Т. 5, № 2, 2021
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК. СЕРИЯ «АВИАЦИОННО-РАКЕТНОЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ»
СОДЕРЖАНИЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
|
О. С. Малинина, А. В. Бараненко, М. А. Аль-Фураиджи, Е. Е. Лядова, К. А. Комаров Эффективность абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с многоступенчатыми процессами абсорбции и генерации со связанным потоком массы DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-9-17 Проведено исследование циклов абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с двухступенчатой абсорбцией и трехступенчатой генерацией пара рабочего вещества со связанным потоком массы при различной подаче охлаждающей среды в аппараты. Определены необходимая для осуществления действительного термодинамического цикла АБХМ температура греющего источника и наиболее эффективный термодинамический цикл. Выполнен сравнительный анализ исследуемого цикла с циклом образцом (одноступенчатом циклом) АБХМ. Несмотря на более низкие величины теплового коэффициента, исследуемый цикл обеспечивает увеличение в два раза холодопроизводительности машины, при одинаковом расходе греющего источника, что является преимуществом при ограниченном расходе греющего источника. Данное обстоятельство объясняется тем, что в АБХМ с многоступенчатой абсорбцией и генерацией, греющий источник последовательно проходит три ступени генератора. Поэтому степень охлаждения в машине с рассмотренным циклом в три раза превышает данную величину одноступенчатой АБХМ. Ключевые слова: абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, двухступенчатая абсорбция, трехступенчатая генерация, связанный поток массы, эффективность, действительный термодинамический цикл. |
9–17 |
|
А. Б. Сулин, А. А. Никитин, Т. В. Рябова, С. С. Муравейников, Ю. Н. Санкина Энергоэффективное регулирование расхода наружного воздуха в системах вентиляции DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-18-24 Рассмотрен метод управления расходными характеристиками системы вентиляции по принципу формирования предсказанной оценки температуры воздуха и концентрации углекислого газа в помещении на основе анализа динамики изменения этих параметров в приточном и вытяжном воздуховодах. Предсказанная оценка ожидаемых параметров микроклимата в режиме реального времени открывает возможность использования таких элементов и алгоритмов управления системой вентиляции и кондиционирования, которые обеспечивают требуемое качество воздуха при минимальном энергопотреблении. При анализе вычисляется вероятность нахождения измеряемого параметра внутри или вне зоны регулирования через заданный интервал времени. Алгоритм срабатывания исполнительных механизмов системы регулирования по каналам температуры и концентрации углекислого газа представлен в виде блок-схемы. Логика принятия решения на срабатывание исполнительных механизмов построена на анализе направленности и интенсивности изменения температуры и концентрации углекислого газа в вытяжном воздуховоде и разности температур на притоке и вытяжке. Ключевые слова: системы вентиляции и кондиционирования, интеллектуальные системы регулирования, адаптивное управление, качество воздуха, концентрации загрязняющих веществ, каналы управления. |
18–24 |
|
А. М. Андреев, А. Ю. Баранов, Е. В. Соколова, Т. А. Малышева, Л. В. Иванов Исследование энергоэффективности заправочного трубопровода СПГ от выбора теплоизоляционной конструкции DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-25-36 Сокращение технологических потерь природного газа в процессе производства, транспортирования и хранения имеет важнейшее энергетическое и экологическое значение. Потери природного газа являются объектом активной критики представителей «зеленой энергетики». Следует разрабатывать и популяризировать новые технологические решения, направленные на снижение косвенного влияния на экологию, связанного с производством и использованием сжиженного природного газа (СПГ), демонстрировать готовность специалистов этой отрасли энергетики учитывать современные социальные предпочтения. В статье представлен численный анализ энергоэффективности одного из этапов крупнотоннажного производства СПГ — выдача СПГ из накопительной емкости в танкер-газовоз по криогенному трубопроводу. Рассмотрена математическая модель теплового ограждения трубопровода, выполнена оценка потерь продукционного криопродукта от тепловой инерции материалов трубопровода. Дана оценка работоспособности схем, рекомендуемых для утилизации паров СПГ. Ключевые слова: слова: сжиженный природный газ, теплопритоки, трубопровод, теплоизоляция, перекоденсация паров, теплоотводящая способность. |
25–36 |
|
