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
Методика повышения быстродействия измерительных органов микропроцессорных защит электроустановок
Get PDFThe technique is proposed to improve the performance of the measuring element of microprocessor-based protection and its implementation is considered at the software level. Two factors mainly influence on the performance of the measuring elements of microprocessorbased protection of electrical installations. The first one is associated with the appearance of aperiodic and harmonic components in the measured signals due to transients and nonlinearity of the electrical installation elements, and the second–with the inertia of information processing algorithms, in particular–with analog and digital filtering. This leads to the fact that the signal determining time at the output of the measuring element is delayed to unacceptable values that in some cases makes the high-speed protection of electrical equipment ineffective. To solve this problem, it is proposed to form the output signal of the measuring element in the form of special equivalent signals, which are a function of the pre-calculated correction factor and orthogonal components of the controlled signal. In the MatLab-Simulink dynamic modeling environment a mathematical model of the developed measuring element has been implemented, as well as a model of the elements of the power system. Checking the functioning of the model of the measuring element was carried out with the use of 2 types of test effects, viz. a sinusoidal signal with a frequency of 50 Hz (idealized effect), as well as a signal close to the real secondary current of the current transformer in case of short circuit. Computational experiments carried out in relation to the current measuring element using harmonic and close-to-real test effects made it possible to reveal a significant (up to 2 times) increase in the performance of the proposed measuring element as compared to existing ones based on the implementation of the discrete Fourier transform.Предложена методика повышения быстродействия измерительного органа микропроцессорной защиты и рассмотрена ее реализация на программном уровне. Основное влияние на быстродействие измерительных органов микропроцессорных защит электроустановок оказывают два фактора. Первый из них связан с появлением при повреждениях в измеряемых сигналах апериодических и гармонических составляющих, обусловленных переходными процессами и нелинейностью элементов электроустановки, а второй – инерционностью алгоритмов обработки информации, в частности аналоговой и цифровой фильтраций. Указанное приводит к тому, что время установления сигнала на выходе измерительного органа затягивается до недопустимых значений. Это в ряде случаев делает быстродействующую защиту электрооборудования малоэффективной. Для решения данной проблемы предлагается формировать выходной сигнал измерительного органа в виде специальных эквивалентных сигналов, которые являются функцией предварительно рассчитанного корректирующего коэффициента и ортогональных составляющих контролируемого сигнала. В среде динамического моделирования MatLab-Simulink реализованы математическая модель разработанного измерительного органа, а также модель элементов энергосистемы. Проверка функционирования модели измерительного органа проводилась с использованием двух видов тестовых воздействий – синусоидального сигнала с частотой 50 Гц (идеализированное воздействие), а также сигналом, приближенным к реальному вторичному току трансформатора тока при коротком замыкании. Проведенные вычислительные эксперименты, применительно к измерительному органу тока с использованием гармонического и приближенного к реальному тестовых воздействий, выявили существенное (до двух раз) повышение быстродействия предлагаемого измерительного органа по сравнению с существующими, основанными на реализации дискретного преобразования Фурье
Новый метод расчета состава древесного генераторного газа обращенного процесса газификации
Get PDFThe article presents a new method for determining the composition of wood generator gas produced in gas generators of the inverted gasification process. The shortcomings of the existing calculation methods are analyzed, the main of which is the insufficient harmonization of the calculation results with the experimental data. The authors substantiate the priority of the main chemical reactions occurring during gasification of wood fuel. There are three active zones of gasification, viz.: a redox zone, a reduction zone and a zone of interaction of gasification products with each other and with the carbon of the fuel. In general, a redox zone consists of two subzones: in the first one reactions of water gas formation occur, and the second one appears when excess air is supplied to the gas generator. The proposed method for calculating the components of the generator gas is a set of a modified balance method and an added method for calculating the concentrations of chemical reaction products by the equilibrium constants of these reactions in the active