90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems”




Название90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems”
страница4/4
Дата конвертации31.10.2012
Размер0.52 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4

ТЕЧЕНИЕ С ТЕПЛООТДАЧЕЙ В ЗАЗОРЕ МЕЖДУ РОТОРОМ И СТАТОРОМ ТУРБОМАШИН

Кишкин А.А.


Россия, Красноярск, Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

xkt@inbox.ru


Рассмотрена полная постановка течения с теплоотдачей в граничных условиях между ротором и статором турбомашин. Приведены необходимые системы уравнений, выполнено их интегрирование.


Kishkin A.A.


FLOW WITH HEAT EMISSION IN A GAP between rotor and stator of turbo-machine


Russia, Krasnoyarsk, Siberian State Aerospace University named after academician M.F. Reshetnev

xkt@inbox.ru


A detailed view of flow with heat emission and boundary conditions for rotor and stator of turbo-machine is given in the article. The necessary systems of equations are given as their integration is.


Для случая течения несжимаемой жидкости необходимо и достаточно совместного решения уравнений движения и энергии в граничных условиях зазора между статором и вращающимся ротором, для сжимаемой жидкости необходимо дополнение системы уравнением состояния. Запись и решение уравнения энергии ППС представляет отдельную, но необходимую задачу.

На основе полученных уравнений движения и выражений для определения локального коэффициента теплоотдачи разработана методика, алгоритм и программа расчета течения с теплоотдачей в полостях вращения, позволяющие проводить оптимизацию в области возможных вариаций конструктивных и режимных параметров узлов и агрегатов энерго-силовых установок динамического принципа действия машин холодильной техники и низкотемпературной энергетики, по основным конструктивным и эксплуатационным параметрам: распределению скоростей, давлений и температур. Что существенно повышает достоверность силового и теплового анализа и снижает материально-временные затраты на этапе эскизного проектирования и доводки новых образцов.

Алгоритм позволяет определять следующие параметры: окружную, осевую и радиальную составляющие скорости воды и воздуха, полное, статическое давление, напряжение трения, толщину потери импульса, локальные и осредненные по длине и радиусу параметры коэффициентов теплоотдачи, теплового потока, критерии Стантона, Нуссельта, Рейнольдса, температуры воздуха, воды, стенки со стороны воздуха и воды и другие.

Основным преимуществом алгоритма по сравнению с алгоритмами, основанными на эмпирических зависимостях, является относительно широкая область применения. Алгоритм расчета течения с теплоотдачей в стенку реализован в программное обеспечение, которое позволяет рассчитывать полости течения различной формы, строить двумерные семейства характеристик различных параметров потока в зависимости от геометрических и режимных параметров.


ДОСТИЖЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ

Доктор Вацлав Хрз

Чарт Ферокс, АО, Чешская Республика, г. Дечин


В докладе сообщается о последних достижениях промышленной криогенной техники компании Чарт и общих направлениях развития хранения и транспорта сжиженных газов. Предлагается информация о новых проектах производства больших криогенных вакуумно изолированных резервуаров, методах временного снабжения природным газом с использованием СПГ и развития системы "Microbulk" для снабжения малых потребителей технических газов


Progress in Liquefied Gases Storage and Transport Technology

Dr. Chrz, Vaclav

Chart Ferox, a.o, Decin, Czech Republic

Abstract:

The paper will inform on last achievements of industrial cryogenic

technology of the company Chart and general trends of development of the

technology of storage and transport of liquefied gases. Information on

new projects of manufacturing of large vacuum insulated cryogenic tanks,

methods of temporary supply of natural gas using LNG and progress of

application of the Microbulk technology for supply of industrial gases

to small customers.


УДК 621.565

Транспортные системы кондиционирования:::::

опыт разработки и производства в России

А.Л. Е м е л ь я н о в

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, кафедра кондиционирования воздуха

Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9

e-mail: emelianovt@mail.ru

тел.8 (921) 992-27-39

Транспортные системы кондиционирования: опыт разработки и производства в России.

Аннотация.

В докладе рассматриваются современные системы кондиционирования (СКВ) для пассажирских вагонов и кабин машинистов, приводится структура СКВ и пути ее совершенствования.


Transport systems of air-conditioning: experience of development and manufacture in Russia.

The summary.

In the report modern air-conditioning systems for carriages and driver locomotive cabins, the structure of the system and ways of its perfection are considered.


Рассматриваются системы кондиционирования и вентиляции (СКВ) отечественных пассажирских вагонов и кабин управления подвижного состава.Эти системы являются весьма энергоемкими, требуют значительных капитальных вложений и эксплуатационных затрат на охлаждение воздуха летом и его нагрев в зимний и переходный периоды.

