Енергетика: економіка, технології, екологія: науковий журнал, № 4
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Очищення рідини електромагнітним фокусуванням домішок(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Терентьєв, О. М.; Клещов, А. Й.; Варфоломеєв, А. І.; Сергієнко, М. І.У статті розглянуті актуальні питання підвищення ефективності системи очищення фільтрату фізичними способами розробленої в інституті енергозбереження та енергоменеджменту КПІ ім. Ігоря Сікорського Робота присвячена актуальному питанню впровадження новітніх, ресурсозберігаючих, енергозберігаючих, комплексних технологій очищення забруднених рідинних середовищ. До теперішнього часу не розроблена теоретична база, є тільки гіпотези, і немає практичних методик розрахунку магнітної обробки води. Стаття присвячена очищенню фільтрату побутових відходів комбінованими фізичними методами. Для очищення потоку рідини використано електромагнітний блок управління. Зменшення агресивності фільтрату передбачає багатоетапний Забезпечено управління траєкторією домішок при їх виведенні з основного потоку. З урахуванням властивостей матриці планування експерименту обчислені коефіцієнти регресійного рівняння, адекватно відображає процеси очищення рідини при її омагнічування. Іони забруднюючих домішок представляють собою заряджені частинки. Для їх видалення із загального потоку необхідно на трубопроводі розмістити генератори для створення розвинутої кавітації у потоці рідини та котушки індуктивності. Кавітаційні бульбашки є внутрішніми генераторами коливань, і виділяючи енергію при захлопуванні, подрібнюють домішки забруднення.Документ Відкритий доступ Опріснення води з використанням наморожування льоду в бурульках(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Пуховий, І. І.; Петречук, А. Л.Мета дослідження - вивчити вплив початкової солоності та витрати води на процеси опріснення в бурульках, що утворюються на горизонтальних насадках. Експериментальна установка, представляє собою каркас на якому закріплені: ємність з вихідною солоною водою, поверхня удару, горизонтальні насадки. Початкова солона вода 10-30 г/л витікала через отвір, падала та подрібнювалась об поверхню удару, після чого замерзала на насадках у вигляді бурульок. Для дослідження ступеня солоності бурульки поділялись на рівні частини та плавились. З результатів дослідження видно, що отримана вода містить найменше солей в тих частинах, що знаходяться ближче до основ бурульок. При витраті в 2 мл/с бурульки в довжину зростали повільно. Ступінь опріснення визначалась як відношення початкової до отриманої солоності води і складала від 1,5 до 4, більші значення отримані при витраті 1 мл/с, та на перших відрізках. Висновки: Результати експериментів показали що неможливо опріснити солону воду за 1 цикл. Для отримання питної води з концентрацією солі менше 0,5 г/л потрібно використовувати декілька циклів заморожування-плавлення або комбінувати з іншими методами опріснення. Потрібно контролювати оптимальну витрату води для забезпечення більшого ступеня опріснення.Документ Відкритий доступ Теплообмін у витих теплообмінниках при зміні геометричних характеристик(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Туз, В. О.; Лебедь, Н. Л.; Литвиненко, М. П.Стаття присвячена удосконаленню методики розрахунку теплообміну і аеродинаміки витих теплообмінників шляхом модифікації залежностей, які враховують конкретні умови експлуатації і дозволяють визначити конструктивні характеристики витих одношарових рекуперативних теплообмінників, що розташовані в кільцевих каналах в умовах часткового закручення потоку теплоносія. Для досягнення поставленої мети дослідження проведено фізичний експеримент на експериментальній установці, схема якої і методика проведення досліджень представлена у роботі. Аналіз результатів експериментального дослідження процесів теплообміну при вимушеній конвекції газу в витому теплообміннику при ламінарному режимі руху теплоносія дозволив встановити залежність коефіцієнту тепловіддачі від основних геометричних характеристик теплообмінника, а також визначити поправки, які враховують плив на інтенсивність теплообміну крокових характеристик трубного пучка і зазору між трубним пучком і корпусом теплообмінника. Отримані залежності дозволяють виконати оптимізацію геометричних характеристик витих теплообмінників, розташованих в кільцевих каналах для конкретних умов експлуатаціїДокумент Відкритий доступ Застосування конденсаційних економайзерів на газових енергетичних та водогрійних котлах(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Новаківський, Є. В.; Неділько, А. В.Розглянуто забезпечення підвищення рівня безпеки електростанції при аварійному відключенні, а також підвищення ККД котла. Відключення ТЕЦ від електромережі несе за собою насамперед загрозу припинення відпуску теплоносія у місто і, як наслідок, людських та матеріальних втрат. Розроблений один з варіантів недопущення або мінімізації наслідків такої аварії на міських ТЕЦ, який являє собою систему швидкого відновлення живлення електростанції незалежно від зовнішніх обставин шляхом встановлення конденсаційного теплообмінника та турбіни на органічному циклі Ренкіна. Така турбіна може слугувати як пускорезервне джерело живлення станції, так і працювати разом з паровою турбіною, підвищуючи ККД блоку в цілому. Дана система являється універсальною для блоків, що працюють на природньому газі.