gasification zones with different temperatures. The modified balance method considers the primary processes of wood and moist air transformation into components of the generator gas in the first subzone of the redox zone. The modified balance method is based on the equations of material balance of carbon, hydrogen, oxygen, moisture, nitrogen and thermal balance of the system. The added method determines the concentrations of the components of the generator gas in the second subzone of the redox zone, as well as in the reduction zone and the zone of interaction of the gasification products with each other and with the fuel carbon. The combination of these two methods makes it possible to calculate with greater accuracy the output of the generator gas, the concentration of its components, fuel and air consumption, as well as a number of other characteristics of the gas generator.В статье излагается новый метод определения состава древесного генераторного газа, получаемого в газогенераторах обращенного процесса газификации. Анализируются недостатки существующих расчетных методов, главным из которых является плохое согласование результатов расчетов с опытными данными. Обосновывается приоритет основных химических реакций, протекающих при газификации древесного топлива. Выделяются три активные зоны газификации: окислительно-восстановительная, восстановительная и зона взаимодействия продуктов газификации между собой и с углеродом топлива. Окислительно-восстановительная зона в общем случае состоит из двух подзон: в первой протекают реакции образования водяного газа, а вторая появляется при подаче в газогенератор избыточного воздуха. Предлагаемый метод расчета компонентов генераторного газа – это совокупность модифицированного балансового и добавленного методов расчета концентраций продуктов химических реакций по константам равновесия этих реакций в активных зонах газификации с различными температурами. В модифицированном балансовом методе рассматриваются первичные процессы превращения древесины и влажного воздуха в компоненты генераторного газа в первой подзоне окислительно-восстановительной зоны. Модифицированный балансовый метод основан на уравнениях материального баланса углерода, водорода, кислорода, влаги, азота и теплового баланса системы. В добавленном методе определяются концентрации компонентов генераторного газа во второй подзоне окислительно-восстановительной зоны, а также в восстановительной зоне и зоне взаимодействия продуктов газификации между собой и с углеродом топлива. Совокупность этих двух методов позволяет расчетным путем с большой точностью определять выход генераторного газа, концентрации его компонентов, расход топлива и воздуха, а также ряд други
Численное моделирование слоевого горения двухфазной системы «горючая жидкость – твердое топливо»
Get PDFInvestigation of combustion of complex heterogeneous systems and particularly of twophase “combustible liquid – solid fuel” systems is topical because of the need to improve combustion of multicomponent and non-standard fuels as well as for resolution of specific ecological problems. The qualitative and quantitative peculiarities of combustion of two model combustible systems, notionally corresponding to the “sawdust – oil” and “wood chips – oil” mixtures are investigated numerically. The main peculiarity of the systems is volatility of the fluid component, being gaseous-flow driven inside porous media. A one-dimensional plain problem of combustion of compact layer with the ignition from the bottom and from the upper side is considered. It is demonstrated that due to low gas permeability of the fine-dispersed solid matrix (sawdust), air flow velocity is relatively low which results in slow formation of the combustion front (the characteristic time is tens of minutes). In case of coarse solid phase (wood chips), airflow rate is higher and corresponding time of temperature fronts formation is smaller (a few minutes). Both for the cases of fine-dispersed and coarse particles solid matrix phase, when set on fire from below, the fluid component is evacuated from the hot zone before the combustion front is formed. Since that, the main characteristics of the temperature front dynamics correspond to “dry” fuel system. In case of upper side ignition the combustion wave is formed at the time of the order of 100 s (when the used magnitudes of parameters are being used again), then it spreads downstream of the layer, accompanied by incomplete oxidation of solid fuel and complete combustion of oxygen. The effect of incomplete solid fuel combustion was noted earlier in the investigations of combustion of lean coal layer and some other systems. The velocity of the combustion wave propagation does not differ much for the cases of upper side and bottom side ignition. But the time of establishing the quasi-stationary velocity of the front to the steady-state value at the initial stage is much less in case of bottom side ignition. The results obtained by the authors can be utilized for optimization of multi-phase fuels combustion in compact layer, the regime parameters of in-situ combustion method of oil recovery increase as well as for improvement of some specific chemical processes.