Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Исследование технико-экономических показателей автономных энергокомплексов
Статья научная
В работе исследованы технико-экономические показатели автономных энергокомплексов с номинальной мощностью 5 кВт, предназначенных для индивидуальных потребителей. Проведены расчеты наиболее распространенных видов энергокомплексов: автономная фотоэлектрическая станция+дизельная электростанция, автономная фотоэлектрическая станция+газовый котел, автономная фотоэлектрическая станция+электрический котел, автономная фотоэлектрическая станция+котел на твердом топливе, предназначенных для индивидуальных потребителей. Расчеты технико-экономических показателей автономных энергокомплексов, предназначенных для индивидуальных потребителей, показывают, что вполне приемлемы для их эксплуатации и создания гибридных автономных энергокомплексов. Таким образом, индивидуальным потребителям, проживающим в отдалении от линии электропередач, рекомендуется в зависимости от обеспеченности топливно-энергетическими ресурсами, использовать гибридные автономные энергокомплексы.
Бесплатно
Исследование тороидального резонатора ускорительного СВЧ-ионного двигателя
Статья научная
В работе представлены результаты исследования тороидального резонатора, прототипа ускорительного СВЧ-ионного двигателя, в части определения величины ускоряющего напряжения в ёмкостном зазоре тороидального резонатора. Для решения данной задачи были применены экспериментальные методы теплового и частотного анализа. Показано, что при энергопотреблении СВЧ-автогенератора 3 Вт в режиме работы прототипа без разряда мощность СВЧ-потерь в полости тороидального резонатора составила 1.271 Вт по частотному методу и 0.97 Вт по калориметрическому методу. Величина ускоряющего напряжения в зазоре, рассчитанная по мощности СВЧ-потерь, найденная тепловым методом, составила 436.8 В. Частотный метод показал, что мощности гармоник основной частоты в полости тороидального резонатора пренебрежимо малы по сравнению с основной частотой. При совместной работе резонаторов гармоники основной частоты служат индикаторами их резонансных областей.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе приведены данные триботехнических исследований полимерных композитов на основе политетрафторэтилена и углеродных наполнителей марки УВИС-АК-П в зависимости от содержания наполнителей и технологии их получения. Рассмотрены два вида технологии получения полимерных композитов, основанные на использовании совместной механоактивации компонентов композита и технологии вальцевания порошковой композиции. Триботехнические испытания композитов проведены в режиме сухого трения и в среде жидких смазок при различных режимах трибонагружения.
Бесплатно
Исследование характеристик лабораторной модели термоэлектрического холодильника
Статья научная
Лабораторная модель термоэлектрического холодильника исследована на экспериментальном стенде, обеспечивающем широкий диапазон температурных условий и параметров электропитания. Стенд оснащен комплексом аппаратуры для измерения электрофизических параметров и температуры. Проведены измерения температуры, позволившие определить термические сопротивления корпуса модели холодильника, устройств подвода и отвода теплоты. Измерены нагрузочные характеристики термоэлектрического модуля при разных значениях силы тока и температуры его горячей стороны. Получены зависимости холодопроизводительности термоэлектрического модуля от силы тока при разных значениях температуры охлаждающей жидкости. Дополнительно проведены испытания лабораторной модели термоэлектрического холодильника в режиме максимального охлаждения
Бесплатно
Исследование электронной микроскопией спеченных порошковых композитных металлических материалов
Статья научная
Предметом исследования является изучение структур электронной микроскопией пеноалюминия и пеномеди с введением порообразователя в виде CaCO3 порошка скорлупы птичьих яиц. Цель исследования: анализ структуры полученного спеченного материала, гомогенности поровой структуры, получение изображения морфологии поверхности и определение размерности образованных пор при разложении порообразующего элемента в матрице представленных микроструктур металлов. При исследовании тонкой структуры пенометаллических образцов методом электронной микроскопии использовался многоцелевой сканирующий (растровый) микроскоп JSM-6380LV (Япония). Объектом исследования являются полученные спеченные образцы пеноалюминия и пеномеди. Основные результаты исследования: изучение влияния пористости на качество материала, тонкой структуры полученных образцов пенометаллов и исследование электронной микроскопией морфологии порового пространства, влияющего на механические характеристики материалов.
