Цель - представить установку для очистки вод гидрозолоудаления, содержащую систему проточных индукторов, выполненных в виде трубы с коаксиальным кабелем, подключенных к источнику переменного тока и соединенных между собой посредством электричества с помощью торцевой перемычки. Установлено, что в настоящее время на многих тепловых электрических станциях зола и шлак из котлоагрегатов удаляются и складируются в золоотвалах гидравлическим способом. При этом шлакозоловая пульпа по трубопроводам подается под давлением (созданным багерными насосами) на заданные расстояния, затем осветляется и переливается в водоем, из которого поступает в ближайший бассейн реки или озера. Так как осветленная в золоотстойнике вода содержит растворенные соли и основания, то она представляет собой агрессивную среду, что препятствует ее непосредственному применению для транспортировки золы и шлака - багерные насосы в агрессивной среде быстро выходят из строя. Подтверждено, что технической задачей (решение которой предполагает использование устройства для очистки вод гидрозолоудаления) является высокопроизводительная обработка индукционными токами сточных вод тепловых электрических станций для снижения их агрессивности с целью повторного применения. Данная проблема решается тем, что установка для очистки воды содержит систему проточных индукторов, каждый из которых выполнен в виде трубы с коаксиальным кабелем.

Целью данной статьи является оценка эффективности и пропускной способности струйно-пленочного контактного устройства, а также сравнение по различным критериям с его аналогами. Рассмотрено охлаждение оборотной воды в бесконтактной испарительной градирне с использованием струйно-пленочных контактных элементов, разработанных авторами для применения на промышленных предприятиях теплоэнергетики и других отраслей. Использован «закрытый» контур при охлаждении основного потока, а также блок насадки для снижения температуры остальной жидкости. Проведен сравнительный анализ разработанного контактного устройства с отечественными и мировыми контактными моделями. Выполнена техническая схема градирни с замкнутым контуром охлаждения, которая позволяет сократить использование химических реагентов. Предложена оригинальная конструкция струйно-пленочного контактного устройства, работающая в широком диапазоне рабочих скоростей, обладающая большой постоянно обновляющейся площадью поверхности контакта фазы. Проведен сравнительный анализ разработанной конструкции контактного устройства с аналогами: определено гидравлическое сопротивление в зависимости от «среднерасходной» скорости газа. Приведены технические характеристики блока насадки в зависимости от геометрических размеров устройства. Вычислен F-фактор (произведение скорости воздуха на корень из ее плотности) конструкции при изменении плотности орошения и ширины сливного стакана. Установлено, что устройство работает в широком диапазоне нагрузок, имеет хорошую пропускную способность, достигает высоких значений F-фактора. На разработанной конструкции струйно-пленочного контактного устройства происходит эффективное охлаждение воды, а использование замкнутого контура при охлаждении основного потока оборотной воды позволяет значительно снизить обработку химическими реагентами.

Цель - разработка методики компьютерного моделирования наведенных напряжений, создаваемых высоковольтными линиями электропередачи в режимах обрыва фаз и несимметричных коротких замыканий. Применены методы определения режимов электроэнергетических систем в фазных координатах, реализованные в программном комплексе Fazonord. Воздушные линии различного назначения, проходящие вдоль трасс высоковольтных линий электропередачи переменного тока, подвержены электрическому и магнитному воздействиям. Поэтому возможно появление опасных напряжений на отключенных линиях при их значительной удаленности (100 м и более) от влияющей линии. Для определения уровней наведенных напряжений проведено моделирование режимов линий электропередачи 220 кВ, параллельно которой проложена линия 10 кВ. Расчеты наведенных на смежной линии напряжений выполнены для следующих режимов работы линий электропередачи: симметричного обрыва фаз А, В и С, А - с одновременным замыканием на землю однофазного и двухфазного коротких замыканий. Рассмотрение различных способов заземления линии, подверженной влиянию, показало, что в некоторых условиях уровни наведенных напряжений могут превышать 11 кВ. Предложенная методика компьютерного моделирования режимов электроэнергетических систем, разработанная в Иркутском государственном университете путей сообщения, позволяет определять условия электробезопасности при работе на линиях электропередачи и связи, находящихся в зонах электромагнитного влияния. Методика отличается универсальностью и позволяет определять наведенные напряжения на линиях, подверженных электромагнитному влиянию в различных режимах работы.

