Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Радиоэлектронное подавление системы абонентских терминалов спутниковой системы связи «Starlink»
Статья научная
В работе поднимается проблема радиоэлектронной борьбы с системой спутниковой связи «Starlink» на фоне современной геополитической обстановки. Применение многоспутниковых группировок из малых космических аппаратов является перспективным направлением развития спутниковых систем связи. Такие системы имеют высокие показатели эффективности. Для радиоэлектронного подавления системы связи «Starlink» в работе предложено использование мобильного комплекса радиоэлектронного подавления, в котором применяется пассивный радиоотражатель, выполненный в виде сферы и вывешенный на аэростате с системой стабилизации. Приведен предварительный расчет выходной мощности передатчика помех комплекса подавления с учетом его расположения в непосредственной близости от линии соприкосновения.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложен прогрессивный подход в применении разрядного диодного плеча с целью повышения энергетических показателей тягового режима электровозов переменного тока. Способ подразумевает использование электромагнитной энергии, запасенной в цепи выпрямленного тока, для закрытия отработавших тиристорных плеч тяговых преобразователей через буферный контур, обеспечиваемый разрядным плечом.Проведено математическое моделирование электромагнитных процессов работы штатного и предлагаемого преобразователей. Анализ результатов позволяет обнаружить наиболее оптимальную величину угла открытия тиристорных плеч, при котором разрядное плечо полностью закрывает отработавшие плечи с соблюдением условия повышения коэффициента мощности электровоза.Разработанный способ управления предлагаемого преобразователя представлен таблицей подаваемых на электроды тиристоров импульсов, а также алгоритмом вычисления момента времени формирования этих импульсов.
Бесплатно
Статья научная
В работе приведены результаты исследований по разработке плавлено-керамических флюсов для износостойкой наплавки деталей подвижного состава. Разработана методика получения флюсов. Проведены теоретические расчеты и экспериментальные исследования, по результатам которых были получены флюсы (гранодиорит - 5,8 %, флюорит - 3,7 %, мрамор - 4,1 %, циркониевый концентрат - 4,9 %, ферромарганец - 19,6 %, титаномагнетит - 3,7 %, браунит - 1,2 %, шеелит - 2,1 %, графит - 5,5 %, феррохром - 28,9 %, АН22, или АН348А - 20,6 %). Требуемые свойства обеспечиваются за счет восстановления легирующих элементов и образования в наплавленном слое карбидов хрома (Cr7C 3), железа (Fe3C) и других веществ.
Бесплатно
Разработка системы химической очистки воды для паровой установки, применяемой в нефтепромысле
Статья научная
Исследована работа системы химической очистки воды в режиме «умягчение» для бесперебойной работы парового прямоточного котла змеевикового типа, работающего на нефтепромысловой площадке. Описана основная проблема, возникающая при эксплуатации системы химической очистки воды для котельного агрегата. Представлена схема установки Na-катионитового фильтра, работающего в составе водоподготовительной установки. Спрогнозировано повышение жёсткости воды в связи с истощением фильтрующего материала во время режима «умягчение» при работе Na-катионитового фильтра. Представлена модель змеевика парового прямоточного котла змеевикового типа при ухудшении качества воды из-за превышения времени режима «умягчение». Сделаны выводы о корректировки времени режима«умягчение» и возможном редактировании режимных карт системы химической очистки воды для своевременного переключения с основного фильтра на резервный во избежание ухудшения качества воды.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается разработка комбинированного решения снижения вредных выбросов в водогрейных котлах с циклонно-вихревым предтопком за счет впрыска воды в зону горения газообразного топлива и использования теплового потенциала уходящих газов в конденсационном теплообменнике с активной насадкой для глубокого охлаждения дымовых газов. Проблема утилизации тепла уходящих газов в настоящее время является актуальной, поскольку несет в себе новые возможности для повышения эффективности работы энергетического оборудования и рационального использования потенциала невозобновляемых видов топлива.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты разработки технологии получения водоугольного топлива из бурых углей месторождения Кара-Кече Кыргызской Республики. Лабораторные исследования, испытания в опытно-промышленных условиях показали возможность получения такого топлива с требуемыми структурно-реологическими и теплотехническими характеристиками. Разработана пластифицирующая добавка, позволяющая достичь значений вязкости менее 500 мПа·с при содержании твердой фазы 53 % и низшей теплоте сгорания не менее 10,5 МДж/кг (2500 ккал/кг).
