Огрунтовано доцільність застосування взаємодії плоских горизонтальних неізотермічних потоків для запобігання проривів зовнішнього повітря в опалювальні приміщення цехів. Розроблено спосіб створення повітряно-теплової завіси шляхом перекриття вертикального щілинного повітрярозподільного отвору насадка за порядком, що перемежовує. Проведено теоретичні й експериментальні дослідження розробленого способу. Одержано залежності впливу конструктивних і технологічних параметрів на сумарне поле швидкостей та на поле надлишкових температур, утворених у разі злиття повітряних струменів до єдиного потоку. Наведено методику розрахунку та рекомендації щодо її застосування. Розроблений засіб теплолокалізації випробувано за виробничих умов та впроваджено на підприємствах Одещини КП "Іллічівськтеплоенерго" та на НП "Диком Юг", за цього економія теплової енергії становила 20 %, окупність заходів складала 1,5 раза.

  Скачати повний текст

Розроблено методологію вибору раціонального шляху проектування та реконструкції систем теплопостачання (СТ), що базується на забезпеченні мінімуму вартості теплової енергії, використаної протягом опалювального сезону та мінімуму строку окупності реконструкції за умов її здійснення. На базі результатів числового та експериментального дослідження розроблено єдину математичну модель функціонування СТ, що дає змогу оцінити економічні характеристики СТ залежно від її конфігурації та розмірів. Формалізовано та реалізовано на базі методів нелінійного математичного програмування задачу пошуку оптимальних розмірів теплової мережі та раціонального складу котельного устаткування, теплообмінників та інших елементів СТ, що забезпечують використання мінімуму теплової енергії. Проведено структуризацію загальної оптимізаційної задачі на базі основних положень системного аналізу. Створено структуру локальних взаємозалежних оптимізаційних задач, розв'язання яких дає змогу визначити оптимальні розміри різних елементів СТ та скоротити час рішення загальної оптимізаційної задачі. Запропоновано методи та залежності для розв'язання задачі оптимальної реконструкції. З'ясовано раціональний склад СТ, знайдено значення величини діаметрів трубопроводів, типи котлів та їх кількість, типи теплообмінників і місце установки (на котельній чи теплорозподільній станції), схеми підмішування теплоносія.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена історико-археологічному дослідженню цивільного та господарського будівництва салтівського лісостепового населення в басейні Сіверського Дінця кінця І тис. н.е. Важливими чинниками, що впливли на салтівське будівництво, були природно-географічні, які позначалися на виборі будівельного матеріалу та інструментарію.У домобудівництві провідним типом є житло із заглибленою частиною прямокутної або квадратної форми. Стіни, в основному, були зведені за допомогою каркасно-стовпової та безстовпової конструкцій та могли будуватися з відступом від краю котловану. Головними компонентами внутрішнього простору були опалювальні пристрої, які мали різноманітні типи та конструкції. Це свідчить про існування на салтівських пам'ятках різних етнокультурних груп.У залежності від функціонального призначення господарські споруди розподіляються на хліви, літні кухні, льохи, для збереження припасів та будівлі загального призначення. Ремісничі будівлі представлені металургійними та гончарними майстернями. Окремі споруди іноді поєднували житлову й ремісничу функції.^UThe thesis is dedicated to the complex research of building of the Saltov population in the forest-steppe Siverskyi Donets stream. The sources, which illustrate building of the Saltov forest-steppe population, are divided into two non-equivalent groups: writing and archaeological ones. Ethnographic data serve a substantial addition to the latter group. The main source used for the investigation of the Saltov construction is remnants of residential, manufactory and household buildings and pits found during the excavations. 686 of these buildings and pits were discovered on 15 settlement sites of the Saltov culture located on the forest-steppe basin of Siverskyi Donets river.Analysis of natural-geographical conditions allowed to find out that in the forest-steppe basin of the Siverskyi Donets, the main building materials used by ancient constructors were available in sufficient quantity. Wood, clay and stone were used, but the principal building material was wood. Investigation of building tools found on the Saltov sites of the region allows to claim about the significant level in timbering and joinery development. The instruments used in building fall into agricultural implements and woodworking tools. The investigated manufactory buildings are represented by both separate buildings and the ones, which combined the functions of a dwelling and a workshop. They are characterized by the remainings or traces of manufactory constructions: forges, pits for potter's wheel installation or other facilities. By functional use, household buildings are divided into barns, cookhouses, for supply preservation, vaults, and buildings of a general utility function. Similar to household buildings, household pits found on the settlements fall into 3 groups in dependence to their functions: the ones for supply preservation, vaults, and the ones of a general purpose.