Поэтому задача теплофизической и структурной оптимизации СКВ представляется весьма актуальной. Возможности транспортных СКВ существенно сужаются ограничениями по массе, габаритам и допустимой для использования мощности.

На основе введенных физически обоснованных математических допущений пассажирский вагон рассматривается как термодинамический объект с сосредоточенными параметрами. Тепловой баланс такого объекта с пассажирами, кондиционером и окружающей средой описывается системой интегральных уравнений, не содержащих пространственных координат. Получены соотношения, позволяющие оценить длительность переходных тепловых режимов на различных этапах, уровень температуры в установившемся режиме, оптимальные соотношения для расхода обработанного (приточного) и свежего (наружного) воздуха, а также требования к холодопроизводительности кондиционера и требуемым энергетическим затратам.

Созданная обобщенная теплофизическая макромодель теплового режима пассажирского вагона позволила оценить роль нестационарных переходных температурных состояний вагона, учитывая проявление тепловой инерции вагона, сформулировать требования к тепловой изоляции корпуса, параметрам кондиционера и системе отопления, а также к режиму СКВ на различных этапах поездки.

Расчеты по созданной модели показали, что в условиях России комфортные условия в купейном вагоне при эффективной его проводимости 1,0 Вт/(м2К) обеспечивает кондиционер с холодопроизводительностью 15-20 кВт, при общем расходе приточного воздуха около 2500 м3/час и наружного около 1000 м3/час. Для зимних условий необходимо подавать в вагон 25-30 кВт тепла. В летний жаркий период на начальном этапе при посадке пассажиров энергетически гораздо выгоднее обеспечивать эффективный продув вагона воздухом с наружной температурой, а кондиционер включать только с началом движения поезда при работающем генераторе. Такой режим является более комфортным и для пассажиров, так как исключает тепловой удар при резком погружении в среду с гораздо более низкой температурой (на 10-15 град).

В переходный период весной и осенью, а в условиях юга России и Украины при наружной температуре от минус 10 до плюс 16 0C целесообразно в кондиционере использовать реверсивный режим «тепловой насос». Термодинамический анализ режима показывает, что при этом экономится до 60% энергии на отопление. Такие кондиционеры созданы под руководством автора и широко внедрены на подвижном составе ОАО «Российские железные дороги».

Подробно рассмотрена структура моноблочного кондиционера для пассажирских вагонов и вагонов-ресторанов. Использование вентиляторов с вентильным приводом позволило исключить необходимость использования двух каналов преобразователя напряжения, разместить в кондиционере одноканальный статический преобразователь =110/220 3ф, уменьшить массу СКВ почти на 500 кг и энергопотребление в режиме КВ на 3 кВт по сравнению с зарубежными и отечественными аналогами, повысить надежность всей системы, в вагонах-ресторанах обеспечить раздельную обработку воздуха для салона и кухни, создать системы с покупейным управлением росхода воздуха и температурой.

Обобщенная теплофизическая модель вагона в целом, анализ алгоритма управления СКВ и системы воздухораспределения позволили сделать ряд важных выводов о возможности достаточно простого индивидуального управления температурой и расходом воздуха в купе пассажирского вагона или каюте корабля, снижению общего энергопотребления, оптимизации работы всей климатической установки .

Рассмотренные модели и результаты их анализа использованы при проектировании и производстве энергоэффективных систем кондиционирования и вентиляции различных отраслях ( в пассажирском вагоностроении, при ремонте и производстве локомотивов, вагонов метро, в аэродромной технике, судостроении и других).


УДК 621.008

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИН В ОБЛАСТИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР


Б.А.Иванов, д-р. техн. наук

МГТУ им. Н.Э.Баумана, Россия, г. Москва


Effectiveness of Heat-and-Power Engineering Machinery in the Field of Low Temperatures

Doctor of Science, Prof. B.A. Ivanov

Bauman MSTU, Moscow, Russia


Рассмотрено влияние температур источника и идеального цикла Карно преобразования теплоты в работу в абсолютном бесконечном температурном поле.

Расчетным путем показана роль величины температуры окружающей среды при работе энергетических установок, преобразующих теплоту в механическую или электрическую энергию. При этом окружающая среда может являться как источником, так и приемником тепла.

Отмечены две области практических сочетаний температур источника и приемника тепла, где тепло окружающей среды может достаточно эффективно использоваться для получения работы.


УДК 651.574.041

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ЦИКЛЫ ПАРОКОМПРЕССИОННЫХ УСТАНОВОК

МГТУ им. Н. Э. Баумана

Жердев А.А., Колесников А.С., Нечаев А.Н.


Рассмотрен способ увеличения эффективности цикла парокомпрессионной холодильной машины за счёт использования неравномерности температуры окружающей среды.