Бесплатно
Расчет скорости газов в стволах четырехствольной дымовой трубы
Статья научная
Сделан обзор и выполнен анализ методик проектирования дымовых труб тепловых электростанций (ТЭС). Показано, что основные положения разработанной еще в СССР методики актуальны и в настоящее время. Основной особенностью тех положений методики является то, что стоимость денег принималась постоянной. Учет современных экономических условий и изменений в ценах на электроэнергию, на материалы и на зарплату позволил разработать более общую методику, которая более эффективна, чем лучшие зарубежные аналоги.В работе Thermal Engineering была проведена модернизация этой методики в части расчета 3-ствольных дымовых труб со стволами различных диаметров. Для этого впервые была получена аналитическая зависимость расчета диаметра наружной ж/б оболочки для 3-х стволов различного диаметра.В данной работе сделано дальнейшее расширение применения этой методики на 4-ствольные трубы. Удалось впервые получить аналитическое решение нахождения диаметра ж/б дымовой трубы и для 4 стволов различного диаметра. Показано, что скорости газов должны выбираться в зависимости от расхода и температуры в каждом стволе.Приведен анализ основного современного ценового обеспечения строительства 4-ствольных дымовых труб. Приведены многовариантные примерные расчеты как для реальных, так и для перспективных случаев эвакуации дымовых газов.
Бесплатно
Реактивная гидравлическая турбина с соплом на основе колеса Сегнера
Статья научная
В статье представлены теоретические анализы и результаты экспериментальных испытаний реактивно-сопловой гидротурбины, разработанной на основе колеса Сегнера, которая эффективно работает при низких напорах воды, то есть на источниках воды с напором 1,6 метра и выше. В 1754 г. Л. Эйлер привел свое мнение о быстроте и высоком КПД гидротурбины на основе колеса Сегнера. Эксперименты показали, что КПД созданной реактивной гидротурбины при 2-метровом напоре воды составил 62,05 % и оказался на 5,5 % меньше результатов теоретических расчетов. При увеличении давления воды КПД увеличился до 74 %. При напоре воды 2 метра и расходе воды 0,2 м3/с частота вращения гидротурбины составила 144 об/мин. Такие гидротурбины очень удобно использовать в источниках воды с низким напором 2-5 метров, из-за низкой стоимости срок окупаемости небольшой.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена разработке технологии деструкции угольной массы в виде водоугольной суспензии (ВУС) путем воздействия на неё экстремальными механохимическим и электрофизическим методами. Данная технология является развитием известного метода механохимической обработки углей. Описана созданная стендовая установка, включающая участки обогащения мелкого угля и угольного шлама методом масляной грануляции, механохимической обработки в насосе-кавитаторе (НК) роторно-пульсационного типа и кавитаторе центробежного типа (КЦ), электроимпульсной обработки ВУС. Дано описание усовершенствованной конструкции разрядной камеры. Представлены результаты, полученные по обогащению мелкого угля и угольного шлама методом масляной грануляции, обработки полученных водоугольных и водоуглемасляных суспензий (ВУМС) в НК и КЦ, а также электроимпульсной обработки (ЭИ). Результаты экспериментов показали, что новая конструкция камеры для электроимпульсной обработки водоугольных и водоуглемасляных суспензий позволяет надежно производить деструкцию протекающей массы в поточном режиме.
Бесплатно
Синтез, свойства и области применения МАХ-фазы Cr2AlC (обзор)
Статья обзорная
Обобщены исследования зарубежных и российских ученых по получению, изучению свойств и возможному использованию одной из перспективных МАХ-фаз - Cr2AlC. Это соединение, как и все МАХ фазы, имеет свойства как металлов, так и керамики. МАХ-фаза Cr2AlC обладает сравнительно малой по сравнению с жаропрочными сплавами плотностью, высокими значениями тепло- и электропроводности, прочности, повышенным модулем упругости, превосходной стойкостью к высокотемпературному окислению и термическим ударам, имеет высокую температуру плавления, легко поддается механической обработке. Это соединение перспективно для использования в защитных покрытиях. Также оно является прекурсором для получения МХенa Cr2CТх (2D-молекулярного соединения), обладающего уникальными адсорбционными и каталитическими характеристиками.
Бесплатно
Синтез-анализ использования кавитационных технологий
Статья научная
Анализ литературных источников в области использования кавитационных технологий показал, что эффекты кавитации используются в широком спектре промышленных технологий. В данной работе приведены основные результаты работ по кавитационной обработке различных жидких композиций, многокомпонентных сред в последние десятилетия. Представленный обзор позволяет сделать вывод об актуальности использования кавитационных технологий в различных областях техники и технологии для решения важных практических задач и, как следствие, необходимости их всестороннего изучения.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается новое решение по организации локально-изолированных энергетических систем - создание генераторов, адаптирующихся к изменяемым условиям по нагрузке и источнику энергии. Отмечается, что важным звеном рассматриваемой системы является вентильно-индукторный генератор, обладающий способностью обеспечить стабильные значения выпрямленного напряжения и КПД при изменении значений мощности, момента и частоты вращения генератора в широком диапазоне. Анализируются технические решения работы блока возбуждения генератора, обеспечивающие выдачу мощности в изолированную сеть при изменяемой частоте вращения. Проводятся обоснование выбора схемы блока возбуждения генератора и разработка принципиальной схемы управления возбуждением вентильно-индукторного генератора. Описываются и моделируются разные режимы работы блока возбуждения генератора от момента запуска до набора номинальных оборотов двигателя внутреннего сгорания. Делается вывод, что разработанный блок возбуждения генератора отвечает всем необходимым требованиям и пригоден для применения в дизель-генераторной установке переменной частоты вращения с вентильно-индукторным генератором.
Бесплатно
Совершенствование технологии теплоизоляции зданий
Статья научная
Актуальность исследований обусловлена тем, что в настоящее время современные нормы сбережения тепловой энергии и теплозащиты зданий ориентированы на применение весьма ограниченного набора решений по снижению энергетического потребления, не всегда отвечающих конкретным условиям строительства и зачастую весьма дорогостоящих. Предложена методика исследования эффективного утепления ограждающих конструкций стен зданий, учитывающая взаимосвязь конструктивных, теплотехнических, режимных параметров и экономических показателей. Целью является определение оптимального значения толщины утепления теплоизоляционным материалом объекта с учетом отпускаемой ему тепловой энергии. В проведенном исследовании использовались методы математического моделирования теплообмена, оптимизационной задачи. Представлено экспериментальное исследование, показывающее возможность применения методики технико-экономической оптимизации тепловой изоляции ограждающих конструкций стен здания. Результатом исследования является снижение расходов тепловых потерь через ограждающие конструкции и электрической энергии на регулирование системы «отопление, вентиляция и кондиционирование». Проведенные исследования свидетельствуют о целесообразности использования предложенных разработок, способствующих определению оптимальной толщины утепления теплоизоляционным материалом стен объектов, нахождению минимальных приведенных затрат, выгодному выбору способа регулирования отпускаемой тепловой энергии.