Цель - рассмотрение предложений для возможности учета новых свойств системы газоснабжения в математической модели обобщенной задачи потокораспределения по сравнению с традиционной постановкой; введение дугового коэффициента, учитывающего изменение величины потока газа при его прохождении по дуге, вектора прироста пропускных способностей дуг и нижних ограничений на потоки газа по дугам; анализ новых условий хозяйствования (критерии оптимизации потокораспределения и установление фиктивных цен на потребление газа, позволяющих учитывать приоритетное обеспечение определенной группы потребителей). При решении задач перспективного планирования и развития газоснабжающих систем для математического моделирования оптимальных потоков газа широкое применение нашли методы сетевого анализа. Учет новых тенденций инновационного преобразования в математических моделях обусловлен современным развитием газоснабжающих систем, их реновацией и модернизацией. Использовались методы сетевого анализа, основанные на теории графов, для решения задач потокораспределения газа в системах газоснабжения при решении задач их функционирования в различных условиях. На основе традиционной задачи потокового моделирования был сформулирован обобщенный вариант решения потокораспределения с учетом новых свойств системы газоснабжения. Приведена математическая формулировка, последовательно сделана ее реализация в вычислительной программе. В качестве примера предложенных подходов предложен расчет потоков газа для агрегированной Единой системы газоснабжения на 2030 г. В этом расчете учтены приросты пропускной способности дуг газотранспортной системы и коэффициенты, показывающие уменьшение объемов подачи газа на собственные нужды и утечки. Для решения задач потокораспределения газа при оптимизации развития газоснабжающих систем были предложены следующие инновационные преобразования: введены дуговые коэффициенты, учитывающие изменение величины потока газа при его прохождении по дуге; векторы прироста пропускных способностей дуг и нижние ограничения на потоки газа по дугам, а также учтены новые условия хозяйствования (критерии оптимизации потокораспределения и фиктивные цены на потребление газа), позволяющие учитывать приоритетное обеспечение определенной группы потребителей.

Цель - предложить способ понижения температуры и конденсации рабочего тела, циркулирующего в энергоустановке, в связи с тем, что для Российской Федерации характерна неравномерная обеспеченность электричеством и тепловой энергией (проблема дефицита энергии наиболее остро стоит в регионах Дальнего Востока и Крайнего Севера). Существующее на сегодняшний день централизованное обеспечение энергией имеет такие актуальные недостатки как большой уровень потерь при доставке и трансформации, а также возможность обесточивания большого количества потребителей при аварии на центральной электростанции. В связи с этим все большую актуальность приобретает идея децентрализованной выработки энергии, которая лишена указанных недочетов благодаря автономности и близкому месторасположению относительно мест потребления. Одним из методов децентрализованной выработки тепло- и электроэнергии является применение энергоустановок малой мощности, основанных на цикле Ренкина, с органическим рабочим телом. Их конструкция состоит из котла для нагревания рабочего тела, турбины для привода электрогенератора, конденсатора и насоса. Для конденсации теплоносителя процесс органического цикла Ренкина должен быть обеспечен отводом тепла в окружающую среду. В данной работе рассмотрен способ понижения температуры и конденсации рабочего тела, циркулирующего в энергоустановке (при помощи горизонтального трубопровода, помещенного в грунт на некоторую глубину). Предполагается, что имеющийся температурный потенциал грунта обеспечивает полную конденсацию рабочего тела без излишнего переохлаждения. Исследование интенсивности охлаждения и конденсации рабочего тела в трубопроводе проведено с применением гомогенной и кольцевой модели течения. Определение полей температур и степени сухости пара произведено посредством двух подходов: в программном комплексе конечно-элементного моделирования ANSYS CFX и методом конечных разностей (инженерные методики расчета). Также в работе приведен анализ результатов, полученных в ходе решения задачи средствами конечно-элементного анализа и инженерного расчета методом конечных разностей.