Приведен сравнительный анализ влияния различных факторов на коэффициенты преобразованияцикла теплового насоса и холодильной машины. Предложен способ увеличения термодинамической эффективности парокомпрессионного цикла теплового насоса при условии ограниченной теплоемкости источника низкопотенциального тепла.


Energy-Efficient Cycles of Vapor Compression Refrigeration Units

Doctor of Science, Prof. A.A. Zherdev, A.S. Kolesnikov, A.N. Nechaev

Bauman MSTU, Moscow, Russia


A method of increasing the efficiency of vapor compression refrigeration cycle using a variable ambient temperature.

The analysis of the influence of various factors on the coefficient of performance of heat pump and refrigeration unit cycles. A method for increasing the thermodynamic efficiency of vapor compression cycle heat pump, in case of limited heat capacity of low-grade heat source, is proposed.


Энергоэффективность названа президентом одним из приоритетов экономической политики России. Учитывая, что потребление энергии холодильной техникой составляет, по разным оценкам от 15 до 25% от общего, весьма актуально повышение эффективности парокомпрессионных циклов.

Существует возможность уменьшения энергозатрат в системах на основе парокомпрессионного холодильного цикла за счёт использования неравномерности температуры окружающей среды с течением времени. Это решение может быть наиболее актуально в системах холодоснабжения, работающих круглогодично в регионах с заметным годовым перепадом средних температур (в том числе для России).

В применяемых системах компрессоры работают с постоянной степенью сжатия, рассчитанной на поддержание давления конденсации хладагента при постоянной расчётной температуре окружающего воздуха. За расчётную для региона (согласно СНиП 23-01-99 «Строительная климатология») принимается установленная температура, превышение которой в году наблюдается лишь в течение регламентированного времени. Реальная температура окружающей среды меняется в течение года, месяца и даже суток. В современных системах с понижением температуры окружающей среды ниже расчётной принимаются меры для поддержания установленного значения давления и температуры в конденсаторе. Поддержание постоянного давления конденсации вызвано тем, что производительность ТРВ зависит от перепада давлений на нём.

Если реализовать систему, в которой параметры конденсации всегда будут соответствовать текущему состоянию окружающей среды, при условии обеспечения работоспособности всех элементов холодильной системы, можно рассчитывать на экономию энергии за счёт уменьшения работы сжатия при понижении температуры окружающего воздуха.

В работах [1,2] описываются преимущества использования герметичных насосов жидкого хладагента «в качестве второй ступени сжатия, создающей давление подачи, необходимое для обеспечения достаточной пропускной способности ТРВ» на холодильных установках судов рыболовного флота.

В США, начиная с 1960 года, по рассматриваемой теме были получены несколько патентов, но данные о практическом применении не обнаружены вплоть до момента, когда Р.Хайд получил поддержку государства со своими патентами 1992 и 1994 годов [3,4].

Альтернативным решением может быть использование расширительного устройства позволяющего обеспечить необходимый расход хладагента независимо от отношения давлений конденсации и кипения [5].

Тепловые насосы и холодильные машины имеют много общего: работают по идентичным циклам и собираются из одних и тех же комплектующих. Однако, у них разная целевая функция: тепловой насос это нагреватель, и основной аппарат у него - конденсатор (у холодильных машин - испаритель).

В работе [6] проведен сравнительный анализ парокомпрессионных циклов холодильных машин и тепловых насосов. Температуры испарения и конденсации различны, но подобраны таким образом, чтобы циклы имели одинаковые коэффициенты преобразования энергии. Такой анализ позволил разграничить сходства и различия в путях повышения энергоэффективности парокомпрессионных циклов в зависимости от назначения агрегата. Например, теплота, вырабатываемая компрессором теплового насоса, отдается конденсатором в систему отопления. Поэтому уменьшение термодинамической эффективности компрессора теплового насоса в меньшей степени снижает коэффициент преобразования энергии всего цикла, по сравнению с циклом холодильной машины.

Основным недостатком воздушных тепловых насосов является то, что максимум теплогенерации должен приходится на минимум температуры источника низкопотенциального тепла (окружающей среды). В патенте [7] предлагается увеличивать удельную энтальпию испарения с помощью промежуточного дросселирования, а получающийся газ подавать в полость компрессора. При этом температура испарения хладагента уменьшается.

Для геотермальных тепловых насосов, по аналогии с предложенным в патенте [7] решением, предлагается использовать цикл с промежуточным дросселированием. Температура испарения остается на прежнем уровне. После повторного дросселирования хладагент на входе в испаритель имеет меньшее процентное содержание пара. Это позволяет отбирать то же самое количество теплоты от теплового источника, но процесс теплообмена идет более эффективно. Газ после первого терморегулирующего вентиля и отделителя жидкости направляется на повторное дросселирование. Его температура будет выше температуры насыщенного пара, выходящего из испарителя. После смешения этих потоков перед всасыванием в компрессор хладагент получит дополнительное количество теплоты, по сравнению с циклом без двойного дросселирования.