Документ Відкритий доступ Комбінований метод управління електроспоживанням виробничих об’єктів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Калінчик, В. П.; Побігайло, В. А.; Калінчик, В. В.; Мейта, О. В.; Скосирев, В. Г.В статті досліджуються методи управління режимами електроспоживанням. Показано, що дефіцит потужності в години пікових навантажень ускладнює підтримання балансу між потужностями генерації та споживання, що приводить до необхідності введення обмежень електричного навантаження виробничих споживачів і розвитку методів і засобів управління режимами електроспоживання. Необхідність управління енергоспоживанням обумовлена цілою низкою причин, у тому числі: 1) значною різницею між піком навантаження та нічним провалом в енергосистемах; 2) недостатньою регулюючою можливістю теплових електростанцій та АЕС для покриття змінної частини графіків навантаження; 3) несприятливою тенденцією зниження частки маневрених потужностей в енергосистемах, спричиненої укрупненням енергоблоків; 4) значними капітальними та енергетичними витратами, пов'язаними із спорудженням та експлуатацією пікових агрегатів; 5) технічною можливістю та економічною доцільністю штучного вирівнювання графіків навантаження. Показано, що на даний час відомі наступні методи управління електроспоживанням: по миттєвій нормі; по ідеальній нормі; управління по прогнозній величині; управління з використанням усередненої потужності на рухомому інтервалі часу (метод рухомого вікна) і комбіновані методи, що використають різні сполучення, а також по розподілу управляючого впливу між споживачами - регуляторами (метод розподілу ресурсів). Кращим варто вважати такий метод управління, що забезпечує для більшого числа керованих споживачів випадковий за часом характер розподілу можливих нетривалих викидів навантаження, їх мінімальне абсолютне значення, а також більш повне використання споживачем заявленої потужності або виділених йому лімітів потужності та енергії. За зазначеними критеріями порівняємо перераховані методи управління. Причому, метод миттєвої норми реалізується при диспетчерському або автоматичному управління з використанням сигналу, пропорційного усередненій потужності за 1, 2 або 3 хвилини, метод ідеальної норми передбачає вимірювання усередненої потужності споживача за малі проміжки часу (до трьох хвилин) і порівняння цієї величини із заявленою (або лімітною ) потужністю, управління із прогнозом полягає в тому, що керуючий сигнал формується як різниця між величиною можливої потужності і прогнозованої на кінець циклу управління. Для підвищення ефективності управління електроспоживанням запропоновано комбінований метод управління, який представляє собою синтез двох відомих методів - управління по ідеальній нормі та управління за прогнозною величиною електроспоживання, що дозволяє поєднати переваги обох методів. Умовою управління є підтримання такого режиму електроспоживання, при якому не перевищується задана потужність і її задана величина використовується максимально. Виконання даної умови забезпечується відпрацюванням заданих кожному кроку управління обмежень. З огляду на те, що різні кроки управління мають різну реакцією управління на реальний процес, для різних кроків застосовані відповідні методи управління. На перших кроках, коли для прийняття оптимального керуючого впливу достатньо часу і його можна скорегувати, управління ведеться на підставі прогнозної величини електроспоживання, на останніх кроках, які несуть особливу відповідальність за процес управління, управління ведеться за методом ідеальної норми. Таким чином, в даному методі поєднані переваги управління по прогнозу (керуючий вплив обґрунтовується) і методу управління по ідеальній нормі (на останньому кроці управління, що дозволяє оптимально використовувати ліміт потужності, що залишився, і не перевищити заданої величини) з апріорно обґрунтованим порядком споживачів-регуляторів.Документ Відкритий доступ Адаптація температурної пристінкової функції для розрахунку теплообміну при надкритичних параметрах теплоносія(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Філонов, В. В.; Письменний, Є. М.; Разумовський, В. Г.У роботі обговорюється проблема адаптації існуючого універсального чи спеціалізованого інструментарію теплогідравлічного аналізу для нелінійних задач теплообміну при надкритичних параметрах теплоносія при погіршенні тепловіддачі. Розглянуті складності прогнозу нелінійного теплообміну при надкритичних параметрах інженерними методами розрахункової гідродинаміки. Запропоновано простий спосіб адаптації двозонної температурної пристінкової функції Кадера на основі існуючих зондових досліджень для двоокису вуглецю. Обговорюється проблема імплементації в універсальні пакети обчислювальної гідродинаміки CFD, яка базується на способі вибору опорної координати пристінкової зони для визначення динамічної швидкості та безрозмірної температури. На прикладі ANSYS CFX показаний один із способів створення спеціальної користувальницької процедури, яка має покращену тенденцію щодо прогнозу аксіального профілю температури при погіршеному теплообміні. У роботі проведено калібрування та валідацію отриманих результатів на основі експериментальних досліджень для вертикальних труб та стержневих збірок імітаторів твел. Також в роботі обговорюються особливості запропонованої імплементації, та сформовані рекомендації для застосування та подальшого удосконалення інженерних підходів для прогнозування погіршення теплообміну при надкритичних параметрах теплоносія.