автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Приложения термодинамического метода к решению проблем энергосбережения

На правах рукописи

СТЕНИН Валерий Александрович —

ПРИЛОЖЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Череповец - 2006

Работа выполнена в Севмашвтузе - филиале Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заслуженный изобретатель РФ, действительный член МААНОИ Юдин Рафаил Айзикович

доктор технических наук, профессор Игоннн Владимир Иванович

доктор технических наук, профессор Любов Виктор Константинович

Ведущее предприятие: Федеральное государственное унитарное

предприятие «Научно-исследовательское проектно-технологическое бюро «Онега»

Защита состоится «3» марта 2006г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.297.01 в Череповецком государственном университете по адресу: 162600, г. Череповец Вологодской обл., пр. Луначарского, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Череповецкого государственного университета.

Автореферат разослан «31» января 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета НиконоваЕЛ.

¿006 я

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Несмотря на значительное развитие топливодобывающей промышленности в нашей стране, топливный баланс ее в течение многих лет остается напряженным. Сегодня страна в расчете на единицу продукции слишком много расходует топлива, электроэнергии и других ресурсов. К примеру, энергоемкость национального дохода в России в 3 раза больше, чем в странах Западной Европы.

Вопросы экономии энергоресурсов относятся к числу особо важных проблем. Российское правительство, с целью ускоренного перевода экономики на энергосберегающий путь развития, утвердило в 1998г. на период до 2005г. федеральную целевую программу (ФЦП) «Энергосбережение России», а в 2001г. приняло на период до 2010г. ФЦП «Энергоэффективная экономика». В рамках ФЦП отечественные ученые внесли существенный вклад в разработку концепций энергосбережения, направлений и методов экономии топлива, тепла и электроэнергии, в снижение энергоемкости продукции.

Учитывая важность энергосберегающих технологий в практике производства, становятся значимыми и вопросы совершенствования подходов к их решению. Хотя современная техническая термодинамика является основой теории тепловых двигателей, тепловых машин и технологических процессов, возможности практического приложения термодинамического метода к решению задач энергосбережения исследованы недостаточно. Реализация энергосберегающих технологий в энергетических установках, в тепловых системах и технологических процессах требует существенного уточнения теоретических и экспериментальных обоснований.

Таким образом, представляется актуальной задача практического приложения термодинамического метода к решению проблем энергосбережения, включающая: разработку новых принципов исследования процессов тепло - и массопереноса в тепловых системах; оптимизацию параметров тепловых технологических процессов; оптимизацию схем энергетических установок и систем для генерации и трансформации энергоносителей, основанных на принципах их комбинированного производства.

Цель работы. Развитие термодинамических основ энергосбережения в технических системах и в энергетических установках и разработка соответствующих критериев и способов их реализации.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:

1.Разработать термодинамический принцип сбережения

энергетических ресурсов в энергетических установках и тепловых системах,

включающий использование первого начала термодинамики, теории чувствительности, системы КПД и оценки экономической эффективности.

2.Разработать методику исследования процессов тепло - и массопереноса при сушке материалов, основанную на использовании термодинамического метода и электрокинетических явлений, в соответствии с которыми осуществить оптимизацию параметров теплового технологического процесса сушки сварочных электродов.

3.Разработать методику исследования процессов теплопереноса в тепловых системах, основанную на переменных состояния, термодинамическом и численных методах. В рамках методики разработать математические модели нестационарных процессов теплообмена, на основе которых осуществить оптимизацию тепловых параметров процесса испытания систем воздуха высокого давления (ВВД) на герметичность.

4.Разработать методику определения эффективности тепловой защиты зданий при расчете тепловой нагрузки тепловой сети, основанную на использовании элементов точного расчета, укрупненных показателей, приведенных параметров и технико-экономических критериев оптимизации.

5.Обосновать методы оптимизации схем паросиловых установок, включающие комбинирование принципов оптимизации и

устанавливающие области допустимого изменения эффективного КПД паросиловой установки (ПСУ) и коэффициента использования теплоты (КИТ) в зависимости от доли утилизируемого тепла конденсации отработавшего пара и коэффициента преобразования теплового насоса (ТН). Разработать метод оптимизации схемы транспортной ядерной энергетической установки (ЯЭУ), основанный на принципах комбинированного производства энергоносителей. Обосновать критерий оптимизации, учитывающий стоимость комбинированно выработанной тепловой и электрической энергии и долю отпущенной электроэнергии. Обосновать методы оптимизации схем установок по преобразованию энергии, включающие комбинирование принципов преобразования и использования энергии и устанавливающие области допустимого изменения изотермического КПД и коэффициента технико-экономической эффективности турбокомпрессорной установки (ТКУ). Обосновать метод оптимизации схемы котельной установки, заключающийся в комбинировании принципов утилизации и термохимической регенерации (ТХР). Предложить технологию реализации внутритопочной ТХР. Провести экспериментальную апробацию термодинамической и экологической эффективности ТХР на физической модели.

Научные положения, защищаемые автором.

Автор защищает:

1 .Термодинамический принцип энергосбережения, включающий использование первого начала термодинамики, теории чувствительности,

системы коэффициентов полезного действия и оценки экономической эффективности.

2.Методику исследования процессов тепло - и массопереноса, основанную на использовании термодинамического метода и электрокинетических явлений.

3.Результаты исследования кинетики сушки, критерии оптимизации и методику оптимизации теплового технологического процесса сушки покрытий сварочных электродов.

4.Методику определения эффективности тепловой защиты зданий при расчете тепловой нагрузки тепловой сети.

5.Математические модели процессов теплообмена, основанные на использовании термодинамического, переменных состояния и численных методов, и методику оптимизации тепловых параметров процесса испытания систем воздуха высокого давления на герметичность.

6.Методы оптимизации схем энергетических установок и систем, основанные на комбинировании принципов оптимизации.

Достоверность научных положений, выдвинутых в работе, подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, полученных автором

электрокинетическим методом, с данными работ Лыкова A.B., Луцика П.П., Казанского М.Ф., Векслера Е.С., Бутта Ю.М., Перегудова В.В., Григорьева П.Н., с данными методов дифференциально-термического анализа и весовым методом, данными практической работы электродных цехов предприятий. Относительная погрешность измерений в экспериментальных исследованиях в среднем составляла 5... 10%. Достоверность результатов, полученных на основе применения математической модели сопряженной задачи (ММСЗ), основанной на методе переменных состояния (МПС) и численных методах, подтверждается устойчивостью и сходимостью схем дискретизации МПС, сходимостью результатов, полученных точным аналитическим расчетом теплопроводности в неограниченной пластине, методом конечных разностей и конечных элементов, с данными работ Лыкова А.В.,Ши Дж.', Сегерлинда Л., Деруссо П.,Беляева Н.М., Боглаева Ю.П., Пеховича А.И.,Каменева П.Н., Андерсена Д.,Флетчера С., сходимостью результатов испытаний систем ВВД предлагаемым и ' стандартным методом в соответствии с OCT В5Р.9939-84. Относительная погрешность математического моделирования теплообмена при испытаниях не превышала 1%. Достоверность результатов по исследованию процессов ТХР подтверждается сходимостью с данными работ Хейвуда Р., Бэра Г.Д., Кушуля В.М., Беляева A.A., Репича Б.С., Фаткуллина P.M., Егина Н.Д., Самсонова В.М., экспериментальным обследованием котла ТГМЕ-464, физическим моделированием слоевого сжигания органического топлива, в котором относительная погрешность не превышала 10%.

