авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ...»

-- [ Страница 5 ] --

- Содержание кислот, рН, буферные свойства (щелочность). Для оптимальной работы уровень рН должен поддерживать условия для жизни и размножения бактерий, осуществляющих процесс образования биогаза из органических отходов.

- Ингибиторы. К ингибиторам относятся вещества, которые в слишком большой концентрации препятствуют жизнедеятельности микроорганизмов, это прежде всего тяжелые металлы и их соли, щелоч ные металлы, щелочноземельные металлы, аммиак, нитраты, сульфиды, детергенты, органические растворители, антибиотики.

- Питательная среда. Предпосылкой беспрепятственного размно жения бактерий служит наличием питательной среды, которая содержит как углерод и кислород для обеспечения этого процесса энергией, водо род, азот, серу и фосфор – для образования белка, так и щелочные ме таллы, железо и микроэлементы.

- Состав газа. Количество и состав газа, образующегося в результа те полного разложения органического вещества, зависит от соотноше ния С:H:O:N в исходном материале.

- Концентрация твердых частиц. Предпосылкой высокой интенсив ности реакции служит беспрепятственный обмен веществ на граничной поверхности фаз, который должен поддерживаться непрерывным об новлением этих поверхностей благодаря перемешиванию субстрата.

Однако, это можно обеспечить только в том случае, если вязкость суб страта допускает свободу перемещения жидкости, взвешенных твердых частиц, в особенности бактерий и пузырьков газа.

Рисунок 1 – Отношение количеств (А – сплошные линии) газа, выделяе мого при различных температурах бродильной камеры, и необходимой для этого длительности (Б – штриховые линии) брожения к соответствующим значениям этих же величин при 33 С Рисунок 2 – Влияние температуры брожения и продолжительности процесса брожения на выход и состав получаемого газа (сплошные линии – общий выход газа, штриховые выход метана) - Температура. Метаболическая активность репродуктивная спо собность микроорганизмов находятся в функциональной зависимости от температуры. Таким образом температура влияет на объем газа, ко торый можно получить из определенного количества органического ве щества в течении заданного периода времени, а также на технологиче ское время процесса брожения, необходимое для высвобождения при соответствующей температуре определенного количества газа.

С учетом оптимизации процесса переработки органических отхо дов для получения биогаза выделяют три температурных режима:

• психофильный температурный режим определяется температура ми до 20 – 25°С, • мезофильный температурный режим определяется температурами от 25°С до 40°С, • термофильный температурный режим определяется температура ми 5254°С.

Процесс метанообразования очень чувствителен к изменениям температуры. Степень этой чувствительности в свою очередь зависит от температурных рамок, в которых происходит переработка сырья. При процессе метанообразования могут быть допустимы изменения темпе ратуры в пределах:

• психофильный температурный режим: ± 2°С в час;

• мезофильный температурный режим: ± 1°С в час;

• термофильный температурный режим: ± 0,5°С в час.

На практике более распространен мезофильный режим, вследствие широкого температурного диапазона и сравнительно небольшой энер гоемкости.

По сравнению с мезофильным термофильный режим более энерго затратный, так как требует большее количество энергии на подогрев сырья в реакторе. Кроме того, чувствительность процесса сбраживания к изменениям температуры и незначительно более низкое качество по лучаемых биоудобрений также создают определенные трудности.

С другой стороны, высокая скорость разложения сырья, и, следова тельно, более высокий выход биогаза, более высокое содержание мета на в биогазе, могут позволить существенно уменьшить габаритные раз меры и повысить производительность установок, работающих при тер мофильном режиме, по сравнению с установками, работающими на ме зофильном режиме. Следует отметить так же практически полное уни чтожение болезнетворных бактерий, содержащихся в сырье.

На наш взгляд наиболее выгодное применение термофильного ре жима возможно путем реализации способа двухступенчатого анаэроб ного сбраживания органических отходов (патент №2349556) [7]. Реали зация данного способа позволяет использовать преимущества и устра нить недостатки термофильного режима сбраживания. Во-первых, теп лота, выделяемая при кислотогенезе, используется для подогрева суб страта, что позволяет существенно снизить энергозатраты. Во-вторых, сокращается время сбраживания за счет принудительного искусствен ного нагнетания летучих кислот для осуществления кислотогенеза и принудительного искусственного гашения кислотности в камере мета ногенеза, что позволяет значительно увеличить производительность биогазовой установки при уменьшении ее габаритных размеров.

Список литературы Баадер В. Биогаз теория и практика (Пер. с нем. и предисловие М.И. Се 1.

ребряного.).:М – Колос, 1982.

Бойлс Д., Биоэнергетика: технология, термодинамика, издержки.: Агро 2.

промиздат, 1987.

Соуфер С., Заборски О., Биомасса, как источник энергии. М: Мир 1985.

3.

4. http://www.biomass.kiev.ua/ 5. http://www.bioenergy.by/ 6. http://www.cogeneration.ru/ Пат. РФ: МПК C02F11/04 A01C3/00 C02F103/20. – №2349556;

заявл.

7.

13.06.2007;

опубл. 20.03.2009.

УДК 622.276. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПОДГОТОВКА НЕФТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОДЕЭМУЛЬГАТОРОВ Кольчевская И.В., Москвина Е.Н.

Тюменский государственный университет, г. Тюмень E-mail: irishechka_72@mail.ru Важнейшим звеном в цепочке процессов получения нефтепродук тов является подготовка нефти к переработке. Получение товарной обезвоженной нефти из образующихся при добыче и транспортировке нефти с водой стабильных водонефтяных эмульсий на месторождениях России достигается их нагревом до 40оС – 70оС и вводом специальных реагентов, деэмульгаторов. Однако необходимость нагревания эмульсий значительно увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты на подготовку нефти из-за включения в комплекс установок металлоемких котельных печей, теплообменной и запорной арматуры. Кроме того, по вышение температуры подготовки нефти приводит к переходу ее легких фракций в газообразную фазу и снижению выхода товарной нефти, а также увеличению скорости коррозии трубопроводов отделяемой от во донефтяных эмульсий горячей подтоварной водой и риску возникнове ния экологических аварийных ситуаций на промыслах. Поэтому разра батываемая в данной работе энергосберегающая низкотемпературная технология подготовки нефти с использованием лишь естественного тепла водонефтяных эмульсий даже в условиях низких зимних темпера тур России весьма актуальна и представляет очевидный практический интерес.

Научная и практическая значимость данной работы определяется тем, что она одновременно относится к трем приоритетным инноваци онным направлениям России: 1) энергосбережение;

2) нанотехнологии и наноматериалы;

3) рациональное природопользование и экология.

Величина энергосбережения за счет отказа от нагрева водонефтя ных эмульсий при подготовке нефти в зимнее время составляет более МВт энергии (187975 МВт·час в год) на каждые 10 тыс.тонн нефти (ти пичный объем подготовки нефти на одном месторождении в сутки). В пересчете на электроэнергию такой энергии достаточно для работы бо лее 200 тысяч электроламп мощностью 100вт, что достаточно для осве щения небольшого города, особенно если использовать энергосберега ющие электролампы. Причем величина энергосбережения от отказа от нагрева водонефтяных эмульсий повышается по мере роста их обвод ненности, так как теплоемкость пластовой воды в два раза превышает теплоемкость нефти.

Осуществление энергосберегающей низкотемпературной подго товки нефти становится возможной лишь благодаря разработке принци пиально новых нанопродуктов, нанодеэмульгаторов. Составы наноде эмульгаторов в отличие от существующей мировой практики чисто эм пирического подбора состава деэмульгаторов под водонефтяные эмуль сии конкретных месторождений, направленно оптимизируются на на ноуровне с использованием современных экспериментальных методов (диэлектрических, оптических, микроскопических) таким образом, что их молекулы приобретают способность находиться в растворах в виде жидкокристаллических наночастиц с размерами 30-100нм. В этом слу чае реализуется дополнительный высокоэффективный механизм де эмульгирования (наномеханизм деэмульгирования) обусловленный экс тракцией содержащихся в нефти молекул природных эмульгаторов жидкокристаллическими частицами нанодеэмульгатора. Особенностью наномеханизма деэмульгирования реагентов является противополож ный знак изменения межфазного натяжения их нефтяных растворов на границе с водой нв по сравнению с общеизвестным, адсорбционным (Ребиндеровским) механизмом деэмульгирующего действия, что свиде тельствует о наличии не количественного, а качественного изменения их принципа действия. То, что получаемые по разрабатываемой в рабо те методике нанодеэмульгаторы действительно обладают способностью осуществлять низкотемпературную подготовку нефти, а также непри годность для этой цели не только отечественных, но и лучших импорт ных деэмульгаторов, например, Separol WF-41, подтверждает рис. 1.

Достоинством нанодеэмульгаторов является также возможность существенного повышения качества отделяемой от водонефтяных эмульсий подтоварной воды, что имеет экологическую значимость, по скольку снижает риск загрязнения окружающей среды углеводородами.

Поскольку проблемы у нефтяных концернов в связи с экологическими требованиями на качество подтоварной воды с каждым годом возраста ют, использование нанодеэмульгаторов может оказаться приоритетной в системе мер по охране окружающей среды от загрязнения в нефтега зовой промышленности и ТЭК.

Рис. 1. Сопоставление количества воды (Wводы%), выпадающей через 1 час из водонефтяной эмульсии с двумя разными нефтями (диаграмма А и Б) при температуре 23оС и 45 оС – 50оС после ввода нанодеэмульгатора, деэмуль гатора Separol WF-41 (Производитель Канада, фирма Backer) и трех де эмульгаторов ЗАО «Когалымский завод химических реагентов»: ХПД-511, ХПД-021, ХПД-006, поставляемых на месторождения «Лукойл-нефть» Рос сии Энергосбережение при использовании нанодеэмульгаторов дости гается их способностью осуществлять низкотемпературную подготовку нефти, обеспечивающей снижение потерь легких фракций нефти и энергозатрат на нагрев водонефтяных эмульсий при получении товар ной нефти.