ЛИТЕРАТУРА.

1. Плотников В.А. О проектировании энергосберегающих судовых холодильных установок //Судостроение. 1992.№7,с.19-21

2. Плотников В.А. Модернизация судовой холодильной установки //Холодильная техника. 1990. №4, с.28-30

3. US Patent №5150580, 1992.

4. US Patent №5291744, 1994.

5. Патент РФ № 95082, 2010.

6. Нечаев А. Н., Глухов С. Д., Жилин И. А., Жердев А. А. Сравнение циклов холодильной машины и теплового насоса // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2010

7. US Patent №5056329, 1991.


УДК 69.697


ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

к.т.н., доц. Фролов Ю. Д., Павлов А.Ю., к.т.н. Жаров А.А.

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Россия, г. Москва.


Power effective and power saving up technologies in building

Yu. D. Frolov, DPh, A.Yu. Pavlov, A.A. Zharov, DPh

Bauman MSTU, Moscow, Russia


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность работы: Теперь уже весь мир осознает, что мы неудержимо приближаемся к изменению климата. Такие климатические изменения периодически случались в истории нашей планеты, однако, впервые это вызвано деятельностью человека, и скорость текущих изменений беспрецедентна. СО2, выделяемый при сгорании ископаемого топлива и кислорода, изменяет состав нашей атмосферы. Кроме всего прочего, неконтролируемое использование ископаемой энергии ведет к драматическому истощению мировых запасов ископаемых энергоносителей. Малейшая экономия энергии, особенно в густозаселенных местах, ведет к снижению объема выброса загрязняющих веществ и, следовательно, помогает защитить окружающую среду, а также снизить затраты на всё дорожающие энергоресурсы.

Единственная область, где можно резко снизить объемы потребляемого топлива и, как следствие, расход энергии и объемы выбросов – это существующие и новые здания, для этого необходимо улучшить теплоизоляцию и установить более эффективные отопительные системы. Для снижения выбросов СО2 и экономии энергии в будущем нам придется обходиться намного меньшим количеством энергии для отопления, чем мы использовали до сих пор. В то время, как существующие не усовершенствованные здания старой постройки расходуют на отопление от 300 до 400 кВт•ч/м2, энергии, потребность в отопительной энергии для зданий будущего поколения составит от 20 до 40 кВт•ч/м2. Так что основная характеристика архитектуры зданий будущего – это ультранизкое и даже нулевое потребление энергии. Но эта задача не одного десятилетия, предстоит долгий путь перехода от существующих зданий к зданиям с нулевым потреблением энергии.


Целью работы является Поиск технических решений для снижения энергопотребления зданий и сооружений различного назначения.

В соответствии с поставленной целью в работе рассмотрены и решены следующие задачи:

  1. Поиск энергоэффективных и энергосберегающих технологий для жилых и административных зданий.

  2. Выбор наиболее подходящих для России инноваций в сфере жилищно-коммунального хозяйства.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

  1. Ознакомление с энергоэффективными и энергосберегающими технологиями в строительстве.

  2. Выявление наиболее перспективных инноваций в сфере энергосбережения для России.


Литература

  1. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. Энергоэффективные здания. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2003.

  2. Рысин С. А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов. Справочник. – М.: Машгиз, 1961.

  3. Грицевич И. Протокол конференции по глобальному климату в Киото: новые правила игры на следующее десятилетие // Экономическая эффективность. Ежеквартальный бюллетень Центра по эффективному использованию энергии (ЦЭНЭФ). М., 1998. № 18 (январь-март).

  4. Дорошенко А. В., Омельченко Ю. М. Комплексные системы отопления и горячего водоснабжения // Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. 1998. № 1; Альтернативная энергетика: опыт использования и реальные перспективы // Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. 1999. № 2.



Power efficiency is one of the most important problems in 21st century. In the report achievements and experience of use of power effective and power saving up technologies are described.