Научная новизна.

1. Разработан термодинамический принцип сбережения энергетических ресурсов в энергетических установках и тепловых системах, включающий использование первого начала термодинамики, теории чувствительности, системы коэффициентов полезного действия и оценки экономической эффективности. Установлены закономерности термодинамической оптимизации тепловых технологических процессов, предложены критерии оптимизации • и определяющие базисные переменные. Предложен метод повышения термодинамической эффективности энергетических установок, основанный на комбинировании принципов оптимизации в заключительном звене технической системы и проводимый с помощью системы КПД.

2. Впервые теоретически обоснована и экспериментально подтверждена методика исследования процессов тепло - и массопереноса, основанная на использовании термодинамического метода и электрокинетических явлений. В рамках методики разработаны электрокинетические методы исследования процессов сушки: метод электрокинетической влагометрии и анализа фазовых превращений. При исследовании нестационарных процессов установлена область регулярного режима массопереноса и осуществлена идентификация пористой структуры с помощью переходной функции. Разработаны критерии оптимизации процесса сушки: уровня температурного воздействия, продолжительности изотермической выдержки, начальной температуры сушки, скорости сушки, качества переходного процесса, параметра трещинообразования, скважности осциллирующего режима сушки. В соответствии с результатами исследования кинетики сушки и установленными электрокинетическими критериями обоснована методика оптимизации параметров теплового технологического процесса сушки покрытий сварочных электродов.

3. На основе термодинамического, переменных состояния и численных методов разработаны: математическая модель нестационарной теплопроводности неограниченной пластины с граничными условиями I и III рода, гибридная математическая модель, математическая модель сопряженной обратной задачи нестационарного теплообмена при смешанных граничных условиях. В соответствии с результатами математического моделирования обоснована методика оптимизации тепловых параметров процесса испытания систем ВВД на герметичность.

4. Впервые получены аналитически зависимости для определения теплопотерь и удельного энергопотребления, основанные на использовании элементов точного расчета и укрупненных показателей. Получены уравнения аналитической оценки энергосбережения в оболочке зданий, включающие температурно-временной коэффициент и приведенную площадь. Разработаны критерии оптимизации, основанные на определении функций чувствительности оболочки здания, площади окон,

коэффициента формы, инфильтрации наружного воздуха. В соответствии с результатами исследований обоснована методика определения эффективности тепловой защиты зданий при расчете тепловой нагрузки тепловой сети.

5. Разработаны методы оптимизации схемы паросиловой установки, заключающиеся в комбинировании принципов оптимизации: утилизации и регенерации; утилизации и интеграции. Разработаны математические модели задач оптимизации, критерии оптимизации, установлены базисные перемейные. Получены аналитические зависимости для расчета эффективного КПД паросиловой установки и коэффициента использования теплоты. В полученных соотношениях учтены: относительная доля утилизируемого тепла конденсации отработавшего водяного пара; коэффициент преобразования теплового насоса. Определены условия термодинамической целесообразности совместного использования теплонасосных установок в схемах паросиловых установок и теплопотребляющих системах. Получена аналитическая зависимость для определения- уровня снижения расхода сетевой воды в системах теплоснабжения, использующих теплонасосные установки. Разработаны методы оптимизации схемы турбокомпрессорной установки, заключающиеся в комбинировании принципов преобразования и использования энергии. Разработаны математические модели задач оптимизации, критерии оптимизации, установлены базисные переменные. Определены условия термодинамической целесообразности совместного использования теплонасосных установок в схемах турбокомпрессорных установок. Получена аналитическая зависимость для расчета изотермического КПД турбокомпрессорной установки. В полученном соотношении учтен коэффициент преобразования теплового насоса, установленного в системе оборотного водоснабжения ТКУ. Предложен технико-экономический критерий оптимизации, учитывающий относительную стоимость комбинированно преобразованной энергии и долю механической работы. Разработан метод оптимизации схемы транспортной ЯЭУ, основанный на принципах комбинированного производства энергоносителей и направленный на продление эксплуатационного ресурса активных зон (АЗ) в конце кампании и утилизируемых энергоблоков, отработавших 10-20 лет, сохраняя их для флота. Определены условия термодинамической целесообразности подсоединения внешнего блока сетевых подогревателей к штатно работающим системам ЯЭУ и перевода ЯЭУ в режим комбинированной выработки тепловой и электрической энергии с высвобождением реактивности за счет мощностного эффекта и снижения маневренности. Разработана математическая модель задачи оптимизации, критерий оптимизации, установлены базисные переменные. В предложенном критерии оптимизации учитываются: относительная стоимость

комбинированно выработанной энергии; доля отпущенной электроэнергии. Разработан метод оптимизации схемы котельной установки, основанный на комбинировании принципов утилизации и термохимической регенерации (ТХР). Разработана математическая модель задачи оптимизации, критерий оптимизации и установлены базисные переменные. Предложена аналитическая зависимость для расчета КПД топочного устройства с ТХР. В полученном соотношении учитываются: доля сжигаемого топлива для поддержания ТХР; степень рециркуляции дымовых газов. Определены условия термодинамической ' целесообразности организации внутритопочной термохимической регенерации.

Методы исследования. При разработке теоретических положений диссертационной работы использованы методы термодинамики, теории тепломассообмена, теории сушки, термические методы анализа, теории электрокинетических явлений, теории автоматического управления, теории переменных состояния, численные методы, методы математического моделирования и программирования, методы оптимизации, теории вероятности и математической статистики. Методы экспериментальных исследований включают в себя лабораторные и промышленные исследования на действующем предприятии судостроения. В лабораторном эксперименте использовались следующие методы: метод Казанского М.Ф.; методы термического анализа (ДТА, ДСК); метод Перегудова В.В.; метод регулярного режима Кондратьева Г.М.; метод тестовых воздействий; методы физического моделирования; весовой метод по ГОСТ 9466-75; составление теплового баланса топочного устройства проводилось по методике Равича М.Б. В производственном эксперименте при испытании печи ОКБ-1410 использовались методы в соответствии с ГОСТ 9466-74 и ОСТ 5.9244-75; определение и проверка теплозащитных качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений проводились по СНиП П-3-79** (редакция 1995г.), СНиП 2.04.05-91, ГОСТ 25891-83, ОСТ 20-2-74, ГОСТ 25380-82; испытание систем ВВД на герметичность осуществлялось в соответствии с ОСТ В5Р.9939-84.

Практическая ценность.

Работа выполнялась в рамках федеральной целевой программы (ФЦП) «Энергосбережение России», утвержденной Российским правительством в 1998г. на период до 2005г. с целью ускоренного перевода экономики на энергосберегающий путь развития, и ФЦП «Энергоэффективная экономика», принятой в 2001г. на период до 2010г.