УДК 697. ТЕПЛО-МАССООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ И ВЛАГИ В СИСТЕМЕ ВЕНТИЛЯЦИИ Мезенцев И.В., к.т.н.

Институт теплофизики им. Кутателадзе СО РАН, г. Новосибирск E-mail: mezn@itp.nsc.ru Для одновременного решения проблем регенерации теплоты и предотвращения обледенения в системе вентиляции, а также поддержа ния комфортной влажности в вентилируемом помещении, предложено новое тепло-массообменное устройство [1,2]. В нем перед теплоаккуму лирующей средой, выполняющей функцию регенерации теплоты, раз мещают слой адсорбента, с помощью которого можно решить задачу регулирования влажности воздушных потоков. Для анализа оптималь ных условий работы теплоаккумулирующего слоя было проведено ис следование теплообмена при протекании воздуха через неподвижный слой теплоаккумулирующей среды в лабораторном прототипе регенера тора в циклическом режиме. В работе [3] было изучено влияние време ни контакта воздуха с теплоаккумулирующей засыпкой и периодично сти переключений потока на степень регенерации теплоты. Полученные результаты позволили выбрать материал теплоаккумулирующей засып ки, и размер его гранул. Влагообмен между неподвижным слоем адсор бента и потоком воздуха, протекающим через него в циклическом ре жиме, был исследован экспериментально [4].

На основании опыта, полученного при конструировании и эксплуа тации лабораторных моделей [4,5], создано тепло-массообменное устройство с расходом воздуха, достаточным для вентиляции обычной двухкомнатной квартиры. Созданный образец позволяет эффективно утилизировать теплоту и влагу вентиляционного воздуха и устойчиво работает в условиях низких температур. Воздух последовательно пода вали вентиляторами из комнаты на улицу и обратно. Режимы работы устройства зависели от конкретных погодных условий во время испы таний.

Тепло-массообменное устройство было смонтировано в трубе диа метром 378 мм и длиной 1000 мм, теплоизолированной снаружи (рис.1).

Внутри трубы устанавливали кассеты с адсорбентом и теплоаккумули рующим материалом. Адсорбент весом 13.9 кг (ИК-011-1, гранулы диа метром 2.8 мм и длиной 5–7 мм) засыпали в кассету L = 90 мм, которую ставили первой со стороны поступления теплого воздуха. Затем поме щали 3 кассеты с отсевом гравия полидисперсного состава со средним размером частиц (определенным методом вытеснения) равным 5.2 мм, выполняющими функцию теплоаккумулирующей среды. Общая длина слоя гравия составляла 270 мм, а вес – 52.2 кг. После каждой кассеты устанавливали хромель-копелевые термопары. Абсолютную влажность воздуха измеряли датчиками ИВА-6Б со стороны комнаты и улицы.

Теплый и холодный воздух подавали вентиляторами типа Vent 100L, установленными на входе и выходе устройства. Тепло-массообменное устройство оборудовано системой измерений температуры и влажности и системой автоматики, изменяющей направление движения воздуха по заданной программе (обычно при достижении заданной разности тем ператур Т воздуха на выходе (входе) устройства и на улице (в комна те)).

Рис.1. Внешний вид тепло-массообменного устройства.

Влажный и теплый воздух из помещения (цикл вытяжки) продува ли с помощью вентилятора через слой относительно сухого адсорбента, который поглощал влагу, содержащуюся в воздухе. Сухой и теплый воздух далее поступал в теплообменную насадку и нагревал ее, охла ждаясь при этом до температуры наружного воздуха. Температура воз духа на выходе из устройства сначала была равна температуре наруж ного воздуха, а затем, из-за конечной теплоемкости теплообменной насадки, начинала постепенно повышаться. После изменения темпера туры на выходе на заданную величину (Т = 5.0, 7.5, 10.0, 12.5 или 15.00С), направление движения воздуха изменяли на обратное. Холод ный и сухой воздух с улицы (цикл приточки) нагревался в слое теплоак кумулирующей насадки, а затем увлажнялся в слое адсорбента и посту пал в помещение с температурой и влажностью, близкими к значениям температуры и влажности воздуха, поступающего в регенератор в цикле вытяжки. Постепенно температура и абсолютная влажность приточного воздуха начинали уменьшаться, и после изменения температуры на ве личину Т направление движения воздуха переключали на обратное, и цикл повторялся.

30 Т, 0C А Б В - - Д Г - 6 d, г/м М Н О К П 3000 t, с 0 600 1200 1800 – на теплом конце, – между адсорбентом и насадкой, – на холодном конце Рис. 2. Изменение температуры, абсолютной влажности в ходе работы ре генератора теплоты и влаги (расход 113.1 м3/ч, Т = 10.00С).

На рис. 2 представлены изменения температуры и абсолютной влажности в ходе работы регенератора. Коэффициенты регенерации теплоты и влаги рассчитывали как отношение площадей SАВГД / SАБГД и SМОПК / SМНПК соответственно. Поскольку разница температур в комна те и на улице изменялась в ходе экспериментов, удобно представлять коэффициент регенерации теплоты в зависимости от безразмерного пе репада температур, а коэффициент регенерации влаги – от безразмерно го перепада абсолютной влажности воздуха. Оказалось, что все экспе риментальные данные по коэффициентам регенерации теплоты можно описать зависимостью, подробно в [5]. Испытания описанного устрой ства показали, что коэффициенты регенерации теплоты изменяются в интервале 0.86 – 0.96, а регенерации влаги в интервале 0,58 – 0,88. Ко эффициенты в формулах, по-видимому, зависят от конкретной кон струкции устройства и природы и количества адсорбента и теплоакку мулирующей среды.

Время переключения направления движения воздуха зависит от требуемой кратности воздухообмена, количества адсорбента и теплоак кумулирующей засыпки, а также заданной степени регенерации тепло ты и влаги. Можно отметить, что при средней разности температур Т = 10.0 0С, время между переключениями составляет достаточно большую величину (16 мин.), и при этом степень регенерации теплоты составляет 91%.

Оценка экономической эффективности применения такого устрой ства в стандартной жилой двухкомнатной квартире в климатической зоне Западной Сибири представлена в [5].

Натурные испытания тепло-массообменного устройства, проведен ные при низкой температуре наружного воздуха, показали, что коэффи циенты регенерации теплоты и влаги можно целенаправленно и относи тельно независимо варьировать в широких пределах, изменяя время по луцикла, природу и размер гранул адсорбента и теплоаккумулирующей насадки, а также их количества. Использование адсорбента обеспечива ет наряду с высокой степенью регенерации вентиляционной теплоты регулируемый возврат в помещение влаги и позволяет исключить обра зование льда на выходе регенератора при низкой наружной температу ре. Время между переключениями направления движения воздуха зави сит от требуемой кратности воздухообмена, количества адсорбента и теплоаккумулирующей засыпки, а также заданной степени регенерации теплоты и влаги.

Список литературы 1. Аристов Ю.И., Мезенцев И.В., Мухин В.А. Устройство для регулирова ния теплообмена в системе вентиляции офисных и жилых помещений. Патент РФ № 49209.

2. Аристов Ю.И., Мезенцев И.В., Мухин В.А. Способ регулирования теп лообмена в системе вентиляции офисных и жилых помещений и устройство для реализации этого способа. Патент РФ № 2277205.

3. Аристов А.Ю., Мезенцев И.В., Мухин В.А. Новый подход к регенерации теплоты и влаги в системе вентиляции помещений. 1. Лабораторный прототип регенератора. ИФЖ. 2006. Т.79, № 3. С.143-150.

4. Аристов Ю.И., Мезенцев И.В., Мухин В.А. Исследование влагообмена при протекании воздуха через неподвижный слой адсорбента. ИФЖ. 2005, Т.78, № 2. С.44-50.

5. Аристов А.Ю., Мезенцев И.В., Мухин В.А. Новый подход к регенерации теплоты и влаги в системе вентиляции помещений. 2. Прототип реального устройства. ИФЖ. 2006. Т.79, № 3. С.151-154.

УДК 621. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРОКОМПРЕССИОННОГО ТЕПЛОВОГО НАСОСА В БИВАЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ Мезенцева Н.Н.

Институт теплофизики СО РАН, г. Новосибирск E-mail: mezn@itp.nsc.ru Применение в энергетике более эффективных и экологически чи стых технологий на сегодняшний день является одной из важнейших задач. Это связано как с необходимостью экономии энергоресурсов, так и с защитой окружающей среды. И проблема защиты окружающей сре ды еще более обострится в связи с ожидаемым возрастанием потребле ния угля.

Одной из перспективных энергосберегающих технологий, дающих возможность экономить органическое топливо, снизить до минимума загрязнение окружающей среды, а так же удовлетворить нужды потре бителей в высокопотенциальном тепле, является применение тепловых насосов. Тепловой насос представляет собой компактную установку, преобразующую низкопотенциальное тепло в энергию более высокого потенциала, пригодную для практического использования. В качестве источников низкопотенциальной теплоты может быть использована не только вода технологических циклов, но и тепло грунтовых, артезиан ских, термальных вод, промышленных стоков, воды рек, озер, морей и любое бросовое тепло. Следует отметить, что за рубежом выгодно ис пользовать низкопотенциальное тепло, а в России, в стране холода, проще построить котельную, чем использовать сбросные низкопотени альные источники теплоты.