Бесплатно
Исследования коэффициента трения. Вывод аналитического уравнения диаграммы Герси-Штрибека
Статья научная
В данной работе проведено исследование коэффициента трения на основе полуэмпирического уравнения для диаграммы Герси-Штрибека. Аналитическое уравнение для коэффициента трения от скорости сдвига, полностью описывающее трение трущихся поверхностей в различных условиях, в настоящее время отсутствует. В связи с этой проблемой была предпринята попытка получить аналитическое уравнение на основе соотношения с четырьмя эмпирическими константами - a, b, c, d , а также был проведен обзор полученного уравнения. С помощью вариации параметров и численного моделирования были построены графики зависимости коэффициента. Установлено, что константа a - параметр, характеризующий коэффициент трения покоя, b - характеризует такие свойства, как плотность, прочность, коэффициенты деформации, т.е. упругие характеристики трущихся тел, а также начальную степень шероховатости, c - однозначно неопределенный параметр, вероятнее всего, связан с погонной нагрузкой и способностью смазочного материала адаптироваться к нагрузкам, d - коэффициент, характеризующий установившийся или вязкостной режим трения. Таким образом, сравнительный анализ графиков зависимости полученного уравнения и диаграммы Герси-Штрибека свидетельствует об их схожести, что делает это уравнение наиболее предпочтительным, чем любые другие эмпирические соотношения, и может быть использовано для решения инженерных задач.
Бесплатно
Статья научная
Для повышения тепловой эффективности солнечных воздушных коллекторов и более действенного теплоотвода от абсорбера необходимо организовать оптимальный турбулентный режим теплоносителя. Оптимальный турбулентный режим может быть организован путем применения абсорберов различной геометрической формы, а также различных материалов абсорбера. Учитывая, что снижение экономических затрат на изготовление эффективных абсорберов солнечных воздухонагревателей является актуальной задачей, предлагается вариант использования сливных металлических стружек в качестве абсорбера солнечных воздухонагревательных коллекторов, которые являются производственными отходами, утратившими свои потребительские свойства, и способствуют снижению себестоимости нагревателей и увеличению их тепловой эффективности. Конструкция солнечного воздухонагревательного коллектора с абсорбером металлических стружек, позволяющая увеличить контактную поверхность между теплоносителем и абсорбером, сложная с точки зрения движения воздушного потока, который, многократно омывая нагретые поверхности различной конструкции абсорберов, повышает свою конечную температуру. В данной статье приведены результаты численных и экспериментальных исследований теоретического анализа характеристики воздушного потока, предназначенного для работы в качестве теплоносителя в солнечном воздухонагревательном коллекторе. Проведено сопоставление полученных расчетных и экспериментальных данных.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводится анализ применения современных беспилотных летательных аппаратов, их характеристики, а также особенности обнаружения беспилотных летательных аппаратов и крылатых ракет обзорными радиолокационными станциями как самых сложных воздушных целей с точки зрения теории радиолокации. Описаны острые проблемные вопросы построения системы радиолокационного обнаружения в целом и возможные пути их решения. Одной из научно-технических проблем в РЛС кругового обзора, предлагаемой к решению, является разработка методов комплексирования в структуре РЛС различных средств обнаружения БПЛА, таких как акустические, оптико-электронные и радиотехнические, работающих в различных диапазонах длин волн. Способы комплексирования выше упомянутых различных средств обнаружения БПЛА в составе обзорных РЛС обеспечат повышение показателей качества обнаружения и определения радиолокационных портретов воздушных объектов.