Бесплатно
Статья научная
В России разработка технологий по снижению вредных выбросов и парниковых газов в атмосферу соответствует направлению стратегии научно-технологического развития РФ до 2035 года. В рамках данной стратегии запланирован переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике. Переход на водородное топливо и водородсодержащие газы является огромным шагом на пути к декарбонизации. Наиболее доступным и экономически выгодным решением будет использование водородсодержащих газов нефтеперерабатывающих предприятий. Но перед использованием этих газов необходимо подвергнуть их предварительной очистке от неводородсодержащих ингредиентов и примесей. Анализ литературных источников позволил выделить основные способы очистки: абсорбция, хемосорбция, адсорбция, мембранные методы. Но наибольший интерес представляют адсорбционные методы, которые легче реализовать в промышленном масштабе и которые более экономически обоснованны. Поэтому в работе представлены результаты лабораторных исследований по определению улавливающей способности углекислого газа некоторых адсорбентов: активированный уголь, цеолит, бентонит, силикагель, извести гашеная и негашеная, высокоосновный анионит. Выбор сорбентов был обоснован их различной удельной поверхностью, различной природой происхождения, а также доступностью применения в промышленном масштабе.Эксперимент по улавливанию проводился на лабораторной установке, в адсорбер забивался сорбент и через него пропускался воздушный поток с углекислым газом. Непоглощенный сорбентом углекислый газ поступал в колбу с раствором гидроксида натрия концентрации 0,01 н. По завершении эксперимента у раствора гидроксида натрия определяли щелочность титриметрическим методом. По результатам эксперимента можно сделать вывод, что наибольшей улавливающей способностью по углекислому газу обладают следующие сорбенты: негашеная и гашеная известь, а также пропитанный в растворе гидроксида натрия цеолит. С точки зрения научного интереса можно выделить бентонит, который улавливает углекислый газ почти на 80 %. Остальные исследуемые сорбенты обладают средней улавливающей способностью.
Бесплатно
Способы повышения локомоционных характеристик шасси мобильных роботов
Статья научная
В данной статье представлены варианты организации шасси мобильных роботов, а также возможные пути улучшения характеристик шасси мобильного робота (МР) в части их проходимости по недетерминированным поверхностям.Применение робототехники и робототехнических комплексов в настоящее время получило широкое распространение в различных областях науки и техники, связанных с обслуживанием оборудования, транспортировкой предметов, контролем состояния систем и т.д. Одним из основных видов робототехники, участвующих в данных процессах, являются МР, которые на сегодняшний день могут обладать разным функционалом. Компонентами МР являются информационно-логическая система управления, датчики, исполнительные механизмы, система электропитания и шасси с движителем. Шасси и примененный движитель во многом определяют как конструктивный облик МР, так и его функциональные возможности, главная из которых - способность к передвижению в недетерминированной среде и приспособляемость к сложным условиям движения.На сегодняшний день существует большое разнообразие вариантов организации шасси МР, каждый из которых имеет свои особенности работы, достоинства и недостатки.Данная статья посвящена вопросу повышения локомоционных характеристик шасси МР. Решаемыми задачами являются рассмотрение вариантов организации шасси МР и определение возможных путей улучшения локомоционных характеристик выбранного варианта шасси МР.
Бесплатно
Способы сжигания твердотопливных смесей в энергетических установках (обзор)
Статья обзорная
В работе представлен один из наиболее доступных способов перехода к ресурсосберегающей и экологически безопасной выработке тепловой и электрической энергии угольными объектами теплоэнергетики, заключающийся в сжигании смесей топлив. Проведен обзор существующего опыта перевода действующего теплотехнического оборудования как в России, так и за рубежом, подробно описаны основные трудности в процессе сжигания твердотопливных смесей. Наиболее эффективные смеси по своим экологическим показателям получаются на основе угля и биомассы с ее добавлением по теплосодержанию не более 20 %. Горение остается одним из самых сложных и не исследованных процессов, а при совместном горении нескольких твердых топлив происходят дополнительные взаимодействия, которые влияют на основные характеристики горения, поэтому в работе отдельно рассмотрены методики исследований процесса горения и оборудование для проведения опытного сжигания твердотопливных смесей.