Однако даже зимой когда температура наружного воздуха выше – о 10 С, нагрузку котельной может взять на себя тепловой насос. При по нижении температуры наружного воздуха появляется возможность ис пользования различных схем подключения котельной установки (КУ) и теплового насоса (ТН).

Целью данного исследования был анализ различных режимов рабо ты парокомпрессионного теплового насоса с котельной установкой.

Рассмотрены как раздельный, так и бивалентный режимы работы ко тельной установки и парокомпрессионного теплового насоса.

Раздельный режим работы котельной установки и теплового насо са. При таком режиме работы ТН с котельной установкой подача пря мой сетевой воды осуществляется в соответствии с графиком 95/70 оС.

Тепловой насос включается с началом отопительного периода и обеспе чивает подачу тепловой энергии до достижения среднесуточной наруж ной температуры -10оС. Дальнейшее применение теплового насоса не целесообразно из-за невозможности подачи прямой сетевой воды в со ответствии с температурным графиком. Далее тепловой насос останав ливается и в работу включается котельная установка. Выше описанная схема приведена на рис.1.

Рис.1. Раздельный режим работы Бивалентный режим работы котельной установки и теплового насоса. Так же был рассмотрен бивалентный режим работы ТН и КУ. В данном режиме работы при достижении среднесуточной наружной тем пературы +10 оС в работу включается тепловой насос. Подача прямой сетевой воды осуществляется в соответствии с графиком отопления 95/70 оС. Тепловой насос обеспечивает подачу тепловой энергии до до стижения среднесуточной наружной температуры -10 оС. Далее тепло вой насос не обеспечивает подачу прямой сетевой воды в соответствии с температурным графиком и в работу включается котельная установка.

При достижении среднесуточной температуры -20 оС тепловой насос отключается и далее работает одна котельная установка. Выше описан ная схема приведена на рис.2.

Рис.2.Бивалентный режим работы Результаты расчетов для раздельного и бивалентного режимов ра боты котельной установки и теплового насоса сведены в таблицу 1.

Для оценки эффективности термодинамического цикла принято ис пользовать коэффициент преобразования энергии Уменьшение перепада между температурами кипения и конденсации в теплонасосном цикле вызывает сокращение работы сжатия из-за увеличения количества теп лоты, подведенной от низкопотенциального источника. И, как следствие, влечет возрастание коэффициента преобразования энергии. Наиболее высокие значения коэффициента преобразования показывает смесь озо нобезопасных хладагентов R32/R152а (50/50%).

Таблица 1. – Результаты расчетов для раздельного и бивалентного режимов работы парокомпрессионного теплового насоса и котельной установки.

Доля теплоты, Стоимость тепло Суммарная Эффективность вырабатывае- вой энергии, вы стоимость Хлада- использования мая рабатываемой тепловой гент энергоресур ТН, КУ, энергии, ТН, КУ, сов,% руб/Гка руб/Гка руб % % л л Раздельный режим работы КУ и ТН R32 73,25 320,91 394,16 21, R152a 65,19 320,91 386,10 22, R134a 67,98 320,91 388,89 22, R32/R152 35,8 64, 69,00 320,91 389,91 22, a R32/R 69,48 320,91 390,39 21, a Бивалентный режим работы КУ и ТН R32 142,19 185,95 328,14 34, R152a 125,37 185,95 311,32 37, R134a 131,31 185,95 317,26 36, R32/R152 62,8 37, 133,26 185,95 319,21 36, a R32/R 134,46 185,95 320,41 35, a Из полученных результатов следует отметить:

1. На сегодняшний день в России ситуация такова, что от работаю щих котельных установок отказаться нельзя. Поэтому предлагается часть тепловой нагрузки снять с котельной и производить тепловым насосом, который в свою очередь является экологически чистым энерго сберегающим устройством.

2. При выработке тепловой энергии в раздельном режиме работы котельной установки (64,2%) и теплового насоса (35,8%) эффективность использования энергоресурсов составляет порядка 22 % как при исполь зовании чистых хладонов, так и при использовании смесей.

3. Результаты исследований показывают, что при бивалентном ре жиме работы теплового насоса (62,8%) и котельной установки (37,2%) эффективность использования энергоресурсов достаточно высока и со ставляет порядка 36 %. Что значительно выше, чем при раздельном ре жиме работы КУ и ТН.

УДК 502.1:665. ТЕХНОЛОГИЯ КАПСУЛИРОВАНИЯ ГРУНТА, ЗАГРЯЗНЕННОГО НЕФТЕПРОДУКТАМИ Михайлова А.С., Михайлова О.С.

Омский государственный технический университет, г. Омск E-mail:Anytka_89@inbox.ru Проблема обезвреживания накопленных и регулярно образующих ся в производственных процессах твердых и пастообразных нефтесо держащих отходов производства, почвогрунтов, загрязненных при ава рийных разливах нефтепродуктов, была и остается весьма актуальной.

Основной путь решения этой задачи – повышение технологичности, экологической эффективности и снижение стоимости обезвреживания таких отходов.[1] Попадая в окружающую среду, ископаемые углеводо роды, в частности нефть и продукты ее переработки, не только губят флору и фауну, но и наносят прямой вред здоровью человека. Устране ние разливов нефти позволяет значительно улучшить санитарное состо яние не только на территориях, непосредственно прилегающих к техно логическим объектам, но и окружающей среды – воздуха и воды. Даже при современных достижениях по охране окружающей среды загрязне ние почвогрунтов нефтью в процессе ее добычи, транспортировки и хранении остается проблемой не решенной. По уровню техногенного влияния на окружающую природную среду нефтегазовый комплекс за нимает одно из первых мест среди других производств, загрязняя прак тически все компоненты природной среды. Естественное восстановле ние плодородия почв при загрязнении нефтью происходит значительно дольше, чем при других техногенных загрязнениях.[2] Среди методов ликвидации нефтяных загрязнений почв выделяют ся следующие группы методов: механические, физико-химические, биологические.

Механические:

1) -обваловка загрязнения;

-откачка нефти в емкости насосами и вакуумными сборщиками;

-замена почвы.

Вывоз почвы на свалку для естественного разложения. Однако при этом проблема очистки при просачивании нефти в грунт не решается.

Физико-химические:

2) – Сжигание (экстренная мера при угрозе прорыва нефти в водные источники). В зависимости от типа нефти и нефтепродукта таким путем уничтожается от 1/2 до 2/3 разлива, остальное просачивается в почву.

- Промывка почвы. Проводится в промывных барабанах с приме нением ПАВ, промывные воды отстаиваются в гидроизолированных прудах или емкостях, где впоследствии производятся их разделение и очистка.

- Дренирование почвы. Разновидность промывки почвы на месте с помощью дренажных систем;

может сочетаться с биологическими ме тодами, использующими нефтеразлагающие бактерии.

- Экстракция растворителями. Осуществляется в промывных барабанах летучими растворителями с последующей отгонкой их паром.

- Сорбция. Сорбентами засыпают разливы нефтепродуктов на сравнительно твердой поверхности (асфальте, бетоне, утрамбованном грунте) для поглощения нефтепродукта и снижения опасности по жара.

- Термическая десорбция (крекинг). Применяется при наличии со ответствующего оборудования, но позволяет получать полезные продукты вплоть до мазутных фракций.

- Химическое капсулирование. Новый метод, заключающийся в пе реводе углеводородов в неподвижную, нетоксическую форму.

Биологические:

3) -Биоремидиация с применением нефтеразлагающих бактерий.

Необходимы запашка культуры в почву, периодические подкормки рас творами удобрений, ограничения по глубине обработки, температуре почвы;

процесс занимает 2-3 сезона.

-Фитомелиорация. Устранение остатков нефти путем высева нефтестойких трав (клевер ползучий, щавель, осока), активизиру ющих почвенную микрофлору;

является окончательной стадией рекуль тивации загрязненных почв. [3] Одной из перспективных интенсивных технологий обезвреживания нефтезагрязненных материалов различной консистенции, особенно для территорий Крайнего Севера, является применение метода реагентного капсулирования, отличающегося от других способов обезвреживания промышленных загрязнений универсальностью, высокой надежностью и экономичностью. Реализация технологии реагентного капсулирования может осуществляться с применением доступных реагентов и неслож ных технических средств. Гидроокись кальция, слабо растворяющаяся в воде, образует в водном растворе с двуокисью углерода трудно раство римый карбонат кальция. Именно он действует как защитный, изоли рующий инертный слой, который с течением времени, при продолжаю щемся воздействии двуокиси углерода дополнительно увеличивает свою толщину.

Указанный процесс описывается известными химическими уравне ниями:

СаО Н 2О Са (ОН ) 2, Са(ОН ) 2 СО2 СаСО3 Н 2О.

После проведения процедуры капсулирования стоит вопрос даль нейшего хранения или утилизации капсул, которые в данной ситуации являются промышленным отходом и оказывают воздействие на окру жающую среду. Внешний осмотр материала и испытания на прочность показали, что с течением времени происходит упрочнение оболочки капсул, при этом механических разрушений капсул и выделение нефти за весь срок хранения не наблюдалось. Контакт капсул с водой является естественным его состоянием.

При длительном хранении капсулированного материала на откры том воздухе на промышленных площадках в условиях Крайнего Севера не происходит нарушение структуры капсул. На примере исследования капсул со сроком их изготовления 3 месяца, 3 года и 6 лет показано, что устойчивость капсул к воздействию природных и техногенных факто ров повышается с увеличением срока их хранения.

Анализ температурных воздействий, на примере трехкратного за мораживание и размораживание капсул, показал, что колебания темпе ратур не приводит к деструкции гранул капсулированной нефти и к вы ходу ее в окружающую среду.