Методика применения. термодинамического метода в энергосберегающих технологиях в соответствии с первым началом термодинамики обосновывает единый подход к решению проблем энергосбережения как в тепловых технологических процессах, так и в энергетических установках.

Методика исследования процессов тепло- и массопереноса, основанная

на термодинамическом методе и электрокинетических явлениях, существенно расширяет возможности изучения статики, кинетики и динамики процесса высокотемпературной сушки материалов. Применение методики позволяет оптимизировать тепловые параметры технологического процесса сушки, установить его продолжительность и уровень температурных воздействий.

Методика исследования процессов теплопереноса, основанная на использовании термодинамического, переменных состояния и численных методов, расширяет возможности использования ПЭВМ для оптимизации тепловых параметров технологического процесса испытания системы ВВД на герметичность, обеспечивает сохранение физической ясности моделируемых процессов при достаточной для инженерной практики точности.

Методика определения эффективности тепловой защиты зданий при расчете тепловой нагрузки тепловой сети, основанная на обобщенных показателях и функциях чувствительности, сокращает время обследования существующих ограждений и упрощает аналитическую оценку эффективности мероприятий по энергосбережению в оболочке зданий и сооружений.

Предложенные методы оптимизации схем энергетических установок и систем, основанные на комбинировании принципов оптимизации, позволяют повысить эффективный КПД, коэффициент использования тепла, коэффициент преобразования энергии, снизить удельный расход топлива, уменьшить уровень загрязнения окружающей среды.

Реализация результатов работы. Основные результаты работы внедрены на Северном машиностроительном предприятии, где использованы исследования по оптимизации режима сушки сварочных электродов и тепловых параметров процесса испытания системы ВВД на герметичность. Применение методики изучения процессов тепло- и массопереноса в условиях производства позволило ввести в строй действующих конвейерную печь ОКБ-14Ю на 25 дней раньше запланированного, сократить продолжительность сушки сварочных электродов с фтористо-кальциевым покрытием, при этом удельный расход электроэнергии в расчете на сушку тонны сварочных электродов снижается в среднем на 20...40%. В соответствии с заказом разработана и передана в отдел энергетики и энергосбережения администрации города Северодвинска методика определения эффективности тепловой защиты, предназначенная для оперативного обследования и оценки энергосберегающих- мероприятий в жилых и общественных зданиях. Предполагаемое увеличение глубины выгорания ядерного топлива в результате перевода транспортной ЯЭУ в режим комбинированной выработки тепловой и электрической энергии составит 60-70%.

Апробация работы. Работа и отдельные разделы представлялись,

докладывались и обсуждались на: НТК СПб ГМТУ (апрель, 1980 г.; июнь,

1999 г.); 3 НТК (Донецк, июнь 1981); Всесоюзной НТК по дальнейшему совершенствованию теории, техники и технологии сушки (Чернигов, 1981 г.); 6 Всесоюзной конференции по теплообмену и гидравлическому сопротивлению при движении двухфазного потока в элементах энергетических машин и аппаратов (Санкт-Петербург, январь,1979 г.); НТК «Технический прогресс в огнеупорном производстве» (март, 1982 г., Санкт-Петербург); Всесоюзной НТК «Торкретирование и повышение • стойкости металлургических агрегатов» (Новокузнецк, октябрь, 1983 г.); 3 Международной конференции «Поморье в Баренц-регионе: экология» (июнь, 1997 г., Архангельск); 5 Международном совещании-семинаре «Инженерно - физические проблемы новой техники» (Москва, Ml ТУ им. Н.Э.Баумана, май, 1998 г.); 4 Всероссийской научно-практической конференции «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (июнь, 1999 г., Санкт-Петербург); Международном экологическом конгрессе «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (14-16 июня 2000 г., Санкт-Петербург); Международной конференции «Поморье в Баренц-регионе на рубеже веков: экология, экономика, культура» (20-24 июня

2000 г., Архангельск); 6 Всероссийской НТК «Энергетика: экология, надежность, безопасность», Томск, 6-8 дек., 2000; Четвертой Международной теплофизической школе «Теплофизические измерения в начале 21 века» (24-28 сентября 2001г., г.Тамбов);У Международной НТК по морским интеллектуальным технологиям (сентябрь 2003г, Санкт-Петербург).

Публикации. По теме диссертации опубликована 61 печатная работа.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 225 наименований и приложений. Работа содержит 335 страниц основного машинописного текста, 99 рисунков и 15 таблиц.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы исследования, формулируются результаты, выносимые на защиту, приводится информация по практической ценности, реализации и апробации работы.

В первой главе проведен краткий обзор актуальных вопросов энергосберегающих технологий b технических системах. Для реализации термодинамического подхода к решению проблем энергосбережения из множества объектов исследования выбраны наиболее характерные, значимые для базовых предприятий судостроения и судоремонта: тепловые технологические процессы; тепловые системы; энергетические установки и

системы для генерации и трансформации энергоносителей. Проведенный анализ показал перспективность термодинамического подхода к изучаемым объектам. Предлагаемый термодинамический принцип энергосбережения предполагает развитие следующих его особенностей: снижение в первом начале термодинамики теплоты, теряемой через границы термодинамической системы; использование времени и тепловых потенциалов (температур) в качестве параметров оптимизации технологических процессов; применение методов системы КПД и функций чувствйтельности для оценки «термоэкономической» целесообразности энергосберегающих мероприятий в установках и системах для генерации и трансформации энергоносителей. Основные положения методики, реализующие термодинамический принцип энергосбережения: составление уравнения первого начала термодинамики; установление критериев оптимизации; установление • базисных переменных; составление математической модели; установление влияния базисных переменных на критерий оптимизации путем определения функций чувствительности; определение годового энергосбережения от внедрения энергосберегающего мероприятия и периода окупаемости.

Применительно к исследованию тепловых процессов первое начало термодинамики имеет вид:

Тепло введенное в термодинамическую систему, идет на обеспечение теплового технологического процесса Qт и компенсацию потерь тепла <2Р через границы термодинамической системы. При реализации энергосберегающих мероприятий в качестве критериев оптимизации должны быть приняты в соответствии с (1) 2Г я 2?. причем необходимо обеспечить минимум этих величин.

В качестве основных базисных переменных величины (2Т принимаются температура Т и время г, которые следует рассматривать как определяющие параметры теплового технологического процесса. Для величины <2Р базисными переменными являются коэффициент теплопередачи к, поверхность теплообмена Б, продолжительность теплового технологического процесса г и температура рабочего тела Т.

Математическая модель системы определяется зависимостями критериев оптимизации от базисных переменных:

где Тс - температура окружающей среды.

Установление влияния базисных переменных на уровень критерия оптимизации осуществляется с помощью функций чувствительности, которые находятся для уравнения (2) следующим образом:

Q = вr+QF■

(1)

2г=к-Р-(Т-Тс)-г,

(2)

27_ 4 С/

(3)

Годовое энергосбережение определится по формуле:

!2э -*,),

где к[,к2- соответственно

■г)>

термодинамической системы до и после внедрения энергосберегающих мероприятий.