Бесплатно
Статья научная
В статье показано, что в Красноярском крае установленная мощность дизельных электростанций (ДЭС) составляет более 100 МВт, на которых вырабатывается около 200 млн кВт.ч электроэнергии, в связи с чем актуальным становится вопрос обоснования параметров и режимов работы автономной солнечно-дизельной электростанции (СДЭС) для электроснабжения села Ванавара Эвенкийского муниципального района Красноярского края. Приведены результаты компьютерного моделирования параметров и режимов СДЭС, принципиальная электрическая схема станции, включающей ДЭС мощностью 10 МВт и солнечную электростанцию мощностью 3 МВт, которая в июле покрывает потребности села Ванавара в электроэнергии на 86 %. Себестоимость электрической энергии, произведенной от СДЭС, составляет 37 руб./кВт∙ч, а от ДЭС - 56 руб./кВт∙ч при 23 % экономии дизельного топлива
Бесплатно
Статья научная
Впервые предложена классификация аномальных ошибок определения частотно-временных параметров во всех основных типах приемников, используемых для широкополосного анализа сигнальной обстановки. Классификация ошибок позволила обосновать и систематизировать способы их устранения. Результаты целесообразно использовать при проектировании, отладке и эксплуатации средств широкополосного анализа. Обеспечивается возможность исходя из планируемых условий работы спрогнозировать появление потенциальных ошибок и принять меры по их устранению. Также понимание причин возникновения ошибок упрощает настройку и анализ результатов работы средств широкополосного анализа.
Бесплатно
Классификация сигналов с использованием технологии нейронных сетей
Статья научная
В настоящее время возросла угроза диверсий на гидротехнических сооружениях (мосты, плотины, буровые вышки и т.п.). В связи с этим создание эффективных систем гидроакустического мониторинга является актуальной задачей. В статье рассмотрена возможность решения задачи классификации сигналов с использованием технологии нейронных сетей.
Бесплатно
Статья научная
Представлен прототип компактного источника электронного пучка для установок электронно-лучевой сварки с расположением электронной пушки и источника высоковольтного напряжения в едином моноблоке. Размещение электронной пушки, источника высоковольтного напряжения, электроники управления пучком и питания накала катода источника электронного пучка для электронно-лучевой сварки в едином корпусе-моноблоке снижает вес и стоимость (за счёт уменьшения количества используемых материалов), объём и занимаемые производственные площади. Это существенно расширяет возможности применения представляемого типа источников электронного пучка в разнообразных областях деятельности человека, в том числе в космических технологиях в открытом пространстве космоса. Цель работы - показать целесообразность концепции компоновки источникаэлектронного пучка в едином корпусе-моноблоке на примере стендовых испытаний прототипа источника-моноблока. Спроектирован иизготовлен прототип источника-моноблока. Проведены его предварительные стендовые испытания с лазерным подогревом катода. Обсуждаются возможные применения. Получен электронный ток источника до 70 мА с энергией 90 кэВ. Данный результат демонстрирует возможность практической реализации нового способа компоновки источника электронного пучка.
Бесплатно
Статья научная
Представлен компактный источник электронного пучка для установок электронно- лучевой сварки с расположением электронной пушки, источника высоковольтного ускоряющего напряжения электронной пушки и блока электроники накала катода электронной пушки и управления током электронного пучка в едином корпусе-моноблоке, в котором использована трансформаторная схема передачи электропитания электроники управления пучком и катода электронной пушки. Такая компоновка источника электронного пучка для электронно-лучевой сварки в едином корпусе-моноблоке снижает вес и стоимость за счёт уменьшения количества используемых материалов, объёма, занимаемых производственных площадей и исключает из конструкции источника дорогостоящие высоковольтные соединители и кабели. Это существенно расширяет возможности применения представляемого типа источников электронного пучка в электронно-лучевых технологиях. Цель работы - показать целесообразность применения трансформаторной схемы передачи электропитания электроники управления пучком и катода электронной пушки в компактном источнике-моноблоке электронного пучка. Спроектирована и изготовлена трансформаторная схема передачи электропитания электроники управления пучком и катода. Проведены её испытания и получены следующие результаты:обеспечивается ток накала катода до 95 А;получен электронный ток источника до 100 мА с энергией 90 кэВ;измерена ширина профиля электронного пучка источника на его полувысоте 0.9 мм на расстоянии от среза электронно-оптической колонны электронной пушки 550 мм.
