных электростанций, подключенных к сети, могут быть экономически целесообразными, внося при этом положительный вклад в защиту окружающей среды и борьбу с изменением климата за счет сокращения выбросов CO2
Модель фотоэлектрического модуля для библиотеки SimPowerSystems пакета MatLab/Simulink
Get PDFThe relevance of research is caused by the increase of the number of photovoltaic power plants in the Republic of Belarus and, accordingly, the need to solve problems of diagnostics of photovoltaic modules. A new Simulink model of a photovoltaic module focused on using the standard SimPowerSystems library of power supply system elements (a part of the MatLab/Simulink) is proposed. The model allows altering solar irradiation values for each solar cell of the module. The use of the model also makes it possible to obtain calculated values of voltages and currents at the photovoltic module output. In addition, the model provides the simulation of individual solar cells shading in the module. The developed Simulink model operates on the base of a well-known exponential dependence describing the volt-ampere characteristic of a photovoltaic module, and also takes into account the real circuit of the module with bypass diodes. The series resistance of the photovoltaic module is calculated by the subtraction between its experimental and theoretical volt-ampere characteristics for conditions that are close to normal. The Simulink model of the SF-P672300 module contains 72 nonlinear elements implemented on the basis of controlled current sources and connected in series. The model solved the problems of the algorithm stability for calculating algebraic cycles by introducing constraint the current and the voltage parameters. Experimental studies for the fully illuminated and partially shaded SF-P672300 module have demonstrated that the maximum relative error of the developed Simulink model does not exceed 15 %. Experimental and theoretical current-voltage characteristics of the SF-P672300 module under full illumination and partial shading are presented. The presented Simulink model may be used both at the design stage and at the operation stage of photovoltaic power plants in order to simulate and analyze the factors that affect the operation of them.Актуальность исследований обусловлена увеличением количества фотоэлектростанций в Республике Беларусь и, соответственно, необходимостью решения задач диагностики фотоэлектрических модулей. Предложена новая Simulink-модель фотоэлектрического модуля, ориентированная на использование стандартной библиотеки элементов систем электроснабжения SimPowerSystems из программного пакета MatLab/Simulink. Модель позволяет изменять значения солнечного излучения для каждого фотоэлемента модуля, а также получать расчетные значения напряжений и токов на выходе фотоэлектрического модуля. С помощью модели можно выполнять имитацию затенения отдельных фотоэлементов модуля. Разработанная Simulink-модель функционирует на основе известной экспоненциальной зависимости, описывающей вольт-амперную характеристику фотоэлектрического модуля, и учитывает реальную схему модуля с обходными диодами. Последовательное сопротивление фотоэлектрического модуля рассчитывается на основе разности между его экспериментальными и теоретическими вольт-амперными характеристиками для условий, близких к нормальным. Simulink-модель модуля SF-P672300 содержит 72 нелинейных элемента, реализованных на основе управляемых источников тока и соединенных последовательно. В модели решены проблемы устойчивости алгоритма расчета алгебраических циклов за счет введения параметров ограничений по напряжениям и токам. Экспериментальные исследования для полностью освещенного и частично затененного модуля SF-P672300 показали, что максимальная относительная погрешность разработанной Simulink-модели не превышает 15 %. Приведены экспериментальные и теоретические вольт-амперные характеристики модуля SF-P672300 при полном освещении и частичном затенении. Предлагаемая Simulink-модель может быть использована на этапе как проектирования, так и эксплуатации фотоэлектростанций с целью имитации и анализа факторов, влияющих на их работу
Конкурентоспособность солнечных и ветровых электростанций в странах СНГ
Get PDFTechno-economic indicators of renewable (solar and wind) and non-renewable energy sources are systematized, taking into account the interval of their uncertainty for the conditions of the countries of the Commonwealth of Independent States (CIS). The main attention was paid to Russia and the countries of Central Asia (Kazakhstan, Kyrgyzstan, Tajikistan, Turkmenistan and Uzbekistan), where there are the most favorable conditions for the development of solar and wind energy. A comparison of renewable and non-renewable energy sources by the criterion of the cost of generated electricity has been made. It is shown that the payment for greenhouse gas emissions increases the competitiveness of solar and wind power plants in the energy markets. Under favorable conditions for renewable energy, solar and wind installations in some areas can produce cheap electricity at a cost of 3–5 cents/(kW×h). With such values, they can be competitive without additional