10912

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Богословский В. H., Каменев П. H., Сканави A. H : Отопление

ивентиляция. Учебник для вузов. В 2-х ч. Ч. I. Отопление Изд 3-е перераб.

идоп. M., Стройиздат, 1975. 483 с.

2.Сканави, Александр Николаевич Отопление: Учебник для сту- дентов вузов, обучающихся по направлению «Строительство», специаль-

ности 290700/ Л.М. Махов. - М.: АСВ, 2002.- 576 с.

3.http://www.enersy.ru/energiya/preimuschestva-i-nedostatki- vozdushnogo-otopleniya.html

4.https://otoplenie-doma.org/vidy-sistem-otopleniya.html

5.http://spetsotoplenie.ru/sistemy-otopleniya/varianty-ustrojstva- sistem-otopleniya/infrakrasnoe-otoplenie-doma-plyusy-i-minusy.html

6.https://teplo.guru/sistemy/vodyanoe-otoplenie-v-chastnom-

dome.html

7.http://teplosten24.ru/otoplenie-proizvodstvennyh-pomeshhenij- chto-luchshe.html

8.http://www.ogint.ru/articles/sistemy-otoplenija-bolshih- pomeshhenij

9.https://www.teplo-ltd.ru/otoplenie/vidy-sistem-vodyanogo- otopleniya.html

СУВОРОВ Д.В., канд. техн. наук, асс. каф. Теплогазоснабжения, ТОРГОВ М.А., КОМАРОВА Д.А., студент.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧНОСТИ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ПУТЕМ ВНЕДРЕНИЯ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ГЕНЕРАЦИИ

Экология - очень важная вещь на нашей планете, от чего зависит наше будущее, потому что человек всё чаще и чаще сталкивается с тем или иным видом получения энергии, которое приводит к загрязнению окружа- ющей среды. Так, при работе на крупных станциях производства энергии (ТЭЦ, ГЭС, АЭС) ежедневно производится выброс вредоносных химиче- ских соединений в воздушный бассейн [3]. Над данной проблемой работа- ет большое количество учёных, которые предлагают с помощью внедрения различных технологий увеличить экологичность работы энергетических установок. Одним из таких решений может стать магнитогидродинамиче- ская генерация, при которой изменяется состав отработанных газов в ко- тельной установке в более экологичную сторону.

380

Итак, МГД генерация - это процесс, в котором идёт преобразование энергии движущегося рабочего тела (электропроводящая среда) в электри- ческую [5].

Первые МГД-генераторы использовали в качестве рабочего тела электропроводные жидкости (электролиты). В настоящее время применя- ют плазму, в которой носителями зарядов являются в основном свободные электроны и положительные ионы. Под действием магнитного поля носи- тели зарядов отклоняются от траектории, по которой ионизированный газ двигался бы в отсутствие поля [1].

Впервые об этой технологии заговорили ещё во времена Советского Союза. Первые опытные образцы были собраны и запатентованы, но опи- санные в них конструкции были на практике нереализуемы, так как не су- ществовало материалов, которые могли бы выдержать температуру в 2 500-3 000 °C.

На сегодняшний день исследования и изучение МГД–генераторов широко развёрнуты в США, Японии, Нидерландах, Индии и в других странах [2]. В США эксплуатируется опытная МГД–установка на угле теп- ловой мощностью 50 МВт [2].

Принципом работы МГД-генератора является движение высоко тем- пературной ионизированной плазмы, пропускаемой через мощное магнит- ное поле, в котором под действием магнитной индукции возникают проти- воположно направленные потоки с носителем зарядов противоположных знаков.

Втеории, возможно рассчитать при известных параметрах получе-

где:

Е - ЭДС;

H - напряжённость магнитного поля, Вб;

V - скорость плазменного потока, м/с;

L - эффективный размер плазмы поперёк ее движения, м; с - напряжённость электрического поля, В/м, Н/Кл.

Помимо энергоэффективности при использовании МГД-генератора в котельных установках мы получаем и экологический результат.

381

оксид

углерода

СО

диоксид

углерода

диоксид

СО2

серы SO2

бенз-а- вода H2O пирен

С20Н12

Рисунок 1 – Продукты сгорания топлива

При сжигании топлива в котельных образуются (рис. 1) оксид углерода СО, диоксид серы SО2, диоксид азота NO2, полициклические углеводороды (главным образом бенз-а-пирен С20Н12), а также взвешенные вещества (зола, сажа и коксовые остатки), токсичность которых зависит от содержащихся в них примесей, а также СО2 и Н2О. Эти вещества, являясь продуктами полного и неполного сгорания, по-разному воздействуют на воздушный бассейн, но это влияние в целом негативно. Это приводит к таким последствиям как изменение температурных условий, возникновение парникового эффекта и теплового загрязнения атмосферы, а также потребление значительной части кислорода, который необходим для дыхания человека [3].

Выброс токсических веществ напрямую от количества расходуемого топлива, необходимый объем которого обратно пропорционален КПД котлоагрегата (рис.2). Это наглядно отражает формула максимального

улучшение экологической обстановки.

382

Рисунок 2 – Расходы топлива на 1 кВт энергии в год

МГД-генератор имеет более высокий показатель КПД (72%) по сравнению с газопоршневыми (около 40%) и газотурбинными установками (около 30%) (рис. 3), что позволяет изменить химический состав выброшенных газов в атмосферу и значительно уменьшить их количество

[6].

В данной статье мы предлагаем рассмотреть непосредственное внедрение данной технологии в котельные. При этом внедрении мы получим увеличенный когенеративный КПД и измененный химический состав выброшенных газов в атмосферу.

Если говорить конкретно об установке, данная идея реализуема и имеет огромный научный потенциал, что может привести к прорыву в сфере возобновляемых источников энергии. С данной технологией когене- ративная установка будет выполнять свою изначальную функцию и при этом будет работать как источник электроэнергии, подающий её потреби- телю, что позволит многим крупным предприятиям быть абсолютно неза- висимыми в экономическом плане, а также увеличит экологичность вы- бросов крупных предприятий в зависимости от расхода сжигаемого топли- ва, где когенеративная установка является неотъемлемой частью произ- водства.

383

Рисунок 3 – КПД различных генераторов

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК:

1.Буравихин, В.А. Практикум по магнетизму [текст]: учебное пособие / В.А.Буравихин, В.Н.Шелковников, В.П.Карабанова — М.: Высш.

Школа, 1979. - 197 с., ил.

2.Дом энергии [Электронный ресурс]. − М. : 2007-2019. – Режим доступа : http://dom-en.ru, свободный. – Загл. с экрана.

3.Лебедева, Е. А. Охрана воздушного бассейна от вредных технологических и вентиляционных выбросов [текст]: учебное пособие / Е. А. Лебедева; Нижегород. гос. архит. - строит. ун-т. - Нижний Новгород:

ННГАСУ, 2009.- 196 с.

4.Лебедева, Е. А. Экологическая оценка котельной установки и разработка нормативов предельно допустимых выбросов [текст]: методические указания / Е. А. Лебедева, А.В. Гордеев, Е.В. Лощилова; Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2012.

–59.; ил.

5.Ораевский, В.Н. Плазма на земле и в космосе. / В.Н. Ораевский. – Изд. перераб. и доп. Киев: Наукова Думка, 1980. – 199 с.

6.Суворов Д.В. Влияние электрического поля в топке на теплотехнические характеристики котла. [Текст]: дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук: 05.23.03 / Суворов Денис Владимирович. - Нижний Новгород, 2017. - 172 с.

384

ТРУДНИКОВА И.А., магистрант кафедры отопления и вентиляции; КОЗЛОВ Е.С., канд. техн. наук, доцент кафедры отопления и вентиляции

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет»

Ira8517@yandex.ru

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

Анализ динамики изменения стоимости энергоносителей в пределах ближайших десяти лет позволяет сделать вывод о том, что одной из важ- нейших во всех отраслях экономики остается задача энергосбережения. Особенностью современного состояния строительной индустрии является, по нашему мнению, обязательное требование комплексного подхода к оценке энергоэффективности инженерных систем и объектов – энергопо- требителей в целом. Комплексный критерий оценки предполагает, что при проектировании и возведении современных зданий и сооружений внима- ние уделяется не только их уровню комфорта, технологическому и функ- циональному совершенству, но и перспективному уровню энергосбереже- ния в период их эксплуатации. Одной из причин, вызывающих заметное увеличение расхода энергии в инженерном оборудовании современных зданий, является возросший уровень комфорта и технологических требо- ваний к микроклимату помещений [3].

Одним из основных способов сокращения энергопотребления, кото- рые применяются в энергосберегающих вентиляционных системах являет- ся утилизация теплоты уходящего воздуха. Приточные установки обору- дуют блоками теплообменников, где наружный воздух предварительно по- догревается за счет теплообмена с вытяжным воздухом, после чего осу- ществляется подогрев в калориферной установке. Заметный эффект до- стигается уже в переходный период, когда температура наружного воздуха становится ниже температуры воздуха внутри зданий.

Используемые в вентиляционных системах устройства утилизации теплоты различаются по двум основным критериям [1]:

1.по степени централизации вентиляционной системы: утилиза- торы теплоты в составе центральных− вентиляционных установок, обслу- живающих из одного центра несколько помещений; утилизаторы теплоты

всоставе автономных кондиционеров; местные утилизаторы теплоты, устраиваемые для отдельных помещений и располагающиеся, как правило,

всамих обслуживаемых помещениях.

2.по способу теплообмена: рекуперативные теплообменники (пластинчатые, трубчатые и др.); регенеративные теплообменники (вра-

385

щающиеся и стационарные переключающиеся регенераторы); теплооб- менники с промежуточным контуром.

Опыт эксплуатации установок с теплообменниками-утилизаторами показывает, что при соизмеримых габаритных показателях наибольшей энергетической эффективностью 80-95 % обладают регенеративные тепло- утилизаторы. Для установок рекуперативного типа это показатель состав- ляет 65-75 %, а для теплоутилизаторов с промежуточным теплоносителем

– 45-55 % [2].

Применяют несколько вариантов рекуперативных приточно- вытяжных установок в зависимости от типа теплообменника:

1. В перекрестноточных теплообменниках (рисунок 1) теплообмен происходит между разделенными потоками приточного и вытяжного воз- духа через разделяющую потоки стенку. Турбулентный режим течения воздуха между пластинами способствует достаточно высокому значению к.п.д. установок, а аэродинамическое сопротивление благодаря конструк- ции каналов, наоборот, невелико. Подобные системы чаще всего рассмат- риваются для реализации задач энергосбережения. В теплый период года вытяжной воздух используется для предварительного охлаждения, а в хо- лодный период - для подогрева приточного воздуха с уменьшением затрат энергии на подогрев в основном воздухонагревателе.

Рисунок 1 - Схема перекрестного теплообменника

2. Во вращающемся теплообменнике (рисунок 2) теплота уходяще- го воздуха аккумулируется подвижным рабочим колесом-утилизатором. Проходя затем через объем канала, по которому направляется наружный воздух, осуществляется его предварительный нагрев за счет теплообмена с рабочим колесом. Интенсивность теплообмена регулируется изменением скорости вращения двигателя рабочего колеса. Регенеративные теплоути- лизаторы обладают рядом преимуществ по сравнению с другими. В первую очередь – это возможность управления процессом переноса тепло- ты при изменении числа оборотов, эффект самоочищения, незначительные размеры и высокая степень эффективности. Недостатком является воз-

386

можное частичное подмешивание вытяжного воздуха к приточному (за счет переноса на лопатках колеса), что ограничивает применение подоб- ных установок в зданиях с повышенными санитарно-гигиеническими тре- бованиями к микроклимату, исключающими использование даже частич- ной рециркуляции.

Рисунок 2- Принципиальная схема вращающегося теплообменника

3. Система с промежуточным теплоносителем (рисунок 3) состоит из двух водовоздушных теплообменников, соединенных между собой за- мкнутой рециркуляционной системой. Один теплообменник находится в канале приточного воздуха, а второй – в канале удаляемого воздуха. Си- стема наилучшим образом соответствует гигиеническим требованиям, так как потоки приточного и удаляемого воздуха полностью разделены друг от друга.

Рисунок 3 -Схема утилизации теплоты с использованием промежуточного теп- лоносителя

387

Энергосберегающие технологии и энергоэффективность современ- ных систем обеспечения микроклимата ориентированы в первую очередь на минимизацию стоимости эксплуатации систем. Снижение затрат на поддержание нормируемых параметров микроклимата помещений позво- ляет не только повысить уровень жизни населения, но и обеспечить рацио- нальное использование природных ресурсов и реализацию экологической составляющей современных технологий инженерных систем зданий.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Горшков А.С. Инженерные системы. Руководство по проекти- рованию, строительству и реконструкции зданий с низким потреблением энергии: учеб. пособие / А.С. Горшков. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. 160 с.

2.Караджи В. Г., Московко Ю.Г. Некоторые особенности эффек- тивного использования вентиляционно-отопительного оборудования. Ру- ководство - М., 2004

3.Кокорин О.Я. Энергосберегающие технологии функциониро- вания систем вентиляции и кондиционирования воздуха / Кокорин О. Я. —

М. : Проспект, 1999. — 28

БАРЫШЕВА О.Б., к.т.н, доцент кафедры теплоэнергетики, газоснабжения и вентиляции; ШАРИПОВА М.И., магистр кафедры теплоэнергетики, газоснабжения и вентиляции

ФГБОУ ВО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет», г. Казань, Россия, miliausha1109@gmail.com

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗБУЖДЕННОГО СОСТОЯНИЯ В ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТЕКАЮЩИХ В НЕЙ ПРОЦЕССОВ

Системы газового комплекса любых уровней, начиная от скважины, магистральных и распределительных газопроводов и заканчивая газовой плитой конечного потребителя, относится к числу опасных промышлен- ных объектов, что говорит о высокой степени возникновения аварийных ситуаций.

Как правило, причиной аварий является механическое воздействие, коррозия металла, стихийные явления природного происхождения и т.п. Следствием всего этого в большинстве случаев являются разрывы труб, утечка газа, иногда с последующим возгоранием.

388

В целях поддержания всех элементов газового комплекса в рабочем состоянии, обеспечения безопасности и защиты окружающей среды крайне важно проведение всех необходимых мероприятий, с помощью ко- торых можно определить и описать источники возникновения аварийных ситуаций, пути их реализации и способы устранения [2, 3].

Однако непосредственное испытание системы не всегда возможно. Поэтому, определение состояния газораспределительной системы с по- мощью математического моделирования становится актуальной задачей.

Согласно [1], для составления математической модели, которая поз- волила бы определить месторасположение и размер утечки необходимо рассмотреть ситуацию на конкретном примере.

На рисунке 1 представлена модель газопровода с образовавшейся утечкой. Необходимо найти размер утечки и место ее нахождения. Для определения этих значений рассмотрим процесс изменения давления при следующих рабочих режимах:

1)без изменения начального давления и подачи дополнительного количества газа;

2)без изменения начального давления, но при подаче дополни- тельного количества газа;

3)при стабильном конечном давлении.

Рисунок 1 – Газопровод с образовавшейся утечкой: Р1,Р2 - начальное и конечное давление, Рх – давление в области утечки, L - общая длина газопровода, х – расстояние до утечки, q – утечка, Vn, V2 – объемный расход газа в начале и конце газопровода

В первом случае в пункте х образовалась утечка, в результате чего, в конечной точке газопровода количество поступающего газа V2 уменьшает- ся, а конечное давление изменяется на Р3 (рисунок 2).

389