Бесплатно
Статья научная
Нагрузка жилых и общественных зданий составляет значительную долю потребления электроэнергии в общегодовой структуре электропотребления России. Ввиду различной мощности и нерегулярного режима их эксплуатации суточный график потребления оказывается существенно неравномерным, а распределение мощности потребления по фазам - несимметричным. Существует необходимость комплексного рассмотрения и решения возникающих проблем. В качестве устройства симметрирования потребления из сети в данной работе рассмотрен активный выпрямитель напряжения с источником энергии в звене постоянного тока. Целью данной работы является разработка имитационной модели трёхфазного активного выпрямителя напряжения (АВН) для компенсации несимметрии потребления несимметричной нагрузкой в четырёхпроводной сети в среде моделирования SimInTech. Приведено математическое описание системы управления активным выпрямителем и способ получения закона управления. Рассмотрен пример с несимметричной трёхфазной нагрузкой, выполнено имитационное моделирование. В результате работы активный выпрямитель компенсирует несимметрию активной и реактивной мощности приёмника по фазам и компенсирует реактивную мощность для достижения нормативного коэффициента мощности.
Бесплатно
Криволинейный пьезоэлектрический актюатор изгибного типа
Статья научная
Предложены новые схемы функционирования пьезоэлектрических стержневых актюаторов изгибного типа на основе эффекта взаимодействия пьезоэлектрической трансформации поперечного сечения и начальной кривизны продольной оси. Разработана математическая модель изгибного деформирования дугообразного актюатора, обусловленного пьезоэлектрическим изменением высоты поперечного сечения. Получены аналитические решения для характеристик актюатора в зависимости от геометрических и электроупругих параметров элементов структуры. Численно исследованы зависимости характеристик актюатора от величины начальной кривизны его продольной оси и высоты поперечного сечения для простого однослойного и составного трехслойного актюаторов. Установлен диапазон значений радиуса кривизны криволинейного актюатора с составным поперечным сечением, при котором величина блокирующей силы превышает соответствующее значение силы для прямолинейного биморфного актюатора.
Бесплатно
Материал для водородной энергетики на базе кобальтита бария-стронция Sr0,5Ba0,5Сo1-xFexO3-z
Статья научная
Исследованы анион-дефицитные структуры на основе состава Sr0,5Ba0,5Со1-xFexO3-z, синтезированные из расплава на солнечной печи в потоке концентрированного солнечного излучения плотностью 100-200 Вт/см2. Брикеты формы таблеток на базе стехиометрической смеси карбонатов и оксидов соответствующих металлов (SrСО3 + BaСО3 + Со1О3 + Fe2O3) расплавлялись на фокальном пятне Большой солнечной печи. Капли расплава стекали в воду, охлаждаясь со скоростью 103град/с. Отливок подвергали измельчению до тонины 63 мкм, сушили при 400 оС, формовали в виде таблеток (образцы) (диаметром 20 мм и высотой 10 мм). Образцы материала спекали в интервале температур 1050-1250 оС. На образцах изучены структура, водопоглощение и деградация в среде углекислого газа. Кристаллическая решетка материала имела перовскитовое строение с параметром элементарной ячейки a = 4,04Å. Образцы материала проявили возрастающее водопоглощение с увеличением температуры спекания. Также наблюдается зависимость стойкости структуры материала к воздействию углекислого газа и водяных паров от температуры спекания. Наблюдаемые значения структурных параметров свидетельствует о том, что материал на основе перовскитовых структур Sr0,5Ba0,5Со1-xFexO3-z может быть использован как катализатор при получении водорода и синтез-газа посредством риформинга и окисления метана. Установлено, что механизм электрической проводимости перовскитового материала Sr0,5Ba0,5Co0.8Fe0.2O2.78 состава связан с прыжками поляронов. Показано, что с увеличением температуры скорость успешных прыжков увеличивается, что, в свою очередь, приводит к увеличению проводимости. Показано, что повышение температуры также стимулирует увеличение количества вакансий, которые априори ответственны за увеличение проводимости по модели скачкообразной релаксации. Кроме того, такие материалы могут быть использованы для создания СВЧ-управляемых приборов.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье приведена методика выбора наилучшей конфигурации наземных базовых станций локальной навигационной системы. Локальные навигационные системы активно применяются для навигационно-временного обеспечения наземных и воздушных объектов, точность определения координат которых зависит от значения геометрического фактора. Взаимное расположение наземных базовых станций напрямую влияет на значение геометрического фактора, а следовательно, на точность определения координат в навигационной аппаратуре потребителей. Однако необходимо учитывать, что на выбор взаимного расположения (конфигурации) наземных базовых станций влияют энергетическая доступность сигналов от наземных базовых станций в зоне навигации, особенности рельефа местности на трассах«наземная базовая станция - навигационная аппаратура потребителей», требуемый размер зоны действия локальной системы навигации, размеры зоны, в которой возможно размещение базовых станций, наличие прямой радиовидимости от базовых станций до потребителя, ослабление сигналов на трассе распространения радиоволн. Данная методика учитывает приведенные выше факторы и в качестве показателя эффективности предлагает использовать среднее арифметическое значение геометрического фактора в зоне навигации.
Бесплатно
Методика выбора маховичных накопителей энергии в качестве источника автономного питания
Статья научная
Выбор электромаховичных накопителей как готовых устройств сводится к определению числа накопителей и схем их включения при разряде. В статье предложена методика выбора электромаховичных накопителей согласно принципам баланса мощности и энергии системы. Получены основные выражения условий выбора в общем виде. Рассмотрены численные примеры выбора накопителей при каскадной и параллельной схемах разряда. Решение для каскадной схемы работы сведено к задаче оптимизации, определены целевая функция, граничные условия и система ограничений. Численное решение получено с помощью инструмента «Поиск решения» пакета MS Excel.
Бесплатно
Методика определения оптимальных параметров рабочего состояния атмосферного газогенератора из угля
Статья научная
В данной статье описана методика определения оптимальных параметров работы атмосферного угольного газогенератора, когда известен состав полученного генераторного газа. Атмосферный газогенератор представляет собой устройство для получения синтез-газа для топлива в энергетике, внутри которого ведутся сложные физико-химические процессы, поэтому определить оптимальные параметры затруднительно. Было проведено исследование для определения оптимальных параметров путем расчета рабочих параметров на основании данных состава элементного анализа угля и состава полученного генераторного газа и сравнения их с текущими рабочими параметрами для достижения наилучших условий. В результате был рассчитан расход воздуха, расход пара, эффективность преобразования энергии газогенератора, состав газа, который должен быть в текущем рабочем состоянии, и уточнены рабочие параметры путем сравнения и анализа с фактическими значениями. Результаты исследования были успешно внедрены в тестовый атмосферный газогенератор и могут быть распространены на другие типы газогенераторов.
Бесплатно
Методика оценки остаточного ресурса футеровок высокотемпературных агрегатов
Статья научная
В статье предложен новый метод оценки остаточного ресурса работы футеровок высокотемпературных агрегатов. Предложенный метод позволяет не только повысить эффективность работы оборудования и снизить эксплуатационные затраты, но и снизить вероятность аварии высокотемпературных агрегатов. Проведённый анализ показывает, что стадия эксплуатации занимает ключевое место в жизненном цикле высокотемпературных агрегатов. Расчет остаточного ресурса производится с учетом влияния параметров эксплуатации при работе агрегата: термических напряжений, максимальной температуры разогрева огнеупоров футеровки и прочности применяемых огнеупорных материалов. Эти технологические параметры были выбраны после анализа эксплуатации разливочных ковшей ферросплавного производства. Измерение параметров эксплуатации на работающем оборудовании позволяет производить оценку остаточного ресурса в режиме on-line, что позволяет вносить корректировки в работу действующего оборудования. Проведённая оценка остаточного ресурса футеровки разливочного ковша ферросплавного производства показала соответствие действительному количеству плавок, которые отработала футеровка ковша, что говорит об адекватности представленной методики.
Бесплатно