measures to stimulate their implementation. Using the mathematical model REM-2 (Renewable Energy Model), energy sources of different types were compared taking into account system effects. The power supply system consists of photovoltaic converters, wind turbines that enable the possibility of short-term accumulation of electricity and power consumption from a backup power source. Modeling of photoelectric converters and wind turbines operating modes was performed by time (hours) for different values of solar radiation arrival and wind speed. The optimal ratios between electricity production by photovoltaic converters and wind turbines, as well as the optimal level of electricity consumption from the network under different climatic and economic conditions, were determined. The economic efficiency of joint use of solar and wind energy in the CIS countries, primarily in Russia (with the exception of the northern regions) and the countries of Central Asia, is shown.Систематизированы технико-экономические показатели возобновляемых (солнечных и ветровых) и невозобновляемых источников энергии с учетом интервала их неопределенности для условий стран СНГ. Основное внимание уделено России и государствам Центральной Азии – Казахстану, Киргизии, Таджикистану, Туркмении, Узбекистану, где имеются наиболее благоприятные условия для развития солнечной и ветровой энергетики. Проведено сравнение возобновляемых и невозобновляемых источников энергии по критерию стоимости вырабатываемой электроэнергии. Показано, что плата за выбросы парниковых газов повышает конкурентоспособность солнечных и ветровых электростанций на энергетических рынках. В случае благоприятных для возобновляемой энергетики условий солнечные и ветровые установки в ряде районов могут вырабатывать дешевую электроэнергию стоимостью 3–5 цент./(кВт×ч). При таких показателях они могут быть конкурентоспособными без дополнительных мер стимулирования их внедрения. С помощью математической модели REM-2 (Renewable Energy Model) проведено сравнение энергоисточников разных типов с учетом системных эффектов. Система электроснабжения включает фотоэлектрические преобразователи, ветроэлектрические установки с возможностью краткосрочного аккумулирования и потребления электроэнергии от дублирующего энергоисточника. Выполнено моделирование режимов работы фотоэлектрических преобразователей и ветротурбин по времени (часам) для разных значений прихода солнечной радиации и скорости ветра. Определены оптимальные соотношения между производством электроэнергии фотоэлектрическими преобразователями и ветротурбинами, а также предпочтительный уровень потребления электроэнергии из сети при различных климатических и экономических условиях. Показана экономическая эффективность совместного использования солнечной и ветровой энергии в странах СНГ, в первую очередь в России (за исключением северных районов) и государствах Центральной Азии
Mоделирование режимов электрических сетей на основе уравнений установившегося режима и теплового баланса
Get PDFIn the traditional calculations of the steady-state mode of the electrical network, the dependences of the active resistances of the overhead line wire on the ambient temperature and currents in the branches are not taken into account. However, the temperature is a function of the active power losses, the power losses are a function of the resistance and current, and the resistance is temperature dependent. Therefore, these relations should be related to the traditional equations for stationary regimes. In order to increase the accuracy of steady-state calculations, a temperature correction of the resistance of the branches is required. In this paper, we present a method based on the joint solution of nonlinear equations of the steady-state electric network regime and the thermal balance of the wires of overhead lines. The algorithm and the program of calculation of the steady-state mode of an electric network taking into account dependence of active resistances of a wire of an overhead line on ambient temperature and currents in branches have been developed. The quantitative influence of the load current, wire temperature, wind speed, solar radiation on the active resistance of the wires has been estimated, and the errors in calculating annual variable energy losses have been determined. Numerical experiments were carried out for a 6-node modified version of the IEEE test system and equivalent circuit of 110 kV. The results of the calculations of the steady-state regime on various test circuits showed that the non-account of the temperature dependence of the active resistances might cause errors in power loss for individual loaded lines up to 10 %, and for total losses of the system – up to 30 %. This is unacceptable in simulating the modes of the electric network. The results of simulation of steady-state regimes taking into account the temperature dependence of the resistance of the wires are presented on the example of 6-node and 7-node circuits.