В связи c актуальностью вопросов совершенствования сжигания многокомпонентного и нестандартного топлива, а также для решения ряда экологических задач требуются исследования горения сложных гетерогенных, в частности двухфазных, систем типа «горючая жидкость – твердое топливо». Численно исследуются количественные и качественные особенности горения двух модельных топливных систем, условно соответствующих смесям «опилки – нефть» и «щепа – нефть». Особенностью данных систем является подвижность жидкой фазы, увлекаемой газовым потоком в пористой среде. Рассматривается одномерная плоская задача слоевого горения с поджигом с нижней и верхней сторон слоя. Показано, что для системы с мелкодисперсной твердой фазой (опилки), в силу низкой проницаемости для газов, скорость воздушного дутья относительно невысока, что обусловливает медленное формирование температурного фронта (характерное время – несколько десятков минут). В случае крупнодисперсной твердой фазы (щепа) расход воздуха больше и соответствующее время формирования температурных фронтов меньше (несколько минут). Как для случая мелко-, так и крупнодисперсной твердой фазы при поджиге снизу жидкофазный горючий компонент эвакуируется газовым потоком из горячей зоны раньше, чем формируется фронт горения. Поэтому основные закономерности динамики температурного фронта соответствуют «сухой» горючей системе. При поджиге сверху за время порядка 100 с (при использованных значениях параметров) формируется волна прогрева, распространяющаяся сверху вниз по слою и сопровождающаяся частичным окислением твердого горючего компонента при полном расходовании окислителя. Скорость распространения фронта горения в моделируемых условиях мало отличается при поджиге снизу и сверху. Однако время установления квазистационарной скорости фронта на начальном этапе значительно меньше при поджиге снизу. Результаты, полученные авторами, могут быть использованы для оптимизации слоевого сжигания многофазных топлив, режимных параметров метода внутрипластового горения при нефтедобыче, а также при исследовании ряда химических технологий
Формирование стратегии повышения эффективности работы распределительных электрических сетей на предпроектной стадии
Get PDFThe main criterions to assess the quality of operation of distribution electrical grids are considered. It is shown that in power supply companies as early as at the pre-design formation of the strategy of modernization and reconstruction of electrical grids, it is necessary to choose the optimal measures for each mainline with a clear sequence of implementation of the selected measures in the electrical grid taking into account prospects of its development. A mathematical model of the classification of mainlines of distribution electrical grids has been developed according to the state of their operation, viz. successful operation, strenuous operation and unacceptable operation. On the basis of this model an algorithm for a choice of the optimal technical measures for the reconstruction of mainlines has been formed depending on their state: for mainlines in the strenuous state it is possible to replace the wire of the section or an installation of a battery of statistical capacitors at the remote transformer substations; for mainlines in the unacceptable state, in accordance with the results of an expert assessment of possible measures taking into account the electrical grid development, the prospects of increase of the load, the construction of unloading points, the connection to the distributed generation electrical grid, a decision is being made to replace the wire section, to transform a part or the whole electrical grid to higher voltage level. This allows formalizing the procedure for the choice and implementation the outlined measures as early as at the stage of pre-design formation of the modernization and reconstruction strategy so to provide an efficient use of funds for the reconstruction and technical retooling of distribution electrical grids in order to improve the quality of their operation. The mathematical model and the algorithm for the choice of the optimal technical measure for the reconstruction of the mainline taking into account the prospects for development that had been developed was tested during the development of the optimal strategy for the development of 6–10 kV distribution electrical grids in the Western region of Ukraine.. Рассмотрены основные критерии оценки качества функционирования распределительных электрических сетей и показано, что в электроснабжающих компаниях уже на предпроектном формировании стратегии модернизации и реконструкции электросетей необходимо выбирать оптимальные мероприятия по каждой магистрали с четкой последовательностью реализации в сети выбранных мер с учетом ее перспективного развития. Разработана математическая модель классификации магистралей распределительных электрических сетей по состоянию их функционирования: нормальное, тяжелое и недопустимое. На