При исследовании энергетических установок первое начало термодинамики целесообразно представить с помощью метода системы

Энергосберегающий эффект достигается за счет увеличения КПД на величину Ат/ и последующего определения снижения уровня удельного расхода топлива ЬЬ на выработку энергии:

где - теплотворная низшая способность топлива

На основе термодинамического подхода к анализу объектов сформулированы задачи исследования и порядок их реализации. Оптимизация процесса сушки сводится к снижению как Qт, так и потерь тепла через границы термодинамической системы , что обеспечивается сокращением продолжительности сушки т и уровня температурного воздействия Аи Для реализации задачи требуется разработать методику исследования процессов тепло- и массопереноса при сушке материалов, исследовать кинетику высокотемпературной сушки, разработать критерии и методику оптимизации сушки, основанные на использовании термодинамического метода и электрокинетических явлений. Оптимизация тепловых параметров испытания системы ВВД на герметичность сводится к определению величины Qт на основе установления температуры рабочего тела внутри системы, для чего требуется разработка методики исследования процессов теплопереноса, основанной на использовании термодинамического, пространства состояний и численных методов. Совершенствование методов расчета тепловой нагрузки тепловых сетей непосредственно связано с определением эффективности тепловой защиты зданий (снижение QF). Задача оптимизации схем энергетических установок и систем сводится к увеличению эффективных КПД, коэффициентов использования тепла, коэффициентов преобразования энергии. Для решения задачи требуется определение критериев оптимизации, установление базисных переменных, разработка математических моделей, основанных на комбинировании принципов оптимизации.

Во второй главе представлена обоснованная теоретически и экспериментально методика исследования процессов тепло — и массопереноса при сушке, включающая использование

термодинамического метода и электрокинетических явлений.

КПД:

77 = //?,=(?,-?2)/?, •

(5)

АЬ = 1/<2%-Ат1,

(6)

Технологический процесс сушки характеризуется общим потоком влаги внутри материала, возникающим под действием градиента термодинамических потенциалов: температуры, давления, влагосодержания. Указанным потенциалам соответствуют координаты. Учитывая, что координаты состояния обладают свойством аддитивности и пропорциональны массе, то наиболее целесообразно при термодинамическом анализе процесса сушки воспользоваться экспериментальной оценкой только одной координаты — массы, при этом осуществить контроль потока влаги путем регистрации электрокинетических сигналов.

В основе методики исследования процессов массопереноса лежат полученные зависимости плотности потока влаги от тока \ и потенциала протекания Е:

(7)

(8)

Очевидно, что при оптимальном режиме сушки заданное конечное влагосодержание достигается за минимальное время при минимальном уровне температурного воздействия и сохранении структурной целостности материала. Для определения начальной, текущей и предельной температуры сушки в рамках разработанной методики предложен - метод электрокинетической влагометрии (ЭКВ). В результате проведенных исследований получено расчетное уравнение метода ЭКВ в виде:

<Ш сИ

— = -8Щ + етКт-).. (9)

Уравнение (9) аналогично уравнению Грея для метода дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК). Температура, при которой начинается отклонение кривой ЭКВ от исходной линии, есть температура начала превращения или выделения влаги той или иной формы связи. Площадь пика под кривой ЭКВ пропорциональна изменению влагосодержания образца и определяется уравнением:

АН = Ж }/(г)^г . (10)

»1

Метод ЭКВ • позволяет определить температуру выделения влаги той или иной формы связи с материалом и оценить количество влаги, выделяющейся при этом. По результатам, метод ЭКВ аналогичен методу Казанского М.Ф., но, в отличие от него, обладает следующими преимуществами: позволяет качественно и количественно оценить процессы высокотемпературной сушки пористых структур (к примеру, для фаянса и фарфора метод ЭКВ апробирован до 1373К). Время, затраченное на исследование материала, незначительно и составляет несколько минут (по методике Казанского М.Ф. - несколько часов). Оценка погрешности

метода ЭКВ по отношению к методике Казанского М.Ф. проводилась на глинистых минералах и составила при определении сингулярных точек в области низких температур 0,3-1,5%. На рис.1 представлены экспериментальные кривые ЭКВ исследования фаянса.

¡,пА 400 300 200 100

V 1 -N <м >

К9Э зм ^

Т,К 673

573 473 373 273

0 120 240 с

Рис.1. Экспериментальные кривые исследования фаянса: 1 - кривая ЭКВ; 2 - температурная кривая ЭКВ.

Разработан электрокинетический метод анализа фазовых превращений, дополняющий метод ЭКВ и позволяющий одновременно по скорости тока протекания оценить градиент общего давления, возникающий в пористой пёрегородке в процессе фазового перехода: А Р = д ■ 1 ■ К ■ di /dr . (11)

Исследование нестационарных процессов массопереноса осуществлялось путем идентификации пористых систем по переходным функциям и регуляризации режима. Результаты экспериментов по идентификации пористой перегородки (кварцевого песка) с помощью переходной функции показали, что при исследовании динамических свойств материалов необходимо также учитывать скорость

распространения массы. Опытные данные соответствуют гипотезе Лыкова A.B. о конечной скорости распространения массы для влагопереноса в капиллярно-пористых телах. В рамках экспериментального обоснования гиперболического дифференциального уравнения термодиффузии предлагается выделить из " постоянной времени релаксации, введенной Лыковым A.B., коэффициент влагоиндуктивности L. В этом случае передаточная функция пористой перегородки, характеризующая динамику процесса переноса влаги при тепловом воздействии, может быть представлена уравнением:

Wc(p)= °тР +----(т

с cTRTp+1 Lj-p+Rj.' (12)

Полученная электрическая модель пористой перегородки хорошо

согласуется с результатами эксперимента и объясняет колебательность процесса. Погрешность определения постоянной времени при получении передаточной функции пористой перегородки из кварцевого песка по переходной функции не превысила 18%.

При исследовании нестационарных процессов в пористой эталонной структуре (кварцевом песке) установлена область регулярного режима массопереноса. Проведенные эксперименты показали идентичность результатов с работой Лыкова А.В. по определению функциональной зависимости коэффициента термодиффузии от влажности материала. Погрешность определения коэффициентов термодиффузии не выходила за пределы 12%. Теория метода аналогична теории регулярного режима Г.М.Кондратьева. Основные расчетные формулы электрокинетического метода регулярного режима даны зависимостями:

т =

1п Ех — 1п Е2 т, - т.

(13)

аТя = И - т ■ V . (14)

В рамках реализации методики предложен электрокинетический метод определения продолжительности сушки (изотермической выдержки) материала, основанный на регистрации и последующем анализе кривой потенциала протекания (рис.2). Локальный максимум функции и = /(г) в заданном временном интервале ^ соответствует завершению процесса изотермической выдержки. Проведено сопоставление результатов с методом ПерегудоваВ.В., которое показало их идентичность.

и

1

N

/ /1 1

л / 1

Ь с I

Рис.2.Графическое определение оптимальной продолжительности изотермической выдержки при сушке материала.