В традиционных расчетах установившегося режима электрической сети не учитываются зависимости активных сопротивлений провода воздушной линии от температуры окружающей среды и токов в ветвях. Однако температура является функцией потерь активной мощности, потери – функцией сопротивления и тока, а сопротивление зависит от температуры. Поэтому эти соотношения должны быть связаны с традиционными уравнениями для стационарных режимов. Для повышения точности расчетов установившегося режима требуется температурная коррекция сопротивления ветвей. В работе представлен метод, основанный на совместном решении нелинейных уравнений установившегося режима электрической сети и теплового баланса проводов воздушных линий. Разработаны алгоритм и программа расчета установившегося режима электрической сети с учетом зависимости активных сопротивлений провода воздушной линии от температуры окружающей среды и токов в ветвях. Произведена оценка количественного влияния тока нагрузки, температуры провода, скорости ветра, солнечной радиации на активное сопротивление проводов, а также определены погрешности расчета годовых переменных потерь электроэнергии. Проводились численные эксперименты для шестиузловой модифицированной версии тестовой системы IEEE и эквивалентной схемы 110 кВ. Результаты проведенных расчетов установившегося режима на различных тестовых схемах показали, что неучет температурной зависимости активных сопротивлений может привести к ошибкам в потере мощности для отдельных нагруженных линий до 10 % и для суммарных потерь системы до 30 %, что является недопустимым в моделировании режимов электрической сети. Приведены результаты моделирования установившихся режимов с учетом температурной зависимости сопротивлений проводов на примерах шести- и семиузловых схем
Экологические характеристики современных систем бытового использования топлива. Часть 2. Образование вредных веществ при сжигании природного газа в атмосферных горелках: экспериментальные исследования
Get PDFThe Gas Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine performs comprehensive studies of the formation of toxic emissions in the flame of atmospheric burners and beyond the visible burning cones (“rich” primary flame). The experiments are based on the proven significant content of harmful substances in the combustion products of gas fuel in household appliances and on direct contact of consumers with gas emissions during the operation of the stoves. A methodology for the experimental researches of the harmful emissions formation has been proposed while the computerized firing rig serving as the diagnostic facility has been developed for studying the combustion of hydrocarbon gases in the burners of household stoves. Carbon oxides CO and nitrogen oxides NO and NO2 are considered as toxic emissions, while the primary air excess coefficient and the heat load of the burner are considered as variable parameters. Under operating conditions of a gas stove, its variable characteristics are the gas pressure in front of the nozzle of the atmospheric burner and its thermal power. When optimizing the design of burners, the determinant value of the stability of burning, energy and environmental indicators of fuel combustion is the coefficient of excess of primary air λpr at a given gas pressure before the burner. The influence of this coefficient on the formation of CO, NO, NO2 is established, and the possibility of emissions with a high concentration of nitrogen dioxide is proved. Since the concentration of [NO] decreases with an increase in λpr, and the absolute level of [NO2] concentrations is not significantly affected by the value of λpr, it is determined that the proportion of [NO2] concentration in the [NOx] = [NO] + [NO2] compound increases with an increase in the primary air excess coefficient.В Институте газа НАН Украины выполняются комплексные исследования формирования токсичных выбросов в пламени атмосферных горелок и за пределами видимых горящих конусов («богатое» первичное пламя). Проведение экспериментов обусловлено доказанным существенным содержанием вредных веществ в продуктах сгорания газового топлива в бытовых приборах и непосредственным контактом потребителей с газовыми выбросами при работе плит. Предложена методология изучения образования вредных выбросов, изготовлен огневой компьютеризованный стенд для исследования сжигания углеводородных газов в горелках бытовых плит. В качестве токсичных выбросов рассматриваются оксиды углерода СО и азота NO и NO2, а как варьируемые параметры приняты коэффициент избытка первичного воздуха и тепловая нагрузка горелки. В условиях эксплуатации газовой плиты ее варьируемые характеристики – это давление газа перед соплом атмосферной горелки и ее тепловая мощность. При оптимизации конструкции горелок определяющей величиной устойчивости горения, энергетических и экологических показателей сжигания топлива является коэффициент избытка первичного воздуха λpr при заданном давлении газа перед горелкой. Установлено влияние этого коэффициента на образование СО, NO, NO2, доказана возможность появления выбросов с высокой концентрацией диоксида азота. Поскольку концентрация [NO] с повышением λpr уменьшается, a на абсолютный уровень концентраций [NO2] величина λpr влияет незначительно, определено, что доля концентрации [NO2] в смеси [NOx] = [NO] + [NO2] возрастает с увеличением коэффициента избытка первичного воздуха.
Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик оребренных плоских труб аппарата воздушного охлаждения масла
Get PDFAir cooling devices are heat exchange units that are widely used in practice. However, they have a number of disadvantages due to the low value of the heat transfer coefficient from the air and the high resistance of finned tube bundles, which leads to large dimensions and the metal content of the device itself, to the need to develop a high power ventilator drive, but also to the need to demonstrate reduced energy efficiency. The objective of the present work is to determine optimal geometric sizes of finned flat heat exchange tubes manufactured by the techniques of extrusion and deforming cutting that reduce the weight and size characteristics of the heat exchange section of air cooling devices. The experimental studies of seven various samples of heat exchange sections, being different in fin pitch and height, tube section width, flat tube height and a number of inner channels, have determined the performance of each section with the use of the following criteria: thermal power, thermal efficiency, specific thermal heat transfer resistance, M. V. Kirpichev and V. M. Antuf’ev’s criteria. The obtained experimental data and the analysis of the passive method of enhancement in the near-wall area of the heat transfer surface finned by deforming cutting has shown that sample No 5 has maximum value of the performance criteria when the maximum height of a fin is 0.008 m and the minimum pitch of a fin is 0.0025 m over the investigated sample range. Thus, when the sizes of an oil air cooling device are maintained by using the amended heat transfer section of sample No 5, the amount of removed heat can be increased or the mass and dimensions of the device can be decreased while maintaining thermal power and, as a result, the power consumption for pumping can be decreased and the thermal-hydraulic performance of the device as a whole can be increased.Аппараты воздушного охлаждения представляют собой класс теплообменных агрегатов, широко применяемых на практике. Однако они обладают рядом недостатков, обусловленных малым значением коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха и большим сопротивлением оребренных трубных пучков. Это приводит к большим габаритам и металлоемкости самого устройства, к необходимости развивать высокую мощность привода вентилятора, что снижает энергетическую эффективность. Цель исследований – определение оптимальных геометрических размеров оребренных плоских теплообменных труб, получаемых методами экструзии и деформирующего резания, обеспечивающих снижение массогабаритных характеристик теплообменной секции аппаратов воздушного охлаждения. На основании проведенных экспериментов с семью различными образцами теплообменных секций, отличающихся шагом и высотой ребер, шириной секции трубы, высотой плоской трубы и количеством внутренних каналов, установлена эффективность каждой секции по таким показателям, как: тепловая мощность, тепловая эффективность, удельное термическое сопротивление теплопередаче, критерии М. В. Кирпичева и В. М. Антуфьева. Полученные экспериментальные данные и анализ пассивного метода воздействия на пристенную область теплопередающей поверхности за счет оребрения методом деформирующего резания показывают, что максимальное значение критериев эффективности наблюдается у образца № 5 с наибольшей высотой (0,008 м) и минимальным шагом ребер (0,0025 м) в исследованном диапазоне. Таким образом, при сохранении геометрических размеров аппарата воздушного охлаждения масла за счет использования улучшенной секции теплообменного аппарата (образец № 5) возможно увеличение количества отводимой теплоты или уменьшение массогабаритных характеристик при сохранении тепловой мощности и, как следствие, снижение затрат мощности на прокачку и повышение теплогидравлической эффективности аппарата в целом