Документ Відкритий доступ Study of physical processes in laminated magnetic cores of electric machines(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Chumak, V. V.; Kovalenko, М. А.; Trotsenko, Y. O.; Ihnatiuk, Y. S.; Stulishenko, A. S.The aim of the work is to use fast-moving processes to detect defects in the interlayer insulation of laminated magnetic cores of electric machines. Damages of interlayer insulation causes increased eddy currents as a result of increased losses and integral local overheating in the magnetic core. The article develops a mathematical field model of induction distribution in a toroidal toothed magnetic core of a 0.37 kW 4AA63V4U3 asynchronous motor when superimposed on the back of the core of the power winding powered by a high frequency voltage source in the given range. An experimental study of losses in the magnetic core and the distribution of eddy current losses and magnetization reversal (hysteresis) were carried out. When designing an electric machine, its performance, optimum operating conditions, thermal state and many other factors are calculated using the nominal values of the parameters of steel, windings and all materials used in the machine. However, these materials do not always have the declared characteristics and quality. For example, in the manufacture and stamping of electrical steel sheets, it experiences a significant level of influence, which in a certain way affects its characteristics. In addition, even if one assume that during production all the stages of manufacturing the material came flawlessly, the state and, as a result, the parameters of the materials and the electric machine as a whole change during operation as a result of emergencies or even simple aging and wear. Therefore, given these facts, it becomes clear that during planned or unplanned repairs it makes sense to check the condition of materials, insulation, since the allowable loads, temperature conditions, etc. depend on their condition. In particular, the state of the magnetic core largely determines the temperature around the conductors in the grooves and, as a result, determines how long the winding will actually last, in contrast to the specified service life and the rated power at which this electric machine should be used. The concept of the state of the magnetic core can be divided into the state of electrical steel and the state of its insulation. The first component changes rather little during operation and is generally caused by the "aging" of the steel, except for any serious damage as a result of faults, but it can be damaged during manufacture. But it is the second component that is significantly influenced during operation and significantly determines the quality of the magnetic core as a whole.Документ Відкритий доступ Дослідження динамічних характеристик системи «Пристрій плавного пуску – асинхронний двигун» в режимі роботи із зниженою швидкістю(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Торопов, А. В.; Торопова, Л. В.В статті проведене дослідження роботи системи «пристрій плавного пуску – асинхронний двигун» із зниженою швидкістю. Відносна дешевизна тиристорних пристроїв пуску асинхронних двигунів у порівнянні з перетворювачами частоти приводить їх все частішого встановлення на виробництві. Проте реалізація деяких режимів роботи, таких як обертання із пониженою тестовою швидкістю, не завжди може бути здійснена для певної технологічної установки. Особливо це стосується збільшення амплітуди коливань швидкості при збільшенні крутного моменту двигуна. В роботі приведені налаштування серійного пристрою плавного пуску SSW900 від компанії WEG, що впливають на роботу асинхронного двигуна із зниженою швидкістю. Для дослідження впливу в роботі складена модель у програмному середовищі MATLAB із використанням додатку Simulink. При цьому визначена відповідність параметрів функціональних моделі налаштуванням існуючого пристрою плавного пуску. Зниження швидкості обертання двигуна забезпечується за рахунок зменшення частоти і,відповідно, амплітуди напруги, що прикладається . Для зменшення несучої частоти відносно частоти живлення використовується режим пропуску певних напівхвиль напруги. В MATLAB це реалізується завдяки використанню блоків Pulse_generator, які пропускають імпульси керування лише в дозволені проміжки часу. Шляхом зміни кута відпирання тиристорів були отримані графіки перехідних процесів за швидкістю та визначені амплітуди коливань при вентиляторному характері навантаження. Крім того, були отримані результати дослідження системи на фізичній моделі та здійснений порівняльний аналіз результатів. Так, формування зниженої частоти, запропоноване при розробці математичної моделі в MATLAB забезпечує зниження швидкості роботи двигуна до 1/7 від номінальної. Амплітуда коливань швидкості при завданні максимального крутного моменту сягає значень, що значно обмежують можливість використання даного режиму для тривалої роботи обладнання, що підтверджується також експериментальними дослідженнями.