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены перспективы развития интеллектуальных электроэнергетических систем. Подробно представлен подход к оптимизации режимов электроэнергетических систем по реактивной мощности. Решение данной задачи требует учета многорежимности, определения интегральных характеристик режимов и др. Аналитическое моделирование изменения нагрузок методом факторного анализа позволяет резко снизить объем информации без существенной потери точности получаемых решений. Для этого реально коррелированные электрические нагрузки различных узлов электроэнергетических систем представляются в виде линейной комбинации независимых случайных величин, а именно обобщенных графиков нагрузок. Показано, что учет многорежимности ортогональными графиками приводит к значительному упрощению решения многорежимных задач. Выбор состава зависимых и независимых переменных при решении задачи оптимизации с учетом режимов электропотребления оказывает основополагающее влияние как на моделирование ограничений, формирование приведенного градиента и основных расчетных выражений, так и на скорость оптимизационного поиска в целом.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время спрос на энергию растет высокими темпами, и возникают проблемы, стоящие перед интеграцией электрической сети, в первую очередь с передачей энергии на большие расстояния. Описанная выше проблема может быть решена с использованием систем передачи HVDC. Основные преимущества этих систем связаны с более низкими потерями при передаче, а также меньшими затратами по сравнению с традиционными системами передачи HVAC. По ряду причин технология преобразования напряжения (преобразователь источника напряжения - VSC) с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ) системы передачи постоянного тока высокого напряжения (VSC- HVDC) имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с системой передачи постоянного тока с использованием преобразователей с линейной коммутацией (LCC-HVDC), в частности, упрощается реализация многотерминальных систем передачи постоянного тока HVDC, появляется возможность быстродействующего и независимого регулирования активной и реактивной мощности, возможность двунаправленной передачи мощности при сохранении неизменной полярности напряжения постоянного тока. Благодаря высокой степени управляемости преобразователей источника напряжения (VSC) в основном рассматривается в недавней литературе работа HVDC. В прошлом было проведено много исследований и разработок в области передачи VSC-HVDC, особенно в аспектах ее управления. Однако в большинстве случаев для описания операционных характеристик различных предлагаемых стратегий управления использовались только качественные методы. Поэтому цель исследовательской работы в этой статье - заполнение некоторых пробелов, таких как исследование различных стратегий управления терминалами VSC-HVDC для использования в сетях постоянного тока.
Бесплатно
Стратегические ориентиры для ядерной энергетики в новой реальности
Статья научная
Необходимость замыкания топливного цикла для расширения ресурсной базы требует переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ) для извлечения делящихся изотопов. Одновременно с этим наибольшие опасения относительно атомной энергетики вызывает наличие радиоактивности и возможность радиоактивного заражения территории. В настоящее время в целях замыкания топливного цикла рассматривается переработка высокоактивного ОЯТ тепловых и быстрых реакторов. Их переработка сопровождается работой с высоким уровнем радиоактивности и неизбежно возникающими безвозвратными потерями радионуклидов. При этом с увеличением объемов перерабатываемого ОЯТ будут расти и потери в абсолютных величинах. В качестве альтернативы рассматривается переработка низкоактивных бланкетов термоядерного реактора. В статье сравниваются варианты с переработкой высокоактивного и низкоактивного ОЯТ. Показано, что при одной и той же экономии природного урана за счет различных стратегий замыкания ядерного топливного цикла (ЯТЦ) можно на 3-4 порядка сократить уровень радиоактивности, с которой придётся работать. Это, в свою очередь, благоприятно скажется на экологии, персонале, общественном мнении по отношению к атомной энергетике.
Бесплатно
Сухие остатки стоков - перспективное энергетическое топливо
Статья научная
По профилям кривых дифференциальной сканирующей калориметрии была определена максимальная интенсивность теплового потока, а также эндотермические и экзотермические эффекты горения остатков сточных вод (ОСВ). Иловые остатки сточных вод имеют высокую зольность (более 50 %), что снижает значение низшей теплоты сгорания в рабочем состоянии. Высокое содержание летучих веществ (более 80 %) обеспечивает раннее зажигание при температуре 268 °C. Имея низкую температуру зажигания, они могут быть перспективным добавочным топливом к углю после обогащения с целью существенного снижения зольности и увеличения теплоты сгорания. Низкое значение индекса горения, равное 0,4×10-6, обусловлено низким значением максимальной скорости реакции, равной 13 %/мин, и высокой температурой выгорания, равной 633 °C. Проведенные исследования показали, что сжигание ОСВ не приводит к ухудшению условий эксплуатации топочных экранов в топках котлов из-за высокого содержания минералов в золе с высокой температурой плавления (фосфаты железа и кальция). Высокое содержание фосфора в остатках сточных вод способствует иммобилизации подвижного железа в фосфаты. Такой состав ОСВ будет способствовать уменьшению мобильности тяжелых металлов в шлаковых и зольных остатках совместного сжигания с углями при последующем долговременном хранении. Результаты данного исследования целесообразно использовать при проектировании объектов теплоэнергетики.
Бесплатно