Разработаны электрокинетические критерии оптимизации процесса сушки: уровня температурного воздействия, продолжительности изотермической выдержки, начальной температуры сушки, скорости сушки, качества переходного процесса, параметра трещинообразования. Для непрерывного контроля качества материала в процессе сушки и

термообработки предлагается электрокинетический параметр трещинообразования, определяемый уравнением:

Кт =-AR/R. (15)

Зависимость параметра трещинообразования Кт от температуры для различной влажности покрытий электродов представлена на рис. 3.

Рис.3. Зависимость параметра трещинообразования Кт от температуры для различной влажности покрытий электродов.

Критерий оптимизации осциллирующего режима сушки включает определение скважности теплового импульса при осциллирующей сушке по уравнению (рис.4): А = гв/гл .

/ с

. / \

\

OL \ В

Т 1

Рис.4. Весовая функция пористой структуры.

Проведено исследование кинетики высокотемпературной сушки покрытий сварочных электродов в соответствии с разработанной методикой. С помощью метода ЭКВ установлены сингулярные точки, соответствующие температурам- выделения влаги различных форм связи с материалом - покрытием сварочного электрода: на первом участке выделяется капиллярная влага микропор, 318-338К; на втором -адсорбционная влага, 373К; на третьем - 'гидратная влага, 388-418К; на четвертом - происходит дегидратация жидкого стекла при температуре

443К. Экспериментальные кривые исследования покрытия сварочного электрода типа УОНИ-13/45А представлены на рис.5. Установлено, что предварительная сушка покрытия сварочного электрода на открытом воздухе при температуре 293-303К в течение 48 часов приводит к увеличению химически связанной влаги.

Ы<А

О 1 2 3 4 Т Ып

Рис.5. Экспериментальные кривые исследования покрытия сварочного электрода УОНИ-13/45А с влажностью 8.5%: 1 - кривая ЭКВ; 2 - температурная кривая ЭКВ.

Проведено исследование кинетики фазовых переходов при сушке покрытий сварочных электродов, что позволило установить два основных участка фазовых переходов (первый участок - 373К; второй участок - 388-443К) и рекомендовать допустимые скорости сушки, обеспечивающие сохранение качества покрытия сварочных электродов.

т, к

673

373

473

373

£73

**

373 / 6*3 1

1 288 / / / *» Л

Г 1 ✓ ! Л*** , ? XО / Я /1 » / \

31В , 1 1 33? 418 943 1У

Е*10,В

0,8

0,6

0,4

о,г

О 4 в 12 16 X п!п

Рис.6. Экспериментальные кривые исследования покрытая сварочного электрода 48Н -11:

1 - кривая потенииала протекания; 2 - температурная кривая.

По потенциальным . кривым сушки (см. рис.6) определен технологически важный участок температур (553К), где происходит

превращение а -> ¡3 кристобалита, сопровождающееся изменением объема материала, а также установлен участок выделения конституционной влаги (663К).

На основе результатов исследований кинетики и разработанных электрокинетических критериев осуществлена оптимизация тепловых параметров технологического процесса сушки покрытий сварочных электродов. Основные положения методики следующие: методом ЭКВ определяются температуры последовательного выделения влаги различных форм связи с материалом, а также предельная температура сушки; электрокинетическим методом для каждого температурного интервала определяется время сушки; качество сушимого материала обеспечивается по электрокинетическому параметру трещинообразования; время режимного повышения температуры при ступенчатом повышении мощности * определяется с учетом динамических свойств сушимого материала.

Изложенная методика прошла практическую апробацию на действующем предприятии при внедрении режимов термообработки сварочных электродов с фтористо-кальциевым покрытием (см. рис.7).

О 60

180

300 п1п

4,7.

4

3 2

\ 2

/

/ /

/ \ J

и

Т,К 673

573

473

373

0 20 -60 100 п1п

Рис.7. Режимы сушки покрытий сварочных электродов типа 48Н - 11 с начальной влажностью 4,5 %:

1 - кривая убыли влаги; 2 - существующий температурный режим; 3 - предложенный режим.

При реализации предлагаемой методики удельный расход электроэнергии в расчете на сушку тонны сварочных электродов снижается в среднем на 20...40%. В..главе также представлены результаты использования методики для исследования следующих тепловых технологических процессов: твердения бетонов; прокалки сварочных флюсов; термообработки фарфора, фаянса и огнеупоров; сушки и пропитки древесины; сушки резины.

В третьей главе представлены методика исследования процессов теплопереноса, основанная на использовании термодинамического, переменных состояния и численных методов, и методика определения эффективности тепловой защиты зданий при расчете тепловой нагрузки тепловой сети, основанная на обобщенных показателях и функциях чувствительности. В рамках методики исследования процессов теплообмена обоснована математическая модель нестационарной теплопроводности с граничными условиями I и П1 рода. Проведен анализ применимости в математической модели методов аппроксимации уравнений в частных производных и осуществлена апробация в модели полудискретных методов аппроксимации с конечно-элементной и конечно-разностной дискретизацией.

Предлагаемая математическая модель нестационарной теплопроводности неограниченной пластины составляется следующим образом. За основу принимается уравнение теплопроводности:

г дв(х,т)

д2в(х,т))

, Ь1 I

(г >0; -Л<х<+Л),

1 дт у

■и(*,0) = 0, <?(+Д,г)=1, в(-Л,т) = 1. (16) .

Уравнение с частными производными (16) преобразуется в систему обыкновенных дифференциальных уравнений полудискретным методом прямых с конечно-разностной аппроксимацией: I = М - 2 '/Я + Ш )

ё.-т-в^-г-т-е. + т-в..,.

Система уравнений далее обобщается уравнениями состояния в следующей форме:

Г 0(1)=А-в(1)+В-у((\

1 уЮ-С-Щ-Ю-Т®. (17)

Здесь А, В, С, 1> являются в общем случае матрицами с изменяющимися во времени элементами: А - матрица состояния системы; В - матрица, граничных условий; С - матрица выхода; £> - матрица начальных условий; в - вектор переменных состояния объекта; V - вектор управляющих воздействий; у - вектор выходных переменных.

В системе уравнений (17) с учетом (16) матрицы имеют вид:

-2т т . 0 ' т "о'

т -2т 0 0

А = ,в = , С = 0

0 0 . - т 0

^ = [0].

(18)

В модельном эксперименте на ПЭВМ установлена погрешность расчета нестационарной теплопроводности неограниченной пластины. К примеру, в сравнении с точным аналитическим расчетом, для граничных условий 1 рода и Fo>0,5 погрешность не превышает 0,4%. Проведена оценка численных свойств схемы моделирования нестационарной теплопроводности методом переменных состояния. При этом определение устойчивости решений дифференциальных уравнений осуществлялось методом Ляпунова А.М. путем преобразования матричных уравнений в операторные, а сходимость проверялась способом увеличения числа узлов сеточной модели. Общее решение системы уравнений состояния осуществлялось путем определения фундаментальной (переходной) матрицы с применением программного обеспечения: Mathcad 2001, MatLab. Возможен и другой подход: метод разложения в бесконечный ряд; метод частотной области; метод передаточной функции.

Разработана гибридная модель нестационарной теплопроводности неограниченной пластины и проведена ее практическая реализация на ПЭВМ с использованием пакета моделирования Personal Visual Simulator.