Документ Відкритий доступ Оцінювання параметрів системи одноосьової орієнтації фотоелектричного модуля(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Коровушкін, В. О.; Дубовик, В. Г.; Босак, А. В.Розвиток «зеленої» енергетики України передбачає збільшення кількості електроенергії, згенерованої за допомогою фотоелектричних модулів (ФЕМ). При цьому ФЕМ мають недоліки, пов’язані з непостійністю видобутку електроенергії внаслідок добового та річного руху Сонця та затемнення модулів. Задля підтримання рівномірної генерації протягом дня та року, замість встановлення надлишкової потужності, ФЕМ можливе застосування системи їх орієнтування перпендикулярно сонячним променям. Встаттібуло наведено та проаналізовано залежності потрапляння сонячної енергії на довільно зорієнтовану площину та побудовано графіки зміни її надходження протягом доби та року. Розглянуто три випадки монтажу сонячних панелей: на двохосьовій системі стеження за Сонцем, на системі стеження за Сонцем за висотою та на системі стеження за Сонцем за азимутом. Наведено алгоритми методу розрахунку параметрів системи одноосьової та двохосьової орієнтації фотоелектричного модуля під час встановлення в м.Києві.Зроблено оцінкурівнів енергоефективностівикористання сонячної енергії для розглянутих систем фотоелектричних перетворювачів.Документ Відкритий доступ Техніко-економічні механізми розвитку локальних систем енергозабезпечення (Microgrid)(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Денисюк, С. П.; Мельничук, Г. В.; Чернещук, І. С.; Лисий, В. В.Як напрямок розвитку концепції 3D (Decarbonization, Decentralization, Digitalization) та концептуальної моделі Інтернету енергії розглянуто бізнес-модель енергія як послуга (Energy-as-a-service, EaaS). При цьому EaaS формується у вигляді «пакетної» моделі обслуговування, в рамках якої клієнту надається апаратне і програмне забезпечення та енергетичні послуги. Рішення категорії EaaS повинні включати в себе послуги з керування споживанням і підвищення енергоефективності, сприяти впровадженню відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) та інших децентралізованих джерел енергопостачання, а також оптимізувати баланс між попитом і пропозицією на ринку електроенергії. Показано, що EaaS постає широким терміном для бізнес-моделей, які керуються послугами, з інноваційним потенціалом для трансформації енергетичної галузі Для оцінки особливостей застосування EaaS до Microgrid детально розглянуто особливості побудови та функціонування Microgrid як локальної енергосистема або система електропостачання, що є технологічним комплексом у складі об'єктів генерації (джерел енергії), джерел енергетичної гнучкості та споживачів електроенергії, які зібрані під єдиним керуванням з метою забезпечення якомога більш ефективного та зручного для споживача енергопостачання. Визначено, що технологічною запорукою ефективності сучасних Microgrid виступають можливість комплексування та оптимального поєднання різних джерел енергії та гнучкості, а також наявність єдиного контуру керування, який дозволяє якнайкраще використовувати ці джерела. Представлено Smart Grid as a Service (SGaaS) на основі Сервісно-орієнтованої архітектури. Для ієрархічної архітектури SGaaS наведено перспективну трирівневу архітектуру, яка включає рівень інтелектуальної мережі щодо здійснення глобальної оптимізації, наприклад мінімізацію глобального захисту або глобальних витрат, рівень координації контролю для підтримки надійності та безпеки в Smart Grid та рівня Microgrid для моніторингу стану пристроїв кінцевого користувача. Реалізація механізмів EaaS та SGaaS стимулювало розвиток Microgrid as a Service (MaaS) – як послуги, яка пропонує розгортання Microgrid, зменшуючи початкову вартість інвестицій і складність. Визначено, що MaaS – це новий провідний механізм фінансування, який дозволяє організаціям розгортати Microgrid без будь-яких попередніх інвестицій, як рішення, яке не вимагає авансового капіталу для споживача енергії та яке зосереджене на результатах, таких як «енергія на місці». Механізми MaaS пропонують клієнтам більше контролю над їхніми енергетичними потребами, що дозволяє їм підвищити стійкість і надійність енергозабезпечення, збалансувати використання енергії, досягти цілей «чистої» енергії та досліджувати інші інноваційні продукти та послуги.Документ Відкритий доступ Погіршення стану здоров'я дітей шкільного та дошкільного віку через зміну техногенного навантаження на території шкіл і дитячих садків(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Чепель, Алла Вікторівна; Кофанова, Олена Вікторівна; Підгорний, Андрій Вадимович