С. С. Дженблат, О. В. Волкова Оценка эффективности многослойного покрытия для пассивного радиационного охлаждения DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-37-46 Пассивное радиационное охлаждение является перспективным направлением в области энергосбережения и защиты окружающей среды. Одним из путей повышения эффективности систем радиационного охлаждения является применение многослойных покрытий. В последние годы предложено большое количество новых материалов с высокой отражающей способностью. Это позволило создать радиаторы, обеспечивающие среднюю суточную холодопроизводительность до 100 Вт/м2 в дневное время. На основании разработанной математической модели проведена оценка оптических свойств многослойного покрытия для системы радиационного охлаждения и определена холодопроизводительность радиатора с использованием покрытия в климатических условиях Сирии (г. Латакия). Представлены результаты атмосферного излучения в летние месяцы в г. Латакия. Разработанная математическая модель, методики моделирования атмосферного пропускания, расчета солнечного излучения, оценки оптических свойств покрытий, позволяют определить эффективное покрытие для систем дневного радиационного охлаждения в любых климатических условиях. Ключевые слова: пассивное радиационное охлаждение, многослойное покрытие, коэффициент пропускания атмосферы, метод перехода-матрица, Сирия (г. Латакия). |
37–46 |
|
А. Ю. Усс, А. В. Чернышев, А. С. Пугачук Проектирование газореактивного привода с системой управления тягой при помощи вихревого клапана DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-47-58 Статья посвящена проектированию газореактивного привода с системой управления тягой при помощи вихревого клапана. Приведена схема и рассмотрен принцип работы вихревого струйного устройства, предназначенного для управления потоком газа. Выбрана схема вихревого струйного устройства с распределенной подачей питающего и сосредоточенной подачей управляющего потоков газа, предназначенная для управления тягой газореактивного привода. Проведено профилирование сопла Лаваля по упрощенной методике из книги Г. Н. Абрамовича «Прикладная газовая динамика». Проведены расчетно-теоретические исследования течения газа из газореактивного привода с вихревым клапаном в режиме максимальной тяги и в режиме управления тягой. Ключевые слова: запорно-регулирующие устройства, вихревое струйное устройство, регулятор давления, регулятор расхода, вихревой клапан, газореактивный двигатель. |
47–58 |
|
А. А. Татевосян, С. С. Бусаров, А. В. Недовенчаный, И. С. Бусаров, А. О. Жуков Экспериментальная оценка характеристик системы «компрессорная ступень–линейный магнитоэлектрический привод» DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-59-65 В работе проведены испытания тихоходных компрессорных ступеней с линейным магнитоэлектрическим приводом. Разработанная система позволяет измерять мгновенные параметры сжимаемого газа в рабочей камере поршневой ступени, а также снимать рабочие характеристики привода — потребляемый ток, напряжение, мощность. В работе представлены примеры полученных характеристик. В дальнейшем использование измерительной системы предполагается в научных исследованиях по изучению эффективных режимов работы магнитоэлектрического привода и в качестве учебно-лабораторного стенда при реализации учебного процесса. Ключевые слова: линейный магнитоэлектрический привод, тихоходный длинноходовой компрессорный агрегат, рабочий процесс, экспериментальные исследования. |
59–65 |
|
С. Эльбель, П. Хрняк Оптимизация рабочих режимов транскритической углекислотной холодильной установки с двухступенчатым компрессором = Elbel S., Hrnjak P. Performance optimization of two-stage compressor system using transcritical R744 / пер. с англ. М. А. Федоровой DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-66-77 Использование хладагента R744 в последние годы становится все шире в различных областях техники и технологии. В условиях эксплуатации при большой разнице между величинами температур источника теплоты и теплоотвода, применение двухступенчатого сжатия обеспечивает многочисленные преимущества в отношении энергоэффективности и температуры нагнетания компрессора. В данной статье представлены экспериментальные данные о транскритической компрессорной установке, работающей на R744 в условиях высоких температур теплоотвода. Была разработана и подтверждена результатами экспериментов полная расчетная модель системы. На основании этого программа расчета была использована для оптимизации системы, обеспечивающей двухступенчатый процесс сжатия. Оптимальная площадь теплопередачи определена из условия обеспечения эффективного охлаждения газа как между ступенями, так и после второй ступени сжатия. При этом система также была оптимизирована относительно оптимального промежуточного давления, и результаты показали, что именно для этой системы оптимальное давление в межступенчатом теплообменнике существенно отличается от стандартного подхода к проектированию, который использует среднее геометрическое между давлениями всасывания и нагнетания. Ключевые слова: холодильная установка, моноблочный кондиционер, диоксид углерода, тепло- обменники, перекрытие площади теплообменной поверхности, холодопроизводительность, холодильный коэффициент, теоретические исследования, эксперимент. Перевод публикуется с разрешения авторов и Оргкомитета конференции «International Conference on Compressors and their Systems» (Лондон, 2019). |