УДК 621.433

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ХОЛОДИЛЬНОМ И КЛИМАТИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ ФИРМЫ «ХИМХОЛОДСЕРВИС» ДЛЯ СПОРТИВНЫХ И ГРАЖДАНСКИХ ОБЪЕКТОВ

Колосов Михаил Анатольевич

МГТУ им. Н.Э.Баумана, РФ, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5;

ООО «НПФ «ХИМХОЛОДСЕРВИС», РФ, г. Москва, ул. Костякова, д. 12;

моб. тел. 8 916 481 60 87;

e-mail: www.kolosov.power.bmstu.ru


В докладе описан опыт фирмы «ХИМХОЛОДСЕРВИС» по повышению энерго-эффективности и надёжности установок искусственного охлаждения спортивных и гражданских объектов. Это как традиционные технологии: использование «фрикулинга», тепловых насосов, использование теплоты форконденсации, экономайзерного цикла, применение надёжного и эффективного оборудования большой единичной мощности, автоматизации оборудования и т.п.; так и инновационные решения. Среди последних в докладе подробно описан опыт реализации:

  • холодильной установки для ледовой арены с полной утилизацией теплоты конденсации;

  • проект тригенерации для ресурсообеспечения общественно-культурного центра в с. Эсто-Садок (Красная поляна, г. Сочи);

  • проект системы кондиционирования санатория общей площадью ≈ 170 тыс. м², (г. Сочи) с системой аккумуляция холода по технологии «ice-slurry».



Kolosov Mikchail A.


Energy-saving technologies in refrigerating and climatic equipmenet engineered by “KHIMKHOLODSERVICE” for sports and civil facilities


The report describes the experience of “KHIMKHOLODSERVICE” in increasing of efficiency power and safety of refrigeration systems for sports and civil facilities. It includes conventional technologies: utilization of free cooling, thermal pumps, making use of precondensation heat, usage of economizer and safe and effective high unit capacity equipment, factory automation and so on; as well as innovation solutions. The report represents in details the experience in realization as follows:

  • refrigerating systems for ice arena with complete condensation heat recovery;

  • trigeneration model for supply of cultural and public centre in village Esto-Sadok (Krasnaya Poljana, Sochi);

model of air comfort system for luxury suite in a health resort in Sochi with area approximately 170 thousands sq. metres with an “ice-slurry” cold accumulation syste


УДК 004.942

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ НАМОРАЖИВАНИЯ ЛЬДА В ЛЬДОГЕНЕРАТОРАХ С ПОМОЩЬЮ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

к.т.н. Е.С. Навасардян, П.М. Елманов, Ф.М.Вольных, А.А. Костенко

Россия, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра «Холодильная, криогенная техника, истемы кондиционирования и жизнеобеспечения»

105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5

8-910-480-16-92

vojdina@gmail.com


В данном докладе рассматривается скорости намораживания слоя льда в льдогенераторах, применяемых в молочной промышленности. За основу был взят агрегат с фреоновым контуром.

Производится сравнение различных методик расчета скорости намораживания и толщины льда.

Компьютерное моделирование проводилось в гидродинамическом модуле CFX среды Ansys. В качестве модели для упрощения расчётов ввиду недостаточных вычислительных мощностей была принята квазилинейная задача намерзания слоя льда внутри области в виде параллелограмма размерами 1х1х500. На границах области были заданы условия периодичности. Для расчёта 2х фазной области использована гомогенная смесь двух жидкостей: воды и жидкости с набором характеристик льда и вязкостью на порядки превышающей вязкость жидкой воды. Было проведено моделирование процесса по времени. В результате были получены графики теплового потока через стенку и толщины льда, которые позволяют оценить интенсивность теплообмена и скорость нарастания ледяной корки. На графиках были выделены зоны уменьшения скорости нарастания льда, что позволило выявить оптимальные параметры срезания льда.

В качестве качественного расчета была взята за основу теория расчета Л.С.Лейбензона о скорости перемещения границы раздела фаз в цилиндрической оболочке. Были применены методы интегралов теплового баланса и квазистационарных состояний. Так как талая зона представляет собой движущуюся поверхность, то в данном методе реализуются граничные условия третьего рода. Скорость перемещения границы фаз определяется методом графического дифференцирования зависимости толщины намерзаемого слоя льда от времени.

Были построены графики зависимости толщины льда и теплового потока от времени и были сопоставлены результаты, полученные разными методами.

Данное исследование проводилось с целью оптимизации величины срезаемого ротором слоя льда и времени наморозки. Проблема была также выбрана в связи с недостаточной исследованностью процессов намерзания льда в целом. Выявление необходимых зависимостей позволит более эффективно рассчитывать льдогенераторы и льдоаккумуляторы.


EVALUATION OF ICE GROWING SPEED IN ICE GENERATORS USING CONTEMPORARY METHODS OF COMPUTER SIMULATION


This article is considering the speed of ice growing. This speed is investigated using two different methods. Computer modeling was carried out in ANSYS CFX. Quasi-linear model was taken to make calculations less exacting for computer resources. Simulation was made during the first fifteen seconds of the process. Graphs showing dependencies of ice thickness and heat flow rate on time and were obtained. Zone of decrease of freezing speed was found. Method of L.S.Leybenson was used to compare the results. Equations were used to obtain graphs.

