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 БАШЕННОЙ ИСПАРИТЕЛЬНОЙ ГРАДИРНИ И ВЛИЯНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ЕЕ РАБОТУ В УСЛОВИЯХ ВЕТРА
Get PDFModern Cooling Towers (CT) may utilize different aerodynamic elements (deflectors, windbreak walls etc.) aimed to improvement of its heat performance especially at the windy conditions. In this paper the effect of flow rotation in overshower zone of CT and windbreak walls on a capacity of tower evaporating unit in the windy condition is studied numerically. Geometry of the model corresponds to real Woo-Jin Power station, China. Analogy of heat and mass transfer was used that allowed to consider aerodynamic of one-dimension flow and carried out detailed 3D calculations applying modern PC. Heat transfer coefficient of irrigator and its hydrodynamic resistance were established according to experimental data on total air rate in cooling tower. Numerical model is tested and verified with experimental data.Nonlinear dependence of CT thermal performance on wind velocity is demonstrated with the minimum (critical wind velocity) at ucr ~ 8 m/s for simulated system. Application of windbreak walls does not change the value of the critical wind velocity, but may improves performance of cooling unit at moderate and strong wind conditions. Simultaneous usage of windbreak walls and overshower deflectors may increase efficiency up to 20–30 % for the deflectors angle a = 60o. Simulation let one analyze aerodynamic patterns, induced inside cooling tower and homogeneity of velocities’ field in irrigator’s area.Presented results may be helpful for the CT aerodynamic design optimization, particularly, for perspective hybrid type CTs.Современные башенные испарительные градирни могут использовать разнообразные аэродинамические элементы (дефлекторы, ветроперегородки и др.) для улучшения тепловой работы, особенно в условиях ветра. В статье численно исследуется влияние завихрителей в надоросительном пространстве и ветроперегородок на производительность башенной испарительной градирни в условиях ветра. В качестве прототипа взята действующая башенная испарительная градирня ТЭС «Ву-Джин», Китай. При расчетах использовали аналогию тепло- и массопереноса, что позволило рассмотреть аэродинамику однофазного потока и выполнить детальные трехмерные расчеты на современных персональных вычислительных машинах. Коэффициент теплоотдачи оросителя и его гидродинамическое сопротивление устанавливали в соответствии с экспериментальными данными по общему расходу воздуха в градирне. Численная модель протестирована с использованием экспериментальных данных.Продемонстрирована нелинейная зависимость тепловой производительности башенной испарительной градирни от скорости ветра с минимумом (критическая скорость ветра) при ucr ~ 8 м/с для моделируемой системы. Использование крестообразных ветроперегородок существенно не изменяет критическую скорость ветра, но улучшает тепловую работу при умеренном и сильном ветре. Совместное использование ветроперегородок и завихрителей в надоросительном пространстве может повысить эффективность башенной испарительной градирни на величину до 20–30 % при угле установки завихрителей α = 60o. Расчеты позволяют анализировать аэродинамические структуры, возникающие в башенной испарительной градирне, и однородность поля скоростей в области оросителя.Результаты исследования могут быть полезны для оптимизации конструкции градирен, в том числе и перспективных градирен гибридного типа
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ИСЛАМСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ ИРАН
Get PDFThe paper briefly describes the current state of power engineering industry in the Islamic Republic of Iran, contribution to gross output of electric power of gas turbine power stations, combined-cycle power stations, hydroelectric power stations, wind power stations and solar power stations. Substantiation of prospects pertaining to further development of alternative energy sources in the Islamic Republic of Iran in the context of availability of natural resources, economic efficiency and ecological safetyВ статье представлены краткая характеристика состояния энергетической отрасли Исламской Республики Иран на современном этапе, вклад в валовое производство электроэнергии газотурбинных электростанций, электростанций комбинированного цикла, гидро-, ветровых и солнечных электростанций. Приведено обоснование перспективности дальнейшего развития альтернативных видов энергетики в Исламской Республике Иран с точки зрения обеспеченности территории страны соответствующими природными ресурсами, экономической эффективности и экологической безопасности
РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТРЕХФАЗНОЙ ГРУППЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА В СИСТЕМЕ ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Get PDFThe paper presents an implementation of a mathematical model for wye-connected current transformers in Simulink-SimPowerSystems environment. TПЛ-10-type current transformer has been taken as an example for calculations that confirm an adequacy of the mathematical model implementation and the possibility of its usage for engineering analysis.Представлена реализация в среде Simulink-SimPowerSystems математической модели трехфазной группы трансформаторов тока с соединением вторичных обмоток по схеме «звезда c нулевым проводом». На примере трансформатора тока типа ТПЛ-10 проведена серия расчетов, подтверждающих адекватность реализации математической модели и возможность ее использования для выполнения инженерных расчетов