66–77 |
АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА
|
В. И. Кузнецов, В. В. Макаров, А. Ю. Шандер Физико-математическая модель рабочего процесса вихревой трубы DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-78-87 На основании физической модели эффекта Ранка, предложенной в монографии Кузнецова В. И., Макарова В. В. «Эффект Ранка: Эксперимент, теория, расчет», составлена упрощенная математическая модель рабочего процесса вихревой трубы, учитывающая обмен работой и теплотой при взаимодействии периферийного и осевого потоков газа. Показано влияние вязкости и градиента угловых скоростей на передачу кинетической энергии от оси к периферии. Учтена разность термодинамических температур при подводе теплоты от периферии к оси, которая приводит к снижению эффективности охлаждения осевого потока газа. За основу энергообмена принято, что периферийные слои газа сжимаются осевым потоком. Работа осевого потока определяется перепадом давлений между вентилем и выходом из диафрагмы. Ключевые слова: вихревая труба, энергия сжатия, энергия расширения, обмен работой, обмен теплотой. |
78–87 |
|
В. И. Трушляков, И. Ю. Лесняк, В. А. Севоян Создание экспериментальной базы для исследования влияния лазерного излучения на интенсивность процесса испарения жидкости из пористых металлических структур DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-88-97 Проведен обзор существующих способов осушки пористых структур, в том числе пористых металлических материалов, и выбран метод на основе электромагнитного воздействия, в частности, лазерного излучения. Разработаны рекомендации к физическим моделям процесса испарения модельной жидкости из разработанных вариантов экспериментальных образцов, моделирующих различные исследуемые пористые металлические материалы, и к экспериментальному стенду. Разработаны программа и методика проведения предварительных экспериментальных исследований процесса воздействия лазерного излучения на модельной жидкости, с учетом динамики поверхности и испарения модельной жидкости для различных вариантов экспериментальных образцов, в том числе для отработки режимов и параметров воздействия лазерного излучения. Получены предварительные экспериментальные результаты реализации разработанной программы процессов воздействия лазерного излучения на модельной жидкости для двух вариантов экспериментальных образцов. Ключевые слова: испарение жидкости, осушка, тепломассообмен, физическая модель, пористая металлическая структура, лазерное воздействие. |
88–97 |
|
М. М. Дронь, А. Б. Яковлев Исследование свойств инерционного регулятора системы регулирования тяги жидкостного ракетного двигателя DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-98-105 Качество выполнения полетной задачи космического ракетного комплекса определяется, в том числе, и точностью поддержания и регулирования тяги ракетного двигателя. Повышение точности и уменьшение ошибок системы управления режимом работы двигателя приведет к снижению стоимости космических пусков или позволит выводить большую полезную нагрузку на орбиту. В статье приведена математическая модель регулятора с инерционным усилителем жидкостного ракетного двигателя, выявлены параметры и величины, влияющие на его точность, и рассмотрены мероприятия по снижению статической ошибки. Ключевые слова: точность, система автоматического регулирования, статическая ошибка, жидкое топливо. |
98–105 |
|
Ю. В. Щипкова, А. Ю. Попов, Ю. А. Рогоза, Д. А. Кормаков Определение усилий накатывания гофрированных профилей на нержавеющей ленте теплообменника для аэродинамических труб DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-2-106-112 Эффективность работы регенеративных теплообменников с теплоаккумулирующими насадками, изготовленными из свернутых в рулон гофрированных лент, зависит от вида профиля их гофрирования. Наиболее эффективной формой является треугольная с острыми вершинами и впадинами. Получить гофры заданной формы технически целесообразно накатыванием между двумя роликами. Определение необходимой контактной нагрузки и сил является одной из основных задач при накатывании гофрированных лент. Недостаточность нагрузки приводит к неполному формированию профиля, а чрезмерная нагрузка — к короблению ленты. В статье представлены результаты экспериментального исследования, направленного на определение необходимой нагрузки при накатывании гофрированной ленты теплообменника для аэродинамических труб. Эксперименты и измерение сил проводились на стандартном фрезерном станке пружинным динамометром. Результаты эксперимента распространяются на ленты из нержавеющей стали толщиной от 0,3 до 0,4 мм и рифления треугольной формы. Ключевые слова: зона контакта, контактное давление, профиль гофр, нержавеющая лента, усилие. |
106–112 |