The results of this investigation allow more effective calculation of ice generating machines.


ВОДОИСПАРИТЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ВОЗДУХА. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.

Гаранов С. А., к.т.н. Жаров А.А., Пронский Д.Ю., Соколик А.Н.


Аннотация: В докладе рассматриваются различные способы организации водоиспарительного охлаждения воздуха, такие как: прямое испарительное охлаждение воздуха, косвенно-испарительное охлаждение воздуха, комбинированные способы охлаждения воздуха. В докладе содержится сравнительный анализ указанных способов, границы применимости каждого из способов, затронут технико-экономический анализ некоторых способов.


Тезисы: Водоиспарительное охлаждение воздуха, основные понятия. Прямое испарительное охлаждение воздуха. Косвенно-испарительное охлаждение воздуха. Организация установки кондиционирования воздуха с использованием прямого испарительного охлаждения воздуха. Установка кондиционирования воздуха с теплообменником-рекуператором косвенно-испарительного охлаждения воздуха. Установка кондиционирования воздуха с двухступенчатым испарительным охлаждением воздуха. Комбинированная установка кондиционирования воздуха с предварительным охлаждением воздуха в косвенно-испарительной ступени и поверхностном хладоновом воздухоохладителе в качестве второй ступени. Комбинированная установка кондиционирования воздуха с воздушной холодильной машиной и косвенно-испарительным блоком охлаждения воздуха. Сравнительный анализ предлагаемых установок, определение границ применимости каждой из установок. Технико-экономический анализ комбинированных установок кондиционирования воздуха. Выводы.


S.A. Garanov, A.A. Zharov, DPh, D.Yu. Pronskiy, A.N. Sokolik


WATER EVAPORATIVE COOLING OF AIR. THEORY. PRACTICAL REALIZATION


Annotation: The report deal with various methods of water evaporative cooling, such as: direct evaporative air cooling, indirect evaporative air cooling, and combined methods of air cooling. The report include comparative analysis of mentioned methods, usage range of each method, value engineering of some methods.


Theses: Water evaporative cooling of air, basic concept. Direct evaporative air cooling. Indirect evaporative air cooling. Air handling unit (AHU) based on direct evaporative air cooling. AHU with recuperator based on indirect evaporative air cooling. AHU based on two stage water evaporative air cooling. AHU used both evaporative air cooling and refrigeration unit. AHU used both evaporative air cooling and air refrigerating machine. Comparative analysis and usage range of offered AHU. Value engineering of combined AHU. Summary.


КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА СВЕРХПРОВОДЯЩИХ СВОЙСТВ ВТСП МЕТОДАМИ ТЕОРИИ ПРОТЕКАНИЯ

Донцова Екатерина Сергеевна, Навасардян Екатерина Сергеевна

Россия, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения»

105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5

8-916-203-51-12

katyon@mail.ru


Компьютерное моделирование качества сверхпроводящих свойств ВТСП производится с целью получения данных о допустимых параметрах распределения кристаллических дефектов, при которых гарантируется критический ток. Полученные данные можно использовать для управления процессом получения сверхпроводника с гарантированным качеством его сверхпроводящих свойств.

Как известно, применение ВТСП в массовом масштабе ограничивается длиной проводов, выполненных из сверхпроводящей керамики. Длина сверхпроводника определяется длиной так называемого «сверхпроводящего кластера», то есть существованием идеально структурированного пути от начала провода до его конца. Естественно, что под идеальной структурой понимается часть материала ВТСП без микрокристаллических дефектов.

Основными видами дефектов являются дислокации и межгранульные плоскости. Из-за специфики технологического процесса получения ВТСП эти кристаллические дефекты имеют ярко выраженную тенденцию к определенной пространственной ориентации. Они располагаются в основном в продольном и поперечном направлении сверхпроводника.

Известно, что задачу о существовании некоторого «идеального кластера» в среде с дефектами математики относят к теории протекания. Поэтому при моделировании используются известные методы и алгоритмы этой теории. Специфика моделирования присутствует в методах генерации распределения дефектов, отображающая их особенности в реальных кристаллах ВТСП.

Для моделирования существования идеального кластера используется плоская 2D-модель. Модель представляет собой плоскую сетку, в которой существуют связи элемента c его соседями подобно межатомным связям в кристалле. Дефект моделируется разрывом связи. Имеется возможность задавать различное количество дефектов, их длину и ориентацию на плоскости. После каждой генерации распределения дефектов производится поиск идеального сверхпроводящего кластера. Результаты поиска и параметры сгенерированного распределения дефектов документируются.