основе этой модели сформирован алгоритм выбора оптимальных технических мероприятий для реконструкции магистралей в зависимости от их состояния: для магистралей в тяжелом состоянии возможными являются замена провода участка или установление батареи статистических конденсаторов на удаленных трансформаторных подстанциях; для магистралей в недопустимом состоянии по результатам экспертной оценки возможных мер с учетом развития сети, перспективного роста нагрузки, строительства разгрузочных пунктов, присоединения к сети источников распределенной генерации принимается решение о замене сечения провода, переводе части или всей сети на более высокий уровень напряжения. Это позволяет уже на этапе предпроектного формирования стратегии модернизации и реконструкции формализовать процедуру выбора и реализации этих мероприятий, обеспечивая эффективное использование средств на реконструкцию и техническое переоснащение распределительных сетей с целью повышения качества их функционирования. Разработанные математическая модель и алгоритм выбора оптимального технического мероприятия для реконструкции магистрали с учетом перспектив развития апробированы при формировании оптимальной стратегии развития распределительных электрических сетей 6–10 кВ Западного региона Украины
Теплоаэродинамические исследования шахматных пучков для выбора эффективного шага круглоребристых труб
Get PDFThe results of an experimental study of local modeling of convective heat transfer and aerodynamic resistance of staggered six-row bundles of bimetallic tubes with spiral knurled aluminum fins under transverse air flow in the range of its velocity alteration in a compressed bundle section of 1.9−11.0 m/s are presented. The velocity range covers the possible modes of operation of industrial air coolers (AVO). The fins with a diameter of approximately 57 mm are rolled on a steel supporting tube with an outer diameter of 25 mm. Tube finning ratio j = 19.26. Such tubes are widely used in the heat exchange sections of AVO of natural gas, in particular, at “Gribanovskii Engineering Plant” JSC (Russia). To measure the reduced heat transfer coefficients, an electric calorimeter had been developed by the authors with a power input of 600−1300 W. The temperature of the wall surface at the base of the fins did not exceed the range of 77–92 °C. The transverse tube spacing in bundles S1was 64.0 or 68.0 mm, while the longitudinal spacing S2 was 54.4 or 50.0 mm. The heat transfer of each transverse row of six-row bundles was measured, as well as the average heat transfer and aerodynamic drag, which are summarized by the similarity equation of a power type. The heat transfer rate of the last transverse row in the direction of air movement is 0–5 % lower than the heat transfer rate of the stabilized rows, and here new features of heat transfer variations in the insufficiently studied area of spacing changes S1 and S2 have been found. The thermal contact resistance (TCR) was measured in the range of the average temperature of the contact surfaces tк = (79–95) оС, and no dependence of the value of TCR on tк for the specified interval was found. The numerical average value of TCR was Rк = 2,13 × 10–4 m2×K/W, which is typical for reliable mechanical connection of the finned aluminum shell with the supporting steel tube made of carbon steel. The results of variant thermal and aerodynamic calculations with the use of the obtained data established the technical and economic feasibility of placing tubes at the vertices of an isosceles triangle with spacing S1 = 68–69 mm and S2 = 55 mm with failure to use the location of the tubes along an equilateral triangle with S1 = S2' = 64 mm (where S2' – is diagonal spacing). With Q = idem and other conditions being equal, the number of tubes on AVO decreases by 5.7 % with a decrease in power consumption to 4.0 %.Приведены результаты экспериментального исследования локальным моделированием конвективного теплообмена и аэродинамического сопротивления шахматных шестирядных пучков из биметаллических труб со спиральными накатными алюминиевыми ребрами при поперечном обтекании воздухом в диапазоне изменения его скорости в сжатом сечении пучка 1,9−11,0 м/с. Скоростной диапазон охватывает возможные режимы эксплуатации промышленных аппаратов воздушного охлаждения. Ребра диаметром приблизительно 57 мм накатаны на стальной несущей трубе наружным диаметром 25 мм. Коэффициент оребрения трубы j = 19,26. Такие трубы широко применяются в теплообменных секциях аппаратов воздушного охлаждения природного газа, в частности в ООО «Грибановский машиностроительный завод» (Россия). Для измерения коэффициентов теплоотдачи использован разработанный авторами электрокалориметр с подводимой мощностью 600–1300 Вт.