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
Get PDFThe main rules of computer models construction were developed, which intended for pipeline networks design and they were considered as single whole hydraulic systems. The construction of new sections is possible after their design in order to provide operation in given regime. In heat networks operation we see the following problems: irregular change in pressure between direct and return pipelines, increased pressure in return pipeline, misalignment of network and others. Their causes may be: undersize thickness of pipelines, reduction in diameter caused by scales in internal surfaces of pipes, closure of gate valves in sections of networks with big speeds of heat coolant, “parasitic” circulations and others. Efficient mean for determining the main reasons of these problems, they may be in any heat pipeline, and also for new heating pipe networks design we consider computer models, which allow to simulate (practically in the whole volume) hydraulic and temperature regimes of their work. The purpose of work – using computer models for implementation of project of new heat removal pipe from Tolyatti central thermal station in order to heat the Central Region of Tolyatti, feeding from heat power station of the Volga car factory .With the help of developed computer model the location of equipment and their main characteristics were determined, they take into account joint work of two sources of heat (central thermal station of Tolyatti and the Volga car factory). Разработаны основные положения построения компьютерных моделей, предназначенных для проектирования трубопроводных сетей, рассматривая их как единые целые гидравлические системы. Построение новых участков теплосетей возможно лишь после их проектирования с целью обеспечения функционирования в заданном режиме работы. В практике эксплуатации тепловых сетей основными проблемами являются: недостаточный перепад давления между прямым и обратным трубопроводами, повышенное давление в обратном трубопроводе, разрегулированность сети и другие проблемы. Их причинами могут быть: недостаточные диаметры трубопроводов, уменьшение диаметров труб из-за отложений на внутренних поверхностях, перекрытие задвижек на участках сети с большими скоростями течения теплоносителя, «паразитные» циркуляции и пр. Эффективным средством для наиболее достоверного определения основных причин указанных проблем, имеющихся в любой теплосети, а также для проектирования новых теплосетей являются компьютерные модели, позволяющие практически полностью воспроизводить гидравлические и температурные режимы их работы.Цель работы – использование компьютерной модели для выполнения проекта нового тепловывода от Тольяттинской ТЭЦ с целью отопления Центрального района г. Тольятти, запитываемого от ТЭЦ Волжского автомобильного завода. С помощью разработанной для решения этой задачи компьютерной модели были определены месторасположение оборудования и его основные характеристики с учетом совместной работы двух источников теплоты (от Тольяттинской ТЭЦ и ТЭЦ Волжского автомобильного завода)
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НАКОПИТЕЛЕЙ НА ПОТЕРИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ. Часть 2
Get PDFMathematical relationships characterizing a storage impact on energy losses in case of different charge/discharge power ratio in the device have been obtained in the paper. The relationships have used as a basis for calculations that have estimated changes in energy losses for a wide scope of variants pertaining to setting up reference conditions and charge/discharge power ratio of the storage. The obtained results have made it possible to compare various storage operational modes on the assumption of an energy losses reduction criterion.Получены математические зависимости, характеризующие влияние накопителей на потери электроэнергии при неравенстве мощностей заряда/разряда устройства. На их основе проведен ряд расчетов, оценивающих изменение потерь электроэнергии для широкого диапазона вариантов задания исходных режимов и мощностей заряда/разряда накопителя. C использованием полученных результатов осуществлено сопоставление различных вариантов работы накопителей исходя из критерия снижения потерь электроэнергии
ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Get PDFThe paper proposes an analytical expression for calculating a manipulated variable of stator voltage in a frequency-controlled induction generator with a cage rotor of a wind power plant while regulating a constant value of the absolute slip of the generator. Comparison of the calculated results by the proposed expression and full differential equations of the generator (an equation of state) at steady state has confirmed a high accuracy of the analytical expression.Предложено аналитическое выражение для расчета регулируемой величины статорного напряжения частотно-управляемого асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором ветроэлектрической установки при регулировании на постоянство величины абсолютного скольжения генератора. Сопоставление результатов расчета по предложенному выражению и по полным дифференциальным уравнениям генератора (уравнения состояния) при установившемся режиме подтвердило высокую точность аналитического выражения