Таким образом, получается статистическая выборка результатов моделирования. По этой выборке можно определить допустимые показатели распределения кристаллических дефектов, при которых гарантируется обязательное существование сверхпроводящего кластера в ВТСП.

Количественные показатели распределения присутствующих дефектов могут приниматься как для проектирования и управления технологическим процессом изготовления сверхпроводящей керамики, так и в экономических расчетах.


COMPUTER SIMULATION OF SUPERCONDUCTING PROPERTIES QUALITY OF HTSC BY THE THEORY OF FLOWING

A computer modeling of the superconducting properties quality of HTSC made to obtain data about the allowable parameters of the crystal defects disposition, which guarantee the critical current. The obtained data can be used to manage the process of obtaining a superconductor with a guaranteed quality of its superconducting properties.


ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК НА НИЗКОКИПЯЩЕМ РАБОЧЕМ ТЕЛЕ В КАЧЕСТВЕ АЛЬТЕРАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Черненко Д.В., Делков А.В., Ходенков А.А.

Россия, Красноярск, Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М. Ф. Решетнева

delkov-mx01@mail.ru


Оценены перспективы использования паротурбинных установок на низкокипящем рабочем теле в качестве потребителей возобновляемых и низкопотенциальных источников энергии. Разработана принципиальная схема установки.


Энергозависимось человечества с развитием технологий возрастает. В связи с этим набирает все большую актуальность проблема внедрения альтернативной энергетики или более эффективного использования существующей.

Техническая сторона вопроса обуславливает использование возобновляемых источников (энергии солнца, термальных вод и т.п.) или утилизацию выбросов ТЭС. В этом случае возникает проблема низкопотенциальности используемого тепла: на выходе паровой турбины температура отработавшего пара колеблется в районе 100 °С, эффективный тепловой поток солнечной энергии меньше. В таких условиях актуальность приобретают тепловые двигатели на низкокипящем рабочем теле (НРТ). Затраты на парообразование таких рабочих тел значительно меньше, чем, например, для воды. В качестве теплового двигателя ввиду низких уровней энергии тела целесообразно использовать паровую турбину.

В связи с изложенным выше возрастает потребность анализа, расчета и проектирования подобных установок. В ходе исследований авторы предприняли попытку решить эту задачу.

С учетом аналогии работы установки по принципу паротурбинной установки (ПТУ) на водяном паре, для ее работы был взят цикл Ренкина. Термодинамический анализ цикла показал КПД порядка 16 %.

На основе цикла была спроектирована установка ПТУ на низкокипящем рабочем теле (НРТ) – фреоне R22 (рис.1).

Принцип работы установки следующий. Хладагент получает тепло от источника (горячая вода) в испарителе (И), за счет чего он испаряется и нагревается. После этого хладагент поступает на экспериментальный участок, где расширяется с отводом энергии в турбине (Т). Давление и температура хладагента при этом снижаются. Далее хладагент поступает в конденсатор (К), где конденсируется за счет взаимодействия с источником холода (холодная вода). Жидкий хладагент сливается в ресивер, откуда отбирается циркуляционным насосом Н и подается в конденсатор.





Рис. 1. Принципиальная схема установки.


Основной элемент конструкции – паровая турбина. Для проведения исследований авторами был сконструирован турбопривод, использующий в работе несколько типов рабочих колес (в т.ч. центробежное и центростремительное).

Для испытания ПТУ на НРТ был разработан экспериментальный стенд с системой измерения. Целью эксперимента является исследование работы паротурбинной установки на фреоне R22 и получение характеристик турбины. В ходе эксперимента с узловых точек установки снимаются данные температуры, давления, расхода и др., на основании чего по разработанному алгоритму обработки данных рассчитываются энергетические и кинематические параметры рабочего процесса.

В настоящее время ведется изготовление, монтаж и комплектация испытательного стенда.

Результаты теоретических исследований показали актуальность разработки эффективных ПТУ НРТ. Проведенный термодинамический анализ выявил КПД установки в районе 16%, что является высоким показателем для подобного рода установок. Созданы расчетно-конструкторские методики и алгоритмы анализа эффективности подобных установок.

Разработка подобных установок – актуальное и перспективное направление альтернативной энергетики.


Chernenko D.V., Delkov A.V., Hodenkov A.A.


THE PROSPECTS OF THE USE OF STEAM TURBINES AT LOW-BOILING WORKING BODY AS ALTERNATIVE SOURCES OF ENERGY

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia,

Krasnoyarsk

delkov-mx01@mail.ru


The prospects of the use of steam turbines at low-boiling working body as consumers renewable and low-grade sources of energy are estimated. The installation scheme is developed.


К расчету системы терморегулирования малого космического аппарата негерметичного исполнения

Зуев А.А., Танасиенко Ф.В.