Дисертацію присвячено вирішенню актуального науково-технічного завдання підвищення енергетичної ефективності процесу утилізації тепла продуктів згоряння газових котелень за рахунок удосконалення алгоритмів його системи автоматичного керування. Розроблено та реалізовано фізичну модель процесу утилізації тепла продуктів згоряння із використанням теплового насоса. Розширенні умовимоделювання та автоматизації проведення експериментів, включаючи створення автоматизованого робочого місця дослідника. На фізичній моделі проведено основний комплекс із 64 тривалих експериментів у автоматичному режимі, результати яких склали основу для розроблення моделей статики та динаміки процесу як об'єкта керування. У ході спеціальних цілеспрямованих експериментів на фізичній моделі обґрунтовано доцільність введення нової регульованої змінної – розрахункового (за математичною моделлю) значення масової витрати холодоагенту у випарнику, що в подальшому дозволило підвищити ефективність керування витратою холодоагенту до випарника та спростити технічну реалізацію системи автоматичного керування. Удосконалено структуру контуру регулювання температури перегріву пари холодоагенту на виході випарника для запобігання в ньому автоколивань за рахунок застосування мікрокрокового режиму електроприводу регулювального вентиля, що дозволило спростити конструкцію теплового насоса, відмовившись від застосування капілярних або інших балансувальних пристроїв для корекції витратної характеристики вентиля. На основі рівнянь матеріального і енергетичного балансів процесу утилізації тепла продуктів згоряння із результатів експериментів на йогофізичній моделі отримано комплекс математичних моделей, що описує нелінійні статичні і динамічні властивості каналів керування, перехресних каналів та каналів збурень процесу утилізації тепла продуктів згоряння з тепловим насосом як об'єктом керування, реалізовано імітаційну версію цієї моделі об'єкту керування. Підтверджено адекватність моделей, створено математичну основу для розроблення алгоритмів керування підвищеної динамічної точності системи автоматичного керування і переведено експерименти з порівняльного дослідження ефективності варіантів системи автоматичного керування з фізичної моделі в середовище імітаційногомоделювання, за рахунок чого знизити витрати часу на проведення цих експериментів приблизно в 50 разів та розширити можливості досліджень. Проведено синтез та порівняльні дослідження варіантів системи автоматичного керування процесом утилізації тепла продуктів згоряння з базовим алгоритмом керування та альтернативними варіантами алгоритмів, що підвищують динамічну точність керованих змінних, із оцінкою енергоефективності процесу, зроблено висновок про актуальність вдосконалення системи автоматичного керування у напрямі підвищення динамічної точності керованих змінних як засобу підвищення енергоефективності процесу утилізації тепла продуктів згоряння із тепловим насосом та обрано, з досліджених, найбільш конкурентоздатний алгоритм. Отримано імітаційну модель зовнішніх збурень процесу утилізації тепла продуктів згоряння на основі даних моніторингу функціювання автономної газової котельні багатоповерхового житлового будинку із застосуванням якої проведено порівняльне моделювання базової та системи автоматичного керування із каскадним регулятором перегріву парів холодоагенту, інваріантна до зміни температури води на вході в випарник та підтверджено суттєві переваги роботи розробленої системи автоматичного керуванняв умовах реальних збурень.^UThe new solution of the actual scientific and technical problem of increasing the energy efficiency of combustion products heat recovery process of gas boilers by improving the algorithms of its automatic control system is presented. A physical model of the combustion products heat recovery process, using a heat pump was developed and implemented. The main set of 64 long experiments in the automatic mode was carried out on the physical model, the results of which formed the basis for the development of the statics and dynamics models of the process as a control object. In result of special experiments on the physical model, the expediency of introducing a new adjustable variable – the calculated value of the refrigerant mass flow in the evaporator, which further increase the efficiency of refrigerant flow control to the evaporator and simplify the technical implementation of control system. The structure of the refrigerant vapor superheat temperature control circuit at the evaporator outlet has been improved to prevent self-oscillations by applying a microstep mode in the control valve. Based on the equations of material and energy balances of the combustion products heat recovery process and the results of experiments on its physical model, a setof mathematical models describing nonlinear static and dynamic properties of control channels, cross channels, and perturbation channels of the combustion products heat recovery process with a heat pump as control object is obtained, and a simulation version is implemented. The adequacy of models is confirmed, the mathematical basis for development of algorithms with increased dynamic accuracy of control system is created. The concept of increasing the efficiency of controlled processes, in the energy efficiency of the combustion products heat recovery process, based on the consideration of control object as an integral object, integrating all identified and mathematically described channels of relationships between its variables, by purposefully improving the control algorithms to increase dynamic accuracy based on the application of the principles of cascade, invariance and autonomy. Synthesis and comparative researches of control systems variants with basic control algorithm and alternative variants of algorithms increasing dynamic accuracy of controlled variables with estimation of energy efficiency of process are carried out. A simulation model of external perturbations of the combustion products heat recovery process a t a time interval equal to one year was obtained, based on the monitoring data of the autonomous gas boiler house of a residential building.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 05.23.03 «Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання» – Київський Національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2021.Дисертацію присвячено розв'язанню актуальної науково-технічної проблеми дослідження динамічного формування комфортного тепловологісного режиму в приміщенні і підвищення енергоефективності будівель при використанні комбінованої системи опалення, до складу якої входять електричні інфрачервоні випромінювачі і водяні опалювальні прилади. На основі проведеного енергетичного та ексергетичного порівняльного аналізу ефективності систем опалення з різними джерелами тепло та енергопостачання були показані перспективні шляхи створення комбінованих систем.Проведено аналіз математичної моделі тепловологістного режиму приміщення при радіаційно-конвективному опаленні та отримано аналітичний розв'язок диференційних рівнянь, що описують тепломасообміні процеси в системі “опалювальні прилади - вологе повітря - поверхні огороджень”. Виконано повний комплекс експериментальних досліджень формування динамічного тепловологісного режиму приміщення, що опалюється за допомогою електричних інфрачервоних випромінювачів та водяних опалювальних приладів. Досліджено вплив вологовмісту повітря на опромінення внутрішніх огороджень приміщення і їх відповідний вплив на параметри теплового комфорту. Розроблені рекомендації щодо оптимізації конструкції електричних інфрачервоних випромінювачів для більш ефективної роботи в комбінованих радіаційно-конвективних системах опалення.Розроблено методику інженерного розрахунку комбінованої радіаційно-конвективної системи опалення.Здійснено техніко-економічний аналіз за результатами якого визначені умови за яких доцільно використовувати комбіновані радіаційно-конвективної системи опалення.^UThesis for a Doctor of Philosophy degree by specialty 05.23.03 ”Ventilation, lighting, heat and gas supply” – Kyiv National University of Construction and Architecture, Kyiv, 2021.Thesis devoted to finding solution for actual scientific and technical problem – researching dynamic formation of a comfortable indoor hydrothermal environment and increasing buildings energy efficiency by means of applying combined heating system, which consist of electric infrared heaters and water heating devices.Based on the conducted energy and exergy comparative analysis for heating systems efficiency with different sources of heat and energy supply promising ways of creating combined radiative-convective systems were shown.Mathematical model analysis for indoor hydrothermal environment which occurs in radiative-convective heating system is carried out and the analytical solution of differential equations describing heat-mass transfer processes in “heating devices - humid air – enclosure surfaces” system is obtained.Conducted experimental studies for dynamic indoor hydrothermal environment formation for premises heated with electric infrared heaters and water heating devices. Influence of air moisture content on internal surfaces irradiation and it's corresponding effect on indoor thermal comfort parameters has been investigated.Design improvement recommendations for electric infrared heaters were given. Recommendations aimed to make operation of electric infrared heaters more efficient in combined radiative-convective heating systems.Engineering calculation methodology for combined radiative-convective heating system has been developed.A technical and economic analysis for heating systems has been carried out. Based on it's results were determined conditions under which it is advisable to use a combined radiative-convective heating system.

Сучасні природоохоронні вимоги ставлять на порядок денний розвитку теплоенергетики питання скорочення викидів забруднюючих речовин та парникових газів. Теплоенергетична установка має відповідати принципу HELE – High Efficiency and Low Emission (високої ефективності та низьких викидів), щоб бути конкурентною в час бурхливого розвитку відновлювальних джерел енергії. Для зменшення негативного впливу на навколишнє середовище котельні установки повинні оснащуватися системами очищення димових газів від забруднюючих речовин, які здатними забезпечити дотримання вимог європейських екологічних. Для зниження викиду оксидів азоту для котлів середньої потужності доцільно застосовувати селективне некаталітичне відновлення, як захід, що дозволяє знизити викиди NOx без спорудження спеціальних пристроїв та використання каталізаторів. Застосування амонійних сполук дозволить об’єднати системи напівсухого сіркоочищення та системи селективного некаталітичного відновлення в одну комплексну систему газоочищення димових газів. Використання амоніаку як екологічно чистого палива для енергетичних застосувань дозволить знизити викиди парникових газів та токсичних речовин. Але його застосування як палива стикається з такими проблемами: безвуглецевий синтез амоніаку, спалювання амоніаку, вирішення економічних та екологічних проблем.Використання розчину карбаміду замість розчину амоніаку в технологіях сіркоочищення димових газів, дасть можливість суттєво спростити використання даної технології щодо питань безпеки та транспортування реагенту. В процесі гідролізу карбаміду при температурі кипіння буде утворюватися газоподібний амоніак, який в процесі газофазного реагування зв’язує близько 80% SO2 при початковій концентрації карбаміду у розчині 30%. Це дає можливість розглядати можливість газофазного зв’язування діоксиду сірки амоніаком без спорудження реактор напівсухого сіркоочищення.Амоніак є важливою хімічною речовиною, яка широко використовується в сільському господарстві як азотне добриво, в хімічній та холодильній техніці. Основне виробництво амоніаку базується на процесі Габера-Боша під тиском з використанням природного газу або вугілля для генерації водню при значних викидах вуглекислого газу. Перехід на виробництво «зеленого» амоніаку передбачає генерацію водню з води за електролізними технологіями з подальшим застосуванням або технології Габера-Боша або технологій генерації амоніаку в електрохімічних комірках, які є на стадії досліджень та промислових випробувань. Оскільки генерація «зеленого» амоніаку є енерговитратним процесом, то його виробництво може слугувати ефективним засобом регулювання навантаження в енергосистемі. При збереженні поточного рівня виробництва амоніаку в Україні 5 млн. т/рік для його «зеленого» виробництва з використанням технології Габера-Боша потрібно близько 60 млрд. кВтгод електроенергії. Таку кількість електрики можуть виробити 20 атомних енергоблоків потужністю 1000 МВт протягом 8 годин нічного провалу. Це дозволило б повністю відмовитись від генерації електроенергії на вугільних ТЕС в маневреному режимі. Електролізне виробництво з подальшим виробництвом амоніаку дозволить утилізувати піки генерації електроенергії від відновлювальних джерел, потужність яких зростає швидкими темпами, без шкоди сталості частоти та регулюванню потужностей в енергосистемі. Амоніак має дуже низьку ламінарну швидкість горіння та великий час затримки займання через високу енергію активації. Для покращання умов горіння пропонується застосовувати підвищений вміст кисню в окиснику або суміші амоніаку з воднем чи амоніаку з метаном Це забезпечує зростання ламінарної швидкості горіння в 4 рази. Суміш амоніаку і водню як продукт неповного крекінгу амоніаку є перспективним безвуглецевим паливом для теплоенергетичних установок. Введено в експлуатацію енергоблок потужністю 1000 МВт з реалізацією спільного спалювання вугілля (80%) і амоніаку (20%) в спеціальних вихрових пальниках. Виробництво амоніаку може дозволити відмовитися від споживання вугілля в енергетиці. Тим самим зникнуть викиди діоксиду сірки, пилу, оксиду вуглецю та діоксиду вуглецю. При спалювання суміш палива та амоніаку викиди пилу, SO2, CO і CO2 будуть зменшені на частку заміненого амоніаком палива.Використання амонійних реагентів для видалення забруднюючих речовин дозволить об’єднати технологію десульфуризації та технологію селективного некаталітичного відновлення оксидів азоту в один комплекс, зробити обладнання системи газоочищення більш компактним з використанням одного реагенту, що є актуальним для котельних агрегатів середньої потужності. Розроблена концепція і схема та виконані розрахунки комбінованої системи газоочищення димових газів водогрійного колосникового котла WR25 з використанням карбаміду або його 40% розчину як реагенту, що дозволить забезпечити концентрацію діоксиду сірки та оксидів азоту нижче вимог Директиви 2015/2193/EU, що визначає граничні значення викидів для середніх спалювальних установок.^UThe modern environmental protection requirements put the issue of reducing emissions of pollutants and greenhouse gases on the agenda for the development of thermal power industry. A thermal power facility must comply with the principle of High Efficiency and Low Emission in order to be competitive at a time of rapid development of renewable energy sources. For reducing the negative impact on the environment, boiler units must be equipped with systems for cleaning flue gas from pollutants, which are able to ensure compliance with European environmental requirements. To reduce the emission of nitrogen oxides for boilers of medium capacity, it is advisable to use selective non-catalytic reduction as a measure that allows reducing NOx emissions without the construction of special devices and the catalyst use. The use of ammonium compounds will make it possible to combine semi-dry desulfurization systems and selective non-catalytic reduction systems into one complex flue gas purification system. Using ammonia as an environmentally friendly fuel for energy applications will reduce emissions of greenhouse gases and toxic substances. But its use as a fuel faces the following problems: carbon-free ammonia synthesis, ammonia combustion, solving economic and environmental problems.The use of a urea solution instead of an ammonia solution in flue gas desulfurisation technologies will make it possible to significantly simplify the use of this technology in terms of safety and reagent transportation. The use of urea solution for effective binding of sulfurdioxide requires its preliminary thermal hydrolysis. In the process of hydrolysis of urea at the boiling temperature, gaseous ammonia will be formed, which in the process of gas-phase reaction binds about 80% of SO2 at the initial concentration of urea in the solution of 30%. This makes it possible to consider the possibility of gasphase bonding of sulfur dioxide with ammonia without building a semi-dry desulfurisation reactor.Ammonia is an important chemical that is widely used as a nitrogen fertilizer in the agriculture, in chemical and refrigeration technology. The transition to the production of "green" ammonia involves the generation of hydrogen from water using electrolysis technologies with the subsequent application of either Haber-Bosch technology or ammonia generation technologies in electrochemical cells, which are at the stage of research and industrial testing. Since the generation of "green" ammonia is an energy-consuming process, its production can serve as an effective means of regulating the load in the power system. If the current level of ammonia production in Ukraine is maintained at 5 million t/a, its "green" production using Haber-Bosch technology will require about 60 billion kWh of electricity. This would make it possible to completely abandon the generation of electricity at coal-fired thermal power plants in a manoeuvrable mode. Electrolysis production with subsequent production of ammonia will make it possible to utilize the peaks of electricity generation from renewable sources, the capacity of which is growing at a rapid pace, without harming the stability of the frequency and capacity regulation in the power system. Ammonia has a very low laminar burning speed and a long ignition delay due to its high activation energy. To improve the combustion conditions, it is suggested to use an increased oxygen content in the oxidizer or a mixture of ammonia with hydrogen or ammonia with methane. This ensures a 4-time increase in the laminar combustion speed. A mixture of ammonia and hydrogen as a product of incomplete cracking of ammonia is a promising carbon-free fuel for thermal power plants. A power unit with a capacity of 1,000 MW was put into operation with the implementation of joint combustion of coal (80%) and ammonia (20%) in special vortex burners. The production of ammonia can allow to abandon the consumption of coal in the energy sector. Thus, emissions of sulfur dioxide, dust, carbon monoxide and carbon dioxide will disappear. When burning a mixture of fuel and ammonia, emissions of dust, SO2, CO and CO2 will be reduced by the fraction of the fossil fuel replaced by ammonia. The use of ammonium reagents for the removal of pollutants will allow combining the technology of desulfurization and the technology of selective noncatalytic reduction of nitrogen oxides into one complex, making the equipment of the gas cleaning system more compact with the use of one reagent, which is relevant for boiler units of medium capacity. The concept and scheme were developed, and calculations were made of the integrated flue gas cleaning system of the water heating grate boiler WR25 using urea or its 40% solution as a reagent, which will ensure the concentration of sulfur dioxide and nitrogen oxides below the requirements of Directive 2015/2193/EU, which determines the emission limit values for medium combustion plants.