Целью данной статьи является исследование термодинамического совершенства реального цикла двигателя внутреннего сгорания. Существуют различные методики расчета значений основных термодинамических параметров в узловых точках коэффициента полезного действия и среднего давления. В соответствии с известными данными эти результаты существенно отличаются от реальных. Наиболее рациональной представляется оценка работоспособности двигателя апробированными методами. В настоящее время разработано достаточно способов оценки работоспособности двигателя внутреннего сгорания, основными являются энтропийный и эксергетический. В качестве объекта исследования был выбран эксергетический метод, т.к. он более универсален; рассмотрен 4-тактный дизельный двигатель В-84, нашедший широкое применение в военной технике; проведены расчеты идеального и реального циклов двигателя внутреннего сгорания, исходные параметры для которых были взяты из тактико-технических характеристик двигателя В-84, а также применен эксергетический метод оценки эффективности для обоих циклов, на основе которого построены графики зависимостей энтропии и энтальпии, из них очевидно, что максимальные потери происходят в реальном цикле. На основе проведенных расчетов получены зависимости эксергии (работоспособности) объекта от уровня рассеяния энергии, энтальпии. Получен график изменения эксергии в контрольных точках цикла. Предлагается в дальнейших исследованиях оценить снижение работоспособности объекта в ходе эксплуатации, это может быть использовано при организации стратегии эксплуатации по фактическому техническому состоянию. Результаты исследований предлагается использовать при сравнении опытных данных с эталонными. Кроме того, можно осуществить прогноз изменения уровня работоспособности по обобщенному критерию, в качестве которого выступает эксергия рабочего тела.

Цель - представить разработанную модель, реализованную в среде программы Mathcad, которая позволяет генерировать поток событий, имитирующий работу реального водонагревателя. Проведен анализ характеристик режимов работы нагрузки энергосистемы, моделируемой случайными величинами и процессами. Для получения вероятностно-статистической модели потребления электрической энергии отдельной нагрузки проведено экспериментальное исследование работы бытового водонагревателя мощностью 2 кВт. Данные режимов работы водонагревателя получены разработанным устройством для измерения и фиксации потребляемой мощности однофазной электрической нагрузки до 5 кВт. Используемое устройство реализовано на основе микроконтроллера ATmega328 и позволяет измерять и записывать полученные значения на SD-карту. Функциональная схема данного устройства рассмотрена в работе. В результате проведенного экспериментального исследования длительностью 30 дней получена числовая последовательность событий, которая послужила основой для построения модели. Статистический анализ дает основание полагать, что законы распределения вероятностей последовательности длительности включенного состояния и пауз могут быть отнесены к экспоненциальному распределению. Исходя из этой предпосылки, создана модель, реализованная в среде программы Mathcad. На основе двух сгенерированных последовательностей, имеющих экспоненциальное распределение с заданными параметрами, генерируется поток событий, моделирующий работу водонагревателя. В заключении работы дается уточнение относительно длительности интервалов моделирования. В частности, при интервалах моделирования от 24 ч и более модель позволяет получить достоверные результаты, но при моделировании малых интервалов (от 20 ч и менее) необходимо учитывать изменение режима работы водонагревателя в зависимости от времени суток. В качестве примера приведены оценки параметров экспоненциального распределения для дневного и ночного режимов работы водонагревателя.

Цель - представить анализ существующего состояния Единой энергетической системы России для выявления дефицитных, избыточных и «узких мест» по мощности региональных энергосистем, приоритетных мест роста потребления электроэнергии и определения технического потенциала электрической сети по передаче электроэнергии. Для данного анализа сформулированы оптимизационные модели на максимум избытка мощностей в целом по Единой энергосистеме России и для отдельных регионов страны при существующей структуре генерирующих мощностей и межрегиональной электрической сети. Проведены расчеты для условий, соответствующих отчетным показателям Единой энергосистемы России в 2016 г. Выявлено, что Межрегиональная электрическая сеть Единой энергосистемы России вполне обеспечивает покрытие потребностей в мощности всех энергосистем страны и почти везде имеет значительные свободные пропускные способности линий электропередач.

Целью работы является проведение комплексных оптимизационных исследований теплосиловой части энергоблока атомных электростанций, получение оптимальных термодинамических, расходных и конструктивных параметров с учетом энергетической эффективности. Применялись усовершенствованные в Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева программно-вычислительные комплексы построения математических моделей различных энергетических установок, методы математического моделирования теплоэнергетических установок, приемы оптимизации их параметров. Разработана расчетная схема теплосиловой части энергоблока атомных электростанций. На основе этой схемы проведен выбор состава новых процессов и элементов. Показана вариативность оптимизируемых способов, ограничений на термодинамические и конструктивные параметры и критерии оптимизации. Получены оптимальные конструктивные решения по элементам, схемам и условиям конкурентоспособности установок с учетом энергетической эффективности функционирования атомных электростанций. Полученная математическая модель теплосиловой части атомной электростанции с водо-водяным энергетическим реактором ВВЭР-1000 при учете дополнительных факторов (изменение тепловой мощности данного реактора) позволит провести исследования оптимальных сочетаний параметров I-го и II-го контуров энергоблока с учетом энергетической, экономической эффективности атомных электростанций.

Цель - в рамках данной статьи представить результаты разработки полигона для тестирования алгоритмов автоматического вторичного регулирования частоты и активной мощности в энергосистеме. В качестве инструментальной основы использован Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем, в котором реализована схема тестовой электроэнергетической системы, в то время как модель системы автоматического вторичного регулирования частоты и активной мощности реализована в программном комплексе MATLAB с применением библиотеки Simulink Desktop Real-Time. Для полигона разработано программное обеспечение на языке программирования C# для организации обмена данными между моделирующим комплексом и MATLAB/Simulink. В качестве теста платформы подготовлены и проведены эксперименты по воспроизведению процессов регулирования частоты и активной мощности при возникновении возмущений в электроэнергетической системе, в частности увеличение потребления мощности, которое приводит к небалансу активной мощности при использовании различных типов регуляторов системы автоматического вторичного регулирования частоты и мощности. В экспериментах создаваемый первичный небаланс мощности приводит к снижению частоты, не вызывающей действия противоаварийной автоматики. В процессе регулирования частоты, в зависимости от типов и настроек используемых регуляторов, по-разному осуществляется загрузка генераторов и элементов электрической сети. Соответственно, на основании исследований может быть проведена настройка регуляторов для обеспечения соответствия требованиям стандартов, действующих на территории Российской Федерации. Полученные результаты отражают корректность работы полигона и возможность использования его для решения задач модернизации и проверки алгоритмов автоматического вторичного регулирования частоты и перетоков мощности.

Цель - разработка статической модели конечных элементов для волнового торцевого кинематического редуктора с помощью программной системы конечно-элементного анализа ANSYS. Данная модель, построенная с помощью программы Solidworks, будет прогнозировать распределение напряжений и перемещений исследуемого редуктора. Создание модели включало использование трехмерных конечных элементов, таких как сплошные цилиндры и контактные поверхностные элементы для моделирования зацепления между зубьями колес. Зубья не были смоделированы из-за сложности. При этом контакт зубьев был принят как контакт зубчатой поверхности. Расчет напряжений в зацеплении зубчатых передач является сложным из-за геометрии зацепления и применения большого количества поправочных коэффициентов. Это приводит к неточным результатам, которые отличаются от реальных значений. Одним из лучших способов повышения точностных характеристик зацепления зубчатых передач является создание компьютерных моделей. Таким образом, по результатам расчета напряженно-деформированного состояния предложен метод проверочного расчета контактной и изгибной прочности исследуемого редуктора.

Цель работы - анализ кинематики рабочего инструмента для создания новых технологических процессов поверхностного пластического деформирования. Материал статьи подготовлен по результатам исследования степеней свободы рабочего инструмента при поверхностном пластическом деформировании деталей машин. Изучение степеней свободы рабочего инструмента позволило выявить новые движения, которые ранее не использовали при упрочняющей обработке, что послужило основанием для создания новых схем обработки и новых процессов поверхностного пластического деформирования: осциллирующее выглаживание, поперечная обкатка гладкими плитами, изменение оси вращения рабочего инструмента, центробежная обкатка цилиндрических поверхностей. Выполненный анализ степеней свободы рабочего инструмента позволил задействовать новые движения и создать современные технологические процессы отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием.

Цель - разработка математической модели формирования количества снимаемого материала при зачистке лепестковым кругом дробеобработанной поверхности, обеспечивающей стабильное качество поверхности по параметру шероховатости. При формообразовании длинномерных панелей и обшивок широко используется дробеударная обработка. Вследствие дробеударного воздействия на обрабатываемой поверхности образуется специфическая микрогеометрия, характерной особенностью которой являются многочисленные отпечатки дроби различного диаметра и глубины. Наличие этих отпечатков вызывает возрастание параметров шероховатости поверхности. Поэтому после дробеударной обработки обязательным требованием является выполнение зачистки поверхности лепестковым кругом для частичного удаления следов воздействия дроби, которые по величине значительно превышают впадины микронеровностей. Величина назначаемого припуска на зачистку зависит от требований к качеству поверхности детали. Вследствие зачистки на обрабатываемой поверхности образуется новый микрорельеф в виде комбинации следов воздействия абразивных зерен лепестков круга и остатков отпечатков от дробеударной обработки. При этом глубина оставляемых отпечатков дроби даже после зачистки значительно больше значения величин впадин микронеровностей поверхности, образованной в результате воздействия зерен лепестков круга. Так как отпечатки имеют сферическую форму со значительно большим радиусом кривизны, чем их глубины, они оказывает особое влияние на объем снимаемого металла при росте величины припуска. В работе приведено аналитическое описание съема материала с поверхности, обработанной дробью при зачистке лепестковым кругом, на основе анализа микрогеометрии поверхности.

Целью работы является подтверждение равномерного распределения герметика внутри отверстия в пакете из композитных деталей в момент установки основного крепежа в течение 20-72 ч с момента приготовления внутришовного герметика PR1782C12-М при технологии сборки на неотвержденном герметике без доразделки отверстий. Для технологической отработки оценки качества установки крепежа на внутришовном герметике был выбран типовой элемент конструкции крыла самолета - пакет сочленения двух плоских панелей из полимерных композиционных материалов. В процессе испытаний проведена органолептическая оценка состояния (степень полимеризации) и присутствия герметика PR1782C12-M в отверстиях и по торцам пакета, а также герметика, наносимого на крепеж. В процессе эксперимента было проведено исследование состояния герметика и наличия липкого слоя на гладкой части крепежа в период времени от 20 до 72 ч с момента его приготовления. Определен рекомендуемый процесс по нанесению герметика на крепеж при технологии сборки на неотвержденном герметике без доразделки отверстий.

Целью работы является исследование литейных свойств сплава с повышенными жаропрочными свойствами на основе Fe-Cr-Ni для изготовления детали «ролик печной». Широко используемое в металлургической, нефтехимической, машиностроительной и других областях промышленности печное оборудование изготавливается из жаропрочных сталей, это связано с особенностями условий эксплуатации: высокая температура, значительные нагрузки и длительность эксплуатации. Развитие металлургических технологий приводит к ужесточению условий работы, что требует совершенствования свойств жаропрочных материалов для изготовления деталей металлургического оборудования. Для этого определяли влияние температуры заливки на пористость слитка, жидкотекучесть сплава и технологические параметры изготовления отливки методом литья по газифицированным моделям. Предложен состав жаропрочного сплава на основе системы Fe-Cr-Ni-легирующий элемент. Исследована жидкотекучесть опытного сплава. Установлено, что жидкотекучесть экспериментального образца стали при температуре заливки 1720°С на 5-10% выше жидкотекучести стали 20Х25Н20С2. Проведенный анализ программ показал, что оптимальной с т.зр. распределения пор является температура заливки 1720°С, выполнены расчеты литниковой системы для отливки детали «ролик печной». Предложенная технология изготовления отливок печного оборудования из опытного жаропрочного сплава литьем по газифицируемым моделям позволяет получать отливки высокого качества, отвечающие требованиям эксплуатации в условиях высоких температур и длительных нагрузок.

Цель - определение уровня развития и текущего статуса технологии смачиваемых алюминием катодов; придание импульса в развитии и проектировании алюминиевых электролизеров нового поколения с горизонтальными и вертикальными инертными электродами; рассмотрение достижений мировых исследовательских центров в развитии технологии инертных катодов. Выявлено, что совершенствование существующих конструкций и проектирование электролизеров нового поколения специалисты связывают с развитием новых материалов. С начала 50-х годов прошлого столетия разрабатывается концепция смачиваемой алюминием катодной поверхности со свойствами повышенной стойкости по отношению к агрессивной среде. К смачиваемому алюминием материалу для футеровки катода предъявляют требования удовлетворительной прочности и стойкости к растрескиванию, реагентам электролита, алюминия и окислительной среде. Из большого числа испытанных за 65 лет материалов и изделий для дренированных катодов поисковая и исследовательская работа сконцентрировалась на диборидтитановых материалах в виде катодных элементов (плиток, цилиндров) или адгезионных паст/композитов на поверхности угольной подины, но в промышленности эти изделия и покрытия до сих пор не находят коммерческого использования. Основная причина и сдерживающий фактор делового оборота - высокая стоимость порошков и компактных изделий, что является следствием экстремальных свойств диборида титана и необходимости применения сложного оборудования для синтеза и прессования катодов заданной формы.

Цель - изучение химического состава катодных осадков, получаемых при переработке золотосодержащих руд по цианисто-сорбционной технологии; проведение экспериментальных исследований по сернокислотному выщелачиванию меди и свинца из золотосодержащих катодных осадков; рассмотрение влияния концентрации серной кислоты на степень перехода меди и свинца в раствор. Использовались для математической обработки экспериментальных данных метод корреляционного анализа, для изучения химического состава осадков - атомно-абсорбционный анализ, рентгеноспектральный микроанализ. Изучен химический состав катодных осадков; установлено, что основными примесями (оказывающими влияние на их дальнейшую аффинажную переработку) являются медь и свинец, которые необходимо удалять перед последующим получением сплава лигатурного золота. Проведены экспериментальные исследования по сернокислотной обработке катодных осадков, показавшие следующие результаты: степень перехода меди в раствор - 45,98%, свинца - 3,65%, оптимальная концентрация серной кислоты - 165,4 кг/м³. Результаты сернокислотного выщелачивания примесей из катодных осадков показали низкую эффективность, т.к. свинец не удалось извлечь в раствор по причине пассивации его поверхности пленкой PbSO₄. При математической обработке экспериментальных данных методом корреляционного анализа установлено, что концентрация серной кислоты влияет на степень перехода меди и свинца в раствор.

Целью статьи является обоснование целесообразности предварительной термической активации при получении глинозема из низкокачественных бокситов путем проведения сравнительного анализа жидкой и твердой фаз процесса обескремнивания исходного и обожженного боксита. Использованы следующие методы: термоактивация продукта за счет обжига исходного боксита при температуре 1000ºС, его обескремнивание щелочными растворами 150 г/дм³ Na₂O_к с соотношением Ж:Т = 10:1, получение концентрата, пригодного для переработки по способу Байера. Определение химического анализа твердой фазы рентгенофлюоресцентным методом с использованием спектрометра XRF-1800 («Shimadzu», Япония). Содержание SiO₂ в жидкой фазе определялось при помощи спектрофотометра ПЭ-5400УФ. Для интенсификации разделения фаз использовалась центрифуга. Твердая фаза в кювете (после отбора жидкой фазы) промывалась декантацией, сушилась и анализировалась. Построены графические зависимости, характеризующие степень извлечения диоксида кремния от продолжительности обескремнивания для различных температур, в т.ч.: учитывающие использование термоактивации исходного сырья, показывающие изменение скорости протекания процесса от температуры обескремнивания, отображающие изменение кажущейся энергии активации протекания процесса обескремнивания от степени извлечения диоксида кремния в раствор. Сделаны выводы о целесообразности использования обжига для повышения степени извлечения диоксида кремния и получения более высокого значения кремниевого модуля бокситового концентрата. Доказана целесообразность термической активации при переработке высококремнистых бокситов, позволяющая увеличить степень извлечения диоксида кремния из обожженного боксита в щелочной раствор, а также интенсифицировать прохождение процесса обескремнивания. На основании изменения кажущейся энергии активации для различных температурных интервалов и степени извлечения SiO₂ для термоактивированного и исходного боксита предпринята попытка раскрытия механизма и химизма процесса обескремнивания.