Разработана математическая модель одномерной сопряженной обратной задачи нестационарного теплообмена со смешанными граничными условиями, построенная на основе теории переменных состояния и численных методов. При апробации модели на ПЭВМ установлен характер изменения коэффициента теплоотдачи в процессе нестационарного теплообмена. Нестационарность величины а на уровне теплообмена при свободном движении воздуха в замкнутом объеме практически не сказывается, а изменение средней температуры воздуха удовлетворительно соответствует таковому для усредненных постоянных значений коэффициента теплоотдачи. Проверка адекватности математической модели сопряженной задачи нестационарного теплообмена на физической модели показала удовлетворительную ' сходимость результатов эксперимента и моделирования на ПЭВМ с максимальной относительной погрешностью в 9%.

На основе предложенной гибридной модели сопряженной задачи нестационарного теплообмена осуществлена оптимизация тепловых параметров процесса испытания систем ВВД на герметичность. Реализация гибридной модели на ПЭВМ проведена . с использованием пакета моделирования Personal Visual Simulator, при этом расчет изменения величины давления в системе при испытаниях производится с учетом изменения температуры окружающей среды, нестационарности процессов теплообмена и реального' уравнения состояния. Сопоставление результатов моделирования со стандартной методикой (OCT В5Р.9939-84) показало хорошую их сходимость, однако, в отличие от предлагаемого решения, регламентируемые расчеты (OCT В5Р.9939-84) приводят к появлению отрицательных значений изменения давления воздуха в

системе, что противоречит физической сущности явлений.

Применение предложенной математической модели и метода последовательных приближений совместно с результатами натурных испытаний позволило рекомендовать расчетное уравнение по определению предполагаемого падения давления в системе:

ЬР = РГ-Рк=Ри-Тх/Ти-Р1С, (19)

где Рк - фактическое давление воздуха по контрольному манометру в конце режима; Ри - фактическое давление воздуха по контрольному манометру в начале режима; Ти и Г, - абсолютные температуры воздуха в начале и конце испытания, полученные в модельном эксперименте.

Энергосберегающий эффект приложения — исключение энергозатрат на повторное испытание герметичной системы, а также снижение риска, связанного с принятием в эксплуатацию негерметичной системы.

В рамках теоретического обоснования и практической реализации методики, направленной на определение эффективности тепловой защиты зданий при расчете тепловой нагрузки тепловой сети, предложена расчетная зависимость определения тепловых нагрузок в зданиях, предполагающая при оценке энергоэффективности ограждений использование совместно элементов точного расчета и укрупненных показателей.

Гибридное уравнение определения теплопотерь через ограждающие конструкции зданий и сооружений может быть записано в виде:

б, «(*,-Р, л, + к2 -Рг-пг +*, -л, +*4-Рл -<„), (20)

где к,,к2,к2,кА - соответственно коэффициенты теплопередачи наружных стен, окон и балконных дверей, чердачных перекрытий, перекрытий над подвалами, Вт/(мг - К); Р1,Р2,Р3,Р4- соответственно площади наружных стен, окон и балконных дверей, чердачных перекрытий, перекрытий над подвалами, м1; л,, л2, л3, л4 - коэффициенты, принимаемые в зависимости от положения по отношению к наружному воздуху наружных стен, окон и балконных дверей, чердачных перекрытий, перекрытий над подвалами.

Гибридное уравнение определения теплопотерь на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха имеет вид:

Яг-Г-п-р-с-Ц,-^), (21)

где п - кратность воздухообмена для здания, 1/с.

Относительная погрешность определения теплопотерь зданий серии 335 по уравнениям (20) и (21) в сравнении с точным методом (СНиП 2.04.05-91) составила 9,6%. Это говорит о практической возможности использования их для предварительной оценки эффективности энергосберегающих мероприятий. К примеру, погрешности определения теплопотерь здания по удельной тепловой характеристике и по теплоотдаче установленных отопительных приборов составили соответственно 18,3% и 14,9%.

Предложены зависимости для аналитической оценки эффективности мероприятий по энергосбережению в оболочке зданий и сооружений, в которые вводятся температурно-временной коэффициент М и приведенная площадь в результате чего удельное энергопотребление q, кВт-час/л<2 -год, найдется из уравнения:

д = к-IV -М . (22)

Если величину отапливаемой площади умножить на изменение удельного энергопотребления, полученное при внедрении энергосберегающего мероприятия, то найдем годовое энергосбережение.

Порядок применения предлагаемой методики включает: определение приведенных площадей ограждающих конструкций; вычисление коэффициентов теплопередачи существующих и энергосберегающих ограждений; расчет величины температурно-временного коэффициента; определение изменения удельного энергопотребления при внедрении энергосберегающего мероприятия; оценку годового энергосбережения и срока окупаемости.

Для эффективного применения расчетных уравнений по энергосбережению разработаны критерии оптимизации, включающие функции чувствительности оболочки здания, площади окон, формы здания, инфильтрации наружного воздуха.

Функции чувствительности теплопотерь через ограждающие конструкции зданий по параметрам - коэффициентам теплопередачи имеют вид:

2 = = .д/.г. (23)

' дк, F ' К }

Функция чувствительности теплопотерь через ограждающие

конструкции здания по параметру - приведенной площади окон равна:

= (24)

Функция чувствительности теплопотерь через ограждающие конструкции здания по параметру - коэффициенту формы определяется уравнением:

+ + " (25)

дЫ) ¡V, ' г0

Функция чувствительности теплопотерь на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха в помещение по параметру -кратности воздухообмена равна:

В-р-с-Ы-т. (26)

В уравнениях (23)-(26) приняты: Д/ - средняя за отопительный период разность расчетных температур воздуха в помещении и наружного

воздуха, К; т - отопительный период, ч/год; В - высота этажа (помещения), м; IV,,Щсоответственно приведенные площади наружных стен, окон и балконных дверей, чердачных перекрытий, перекрытий над подвалами, суммарная площадь ограждений.

Проведена апробация методики при оценке экономической эффективности энергосберегающего мероприятия (установка мягкого селективного покрытия внутреннего стекла окон и балконных дверей здания серии 335). Предлагаемые решения нашли соответствующее отражение в новом нормативном документе (СНиП 23-02-2003). Энергосберегающий эффект приложения - снижение в 2..3 раза затрат на проведение энергоаудита зданий и сооружений.

В четвертой главе приведены результаты исследований по оптимизации схем энергетических установок и систем для генерации и трансформации энергоносителей. Исследования режимов работы паросиловых установок (ПСУ) позволили обосновать методы оптимизации схемы ПСУ, заключающиеся в комбинировании принципов оптимизации (утилизации и регенерации, утилизации и интеграции). Реализация методов осуществляется путем введения в схему ПСУ теплонасосной установки (ТНУ). Установлено аналитически, что эффективный КПД г]р установки с комбинированным циклом и коэффициент использования тепла (КИТ) Кп зависят от относительной доли утилизируемого тепла конденсации отработавшего водяного пара т и коэффициента преобразования <р теплонасосной установки (ТНУ). При этом коэффициент преобразования ТНУ должен быть больше, чем величина, обратная КПД станции по отпуску энергии, потребляемой тепловым насосом:

»7/. =7э'0-«)-«/?'» С27)

Кп=т}э-х + 7}т-(1-х) + т-Т1э-т/<р, (28)

где 7]Э,7]Т - соответственно КПД станции по отпуску электрической и тепловой энергии; х - доля подведенной теплоты, идущей на выработку электроэнергии.

Расчетом определено, что совместное использование ТНУ в теплопотребляющих системах и в схеме ПСУ уменьшает расход сетевой воды на отопление более чем в 1,2...1,4 раза и увеличивает КИТ. Для оценки уровня снижения Сс расхода воды предложена" зависимость:

Ос/Осг=(ит+1)/(!/ + 1), (29)

где «Т» обозначает параметры системы с ТНУ, а и - коэффициент смешения.

Энергосберегающий эффект предлагаемых решений - обеспечение роста эффективного КПД паросиловой установки и коэффициента использования тепла, которые, соответственно, при комбинировании принципов оптимизации могут быть увеличены в среднем на 2...12%. Способы реализации методов защищены патентами РФ.

Исследования режимов работы транспортной ЯЭУ позволили обосновать теоретически метод оптимизации схемы транспортной ядерной энергетической установки (ЯЭУ), основанный на принципах комбинированного производства энергоносителей. Реализация метода осуществляется путем подсоединения внешнего блока сетевых подогревателей к штатно работающим системам ЯЭУ, перевода ЯЭУ в режим комбинированной выработки тепловой и электрической энергии с высвобождением реактивности за счет мощностного эффекта и снижения маневренности. Рекомендуемый режим комбинированной выработки энергии транспортной ЯЭУ продлевает эксплуатационный ресурс активных зон (АЗ) и утилизируемых энергоблоков за счет дожигания остатков ядерного топлива в конце кампании АЗ в стационарном режиме работы ядерного реактора (ЯР). Предложен технико-экономический критерий оптимизации, учитывающий относительную стоимость а отпущенной тепловой энергии:

=т]э-у+т1т-{\-у)-а, (30)

где т]э,т]т - соответственно КПД транспортной АЭУ по отпуску электрической и тепловой энергии; у - доля тепла, идущего на выработку электрической энергии; а = Ст/Сэ ; СТ,СЭ - соответственно стоимости 1 кВт-ч тепловой и электрической энергии.

Способ реализации метода защищен патентом РФ. Предполагаемое увеличение глубины выгорания ядерного топлива в результате перевода транспортной ЯЭУ в режим комбинированной выработки тепловой и электрической энергии составит в среднем 60-70%.

Обоснован теоретически метод оптимизации схемы турбокомпрессорной установки (ТКУ), заключающийся в комбинировании принципов преобразования энергии (преобразование электрической энергии в энергию сжатого воздуха и теплоту работающим компрессором) путем введения в схему ТНУ. Определено аналитически, что расчетный изотермический КПД турбокомпрессорной установки увеличится, если коэффициент, преобразования теплового насоса, установленного в системе оборотного водоснабжения, будет больше ф>2: чЕ=Чи+0-ЧиИ*-2)/(«>-1). (31)

Обоснован теоретически метод - оптимизации схемы турбокомпрессорной установки, заключающийся в комбинировании принципов использования энергии (использование энергии сжатого воздуха для получения механической работы и теплоты). Предложен технико-экономический критерий оптимизации, учитывающий относительную стоимость комбинированно преобразованной энергии: Кпэ=г,п-2 + <р-(\-2)-Ь, (32)

где Ь = СТ/СВ; СТ,СВ- соответственно стоимости ХкВт ■ ч тепловой энергии и энергии сжатого воздуха; ?;„ - КПД технических агрегатов,

потребляющих сжатый воздух; т. - доля сжатого воздуха, идущего на получение механической работы; <р - коэффициент преобразования теплового насоса.

На устройство для реализации метода получено авторское свидетельство.

В результате проведенных исследований обоснован метод оптимизации схемы котельной установки (КУ), заключающийся в комбинировании принципа утилизации и организации термохимической регенерации. Предложена внутритопочная (в топках и камерах сгорания) термохимическая регенерация (ТХР) метана, условного жидкого и твердого топлива на основе стехиометрического и энергетического анализа; определена расчетом степень рециркуляции дымовых газов, доля сжигаемого топлива для реализации ТХР, процентное соотношение первичного и вторичного дутья. По результатам аналитических расчетов предложены зависимости относительного изменения эксергии конвертированного топлива, доли сжигаемого топлива для поддержания ТХР, степени рециркуляции дымовых газов в функции от содержания углерода в топливе. Проведенный анализ показал, что КПД топки с ТХР увеличивается, если увеличиваются доля с! сжигаемого топлива, необходимая для его конвертирования, и степень п рециркуляции дымовых газов:

_д,+д,-<1+д2-п-д2 .

Пт --7-—-> (33)

где д„д2- соответственно в топочном объеме подведенная и отведенная теплота.

Показано расчетом, что применение ТХР в котельных установках позволяет повысить КПД топки на 2-3,6%. Практическая реализация метода при сжигании углеводородного топлива с ТХР в камерах сгорания теплосиловых установок включает: использование существующих агрегатов теплового двигателя (топок, цилиндров, камер сгорания); смешивание топлива с частью дымовых газов; обеспечение расчетной концентрации компонентов; подвод тепла для реализации ТХР за счет сжигания части топлива при соответствующем подводе первичного воздуха; вторичный подвод воздуха и сжигание продуктов ТХР. Способы реализации метода защищены патентами РФ.

Проведена экспериментальная апробация термодинамической и экологической эффективности ТХР на физической модели, где в качестве топлива использовались отходы древесины. Составление теплового баланса экспериментальной установки осуществлялось по методике М.Б.Равича. В эксперименте установлено, что 20% рециркуляция дымовых газов и реализация расчетных соотношений первичного и вторичного дутья понижают температуру продуктов сгорания, снижают содержание в дымовых газах окиси углерода, углеводородов и сажи в

среднем в 2...2,5 раза, при этом уменьшаются потери теплоты как с уходящими газами, так и от химической неполноты сгорания топлива.

Основные результаты работы

1.Обоснован термодинамический принцип энергосбережения в энергетических установках и тепловых системах, включающий использование первого начала термодинамики, теории чувствительности, системы КПД и оценки экономической эффективности.

2.Разработана методика исследования процессов тепло - и массопереноса, основанная на использовании термодинамического метода и электрокинетических явлений. Проведена апробация методики на влажных материалах с влагосодержанием от 0,1 до 30% при температурах: кварцевый песок - 293...423К; покрытия сварочных электродов - 293...1173К; сварочные флюсы - 293... 1393К; фарфор, фаянс, огнеупоры - 293...1393К. Реализация методики существенно сокращает время получения результатов, что обусловлено использованием для измерений электрических сигналов тока и потенциала протекания.