ОДИН ТИПИЧНЫЙ ЭКСТРЕМУМ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧАХ
Get PDFThe aim of this work is to attract attention of teachers, scientific personnel, engineers and students to one peculiarity of extremum seeking in different electrical problems. This feature lies in the fact that in many parts of electrical engineering extremum seeking comes to analysis one and the same mathematical structure (T-structure), but differences lie only in many symbols (designation).In one problems this structure appear in finale, the most simple form, but in others – T-structure is “veiled”, and as a rule we need elementary algebraic transformation to detect it.Taking into account high frequency of this structure appearing in electrical problems, in the first part of article the authors carried out the investigation of extremum characteristics of T-structure and show the results in easy algorithms. To determine the typical T-structure there were taken five problems-examples for extremum seeking from different parts of electrical engineering. The first and the second examples belong to the theory of electrical circuits.In the first example the problem of maximum active load power obtaining was considered, in the second we see the solution of problem for inductive coupled circuit adjustment in order to obtain the hump current. In the third example the band active filter, built on operating amplifier, is analyzed. According to these methods, taken in the first part of article, the frequency is determined, on which amplifier provides maximum amplification factor. The forth example deals with analysis of efficiency of transformer. According to algorithm, the optimal efficiency of transformer’s load and also equation for its maximum was determined in this article. In the fifth example the mechanical characteristics of induction motor is analyzed. It is indicated how, on the basis of algorithms article, to obtain equations for critical slip and motor moment, and also the simple development of formula Klossa.The methods of contrastive analysis of equations for calculation of extreme parameters in different electrical problems were used in this article. And as a result, it was determined that there is the same T-structure in equations, and this allow to develop the single approach for extreme parameters determination. It was shown that looking of extreme parameters in many electrical problems leads to analysis of the single mathematical T-structure. On the basis of T-structure analysis was obtained the single algorithm of extremum seeking. These five examples from different fields of electrical engineering present, first, typicalness of T-structure, the second, the simplicity obtaining of extreme parameters on the base of algorithm.Целью данной статьи является привлечение внимания преподавателей, научных работников, инженеров и студентов к особенности поиска экстремума в различных электротехнических задачах. Эта особенность состоит в том, что во многих разделах электротехники поиск экстремума сводится к анализу одной и той же математической структуры (Т-структуры), а различия заключаются только в разных обозначениях. В одних задачах эта структура появляется в конечном, наиболее простом виде, в других – Т-структура «завуалирована» и для ее раскрытия нужны, как правило, элементарные алгебраические преобразования.Учитывая высокую частотность появления упоминаемой структуры в электротехнических задачах, в первом разделе статьи авторы привели подробное исследование экстремальных характеристик Т-структуры и изложили результаты в виде удобных алгоритмов. Для обоснования типичности Т-структуры рассмотрены пять задач-примеров на поиск экстремума из различных разделов электротехники.Первый и второй примеры относятся к теории электрических цепей. В первом примере рассмотрена задача получения максимальной активной мощности в нагрузке, во втором приводится решение задачи настройки индуктивно связанных контуров с целью получения максимального тока. В третьем примере анализируется полосовой активный фильтр, построенный на операционном усилителе. По методике, изложенной в статье, определяется частота, на которой усилитель обеспечивает максимальный коэффициент усиления. Четвертый пример посвящен анализу КПД трансформатора. По алгоритму, изложенному в статье, определены оптимальный коэффициент нагрузки трансформатора, а также формула для максимума КПД. В пятом примере анализируется механическая характеристика асинхронного двигателя. Показано, каким образом на основе алгоритмов можно получить формулы для критических скольжения и момента двигателя, а также очень простой вывод формулы Клосса.В статье использована методика сопоставительного анализа формул для расчета экстремальных параметров в различных электротехнических задачах. В результате было установлено наличие в формулах одинаковой Т-структуры, что позволило разработать единый подход к вычислению экстремальных параметров. Показано, что поиск экстремальных параметров во многих электротехнических задачах сводится к анализу единой математической Т-структуры. На основе ее анализа получен единый алгоритм поиска экстремума. Приведенные пять примеров из различных областей электротехники демонстрируют, во-первых, типичность Т-структуры, во-вторых, простоту получения экстремальных параметров на основе алгоритма, приведенного в статье
СТРУКТУРА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО СЛОЯ
Get PDFThe structure of pulsed layer is proposed which can be suggested as a state of particulates that is blown by intermittent gas flow with speed which has the force to start material moving. Layer during one cycle is in a suspension, falling down and immobile state resulting in changes of particles arrangement as well as ways of gas flowing through layer. Moreover, it allows carrying out effective interphase heat exchange even adamant real granulation.The process of formation of impact flows is considered aw well as their influence on formation of air bubbles in pulsed layer. At startup of air blast the balance between the force of hydro-dynamic resistance is broken, on one side, and forces of gravity, particles inertia and their links with walls on the other side. The layer is transferred in the state of pulsed pseudo-fluidization, and presents gas-disperse mixture, inside of which impulse of pressure increasing is spreading to all sides as pressure waves (compression). These waves are the sources of impact flows’ formation, the force of which is two times more than during the stationary flow.The waves of pressure are divided into weak and strong ones depending on movement velocity within gas-disperse system. Weak waves are moving with a sound speed and strong ones in active phase of pulsed layer are moving over the speed of sound limit within gas-disperse system. The peculiarity of strong wave is that parameters of system (pressure, density and others) are changing in discrete steps.The article describes the regime of layer’s falling down in the passive stage of cycle, which begins after finishing of gas impulse action. And suspension layer of moving up granular material is transferred in the state of falling resulting in change of the layer structure.Предложена структура пульсирующего слоя, представляющего собой состояние дисперсного материала, который продувается прерывистым газовым потоком со скоростью, достаточной, чтобы привести его в состояние движения. При этом слой в течение одного цикла находится во взвешенном, падающем и неподвижном состояниях, что изменяет укладку частиц, пути прохода газа через слой, позволяет осуществить эффективный межфазовый теплообмен даже несыпучих непсевдоожижающихся зернистых материалов.Рассмотрены процесс образования ударных струй и их влияние на образование пузырей в пульсирующем слое. При включении дутья нарушается баланс между силой гидродинамического сопротивления, с одной стороны, и силами тяжести, инерции частиц и их сцепления со стенками – с другой. Слой переходит в состояние пульсирующего псевдоожижения, представляющего собой газодисперсную смесь, внутри которой импульсное повышение давления в каком-либо месте распространяется во все стороны в виде волн давления (сжатия). Эти волны являются источником образования ударных струй, сила действия которых в два раза больше, чем при стационарном потоке.Волны давления в зависимости от скорости движения в газодисперсной системе подразделяются на слабые и сильные. Слабые волны давления движутся со скоростью звука, сильные – распространяются в газодисперсной системе в активной фазе пульсирующего слоя со скоростью, превышающей скорость звука. Особенность сильной волны давления состоит в том, что параметры системы (давление, плотность и др.) изменяются скачком.Рассмотрен режим падения слоя в пассивной стадии цикла, который наступает после прекращения действия газового импульса. При этом взвешенный слой зернистого материала, движущийся вверх, переходит в состояние падения, в процессе которого изменяется структура самого слоя
РАЗМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПОДСТАНЦИЯХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Get PDFThis article reflects algorithmization of search methods of effective replacement of consumer transformers in distributed electrical networks. As any electrical equipment of power systems, power transformers have their own limited service duration, which is determined by natural processes of materials degradation and also by unexpected wear under different conditions of overload and overvoltage. According to the standards, adapted by in the Republic of Belarus, rated service life of power transformers is 25 years. But it can be situations that transformers should be better changed till this time – economically efficient. The possibility of such replacement is considered in order to increase efficiency of electrical network operation connected with its physical wear and aging.In this article the faults of early developed mathematical models of transformers replacement were discussed. Early such worked out transformers were not used. But in practice they can be replaced in one substation but they can be successfully used in other substations .Especially if there are limits of financial resources and the replacement needs more detail technical and economical basis.During the research the authors developed the efficient algorithm for determining of optimal location of transformers at substations of distributed electrical networks, based on search of the best solution from all sets of displacement in oriented graph. Suggested algorithm allows considerably reduce design time of optimal placement of transformers using a set of simplifications. The result of algorithm’s work is series displacement of transformers in networks, which allow obtain a great economic effect in comparison with replacement of single transformer.Статья посвящена алгоритмизации методов поиска эффективной замены потребительских трансформаторов в распределительных электрических сетях. Как и любое оборудование энергосистем, силовые трансформаторы имеют свой ограниченный срок службы, определяемый как естественными процессами деградации материалов, так и непредвиденным износом в результате различных перегрузок и перенапряжений. Согласно стандарту, принятому в Республике Беларусь, нормативный срок эксплуатации силовых трансформаторов составляет 25 лет. Однако до достижения этого срока могут возникать ситуации, при которых замена трансформаторов будет экономически целесообразна. Рассмотрена необходимость такой замены с целью повышения эффективности функционирования электрической сети, связанного с его физическим износом и старением.Отмечены недостатки разработанной ранее математической модели замены трансформатора, в которой трансформатор, отработавший свой ресурс, всегда списывается, в то время как на практике возможны ситуации, когда эксплуатируемый трансформатор, будучи замененным на новый на одной подстанции, будет вполне работоспособным и может быть установлен на другой подстанции энергосистемы, продолжив свое функционирование. Такая практика замены оправдана при ограниченных финансовых ресурсах и требует тщательного технико-экономического обоснования.В ходе исследования авторами разработан эффективный алгоритм определения оптимального размещения трансформаторов на подстанциях распределительных электрических сетей, основанный на поиске наилучшего решения из всей совокупности перестановок в ориентированном графе. Предложенный алгоритм позволяет значительно сократить время расчета оптимального размещения трансформаторов, используя ряд упрощений. Результатом работы алгоритма является последовательность перестановки трансформаторов в сети, позволяющая получить больший экономический эффект по сравнению с заменой одиночного трансформатора
МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНВЕКТИВНЫХ ПОТОКОВ В ПНЕВМООПОРНЫХ ОБЪЕКТАХ. Часть 1
Get PDFA computer modeling process of three-dimensional forced convection proceeding from computation of thermodynamic parameters of pneumo basic buildings (pneumo supported structures) is presented. The mathematical model of numerical computation method of temperature and velocity fields, pressure profile in the object is developed using the package Solid works and is provided by grid methods on specified software. Special Navier–Stokes, Clapeyron–Mendeleev, continuity and thermal-conductivity equations are used to calculate parameters in the building with four supply and exhaust channels. Differential equations are presented by algebraic equation systems, initial-boundary conditions are changed by differential conditions for mesh functions and their solutions are performed by algebraic operations. In this article the following is demonstrated: in pneumo basic buildings convective and heat flows are identical structures near the surfaces in unlimited space, but in single-multiply shells (envelopes)circulation lines take place, geometrical sizes of which depend on thermal-physical characteristics of gas(air)in envelopes, radiation reaction with heated surfaces of envelopes with sphere, earth surface, neighboring buildings. Natural surveys of pneumo-basic buildings of different purposes were carried out in Minsk, in different cities of Belarus and Russia, including temperature fields of external and internal surfaces of air envelopes, relative humidity, thermal (heat)flows, radiation characteristics and others.The results of research work are illustrated with diagrams of temperature, velocity, density and pressure dependent on coordinates and time.Выполнено компьютерное моделирование процесса трехмерной конвекции на основании расчетов термодинамических параметров пневмоопорных объектов при вынужденной конвекции воздуха. Разработана математическая модель численного расчета температурных, скоростных, полей давлений воздуха в объекте в системе Solid Works и с помощью программных средств представлена сеточными элементами. Для объекта, где функционируют приточно-вытяжные сечения, через которые транспортируется более и менее нагретый воздух, использованы уравнения Навье – Стокса, сплошности, теплопроводности, Клапейрона – Менделеева. Дифференциальные уравнения представлены системами алгебраических уравнений, начальные и граничные условия заменены разностными условиями для сеточных функций, и их решения выполнены алгебраическими операциями. Показано, что в пневмоопорных объектах конвективные, тепловые потоки идентичны структурам у поверхностей в неограниченном пространстве, а в одно- и многослойных оболочках имеют место циркуляционные контуры, геометрические размеры которых зависят от теплофизических характеристик газа (воздуха) в оболочках, радиационных взаимодействий более и менее нагретых поверхностей оболочек с небосводом, поверхностью земли, соседними объектами. Выполнены натурные обследования пневмоопорных объектов различного назначения (спортивные и складские объекты, дельфинарии и т. д.) в летнее и зимнее время в Минске и других городах Беларуси и России, включающие температурные поля внешних и внутренних поверхностей оболочек воздуха в помещениях, подвижности воздуха, относительные влажности, тепловые потоки, радиационные характеристики и т. д.Результаты аналитических и натурных исследований иллюстрированы графическими зависимостями скорости, температуры, плотности, давления от координат, времени