Температура поверхности стенки у основания ребер не выходила за интервал 77–92 оС. Поперечный шаг труб в пучках S1 = 64,0; 68,0 мм, а продольный S2 = 54,4 или 50,0 мм. Проведено измерение теплоотдачи каждого поперечного ряда шестирядных пучков, а также средней теплоотдачи и аэродинамического сопротивления, которые обобщены уравнением подобия степенного вида. Теплоотдача последнего поперечного ряда по направлению движения воздуха на 0−5 % меньше теплоотдачи стабилизированных рядов, и здесь обнаружены новые особенности изменения теплоотдачи в недостаточно изученной области изменения шагов S1 и S2. Измерено термическое контактное сопротивление (ТКС) в диапазоне средней температуры контактных поверхностей tк = (79–95) оС и не выявлено зависимости значения ТКС от tк для указанного интервала. Численное среднее значение ТКС: Rк = 2,13 × 10–4 м2× К/Вт; оно характерно для надежного механического соединения оребренной алюминиевой оболочки с несущей стальной трубой из углеродистой стали. Вариантными теплоаэродинамическими расчетами с использованием полученных данных установлена технико-экономическая целесообразность размещения труб в вершинах равнобедренного треугольника с шагами: S1 = 68−69 мм; S2 = 55 мм, с отказом от применения расположения труб по равностороннему треугольнику с S1 = S2′ = 64 мм (где S2′ – диагональный шаг). При Q = idem и прочих равных условиях количество труб на аппаратах воздушного охлаждения уменьшается на 5,7 % с понижением электропотребления до 4,0 %
Повышение эффективности планирования как основа управления инвестиционной деятельностью промышленного предприятия
Get PDFThe first and one of the most important functions of management is planning. At the same time, in the current market conditions, the time for the implementation of this stage is very limited. In many ways, this applies to the oil and gas industry all the same. Due to the reduction of the resource base of the industry, the share of super-profitable projects has decreased significantly. Extraction of hard-to-recover oil and gas reserves is associated with active investment activities and with the need to introduce expensive technologies and equipment. The most common type of investment project associated with the geological and technical activities is being considered in the present paper. In order to increase the economic efficiency of the geological and technical activities it is proposed to implement an automated model at the stage of planning. This model, on the basis of the generalized geological, technological, statistical, macroeconomic and economic indicators, allows to solve quickly the following problems: of more precise and prompt planning the expenses on carrying out geological and technical actions; of defining minimum admissible profitable level of an oil flow rate after carrying out geological and technical actions; of determining the most economically justified duration of the overhaul of the well; of organizing the projects of geological and technical measures according to their attractiveness. As a result of the implementation of the automated model, an efficiency matrix for a particular field was compiled that determines the impact of the necessary investments and planned flow rate on the economic indicators of the project. The use of this matrix made it possible to exclude several inefficient geological and technical measures from the plan. The method of ranking based on the calculation of the integrated efficiency coefficient has been developed. On its basis, the issue of making optimal management decisions taking into account the impact of risk assessment in the case of projects with the same economic efficiency is solved. Первой и одной из важнейших функций управления является планирование. При этом в современных рыночных условиях время для реализации данного этапа весьма ограничено. Во многом это относится и к нефтегазовой промышленности. Ввиду сокращения ресурсной базы отрасли доля сверхприбыльных проектов значительно уменьшилась. Добыча трудноизвлекаемых запасов нефти и газа связана с активной инвестиционной деятельностью, необходимостью внедрения дорогостоящих технологий и оборудования. Рассмотрим наиболее распространенный вид инвестиционного проекта, связанного с проведением геолого-технических мероприятий. Для повышения экономической эффективности от проведения геолого-технических мероприятий предлагается реализовать автоматизированную модель на стадии планирования. Данная модель на основе обобщенных геологических, технологических, статистических, макроэкономических и экономических показателей позволяет оперативно решить следующие задачи: более точно и оперативно планировать затраты на проведение геолого-технических мероприятий; определить минимально допустимый рентабельный уровень дебита нефти после проведения геолого-технических мероприятий; определить максимально экономически обоснованную продолжительность капитального ремонта скважины; упорядочить проекты геолого-технических мероприятий по их привлекательности. По итогам реализации автоматизированной модели составлена матрица эффективности для конкретного месторождения, определяющая влияния необходимых инвестиций и планового дебита на экономические показатели проекта. Применение данной матрицы позволило исключить из плана несколько неэффективных геолого-технических мероприятий. Разработана методика ранжирования на базе расчета интегрированного коэффициента эффективности. На ее основе решен вопрос принятия оптимальных управленческих решений с учетом оценки влияния риска в случае рассмотрения проектов с одинаковой экономической эффективностью
Тепловое измерение и его применение для диагностики масляных трансформаторов распределительных сетей
Get PDFIn the first part of the paper the theory of infrared radiation and the use of nondestructive measurement of electrical devices by means of thermovision are under analysis. In the second part of paper basic principles and application of non-contact temperature measurement are examined. In the third part of paper thermal processes in distribution oil transformer – temperature in dependence on height of oil transformer and temperature distribution in sectional plan of oil transformer – are considered. In the fourth part of paper, by means of the experimental measurements and subsequent analysis, practical thermal imaging and contact thermal measurements by optical detectors for the diagnosis of distribution oil transformers in the field of mechanical strength of windings are shown. In this paper, we wanted to show out the possibility of using thermal measurements in this field of analysis and detection of quality of winding for distribution oil transformer. It is possible to use these methods to localize places of faults, and they are also applicable for the diagnosis and detection of disorders of the quality of materials and other anomalies during operation of the equipment. By means of the experimental measurements followed by diagnostic analysis the practical use of thermovision and optical sensors for diagnostics of power oil transformers in field mechanical strength and quality of winding is demonstrated.Cтатья посвящена анализу теории инфракрасного излучения и применения неразрушающего контроля с помощью электрических приборов и тепловизионного оборудования. Изложены основные принципы использования бесконтактного измерения температуры. Проанализированы тепловые процессы в силовом масляном трансформаторе: температура в зависимости от его высоты и распределение температуры в секционном плане масляного трансформатора. Рассмотрены экспериментальные тепловизионное и контактные тепловые измерения оптическими детекторами для диагностики механической прочности обмоток силовых масляных трансформаторов. Также показана возможность использования тепловых измерений для анализа и определения качества обмотки масляного трансформатора. Эти методы позволяют локализовать места неисправностей и могут использоваться для диагностики и выявления нарушений качества материалов и других аномалий в ходе эксплуатации оборудования. Путем экспериментальных измерений с последующим анализом определено практическое применение тепловизионных и оптических датчиков для диагностики силовых масляных трансформаторов в части механической прочности и качества обмоток
Механизмы образования и методика расчета выбросов загрязняющих веществ при сжигании природного газа в зависимости от эмиссионного класса горелок
Get PDFThe combustion of hydrocarbon fuels in the chambers of heat generating plants is one of the main sources of pollutant emissions. Environmental standards and rules that limit emissions are becoming more stringent and their implementation requires the introduction of advanced technologies and equipment. The main device in combustion systems are blow burners, the design of which largely determines the level of emission. The article considers factors that intensify the formation of normalized pollutants, provides global chemical reactions, various types of mechanisms, and kinetic schemes. Based on the analysis of modern methods for reducing harmful emissions, the most effective design solutions for mixing devices, nozzles and systems for distributing the flow of fuel and air supplied to combustion are determined. A comparative analysis of the methods and conditions for determining the emission class of the burner device is carried out depending on the selected units of measure, the coefficient of excess air (oxygen concentration in flue gases), air humidity and the initial composition of natural gas using examples of EU and EAC standards. The methodology for calculating the emissions of nitrogen oxides depending on the measurement conditions is given. The conversion factors for the values of pollutant emissions from the accepted units in the EU (mg/(kW×h)) into the units indicated according to the EAC environmental rules (mg/m3) taking into account the respectively normalized coefficient of excess air are obtained. As a result of the calculations, the types of burners were determined by emission classes corresponding to the applicable environmental standards and rules in the Republic of Belarus, depending on the heat output of the boiler plants.