3.Разработан метод электрокинетической влагометрии (ЭКВ), позволяющий провести анализ форм связи влаги с материалом и оценить количественно выделяющуюся в процессе термовоздействий влагу той или иной формы связи. Электрокинетический метод анализа фазовых превращений дополняет метод ЭКВ и позволяет одновременно по скорости тока протекания оценить градиент общего давления, возникающий в пористой перегородке в процессе фазового перехода.

4.В результате исследования нестационарных процессов тепло - и массопереноса в пористой эталонной структуре - кварцевом песке установлена область регулярного режима массопереноса. Время наступления регулярного режима - 5...30 секунд. Предложены расчетные зависимости для определения коэффициента термодиффузии применительно к пластине, с помощью которых вычислены коэффициенты термодиффузии кварцевого песка влажностью от 5,1% до 30%. Проведена идентификация пористой структуры с помощью переходной функции; получена передаточная функция пористой системы. Предложена методика оптимизации тепловых параметров осциллирующего режима сушки; установлена скважность теплового импульса прерывного облучения сварочных электродов с фтористо-кальциевым покрытием, равная 12.

5.В рамках реализации методики исследована кинетика процесса высокотемпературной сушки сварочных электродов с фтористо-кальциевым покрытием, при этом выявлены участки, соответствующие температурам выделения влаги различных форм связи с материалом (318...338К; 373К; 388...418К; 443К; 503...543К; 553К; 663К). Установлена для этих участков скорость сушки. Предложен на основе анализа

потенциальных кривых электрокинетический метод определения продолжительности сушки и проведена его практическая апробация.

6.Предложена на базе термодинамического метода, электрокинетических явлений и разработанных электрокинетических критериев (уровня температурного воздействия, продолжительности изотермической выдержки, начальной температуры сушки, скорости сушки, качества переходного процесса, параметра трещинообразования) методика оптимизации тепловых параметров технологического процесса сушки капиллярно-пористых материалов. Использование методики позволяет снизить энергозатраты на сушку в среднем на 20...40%. Основные ее положения были реализованы при оптимизации режима термообработки сварочных электродов с фтористо-кальциевым покрытием.

7.Разработана методика исследования процессов теплопереноса, основанная на использовании термодинамического, переменных состояния и численных методов. В рамках методики предложена математическая модель нестационарной теплопроводности с граничными условиями I и Ш рода. Проведен анализ применимости в математической модели методов аппроксимации уравнений в частных производных и осуществлена апробация в модели полудискретных методов аппроксимации с конечно-элементной и конечно-разностной дискретизацией. Разработана гибридная модель нестационарной теплопроводности неограниченной пластины и проведена ее реализация на ПЭВМ.

8.0боснована математическая модель одномерной сопряженной обратной задачи нестационарного теплообмена со смешанными граничными условиями. При апробации модели на ПЭВМ установлен характер изменения коэффициента теплоотдачи в процессе нестационарного теплообмена при свободном движении воздуха в замкнутом объеме. Проверка адекватности математической модели показала удовлетворительную сходимость результатов опытных исследований и моделирования на ПЭВМ.

9.На основе предложенной гибридной модели сопряженной задачи нестационарного теплообмена осуществлена оптимизация тепловых параметров процесса испытания системы ВВД на герметичность, способствующая энергосбережению. В расчетах изменения величины давления в системе при испытаниях учитываются изменения температуры окружающей среды и нестационарность процессов теплообмена. Оптимизация процесса испытания исключает существенные энергозатраты, связанные с повторным испытанием герметичной системы ВВД.

Ю.Разработана методика определения эффективности тепловой защиты зданий при расчете тепловой нагрузки тепловой сети. В рамках методики предложены зависимости для расчета теплопотерь и удельного энергопотребления, включающие совместное использование элементов

точного расчета и укрупненных показателей. Получены уравнения оценки эффективности мероприятий по энергосбережению, включающие температурно-временной коэффициент и приведенную площадь ограждающей конструкции. Для эффективного применения расчетных уравнений по энергосбережению разработаны критерии оптимизации, основанные на определении функций чувствительности оболочки здания, площади окон, коэффициента формы, инфильтрации наружного воздуха.

11 .Разработаны методы оптимизации схемы ПСУ, основанные на комбинировании принципов оптимизации и применении ТНУ в схеме паросиловой установки. Разработаны математические модели задач оптимизации и критерии оптимизации. Использование методов позволит увеличить КПД или КИТ на 2... 12% и сократить расход сетевой воды не менее, чем в 1,2... 1,4 раза. Предложена зависимость для определения уровня снижения расхода сетевой воды в теплопотребляющих системах. Способы реализации методов защищены патентами: №2239129 РФ; №2247840 РФ; №2266479 РФ.

12.Разработан метод оптимизации схемы транспортной ядерной энергетической установки, основанный на принципах комбинированного производства энергоносителей. Реализация метода осуществляется путем подсоединения блока сетевых подогревателей к штатно работающим системам ЯЭУ, перевода ЯЭУ в режим комбинированной выработки тепловой и электрической энергии с высвобождением реактивности за счет мощностного эффекта и снижения маневренности. Разработана математическая модель задачи оптимизации и установлен критерий оптимизации, учитывающий стоимость комбинированно выработанной энергии и долю отпущенной электроэнергии. Способ реализации метода защищен патентом №2179341 РФ.

13.Разработаны методы оптимизации схемы ТКУ, основанные на комбинировании принципов преобразования и использования энергии и применении ТНУ в схеме турбокомпрессорной установки. Определено аналитически, что изотермический КПД компрессорной установки увеличится, если коэффициент преобразования теплового насоса, установленного в системе оборотного водоснабжения, будет больше ф>2. Разработаны математические модели задач оптимизации и критерий оптимизации, учитывающий стоимость комбинированно преобразованной энергии и долю механической работы. Устройство для реализации метода защищено а.с. №1559246.

14.Разработан метод оптимизации схемы котельной установки, основанный на комбинировании принципа утилизации и организации внутритопочной ТХР. Разработана математическая модель задачи оптимизации, установлены базисные переменные и критерий оптимизации. Показано теоретически, что реализация ТХР в котельных установках позволяет повысить КПД топки на 2-3,6%. Способы реализации метода

защищены патентами №2209369 и №2261346 РФ.

15.Проведена экспериментальная апробация ТХР на физической модели, где в качестве топлива использовались отходы древесины. Показано, что 20% рециркуляция дымовых газов и реализация расчетных соотношений первичного и вторичного дутья снижают температуру продуктов сгорания, содержание в дымовых газах окиси углерода, углеводородов и сажи в среднем в 2...2,5 раза.

Содержание диссертации отражено в 61 публикации, которыми являются следующие работы:

1.Стенин В.А.,Титов НЛ.,Козин Г.М.,Титов Ю.Н. Оценка эффективности процессов сушки-прокалки при различной исходной влажности покрытий сварочных электродов//Сварочное производство.-1979.-№7.-С.24-25.

2..Стенин В.А.,Титов НЛ.,Козин Г.М.,Титов Ю.Н. Выбор режима термообработки покрытых электродов для дуговой сварки//Сварочное производство. - 1981 .-№6.-С.32-33.

3.Стенин В.А.,Титов НЛ. К вопросу определения коэффициента термодиффузии на основе электрокинетического эффекта// Известия вузов. