Приведены основные понятия о механизме вскипания перегретой жидкости и современные представления о процессах, происходящих в межпузырьковом пространстве ансамбля быстрорастущих пузырьков. Представлены результаты экспериментальных исследований вскипания перегретой жидкости в объеме и при струйном течении. Рассмотрен механизм дробления капель, диспергирования многокомпонетных жидких смесей при адиабатном вскипании в вакууме и специфика образования эмульсий. Представлена схема аппарата, в котором реализуется принцип получения дисперсных сетей при адиабатном вскипании, а также испарительно-конденсационная модель этого аппарата, проанализированы процессы, происходящие в нем. Освещены вопросы использования адиабатного вскипания жидкости в промышленных аппаратах. На основе метода получения дисперсных смесей при адиабатном вскипании многокомпонентных систем разработан новый класс оборудования для эмульгирования и гомогенизации. Описаны основные конструктивные и технологические особенности трех модификаций вакуумных гомогенизаторов. Проведено сравнение технико-экономических показателей вакуумных гомогенизаторов, а также гомогенизаторов высокого давления. Изложены вопросы использования адиабатного вскипания воды в паровакуумных испарителях холодильных машин и опреснительных установок.

Розглянуто механізми подрібнювання крапель під час адіабатного закипання та змішування дисперсних систем. Наведено математичні залежності, що характеризують процес подрібнювання крапель.

Наведено результати експериментальних досліджень процесу дроблення крапель у турбулентному потоці. Показано, що турбулізація потоку не впливає на процес дроблення краплі при Re від 12 000 до 50 000 та діаметрі первинної краплі 3 мм.

В Институте технической теплофизики НАН Украины разработана новая технология обработки воды, которая позволяет изменять физико-химические параметры воды и существенно повышать водородный показатель. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния механизмов дискретно-импульсного ввода энергии на физико-химические параметры воды.

Разработана модель, которая описывает экструзионные процессы в предматричной зоне и в матрице шнекового экструдера. В модели рассмотрено стационарное течение вязкопластичного жидкого продукта как в кольцевом коническом канале предматричной зоны, так и в цилиндрическом канале матрицы. Полученные уравнения позволяют рассчитать изменение давления, температуры, вязкости и скорости потока, а также величины сдвиговых напряжений по длине канала.

The features of technology of milk and dairy products heat mechanical processing with the use of heat regeneration vaporization condensation scheme is considered. On the basis of experimental and theoretical investigations it has been found the optimum operation conditions for commercial apparatus in use and rational methods of their efficiency improvment were proposed.

Рассмотрено использование эффектов гидродинамической кавитации, возникающих в центробежных насосах, для разрушения бактериальных клеток с целью стерилизации молока. В эксперименте при разных температурах исследовалось влияние кавитации на инактивацию микрофлоры молока. Анализ эксперимента проводился с использованием математической модели, позволяющей количественно оценить уровень воздействия на клеточные структуры бактерий таких действенных механизмов кавитации, как ударные волны и сдвиговые напряжения, инициируемые в процессе развития кавитационного кластера. Установлено, что величина импульсов давления, необходимых для разрушения бактериальной клетки, зависит от радиуса и толщины клеточной стенки, а также от предела прочности структуры стенки на разрыв.

Исследованы свойства воды при обработке по термовакуумной технологии: физические и теплофизические параметры, химические преобразования в примесях, изменение водородного показателя в диапазоне температур от 4 до 100 градусов по Цельсию при десятикратном перепаде давлений и перегревах до 50 градусов по Цельсию. Установлено изменение электропроводности, удельной теплоты парообразования, кинематической вязкости, химического состава и структуры примесей, величины водородного показателя (pH). Показатель (pH) изменялся в пределах от 6,8 - 7 до 9 - 9,2 и сохранялся без изменений до двух лет. Для объяснения полученных результатов выдвинута гипотеза на основе поляризационной модели структуры воды.

Предложен новый энергоэффективный способ нейтрализации кислого конденсата продуктов сгорания природного газа. Показаны зависимости изменения pH кислого конденсата и кислых растворов от режима обработки. Приведен сравнительный анализ существующих способов нейтрализации кислых конденсатов с предложенным в данной работе.

Освещена сложившаяся на сегодняшний день в Украине проблема увеличения масштабов загрязнения водных объектов промышленными сточными водами, рассмотрены пути ее решения, а также существующее в промышленности очистное оборудование. Изучены наиболее современные тенденции развития очистного оборудования и технологий в целом.

Досліджено активацію водних систем за допомогою методу дискретно-імпульсного введення енергії (ДІВЕ). Наведено результати експериментальних досліджень впливу механізмів ДІВЕ: миттєвого скидання тиску (вакуумування), адіабатичного закипання і високочастотних гідродинамічних коливань на водневий показник різних типів води. Встановлено степінь підвищення водневого показника і його стійкість у часі.

Індекс рубрикатора НБУВ: З64

Рубрики:

Геоенергетика

Шифр НБУВ: Ж70419 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрено состояние геотермальной энергетики в мире. Сегодня геотермальные ресурсы идентифицированы почти в 90 странах, более чем в 80 странах они используются и наблюдается тенденция расширения мировых территорий, использующих тепло Земных недр. Основной прирост ожидается в Азиатско-Тихоокеанском регионе, главным образом в Индонезии, в Восточно-Африканской рифтовой долине, Центральной и Южной Америке, а также в Соединенных Штатах, Японии, Новой Зеландии. Интенсивно развивают свои программы в области геотермальной энергетики Китай, Венгрия, Мексика, Исландия и Новая Зеландия. Ряд потенциальных объектов разрабатывается в Южной Австралии. По данным Международного энергетического агентства доля геотермальной энергетики в общем энергетическом балансе мира составляет около 0,3 % с перспективой роста до 0,5 % к 2030 г. Развитие геотермальной энергетики определяется разработкой новейших технологий использования низкопотенциальных подземных флюидов и технологий использования высокопотенциальных носителей теплоты в виде раскаленных скальных пород и магмы. К инновационным решениям, которые в перспективе могут найти широкое применение, можно отнести проекты по созданию гибридных установок, работающих на геотермальных источниках в сочетании с другими альтернативными источниками. Наблюдается тенденция увеличения инвестиций в научно-исследовательские и опытно-промышленные разработки, в создание региональных программ развития возобновляемых источников энергии, что позволяет прогнозировать снижение себестоимости технологий, рисков их реализации и повышение конкурентоспособности геотермальной энергетики. Основные проблемы, которые сдерживают широкое использование геотермальной энергии: экономически выгодные высокопотенциальные ресурсы географически распространены в ограниченном количестве регионов и не всегда легкодоступны; геотермальные проекты имеют высокие риски, длительные сроки их реализации и требуют значительных инвестиций; в большинстве развивающихся стран, в странах Центральной и Восточной Европы отсутствуют узаконенные методики оценки геотермальных ресурсов; нерешенные экологические проблемы. Популяризацией геотермальной энергетики, координацией исследований и продвижением геотермальных программ и проектов занимается Международное геотермальное сообщество в виде Всемирного геотермального конгресса, Международной геотермальной ассоциации, Европейского геотермального конгресса, Европейского совета по геотермальной энергетике, Европейской геотермальной энергетической компании.

Представлен анализ современного состояния геотермальной энергетики в Украине. Рассмотрены основные факторы, определяющие развитие отрасли: информация о ресурсах, организационно-правовая основа, государственная поддержка и финансирование. Экологическая ситуация на планете стремительно ухудшается и это вызывает серьезную озабоченность во всем мире. Поэтому темпы развития возобновляемой энергетики возрастают с каждым годом. Еще в 2015 году правительства 145 стран инвестировали большие средства в области использования возобновляемых источников энергии. И нельзя не согласиться с мнением финансовых экспертов Financial Times, которое приводит Rentechno (https://rentechno.ua/blog/breaking-point.html), что уже сегодня речь идет о "Big Green Bang" (большом зеленом взрыве), как о свершившемся факте. Иллюстрируя и подтверждая это, анализ IEA показывает, что мы находимся буквально у переломной точки. Уже с 2020 г. начинается закат глобальной энергетической системы на ископаемом углеводородном топливе. Начинается эпоха доминирования возобновляемой энергии". По данным IRENA по итогам 2018 г. 33 % всех мощностей в мире производят электроэнергию из возобновляемых источников энергии: гидроэнергетика - 1200 ГВт, ветровая энергетика - 564 ГВт, солнечная энергетика - 480 ГВт, биоэнергетика - 121 ГВт, геотермальная энергетика - 13 ГВт, энергия волн - 500 МВт. Возобновляемые источники энергии по объемам производства электроэнергии догоняют угольные станции. Впервые в истории в США произведено электроэнергии из ВИЭ больше, чем на угольных станциях. В Украине, также, по мере возможностей, развивается альтернативная энергетика. По информации Госэнергоэффективности в 2018 г. мощности генерации из ВИЭ достигли 2 ГВт, которые произвели 2,8 млрд кВт/час электроэнергии или около 2 % от общего объема производства. В 2018 г. было введено в эксплуатацию более 3139 объектов ВИЭ общей мощностью около 500 МВт. Но в перечне введенных объектов нет ни одного, использующего геотермальную энергию, которая является наиболее экологичной, наиболее стабильной, с самыми низкими эксплуатационными затратами. Подводя итоги анализа современного состояния геотермальной энергетики в Украине, можно сказать, что стартовые условия для ее развития оптимистичны, поскольку в стране имеются значительные запасы геотермальной энергии, расположенные на большей части ее территории. Существуют четыре артезианских бассейна, где возможна промышленная добыча нагретых термальных вод; на обширных территориях на доступных глубинах в непроницаемых горных массивах аккумулированы огромные запасы теплоты; имеются ряд термоаномальных площадей, где в проникающих коллекторах находятся перегретые воды, которые могут быть использованы для создания геотермальных электростанций. Имеется достаточно объемное законодательство, регулирующее разработку геотермальных проектов, существуют многочисленные льготы на производство геотермальной энергии. Правительство неоднократно заявляло о поддержке развития геотермальной энергетики.

Представлены материалы о состоянии геотермальных ресурсов и возможности их извлечения в Украине. Рассматриваются виды классификации геотермальных ресурсов. Приведны данные геологических исследований температурных полей горных пород на глубинах от 0 до 10 км, а также данные о термальных водах и их запасах до глубины 5 км. Рассмотрены возможность использования для добычи геотермальных вод существующих скважин на нефтегазовых месторождениях. В заключении приведены данные о регионах Украины, перспективных для развития геотермальной энергетики. Мировыми лидерами в использовании геотермальной энергии являются страны, расположенные в области современного вулканизма, где теплоноситель имеет высокие параметры, доступен на поверхности Земли, расходы на сооружение геотермальных объектов минимальны, а себестоимость энергии конкурентоспособна на рынке энергоносителей. Украина к перечню этих стран не относится. Экономически выгодные высокопотенциальные ресурсы распространены в немногих регионах, к тому же, недостаточно обследованных. Низкопотенциальные ресурсы доступны практически повсеместно, но требуют либо дорогостоящего глубинного бурения, либо больших площадей под неглубокие скважины. Наиболее перспективными можно считать те регионы, в которых наблюдаются наиболее высокие температуры горных пород на доступных глубинах и имеются высокодебитные водоносные горизонты, такие, как Закарпатье, Степной Крым, Керченский полуостров. Но с учетом того, что ряд районов, в частности, Днепровско-Донецкой Впадины, слабо исследованы на предмет развития геотермального энергоснабжения, а также принимая во внимание возможности современных технологий по трансформации низкопотенциальной теплоты, перечень перспективных районов может быть значительно расширен. Имеющиеся в литературе многочисленные утверждения об огромных запасах геотермальной энергии на территории Украины, о мощности гипотетических геотермальных электростанций не всегда представляются обоснованными. Оценка геотермальных ресурсов без предварительного всестороннего изучения месторождения, пробного бурения, изучения свойств водоносных горизонтов может оказаться не точной. Поэтому говорить о возможности создания крупных геотермальных электростанций на современном этапе представляется преждевременным. Наряду с бурно развивающимся строительством солнечных и ветровых электростанций, геотермальная энергия может занять достойное место в гидротермальном теплоснабжении.

Представлены материалы о состоянии геотермальных ресурсов и возможности их извлечения в Украине. Рассматриваются виды классификации геотермальных ресурсов. Приведны данные геологических исследований температурных полей горных пород на глубинах от 0 до 10 км, а также данные о термальных водах и их запасах до глубины 5 км. Рассмотрены возможность использования для добычи геотермальных вод существующих скважин на нефтегазовых месторождениях. В заключении приведены данные о регионах Украины, перспективных для развития геотермальной энергетики. Мировыми лидерами в использовании геотермальной энергии являются страны, расположенные в области современного вулканизма, где теплоноситель имеет высокие параметры, доступен на поверхности Земли, расходы на сооружение геотермальных объектов минимальны, а себестоимость энергии конкурентоспособна на рынке энергоносителей. Украина к перечню этих стран не относится. Экономически выгодные высокопотенциальные ресурсы распространены в немногих регионах, к тому же, недостаточно обследованных. Низкопотенциальные ресурсы доступны практически повсеместно, но требуют либо дорогостоящего глубинного бурения, либо больших площадей под неглубокие скважины. Наиболее перспективными можно считать те регионы, в которых наблюдаются наиболее высокие температуры горных пород на доступных глубинах и имеются высокодебитные водоносные горизонты, такие, как Закарпатье, Степной Крым, Керченский полуостров. Но с учетом того, что ряд районов, в частности, Днепровско-Донецкой Впадины, слабо исследованы на предмет развития геотермального энергоснабжения, а также принимая во внимание возможности современных технологий по трансформации низкопотенциальной теплоты, перечень перспективных районов может быть значительно расширен. Имеющиеся в литературе многочисленные утверждения об огромных запасах геотермальной энергии на территории Украины, о мощности гипотетических геотермальных электростанций не всегда представляются обоснованными. Оценка геотермальных ресурсов без предварительного всестороннего изучения месторождения, пробного бурения, изучения свойств водоносных горизонтов может оказаться не точной. Поэтому говорить о возможности создания крупных геотермальных электростанций на современном этапе представляется преждевременным. Наряду с бурно развивающимся строительством солнечных и ветровых электростанций, геотермальная энергия может занять достойное место в гидротермальном теплоснабжении.

Згідно з прогнозом Всесвітнього комітету з питань світової енергетики у 2020 р. у розвинених країнах частка подачі опалення та гарячого водопостачання від використання відновлюваної енергії може досягати 75 %. Стратегія теплопостачання зосереджена на переході з традиційного спалювання органічного палива до використання енергоефективних технологій, включаючи геотермальних. Для України, за наявності дефіциту викопних копалин, низька ефективність старих опалювальних котельних, високий ступінь забруднення навколишнього середовища, надзвичайно релевантною та перспективною, є розробка теплової геотермальної енергії. Для цього є всі передумови: достатня ресурсна база, науковий потенціал, законодавство, що регулює розвиток геотермальних проектів, переваги для виробництва геотермальної енергії. Протягом періоду з 1998 по 2003 рр. в Інституті технічною теплофізики НАН України розроблено комплекс проектів, геотермальне теплопостачання в різних регіонах країни з різними геолого-геотермічними умовами, для різних встановлених потужностей, заснованих на свердловинах різних глибин (знову пробурених і відновлених). Згідно з висновком експертів як вітчизняних, так і іноземних проектів, були визнані технічно реалізованими, але економічно неконкурентоспроможними через низькі тарифи на теплоту та електроенергію окупного періода капітальних вкладень від 13 до 30 років. Проведено адаптацію економічних показників з умовами 2020 р. за цінами на матеріали, послуги, тарифи, зберігаючи всі технічні параметри на 4 проекти. 1. "Створення системи геотермального теплопостачання до м. Мостиська Львівської області, Україна та м. Перемишель, Республіка Польща". // розроблений в Інституті технічної теплофізики (ІТТФ) НАН України, разом із Local energy and hot water supply Co Ltd, Перемишель, Польша, 2003, 2. "Створення Монастирищенської геотермальної теплофікаційної установки". Розроблений в ІТТФ НАН України. 2001 [Звіт ІТТФ на тему "Екологічно чиста геотермальна енергетика України". 2001; 3. "Геотермальний технологічний комплекс у с. Янтарне (АР Крим)", розроблений в ІТТФ НАН України при співпраці з Houe & Olsen A/S Данія, Датським енергетичним агентством та датським агентством охорони навколишнього середовища. 2003; 4. "Техніко-економічне дослідження доцільності застосування теплових насосів в системах геотермального теплопостачання, що використовують термальні води Закарпатського регіону", розроблено в ІТТФ НАН України. 1998 р. Порівняльний аналіз показав, що в умовах 2020 р. розглянуті проекти можуть бути реалізовані з високими економічними перевагами. Для розвитку геотермальної енергії в Україні, зокрема, перш за все, широке впровадження геотермальних систем теплопостачання вимагає наявності розгорнутої інформації про геотермальні депозити, залученні сучасних технологій і найкращого міжнародного досвіду, достатнього фінансування як із державних, так і приватних інвесторів.