Сжигание углеводородного топлива в камерах сгорания теплогенерирующих установок – один из основных источников выбросов загрязняющих веществ. Экологические нормы и правила, ограничивающие выбросы, становятся все более жесткими, и их соблюдение требует внедрения передовых технологий и оборудования. Основным устройством в системах сжигания являются дутьевые горелки, от конструкции которых во многом зависит уровень эмиссии. В статье рассмотрены факторы, интенсифицирующие образование нормированных загрязняющих веществ, приведены глобальные химические реакции, различные типы механизмов и кинетические схемы. На основе анализа современных методов снижения вредных выбросов определены наиболее эффективные конструкторские решения смесительных устройств, насадок и систем распределения потоков топлива и воздуха, подаваемого на горение. Проведен сравнительный анализ методов и условий определения эмиссионного класса горелочного устройства в зависимости от выбранных единиц измерения, коэффициента избытка воздуха (концентрации кислорода в дымовых газах), влажности воздуха и исходного состава природного газа на примерах стандартов ЕС и ЕАС. Приведена методика расчета выбросов оксидов азота в зависимости от условий измерения. Получены коэффициенты пересчета значений выбросов загрязняющих веществ из принятых единиц в ЕС (мг/(кВт×ч)) в единицы, указанные по экологическим правилам ЕАС (мг/м3) с учетом соответственно нормируемого коэффициента избытка воздуха. В результате расчетов определены типы горелок по эмиссионным классам, соответствующим действующим экологическим нормам и правилам в Республике Беларусь в зависимости от тепловой мощности котельных установок
Солнечные элементы: современное состояние и перспективы развития
Get PDFThe paper considers the main trends in the development of the world market of solar photovoltaics over the past few years. It is shown that the industry is a very rapidly evolving one among the branches of renewable energy and modern industries as a whole. It is obvious that the prime cost of the of solar energy being produced is rapidly approaching the price of electricity generated by traditional methods at nuclear power plants and thermal power plants. The aspects of the development of the efficiency of modern research solar cells made of various materials using innovative technological solutions based on the data provided by the National Laboratory for Renewable Energy (NREL, USA) in 2017 are noted. For the convenience of analysis, the research solar cells are divided into four technological groups. The advantages and disadvantages of solar cells, including the specific features of their production and prospects for development are considered separately for each group; the maximum efficiency for the year 2017 is estimated. A possible alternative to the future development of modern high-performance single-transition solar cells is the use of fundamentally new materials based on nanoheteroepitaxial structures with quantum dots. The possibilities of absorption (processing) by such structures of both short-wave radiation and long-wave part of the solar radiation spectrum for the purpose of generation of electric energy by increasing the efficiency of solar cells on their basis have been demonstrated. The optimal materials for their production and the principles of action of high-performance solar cells on their basis have been considered. The prospects of manufacturing nanoheteroepitaxial structures with quantum dots by liquid-phase epitaxy with pulse cooling of the substrate have been substantiated.. Проанализированы основные тенденции развития мирового рынка солнечной фотоэнергетики за последние несколько лет. Показано, что она является одной из самых быстроразвивающихся среди отраслей возобновляемой энергетики и современной промышленности в целом. Очевидно, что себестоимость производимой солнечной энергии стремительно приближается к цене за электроэнергию, генерируемую традиционными методами на АЭС и ТЭС. Отмечены аспекты развития эффективности современных исследовательских солнечных элементов, изготовленных из различных материалов, использующих инновационные технологические решения на основе данных, предоставленных Национальной лабораторией по возобновляемой энергетике (NREL, США) в 2017 г. Для удобства анализа исследовательские солнечные элементы разделены на четыре технологические группы. Рассмотрены преимущества и недостатки солнечных элементов в отдельности по каждой взятой группе, включая особенности их производства и перспективы развития, оценена максимальная эффективность за 2017 г. Возможной альтернативой перспективного развития современных высокоэффективных однопереходных солнечных элементов является использование принципиально новых материалов на основе наногетероэпитаксиальных структур с квантовыми точками. Продемонстрированы возможности поглощения (переработки) такими структурами как коротковолнового излучения, так и длинноволновой части спектра солнечного излучения с целью выработки электрической энергии при увеличении эффективности солнечных элементов на их основе. Рассмотрены оптимальные материалы для их изготовления и принципы действия на их основе высокоэффективных солнечных элементов. Обоснована перспективность изготовления наногетероэпитаксиальных структур с квантовыми точками методом жидкофазной эпитаксии с импульсным охлаждением подложки
Об энергоэффективности кондиционирования воздуха в помещении
Get PDFThe increase of average outdoor temperatures and their fluctuations over the past 20 years (as evidenced by the records of summer temperatures in our country) has significantly increased the need for air conditioning premises where people are present for a long time, especially when they are crowded (shops, entertainment halls, classrooms, etc.). The air conditioning process is quite energy-intensive, but the growth of well-being in many republics of the former USSR, as well as the increasing complexity of the physiological adaptation of the human body to rising outdoor temperatures make it possible (and at the same time necessary) to implement these systems on a large scale. It is important to take into account that electricity prices are currently maintained at a high level for homeowners, and in the coming years the prices will only grow. Therefore, the development of new ways of significant increase of the energy efficiency of the indoor air conditioning process is of a great interest. One of these methods is the use of laminar (or close to them) moving layers of conditioned air in a limited area of work or rest of people. Such a zone, about 1.0‒1.2 m height from a floor in each apartment is, e.g., living rooms (bedroom) in which standard temperature conditions are created by means of simple air supplying and air intake devices. In the case of sedentary work of people, the height of such a zone of conditioned air should be increased to 1.3‒1.5 m. It has already been established that the use of laminar (or close to them) air flows allows to reduce the power consumption by two or more times due to significantly reduced heat exchange with the surrounding heated surfaces. Besides, the simplicity of such systems ought to be noted. In particular, in conditions of modern systems of control and management of air conditioning, the "duties" of consumers include only the installation on the control device of the initial data relating directly to the required parameters of the microclimate. At the same time, it should be noted that there is currently no complete scientific and technical description of aerodynamic and heat exchange processes in the air conditioning zone. Even in modern conditions for countries with a sharply continental climate (Russia, Kazakhstan, etc.), the problem is the choice of the type of air conditioner for its effective use in hot periods of summer. In general, it can be noted that all the problems of energy-efficient use of air conditioners must find a comprehensive solution.Повышение средних температур наружного воздуха и их колебания за последние 20 лет (подтверждением могут служить рекорды летних температур в нашей стране) существенно увеличивают потребность в кондиционировании воздуха в помещениях с длительным присутствием людей, особенно при их большом скоплении (магазины, зрелищные залы, учебные аудитории и т. п.). Процесс кондиционирования достаточно энергоемкий, однако рост благосостояния во многих республиках бывшего СССР, а также увеличивающаяся с каждым годом сложность физиологической адаптации организма человека к повышающимся температурам наружного воздуха обусловливают возможность и одновременно необходимость массового внедрения данных систем. При этом важно учитывать, что цены на электроэнергию в настоящее время сохраняются на достаточно высоком уровне и для владельцев жилья в течение ближайших лет будут только расти. Поэтому разработка новых способов существенного роста энергоэффективности процесса кондиционирования воздуха в помещениях представляет несомненный интерес. Один из таких способов – использование ламинарных или близких к ним подвижных слоев кондиционированного воздуха в ограниченной зоне работы или отдыха людей. Такой зоной, высотой около 1,0‒1,2 м от пола, в каждой квартире является, например, жилая комната (спальня), в которой при помощи простых воздухоподающих и воздухозаборных устройств создаются нормативные температурные условия. В случае сидячей работы людей высота зоны кондиционированного воздуха должна увеличиваться до 1,3‒1,5 м. В настоящее время уже установлено, что использование ламинарных или близких к ним воздушных потоков благодаря существенно пониженному теплообмену с окружающими нагретыми поверхностями позволяет уменьшать расход электроэнергии в два и более раз. Кроме этого, необходимо отметить простоту подобных систем. В частности, при современных системах контроля и управления кондиционированием воздуха в «обязанности» потребителей входит только установка на управляющем приборе исходных данных, касающихся непосредственно требуемых параметров микроклимата. При этом следует отметить отсутствие в настоящее время целостного научно-технического описания аэродинамических и теплообменных процессов в зоне кондиционирования. Даже в современных условиях для стран с резко континентальным климатом (Россия, Казахстан и др.) проблемой является выбор типа кондиционера для эффективного его использования в жаркие периоды лета. В общем, можно отметить, что все проблемы энергоэффективного применения кондиционеров необходимо решать комплексно