Экспериментально доказано, что реальные кислотные дожди с со держанием серной и азотной кислот до 1% масс в месте контакта с кап сулированным материалом не вызывают его разрушения.[4] Лабораторные исследования и промышленные испытания показа ли, что вторичные продукты реагентной технологии могут эффективно использоваться для различных целей, в том числе:

-для существенного долгосрочного снижения скорости почвенной коррозии установленных на поверхности и под землей металлических изделий (трубопроводы различного назначения, арматуры, фундаменты, сваи) путем их размещения в среду вблизи объекта защиты;

-для создания водонепроницаемого слоя или слоя с регулируемой водопроницаемостью при сооружении строительных площадок и поли гонов хранения отходов;

-при реализации комплексной технологии обезвреживания отходов, где получаемый при этом вторичный продукт применяется на месте его образования в качестве сорбента для первичной очистки вод с большим содержанием нефтепродуктов;

-для изготовления асфальтобетонов.

Список литературы Реагентное капсулирование нефтезагрязненных отходов с полезным ис 1.

пользованием конечных продуктов технологии/Н.Д.Цхадая, Ю.М. Герж берг, А.Н. Попов и др.//Известия Коми научного центра УрО РАН- Сык тывкар,2010г.-вып.1-С.72- Логунова Ю.В., Токарев В.В., Штриплинг Л.О. Применение технологии 2.

обезвреживания отходов транспорта нефти в условиях Севера // Нефте газовый терминал. Выпуск 2. – 2008.

Экология.Военная экология: Учебник для высших учебных заведений 3.

Министерства обороны Российской Федерации/ Под общ. ред.

В.И.Исакова – Изд.2, перераб. И доп. – М.-Смоленск: ИД Камертон – Маджента, 2006.-724с. [электронный ресурс]. URL: http://big archive.ru/bio/military_environment/134.php Логунова Ю.В.Совершенствование технологии и оборудования для 4.

обезвреживания нефтезагрязненных материалов методом реагентного капсулирования: Дис. Канд.техн.наук.-Омск,2009-147с.

УДК 504:546. ПРОБЛЕМЫ СБОРА И УТИЛИЗАЦИИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП Шельмук А.А., магистрант Омский государственный технический университет, г. Омск E-mail: Anastasia-shelmuk@yandex.ru Руководство России придает большое значение проблеме энерго емкости и энергосбережения во всех областях государственного хозяй ствования: промышленности, сфере услуг, жилищном секторе.

В настоящее время наблюдается рост использования ртутных ламп в производстве и быту, который обусловлен исключительной особенно стью ртутных источников света: их световая отдача достигает 100 лм/Вт при низкой рабочей температуре и сроке службы до 40 тысяч часов. Эти значения в десятки раз превышают соответствующие параметры ламп накаливания. Учитывая постоянный рост стоимости мировых энергоре сурсов, легко понять, что в ближайшее время альтернативы люминес центным лампам нет. Поэтому они также называются энергосберегаю щими.

С целью снижения энергоемкости Федеральным законом от 23 но ября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергети ческой эффективности и о внесении изменений в отдельные законода тельные акты Российской Федерации» [1] предусмотрен поэтапный пе реход на использование энергосберегающих ламп взамен ламп накали вания.

В общем объеме используемых в России светильников по данным на 2009 г. на долю ламп накаливания приходится 52%. Остальное, за исключением галогенных ламп в количестве 1%, составляют энергосбе регающие ртутьсодержащие лампы. Это трубчатые линейные люминес центные лампы низкого давления, используемые для освещения поме щений (30%), ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ и ДНаТ, применяемые для наружного освещения (10%), и энергосберегающие компактные люминесцентные лампы (6%) [2].

Основным потребителем энергосберегающих компактных ламп яв ляется население – на его долю приходится около 70% продукции. В связи с отсутствием организованных систем сбора, отработанные ком пактные люминесцентные ртутьсодержащие лампы выбрасываются населением вместе с мусором, загрязняя ртутью мусоропроводы, свалки и окружающую среду.

При содержании ртути в компактных энергосберегающих лампах около 2–7 мг, они, также как и другие люминесцентные лампы при раз рушении представляют серьезную угрозу для окружающей среды и че ловека, так как предельно допустимые концентрации ртути в атмосфер ном воздухе населенных мест составляют 0,0003 мг/м3.

Таблица 1. – Содержание ртути в лампах отечественного и зарубеж ного производства, мг/м ПДК населенных мест 0,0003 мг/м Группа ламп Отечественные произ- Зарубежные произво водители дители Люминесцентные трубчатые 40-65 Высокого давления (ДРЛ) 50-600 Металлогалогенные 40-60 Натриевые высокого давления 30-50 Неоновые трубки 10 Компактные люминесцентные 5 2- лампы Основное поражающее действие этого яда на человека наступает при вдыхании паров металлической ртути (в организме их задерживает ся примерно 80%). Ртутные пары поражают клетки центральной нерв ной системы, другие органы и приводят к тяжелым заболеваниям. По этому во многих странах мира и в России особое внимание уделяется созданию специальной системы утилизации ртутьсодержащих отходов, при которой последние изымаются из общего потока отходов и перера батываются на специальных предприятиях.

Однако в целом по стране из отслуживших свой срок более 70 млн ртутных ламп ежегодно перерабатывается не более 40%. Исключение составляют лишь некоторые районы страны, прежде всего, Москва и Московская обл., где перерабатывается до 85% используемых ртутных ламп.

Анализ состояния программ сбора и переработки энергосберегаю щих ламп за рубежом указывает на то, что имеющиеся подходы в Евро союзе, США и мире значительно отличаются и зависят от отношения к ним общества, месторасположения и финансовых возможностей. В Германии и ряде европейских государств все расходы на утилизацию электрического и электронного оборудования берет на себя производи тель. В США в каждом штате проводится своя политика по утилизации.

Это программы сбора в магазинах, спонсируемые розничной торговлей и программы сбора, спонсируемые государством или коммунальными службами [3].

В России, по действующему законодательству, как юридические, так и физические лица являются собственниками отходов – вышедших из употребления ламп и обязаны собирать и сдавать их на утилизацию, обеспечивая санитарно-эпидемиологическое благополучие населения за счет собственных средств.

Таким образом, оплата услуг сбора и переработки отработавших энергосберегающих компактных ртутьсодержащих ламп оплачивается либо самим потребителем ламп, либо органами местного самоуправле ния, которые должны организовывать и финансировать эти работы.

В настоящее время созданы модификации оборудования, позволя ющие перерабатывать энергосберегающие лампы различной формы и размеров – от небольших ламп для подсветки цифровой техники (диа метром 1-2 мм) и фигурных энергосберегающих бытовых, до прямых ламп солярия от 2-х и более метров. Для перевозки люминесцентных ламп созданы специальные транспортные контейнеры. Были разработа ны демеркуризационные комплекты для самостоятельного удаления ртутных загрязнений в бытовых условиях от разбившихся люминес центных ламп и термометров [4].

Так как компактные люминесцентные лампы более хрупкие, чем обычные трубчатые, то для их сбора рекомендуются легко переносимые небольшие контейнеры с полиэтиленовым вкладышем, обеспечиваю щим герметичность упаковки. На каждом пункте сбора необходимо иметь контейнер для целых ламп, контейнер для поврежденных ламп и демеркуризационный комплект для устранения возможных ртутных за грязнений, снабженный подробной инструкцией согласованной с Ро спотребнадзором.

Так по средним оценкам для оснащения на первом этапе имеющих ся пунктов приема люминесцентных ламп в управляющих компаниях и предполагаемых пунктах сбора шаговой доступности в магазинах элек тротоваров и бытовой техники для миллионного города потребуется 7 7,5 тыс. оборотных контейнеров и 1750 демеркуризационных комплек тов.

В результате мероприятий по контролю было выявлено полное от сутствие необходимой инфраструктуры по централизованному сбору и переработке компактных люминесцентных ламп, особенно в отношении бытового сектора их использования.

Из всего вышеизложенного следует сделать вывод о том, что необ ходимо в кратчайшие сроки инициировать в органах государственной власти субъектов РФ и местном самоуправлении решение следующих вопросов: 1) создание механизмов и систем сбора отработанных ком пактных люминесцентных ламп от населения и хозяйствующих субъек тов;

2) оценка эффективности существующих систем утилизации (пере работки) собранных ламп и необходимости их модернизации или уве личения мощности.

Список литературы 1. Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбереже нии и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»

2. Энергосовет. Современные техногогии на пути к энергосбережению:

информационный бюллетень, №1 (6) январь 2010 [электронный ресурс]. URL:

http://energosber.info/articles/technologies-sub/65151/ 3. ЭСКО. Электронный журнал энергосервисной компании «Экологиче ский системы» – №8 август 2010 [электронный ресурс]. URL: http://esco ecosys.narod.ru/2010_8/art317.htm 4. Развитие теплоснабжения в России в соответствии с Энергетической стратегией до 2030 г.// Новости теплоснабжения: Научно-технический жур нал. – – №2 (114) [электронный ресурс]. URL:

http://www.ntsn.ru/2_2010.html УДК 621.181.

АНАЛИЗ МЕТОДОВ СЖИГАНИЯ ВОДОУГОЛЬНОЙ СМЕСИ ИЗ ЧЕЛЯБИНСКОГО БУРОГО УГЛЯ Осинцев К.В., к.т.н.

Южно-Уральский государственный университет (ФГБОУ ВПО ЮУрГУ (НИУ)), г. Челябинск E-mail: osintsev2008@yandex.ru В топках со слоевым сжиганием твердого топлива небольших кот лов на слоевую механическую решетку часто подают куски угля очень больших размеров до 70 – 100 мм и более. При прохождении рабочего пространства в топке в слое воспламеняются и выгорают летучие веще ства, а коксовый остаток выгорает полностью в основном у наиболее мелких частиц с размером до 10 – 15 мм. После прохождения рабочего цикла слой выводится с решетки в золоотводящий канал. Мехнедожог составляет 30 – 40 % и более, снижая значение КПД до 40 – 50 % (про ектное значение – 80 %). Одно из направлений улучшения технологии сжигания топлива – его дробление до фракций 15 мм, что приведет к работе котла на проектном значении КПД – 80%, однако не решает про блему с загрязнением окружающей среды. Другое направление предло жено ЗАО «Компомаш-ТЭК» – сжигать суспензию из переизмельченно го топлива с размерами частиц 3 мкм с добавлением воды и в про центном соотношении уголь/вода 60/40. В обводненной среде суспензии при этом растворяется и большая часть вышедших из крупных кусков летучих веществ. Опыт сжигания суспензионных топлив, выполненных на базе воды как гидроносителя, показывает, что при распыливании в топке сгорают полностью летучие и наиболее мелкие частицы коксово го остатка, уменьшаются выбросы в атмосферу летучей золы оксидов азота [1–4]. Это новое для топок небольших размеров направление сжи гания применительно к челябинскому бурому углю ухудшенного каче ства требует опытной проверки и тщательного изучения с разработкой опытных образцов, в случае положительного решения приведет к не плохим экологическому и экономическому выигрышам.

В топках с факельным сжиганием пылевидного топлива проблема с выгоранием топлива (кроме тощих углей и антрацита), как правило, не возникает. Ранее были сделаны попытки использования в них водо угольной суспензии – смеси угольной пыли и воды с присадками по верхностно активных веществ (ПАВ). Вода, являясь обычным тепловым балластом, снижала условную теплоту сгорания топлива пропорцио нально своему содержанию в смеси. Применительно к бурому углю это наглядно показывают опыты на котле ТП-35, проведенные УралВТИ совместно с КирНИИЭ в 1981 – 1983 г.г. на ТЭЦ г.Мин-Куш [1, 2]. На рис.1 представлено изменение безразмерной температуры и степени вы горания топлива вдоль условной длины факела от среза горелок до вы ходного окна топки. Из рисунка 1 видно, что основная масса топлива до 90 % выгорает на горизонтальном участке факела перед горелками.

Здесь же развивается максимальный уровень температуры факела;

на вертикальном участке топочной камеры факел охлаждается до фиксиру емого опытного значения Т = Тпт = 1230 К (в топочном окне на выходе дымовых газов из топки параметр Т/Тпт = 1,0;

а = 0,95). При подаче в топку распыленной суспензии из угольной пыли с максимальным раз мером до 350 мкм с добавлением воды до 50 % и ПАВ – 1 % (ВУС-1) характер горения резко изменяется: температурный уровень факела в зоне воспламенения резко падает. Поддержание горения в опытах осу ществлялось подсветкой дизельным топливом в количестве 7 – 12 % по тепловыделению. Процесс воспламенения и дожигания сильно растяги вается, что приводит к повышенному недожогу при интегральном зна чении а = 0,82 за топкой, потерям теплоты с уходящими газами, сниже нию КПД котла, дополнительным потерям на распыление.

Вместе с тем, при анализе зольного остатка было обнаружено, что наиболее весомый вклад в отклонения интегральных значений степени выгорания вносят наиболее крупные фракции с R 90 мкм, рис.2. Это относится и к пылевому сжиганию и к сжиганию ВУС. Фракции с R 90 мкм выгорают в топке до 90 – 95 %, а выделенные частицы с R мкм сгорают уже практически полностью. Летучие вещества, присут ствующие в исходном угле, частично растворяются в суспензионной воде, частично сохраняясь в пылевой составляющей, и также как в пы леугольном факеле, сгорают в первую очередь вместе с коксовой мело чью. Отметим: при распыливании ВУС дробится на капли, при нагреве в топке происходит испарение паров воды и летучих веществ, а частицы кокса, входящие в состав капель, спекаются, образуя конгломераты, по ведение которых в части окисления и тепловыделения мало отличается от поведения пылевых частиц в факеле и может быть описано общими математическими зависимостями. Расчет (ВУС-2) по таким зависимо стям показывает, что факел ВУС-2 из частиц с размерами 3 мкм уже вписывается в процесс горения обычного угля, рис.1. Отсюда возмож ность сделать прогноз: переход к суспензии нового поколения на пере измельченных частицах (ВУС-2) приведет к улучшению процесса горе ния и технико-экономических показателей котла в сравнении с теми же показателями ВУС-1.

Т/Тпт 1, пыль ВУС- l=lт ВУС- 1, люки для зондирования 0, пыль стандартного помола мелкодисперсный помол 3 мкм воздух условная ВУС- а траектория ВУС 0,75 пыль факела ВУС- 0, 0, опытно-расчетные зависимости расчет, прогноз пыль l= 0,25 0,50 0,75 l=lт а) б) Рис. 1. Характер изменения безразмерной температуры и степени выгора ния топлива пылевого и суспензионного факелов на котле ТП-35 (исходное топливо – бурый уголь) В энергетике получен уникальный опыт раздельного и совместного сжигания сгущенных шламов и угольной пыли на мощном котле блока 200 МВт Беловской ГРЭС. Шлам – смесь мелкофракционной пыли раз мером до 150-350 мкм с водой, полученный после гидротранспорта угля с размером кусков до 25 мм от шахты Инская до угольного склада Бе ловской ГРЭС [5]. Основные недостатки технологии – частое попадание крупных фрагментов топлива 350 мкм в форсунки и их забивание, а также снижение КПД котла.

а 0, 0, сжигание пыли 0, а 0, 0, 0, сжигание ВУС 0,25 0,50 0,75 l=lт Рис.2. Изменение степени выгорания топлива: 1,4 – интегральные кривые, 2,5 – фракции R 90 мкм, 3,6 – фракции R 90 мкм Аналогичный опыт получен на котле блока 200 МВт Новосибир ской ТЭЦ-5, где столкнулись с той же проблемой [5]. Сюда подавали смесь с размером частиц до 350 мкм по трубопроводу длиной 250 км, смесь расслаивалась и забивала трубопровод. Переход на смесь с разме рами частиц 3 мкм должно устранить проблемы подачи и распылива ния, резко улучшить процесс горения.

Таким образом, если учитывать накопленный опыт сжигания водо угольных суспензий на промышленных котлах, то каких-либо каче ственных переходов вряд ли можно ожидать. Сохраняется общая тен денция пассивирования воспламенения и горения при балластировании факела инертным веществом. В суспензии избыточная вода является обычным балластом, снижающим удельную теплоту сгорания пропор ционально ее содержанию в смеси. Для кузнецких углей с теплотой сго рания 5000 ккал/кг смесь имеет рабочую теплоту сгорания 3000 ккал/кг.

Это очень высокий показатель относительно углей и смесей бурых уг лей. Исходный качественный челябинский бурый уголь имеет теплоту сгорания 3600 ккал/кг, а его смесь – 2160 ккал/кг, то есть такую же как и сегодняшний уголь ухудшенного качества сильно забалластированный породой и влагой [4]. Разбавлять его водой дальше уже не имеет смыс ла. А вот организовать совместное обогащение и формирование смеси с размерами угольных частиц 3 мкм вполне реально.

Список литературы Перспективы, основные результаты исследований и проблемы использо 1.

вания водоугольных суспензий с энергетике / А.М. Хидиятов, В.В.

Осинцев // Электрические станции. – 1988. – №9. – С. 2 – 11.

Моделирование технологических схем сжигания кавакского бурого угля, 2.

доставляемого на ТЭС гидротранспортом / А.К. Джундубаев, А.М. Хи диятов, В.В. Осинцев // Теплоэнергетика. – 1987. – №5.

Оценка влияния влагосодержания на устойчивость воспламенения ка 3.

вакского бурого угля / А.К. Джундубаев, А.М. Хидиятов, В.В. Осинцев // Теплоэнергетика. – 1988. – №1.

Осинцев, В.В. К вопросу подготовки и сжигания высококонцентриро 4.

ванной водоугольной суспензии кузнецкого угля / В.В. Осинцев, А.М.

Хидиятов, А.К. Джундубаев // Материалы конференции по горению ор ганического топлива, Новосибирск, 1985.

Выбор технологии сжигания сгущенных шламов в энергетических кот 5.

лах / А.М. Хидиятов, В.В. Осинцев // Электрические станции. – 1990. – №6. – С. 12 – 15.

УДК 697. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕРЫВИСТОГО РЕЖИМА ОТОПЛЕНИЯ АДМИНИСТРАТИВНОГО ЗДАНИЯ Родин А.П. Голдаев С.В., д.ф-м.н.

Научно исследовательский Томский политехнический университет, Энергетический институт 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, E-mail:SVGoldaev@rambler.ru Для зданий, функционирующих только в дневное время (торговые, спортивные, административные, учебные и т. п.), достичь снижения расходов теплоты на отопление можно, применяя периодический режим его работы. В рабочее время в помещениях этих зданий поддерживается нормируемая температура, а в нерабочий период система отопления вы ключается полностью или частично. В результате температура воздуха и ограждений снижается. Перед началом следующего рабочего дня необходимо разогреть помещение и поддерживать температуру в нем на заданном уровне в течение рабочего времени. [1] Однако приведённые в работе [1] примеры расчётов температурной обстановки в помещении при прерывистом отоплении и экономической эффективности такого решения, соответствуют климатическим условиям средней полосы Рос сии.

В настоящей работе выполнена оценка экономической эффектив ности использования этого режима отопления для административного здания в г. Томске, на примере здания ГТРК «Дом Радио».

Т,С 1 Тnorm Тmin 0 t t1 t2 t3 t, ч Рисунок 1 Суточный график изменения температуры внутреннего воздуха при «прерывистом» режиме отопления 1, 5 – период поддержания нормативной температуры (Тnorm);

2 – период охлаждения внутреннего воздуха до минимально допустимой температуры;

3 – пе риод поддержания минимально допустимой температуры;

4 – период нагрева Использовалось уравнение для определения значения изменения внутренней температуры отапливаемых зданий за конечный период времени, при заданных расходах теплоты на отопление Q0, с учётом ак кумулирующей способности зданий, полученное в работе [2].

Н tВ z dt dz В Q АК R t t tВ В Н qV (1) где: АК – коэффициент тепловой аккумуляции здания.

для внутренней температуры воздуха в здании из (1) получено:

t, С;

Н t t Q qV t Н Q qV / exp z В Н В (2) АК 0 tнв где – начальная внутренняя температура.

На основе данной зависимости (2) построены графики понижения и повышения температуры внутреннего воздуха, определить время охлаждения (t1 – t2), и нагрева (t3 – t4).

Исходя из строительных и теплотехнических характеристик здания рассчитан коэффициент тепловой аккумуляции здания АК = 64 ч. Су точное изменение температуры внутреннего воздуха ограниченно вре менным интервалом продолжительностью 16 часов, при восьми часовом рабочем дне. При таком допустимом времени снижения температуры и низких значениях температуры наружного воздуха, возможны вариан ты, когда мощности системы отопления будет недостаточно для разо грева здания до необходимой температуры в отведённый временной ин тервал. При заданной температуре наружного воздуха, для сокращения времени разогрева необходимо увеличивать мощность системы отопле ния.


Получена зависимость времени нагрева внутреннего воздуха в здании от 12 С до 20 С (при температуре наружного воздуха -39С), от максимальной мощности системы отопления (рис.2).

ч кВт 110 120 130 Рисунок 2 График зависимости времени нагрева от мощности системы отопления Из графика видно, что увеличение мощности системы более кВт не даёт видимого эффекта сокращения времени нагрева здания.

Был произведён расчёт расходов теплоты при суточном графике изменения температуры внутреннего воздуха, для различных темпера тур наружного воздуха и двух вариантов мощностей системы отопления Q1= 95(номинальная мощность) и Q2=130 кВт(увеличенная мощность).

Осуществлено сравнение с расходом теплоты при непрерывном режиме отопления, за 16 часов и при одинаковой температуре наружного возду ха.

Средняя экономия теплоты за отопительный сезон при двух вари антах мощности представлена в таблице 1.

Таблица1 Экономия тепловой энергии за отопительный сезон ВАРИАНТ Q1=95 кВт ВАРИАНТ Q2=130 кВт средняя средняя суммарная суммарная интервал экономия число интервал экономия число экономия экономия температур за сутки суток температур за сутки суток МДж МДж МДж МДж -40 и ниже 0 -40 и ниже 1,1 0 1,1 -39,9... -35 0 3,3 0 -39,9... -35 0 3,3 -34,9.. -30,0 0 6,4 0 -34,9.. -30,0 0 6,4 -29,9... -25 289 11,1 3 209 -29,9... -25 530 11,1 5 -24,9... -20 400 18,4 7 351 -24,9... -20 541 18,4 9 -19,9... -15 402 28,3 11 390 -19,9... -15 510 28,3 14 -14,9... -10 301 34,9 10 518 -14,9... -10 909 34,9 31 -9,9... -5 141 35,4 4 975 -9,9... -5 851 35,4 30 -4,9...0 166 35,8 5 959 -4,9...0 1800 35,8 64 +0,1...+5 273 38,2 10 441 +0,1...+5 2041 38,2 77 +5,1... +10 379 37,7 14 304 +5,1... +10 1644 37,7 61 итого за отопительный сезон итого за отопительный сезон 68 147 296 МДж МДж Гкал Гкал 16,23 70, На основе полученных результатов можно сделать вывод об эко номической возможности применения режима прерывистого отопления для климатических условий г. Томска. Однако практическая реализация такого режима покажет меньшую экономию т.к невозможно получить максимальную мощность системы отопления в любом диапазоне темпе ратур наружного воздуха.

Литература Сканави А.Н., МаховЛ.М. Отопление: Учебник длявузов. – М. Издатель 1.

ство АСВ, 2006 г.

Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети М.: Издательство МЭИ, 2.

1999.

Быков А.Б., Бабенков В.И., Кравченко Г.М., Теплоэнергетика №7 2003г.

3.

УДК 620. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ Савинков М.С., Сухинин К.А.

Руководитель – Соколов В.Ю.

ФГБОУ ВПО «Оренбургский Государственный Университет»

E-mail: teploosu@mail.ru В последние несколько лет правительство России ведет активную политику энергосбережения. Основным юридическим документом, от ражающим главные аспекты данной политики, является Федеральный закон N 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». К одной из задач, поставленных в законе, относится разработка и внедрение энергосберегающих технологий и оборудования. В качестве решения данной задачи предлагается массо вый отказ от систем централизованного теплоснабжения и повсемест ный переход к децентрализованным системам теплоснабжения (исполь зованию индивидуальных источников тепла, в том числе и нетрадици онных). Мы считаем, что в этом случае наиболее целесообразно приме нять системы теплоснабжения с использованием теплового насоса. Теп ловой насос это устройство для переноса тепловой энергии от источни ка низкопотенциальной тепловой энергии к потребителю (теплоносите лю) с более высокой температурой [2]. Термодинамически в рабо те тепловой насос аналогичен холодильной машине. В летнее время он также может работать на охлаждение воздуха для кондиционирования помещений. Техническая возможность и энергетическая эффективность применения тепловых насосов в качестве источников теплоснабжения и теплохладоснабжения доказана много лет назад.

В Оренбургской области в качестве естественных источников низ копотенциального тепла при работе тепловых насосов могут быть ис пользованы: тепло земли (тепло грунта), подземные воды (грунтовые, артезианские, термальные), наружный воздух. В качестве искусствен ных источников низкопотенциального тепла могут выступать: удаляе мый вентиляционный воздух, канализационные стоки (сточные воды), промышленные сбросы, утилизируемое тепло технологических процес сов, бытовые тепловыделения.

В Оренбургской области наиболее эффективно, на наш взгляд, можно использовать тепловые насосы, получающие тепло от земляного контура или из скважины, т.к. работа таких установок практически не зависит от внешних условий. Одним из самых популярных насосов дан ного типа являются насосы фирмы Nukleon, мощностью от 4,5 до не сколько сотен кВт [1].

Рисунок 1 – Общая схема работы теплового насоса При использовании в качестве источника тепла скалистой породы трубопровод опускается в скважину. Глубина скважины составляет от 100 до 200 метров для системы мощностью 10 кВт.

Глубина промерзания грунта в Оренбургской области, согласно нормативным документам, составляет 160-180 см, в зависимости от ти па почвы. Это дает возможность закладывать трубопровод, по которому протекает антифриз, на глубину всего 2 м. К тому же при правильном проектировании системы не оказывается никакого влияния на зеленые насаждения. Тепло отбирается по трубам, уложенным в землю горизон тально или вертикально (спиралеобразно). Могут использоваться:

1) системы прямого расширения с охлаждающей жидкостью, испа ряющейся по мере циркуляции в контуре трубопровода, заглубленного в грунт;

2) системы с рассольной жидкостью, прокачиваемой по трубопро воду, заглубленному в грунт.

В целом тепловые насосы рассольного типа имеют более низкую производительность по выработке тепловой энергии по сравнению с аг регатами первого типа в силу происходящего в них "двойного" тепло обмена (грунт – рассол, рассол – хладагент) и энергозатрат на обеспече ния работы циркуляции рассола, хотя обслуживать такие системы суще ственно проще.

В Оренбургской области находится много промышленных пред приятий, предприятий сельского хозяйства и т.п., внедрение тепловых насосов на которых позволит снизить потребление природных ресурсов, повысит качество технологического процесса и снизит себестоимость выпускаемой продукции. Как правило, тепловые насосы на таких объ ектах целесообразно использовать с применением искусственных ис точников низкопотенциального тепла.

Применение тепловых насосов в промышленности и жилищно коммунальном хозяйстве имеет следующие преимущества [3]:

возможность использования для теплоснабжения потоков 1) низкопотенциальных вторичных энергетических ресурсов и природной теплоты. Это значительно расширяет ресурсную базу теплоснабжения, делает ее менее зависимой от поставок топливных ресурсов, что весьма важно в условиях дефицита и растущей стоимости органического топ лива.

рациональное использование электроэнергии в системах 2) теплоснабжения. До сих пор использование электроэнергии с преобра зованием ее в теплоту воспринимается энергетической отраслью как не рациональное и ущербное. По существу, расходуемая в тепловом насосе электроэнергия замещает высококачественное топливо: уголь, природ ный газ и жидкое топливо.

более широкое понимание централизации теплоснабжения.

3) Достаточно эффективно тепловые насосы могут использоваться непо средственно в действующих теплофикационных системах с теплоэлек троцентралями. Здесь они могут применяться для снижения температу ры обратной сетевой воды с обеспечением дополнительной выработки электроэнергии по экономичному теплофикационному циклу, а также в системах оборотного водоснабжения для улучшения работы градирен.

свобода выбора привода для теплового насоса. Бесспорно, 4) электропривод является самым распространенным устройством, связы вающим тепловой насос с энергосистемой напрямую. Однако в кон кретных условиях в качестве привода для теплового насоса могут при меняться небольшие гидроэнергетические установки, использующие избыточное давление воды в системе городского водоснабжения и во доотведения вследствие разницы геодезических отметок местности, ветроэнергетические установки, а также газотурбинные установки и двигатели внутреннего и внешнего сгорания. Последние обладают определенным преимуществом перед другими видами привода, по скольку дают возможность догрева теплоносителя после теплового насоса отходящими продуктами сгорания до температуры, существую щей в местных системах теплоснабжения.

Таким образом, в Оренбургской области тепловые насосы могут применяться для обогрева помещений в межсезонье и совместно с си стемой отопления во время отопительного периода, а летом – для кон диционирования воздуха. Также существует возможность их примене ния в системах горячего водоснабжения в течении всего года. Их ис пользование возможно на таких объектах, как: дачи, коттеджи, кварти ры, гостиницы, рестораны, коттеджные городки, офисно-торговые цен тры, производственные помещения Все это позволяет сделать вывод об увеличении доли тепловых насосов на рынке нетрадиционных источников энергии в нашей стране в ближайшие годы. Ведь их основным преимуществом является низкая себестоимость единицы энергии. Хотя цена самой системы достаточно высока, что является одним из главных недостатков.


Список литературы Промышленные тепловые насосы. / Янтовский Е.Н., М., Энергоатомиз 1.

дат, 1989.

Тепловые насосы. Рей Д., Макмайкл Д., М., Энергоиздат, 1982.

2.

Системный подход к оценке эффективности тепловых насосов. Жидович 3.

И.С., Журнал "Новости теплоснабжения", № 4, (20), апрель, 2002, С. 53 – УДК 620. ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СИСТЕМЕ ВЕНТИЛЯЦИИ СТАНЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ Сологуб И.В.

ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

E-mail: Sologub_Irina87@mail.ru Проблема загрязнения воздуха выхлопными газами от автотранс порта особенно ощутима в закрытых ремонтных боксах станций техни ческого обслуживания автомобилей (СТОА). Для обеспечения хорошего качества воздушной среды требуется организация рационального воз духообмена, эффективная работа систем вентиляции и кондициониро вания воздуха и рациональные способы управления этими системами и их эксплуатации. При создании таких систем необходимо учитывать особенности энергопотребления и энергосбережения ресурсов, а так же возможность повторного использования тепловой энергии.

Затраты энергии на работу системы вентиляции складываются из нескольких составляющих [1]: перемещение воздуха вентиляционными установками;

подогрев воздуха в калориферах;

охлаждение воздуха в кондиционере.

Прежде чем более подробно остановиться на рассмотрении вопроса энергосбережения в системе вентиляции СТОА необходимо отметить, что в помещениях, где проводится техническое обслуживание, диагно стирование и текущий ремонт автомобилей, должны поддерживаться требуемый температурный режим, оптимальная влажность и скорость движения воздуха с учетом тепловыделений, тяжести выполняемой ра боты и сезона года.

Производственные участки с выделениями вредных веществ, па ров, пыли (кузнечно-рессорный, сварочный, малярный участки, ремонта приборов системы питания) должны быть изолированы от других по мещений. Помещения для технического обслуживания, диагностирова ния, текущего ремонта и хранения автомобилей оборудуют приточно вытяжной, а канавы, траншеи – приточной вентиляцией, они не должны загромождаться посторонними предметами.

Для поддержания оптимальных параметров воздушной среды про изводственные, вспомогательные и административно-бытовые помеще ния СТО оборудуются системами центрального отопления и приточно вытяжной вентиляции. В соответствии с требованиями СНиП II-93- расчетная температура воздуха в помещениях для хранения автомоби лей составляет 5 °С, в помещениях для технического обслуживания, ди агностирования и текущего ремонта автомобилей – 16 °С, в помещениях складов шин, смазочных материалов, лакокрасочных материалов, хими катов, обтирочных материалов, агрегатов и деталей – 10 °С.

Таким образом, основная задача при проектировании системы вен тиляции для СТОА – создать необходимые условия на рабочих местах, при этом снизив энергопотребление до минимальной величины.

Известным способом снижения этих затрат является использование систем местной вытяжной вентиляции (удаление вредных веществ непосредственно от источника их выделения). За счет переработки ма лых объемов воздуха с высокой концентрацией вредных веществ сни жается энергопотребление. Общеобменная вентиляция более энергоем ка и не способна полностью решить проблему очистки воздушной сре ды, так как строится по принципу разбавления загрязненного воздуха притоком чистого наружного воздуха [2].

Для станции технического обслуживания автомобилей оптималь ным решением для обеспечения комфортных условий труда является комплексная система, состоящая из 2-х базовых элементов: системы удаления выхлопных газов (непосредственно от выхлопной трубы ав томобиля) и общеобменной вентиляции (обеспечение необходимого микроклимата).

Эффективным способом снижения этих затрат без нарушения каче ства микроклимата – рекуперация тепла удаляемого воздуха (осуществ ляется в специальных теплообменниках за счет частичной передачи тепловой энергии подаваемому в помещения свежему наружному воз духу). Также возможна рекуперация путем подмешивания части удаля емого воздуха к приточному, однако этот способ не применим в поме щениях с работающим двигателем автомобилей (основное условие – от сутствии в помещении вредных выделений, т.е. удаляемый воздух дол жен отвечать требованиям ПДК по содержанию вредных веществ) и может быть применен, например, в агрегатном и карбюраторном цехах.

Не менее 12 % тепла СТОА может получать от сушильной камеры.

Однако, на сегодняшний день большинство СТОА выбрасывает в атмо сферу тепловую энергию, поступающую от сушильной камеры. Выде ляют несколько способов утилизации теплоты вентиляционных выбро сов [3]: рециркуляция части вытяжного воздуха;

применение рекупера тивных теплообменников-утилизаторов;

применение регенеративных теплообменников-утилизаторов и др. На наш взгляд наиболее эффек тивным способом утилизации тепла вентиляционных выбросов сушиль ной камеры является применение приточно-вытяжной вентиляции с пластинчатым теплообменником-утилизатором (рисунок 1).

Предложенный теплообменный аппарат не требует дополнитель ных затрат энергии на привод электродвигателя вращения ротора, обес печивает полное разделение приточного и вытяжного потоков. Таким образом, использование приточно-вытяжной вентиляции с пластинча тым теплообменником-утилизатором является наиболее выгодным энергосберегающим способом утилизации тепла вентиляционных вы бросов сушильной камеры.

Рассматривая вопрос энергозатрат СТОА следует учитывать влия ние расположения технологического оборудования на тепловой баланс станции.

Рисунок 1 – Блок приточно-вытяжной вентиляции с пластинчатым теплообменником-утилизатором 1 – корпус;

2 – перегородка;

3 – теплообменник-утилизатор;

4 – приточный вентилятор;

5 – вытяжной вентилятор;

6 – дренаж конденсата;

7,8 – фильтры.

В цехах СТОА установлено значительное количество оборудова ния, что в свою очередь изменяет движение воздушного потока в рабо чей зоне. Таким образом, количество наружного воздуха, подводимого к рабочим зонам, не в полной мере соответствует требуемому значению.

Объем общеобменной вентиляции определим как, м3/ч:

, где – объем обслуживаемого помещения, м3;

– нормируемая кратность воздухообмена в помещении.

Объем местной вытяжной вентиляции определим как, м3/ч:

, где – объем удаляемого воздуха от каждой единицы технологического оборудования.

Для каждой единицы технологического оборудования, выделяюще го вредности, объем удаляемого местным вентиляционным устройством воздуха составляет [5], м3/ч:

, где – площадъ вытяжного устройства (зонта, козырька, воронки и т.д.);

– скорость воздуха (расчетная) в живом сечении вытяжного устройства, м/с;

– коэффициент, учитывающий специфику конкретного техноло гического оборудования, режим его работы, выделяемые вредности, и т.д.

Предложенные формулы определения объемов местной и общеоб менной вытяжной вентиляции не отражают влияние технологического оборудования на воздухообмен помещения. Кроме того, данная форму ла не учитывает многочисленные въезды и выезды автомобильного транспорта, что не может не влиять на формирование теплового режима в помещении СТОА. Мы считаем, что формула (3) не отражает в полной мере все особенности технологических процессов на СТОА и следует ввести коэффициент, учитывающий приток наружного воздуха к рабо чим зонам станции:

а, где а – коэффициент, учитывающий въезды и выезды автомо бильного транспорта в помещение СТОА.

, а где – масса транспортного средства, кг;

– удельная массовая теплоемкость материала, Дж/(кг/ );

- температура внутреннего воздуха, ;

- температура поступившего транспортного средства, ;

– поправочный коэффициент, выражающий среднее уменьшение полной разности температуры во всем объеме материала за интервал времени с начала нагревания в помещении.

Таким образом, система вентиляции энергоэффективной СТОА – это взаимосвязанный комплекс трубопроводов, воздухоподогревателей, теплообменных аппаратов, вентиляционных решеток и прочих элемен тов, объединенный в единую систему, с учетом технологических осо бенностей каждого помещения СТОА, и полным использованием воз можностей повторной утилизации тепла вентиляционных выбросов.

Предложенные меры энергосбережения требуют определенных затрат и реализуются при соответствующем обосновании, но практически всегда оправданны и эффективны. Технология обработки воздуха в сочетании с надлежащей автоматикой, обеспечивает точность регулирования па раметров, расширяет диапазон применения теплообменного оборудова ния и дает возможность обеспечить оптимальные энергетические и эко номические затраты.

Список литературы Губин М.А, Хлутчин М.Ю. «Энергосбережение в системах вентиляции 1.

общественных зданий» НТК-2009 – 6 с.

2. http://www.sovplym.ru/exhaust/support/general.htm «Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих 3.

проектов» под ред. Данилова О.Л., Костюченко П.А., Москва 2006 – с.

Кокорин О.Я. «Современные системы кондиционирования воздуха», 4.

2003–8 с.

УДК 537.612. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СИММЕТРИЧНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ ШАРООБРАЗНОЙ ФОРМЫ Мещеряков В.Н., д.т.н., профессор, Титов С.С., аспирант Липецкий государственный технический университет, г. Липецк e – mail: algebra934@yandex.ru Создание комплексов оборудования непрерывного действия, обес печивающего симметричный на заданную глубину поверхностный нагрев, например под термообработку металлических шаров исключи тельно актуально для ряда отраслей промышленности, в частности в массовых производствах мелющих тел для горно – обогатительных фабрик, цементных заводов и прочих предприятий стройматериалов, шариков подшипников качения, а также нагрев под нетрадиционные способы достижения специальных свойств сферических поверхностей, в том числе нанотехнологические (например, с использованием фуллере нов).

Более всего этой востребованной промышленностью совокупности параметров нагрева отвечает индукционный способ с прямым и высоко скоростным превращением электрической энергии в тепловую, отлича ющийся простотой регулирования температуры и глубины прогрева, что позволяет получать после закалки и отпуска оптимальное сочетание высокой поверхностной твёрдости изделий с относительно пластичной сердцевиной (ударная стойкость).

Однако, при всех известных достоинствах этого способа примени мость его с обеспечением требуемой симметричности нагрева в настоя щее время ограничена в мировой практике преимущественно изделиями непрерывного сечения или близкого к таковому.

В настоящей работе анализируются технические решения в заре гистрированных в последние годы отечественных изобретениях, направленных на решение обозначенной проблемы. Заметим: проблемы по актуальности и уровню новизны её технического решения – мировой значимости.

Общей в рассматриваемых изобретениях идеей технического ре шения поставленной задачи является конфигурация индуктора ТВЧ, направляющий желоб которого (или профиль замкнутого сечения) изо гнут в пространственную спираль с вертикальной осью симметрии.

Кинематика движения шарика в спиральном индукторе (свободное скатывание) характеризуется двухмерным, а в другом случае, при пере менной кривизне витков спирали – трёхмерным побуждением к измене нию направления его оси собственного вращения от входа в индуктор, до выхода из него, что предопределяет возможность создания установок ТВЧ непрерывного действия, обеспечивающих равномерное по плотно сти взаимодействие всей поверхности скатывающегося шара с электро магнитным полем в индукторе и, соответственно, достижение искомого симметричного нагрева на заданную глубину – скоростного и потому высокоэнергоэффективного, без окисления и обезуглероживания.

Сравнительный анализ двух вариантов конфигурации простран ственных спиралей, по которым изогнуты направляющие профили:

цилиндрическая (рис.1.);

вписанная в поверхность однополостного гиперболоида, или другую поверхность второго порядка (рис.2.).

Оба варианта защищены патентами РФ на изобретения (№ – 2008 г.;

№2370550 – 2009 г.).

Сравнительный анализ трёх вариантов очертаний поперечных се чений направляющих профилей: корытообразного, кольцевого (труба) и прямоугольного.

Преимущества гиперболоидных индукторов согласно рис.2., выте кающие из переменной кривизны витков их спиральных направляющих профилей, очевидны: изменение направления осей собственного враще ния скатывающихся шаров в трёх координатах – X,Y и Z, в отличие от двухмерного в цилиндрических по рис.1, плюс двукратное опрокидыва ние направления осей вращения – от горизонтального вначале, до пово рота на 90 в фокальной зоне, и обратно ниже фокальной плоскости, до выхода из индуктора.

Обозначенные в пункте 2.2. варианты были исследованы графо – аналитическим методом наложения механико – математического сопро вождения качения шаров на развёртки соответствующих направляющих профилей по их характерным участкам. В итоге корытообразное сече ние признано неприемлемым ввиду его одноколейности, а из двухко лейных исключено кольцевое по результатам физико – математического исследования на предмет влияния на движение шаров магнитного поля в индукторе (неизбежность вращательных вибраций в движущихся ша рах относительно их центров масс). Оптимальным сечением является прямоугольное, с двумя клиновидными колеями согласно рис.3. и рис.4.

1 Y А А 3- x 3- 4- 4- 4- А Б F F А-А 8 3- В закалочную ванну или на спрейерный конвейер 3-2 Рис. 1. Рис. 2.

Установка непрерывного действия для симметричного индукционно го нагрева изделий шарообразной формы (рис. 1. – цилиндрическая спираль, рис. 2. – гиперболоиная): 1- расходный бункер;

2 – подбункерный питатель дис кретного действия;

3 – желоб задающий;

3-1, 3-2 – шарнирные соединения;

3-3 – телескопическое сочленение;

4 – желоб индуктора направляющий;

4-1 – беговая дорожка желоба;

4-2 – стенка вертикальная наружная;

4-3 – стенка внутрен няя;

5- контур соленоида индуктора;

6- токоподводящие шины;

7 – магнитопро воды;

8 – распорные обручи;

9 – винты нажимные;

10 – нагреваемое изделие;

– механизм смещения положения бункера;

12 – опорная конструкция.

Алгоритмом условия симметричного нагрева является равенство t X tY, где t X - суммарное время качения шара с горизонтальным направлением оси собственного вращения в координате X (узел «А» на рис.3.);

tY – время качения с направлением оси вращения, повёрнутым на 90 в оси Y (узел «Б» на рис.4.).

Fц - вектора действия центробежных сил. В тонких линиях – по строение прямоугольного сечения вычленением из вписанного в окруж ность квадрата. В характерных узлах «А» и «Б» показано на n – ном (эн – ном) витке выше фокальной плоскости выкатывание шара из клино видной колеи в оси Y в колею по оси X под действием возросшей цен тробежной силы с поворотом оси вращения на 90. На i – том витке ни же фокальной плоскости произойдёт обратный процесс – скатывание шара в первоначальную колею вследствие уменьшающейся кривизны витков спирали (то самое «двойное опрокидывание» направления оси вращения шара).

Список литературы Слухоцкий А.Е. Индукторы – М.: Машиностроение, Ленинградское от 1.

деление, 1989 – 67с.

Фогель А.А. Промышленное применение токов высокой частоты – М.:

2.

Машиностроение, 1965 – 77с.

Явленский А.К., Явленский К.Н. Теория динамики и диагностики систем 3.

трения качения, Л.:изд – во ЛГУ, 1978 – 184с.

Старостин В.Ф. Движение шарика в радиально – упорном подшипнике.

4.

«Труды института» (ВНИИПП), №1 (45), 1966.

УДК 621. ОЦЕНКА ПОТЕРЬ ТЕПЛА ЧЕРЕЗ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОТРУБОПРОВОДОВ В.Ю. Половников к.т.н, Ю.С. Цыганкова, асп.

Томский политехнический университет, г. Томск E-mail: tsygankovays@nipineft.tomsk.ru Тепловая сеть РФ создавалась в период массового жилищного строительства 60—80-х гг. XX века. После 1991 г. массовая застройка почти не велась, объем гражданского строительства резко сократился, а частные строительные компании почти не прокладывали новые тепло сети. Это привело к тому, что в настоящее время тепловые сети сильно устарели. Общее состояние тепловых сетей специалистами оценивается как неблагоприятное. Основные средства, выделяемые бюджетом на ка питальный и текущий ремонт подземных инженерных систем, погло щаются именно тепловыми сетями. В них теряется вся экономия от комбинированной выработки тепла.

В процессе многолетней эксплуатации трубопроводы неоднократно подвергаются неблагоприятным внешним воздействиям (сезонный пе репады температур, затопление каналов грунтовыми, талыми или дож девыми водами, аварии систем теплоснабжения и водоотведения, ван дализм). Перечисленные воздействия существенно влияют на состояние тепловой изоляции трубопроводов, уменьшая ее термическое сопротив ление и, соответственно, увеличивая тепловые потери в окружающую среду через теплоизоляционные конструкции. Единственная существу ющая методика расчета тепловых потерь [1] не учитывает изменение теплозащитных свойств изоляции в процессе эксплуатации. Оценка тепловых потерь по результатам испытаний требует больших подгото вительных работ и прекращения теплоснабжения потребителей на вре мя проведения испытаний [2]. В связи с этим назрела необходимость со здания инструмента для расчета тепловых потерь в реальных условиях эксплуатации трубопроводов.

Целью работы является разработка декомпозиционного похода к определению тепловых потерь через теплоизоляционные конструкции в сетях централизованного теплоснабжения с учетом неизбежно возни кающих в процессе работы тепловых сетей негативных факторов, влия ющих на интенсификацию теплопроводности современных материалов изоляции.

Для обоснования преимуществ предлагаемого декомпозиционного подхода решим задачу оценки потерь тепла типичной двухтрубной теп ловой сети (рис.1). В настоящее время наиболее перспективным тело изоляционным материалом является пенополиуритан (ППУ) [3], поэто му рассмотрим тип изоляции – ППУ. В городах с эстетической и прак тической точки зрения наиболее распространен подземный способ про кладки в непроходном канале. Температурный график 150-70. Исход ные климатические данные: температура наружного воздуха 273 К, средняя температура грунта на глубине заложения (8 м) подземного трубопровода 278 К.

Рис. 1. Схема типичной двухтрубной тепловой сети Обозначения: L1–L16 – характерные участки тепловой сети с различными условиями прокладки и состоянием изоляции, П1–П4– потребители № 1-4, ЦТП – центральный тепловой пункт.

Основными факторами, снижающими теплозащитные свойства изоляции трубопроводов тепловых сетей, являются увлажнение тепло изоляционного покрытия, его деформация или отсутствие. Для модели рования и анализа влияния на изменение тепловых потерь авторами вы бран наиболее распространенный, по результатам технических обследо ваний [4-6], набор негативных факторов (табл.1).



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.