Россия, Красноярск, Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

xkt@inbox.ru


Статья посвящена рассмотрению роли систем терморегулирования в современных космических аппаратах негерметичного исполнения, а также вопросам оптимизации данных систем.


На сегодняшний день на российском и мировых рынках растёт спрос на малые КА (весом до 100 кг). Это связано с тем, что спутники подобного класса используются для решения многих задач: обеспечение связи, отработки новых технологий, дистанционного зондирования Земли и др. Данная статья посвящена эскизному проектированию системы терморегулирования (СТР) для нового студенческого малого космического аппарата (СМКА), решающего задачи дистанционного зондирования территории Красноярского края. С технологической точки зрения это спутник так называемого негерметичного исполнения, т. е. все спутниковые приборы способны работать в открытом космосе. Это повышает удельные характеристики полезной нагрузки по отношению к общему весу. Основой негерметичного исполнения спутника служит пространственная рама или ферма, часто из композиционных материалов. Она закрывается «сотопанелями» – трёхслойными плоскими конструкциями из двух слоёв углепластика и алюминиевого сотового заполнителя. Такие панели при небольшой массе обладают очень высокой жесткостью.

СТР является одной из ключевых систем КА, она во многом определяет внешний облик спутника, так как именно от способа отвода тепла идет его компоновка. Она является той основой, от которой отталкивается проектант.

Тепловой режим КА в значительной мере определяется внешними тепловыми потоками. Со стороны окружающего космического пространства, на КА действуют лучистые потоки, которые включают в себя прямое и отраженное от Земли излучение Солнца, а также собственную тепловую радиацию планеты (есть и другие внешние факторы, но их вклад в общий тепловой баланс пренебрежимо мал). Для расчета выше перечисленных тепловых потоков был использован конечно-элементный программный комплекс Thermica. На рисунке 1 представлены диаграммы распределения суммарного внешнего теплового потока для случаев его максимальной и минимальной интенсивности.

Для моделирования теплового режима СМКА был применён метод конечных разностей, в котором конструкция разбивается на ряд изометрических расчётных узлов. Для каждого узла были рассчитаны тепловые связи (кондуктивные и радиационные).

Расчёт необходимой площади радиационных поверхностей и мощности электрообогрева был произведён исходя из «горячего» и «холодного» случаев.

“Горячий” случай характеризуется следующими основными параметрами:

  • солнечная постоянная 

  • тепловыделение бортовой аппаратуры максимально

  • значения оптических коэффициентов на конец САС

  • теневой участок орбиты отсутствует


Суммарный внешний тепловой поток, Вт



Рисунок 1. Диаграмма суммарного внешнего теплового потока


“Холодный” случай характеризуется следующими основными параметрами:

  • минимальное тепловыделение бортовой аппаратуры

  • значения оптических коэффициентов в начале САС

  • электрообогреватель отключён

  • продолжительность тени Земли максимальная

При суммарном тепловыделении на борту СМКА в 38,5 Вт площадь радиатора составляет ≈ 0,1 м². Исходя из полученных данных проектная мощность электрообогревателя, предусмотренного с целью избегания переохлаждения аппаратуры в холодном случае составляет 5 Вт (электрообогреватель работает не более 10 минут за виток).


Zuev A.A., Tanasienko F.V.


THERMAL CONTROL SYSTEMS OF UNTIGHT PERFORMANCE SPACECRAFT

Russia, Krasnoyarsk, Siberian State Aerospace University named after academician M.F. Reshetnev

xkt@inbox.ru


The article is related to role thermal control systems in the modern untight performance spacecraft and optimization problem in it.



На латинице
1   2   3   4

Похожие:

90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems” iconCatalogue automatic controls for refrigeration plant and air conditioning systems. Dinfoss, Denmark

90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems” iconRefrigeration, Air Conditioning and Heat Pumps

90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems” iconAshrae – American Society of Heating, Refrigeration, and Air-Conditioning Engineers, Inc

90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems” iconHra 122 air conditioning mechanical systems

90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems” iconDepartment of Biological Systems Engineering

90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems” iconDepartment of energy systems engineering course description and practice

90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems” iconDepartment of energy systems engineering course description and practice

90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems” iconDepartment of energy systems engineering course description and practice

90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems” iconElectrical & Computer Engineering Department
Expert’s Services for Supporting the Directorate of Highway Maintenance of the General Secretariat of Public Works in Projects related...

90th Anniversary of the bmstu e4 Department “Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Supporting Systems” iconElectrical & Computer Engineering Department
Expert’s Services for Supporting the Directorate of Highway Maintenance of the General Secretariat of Public Works in Projects related...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница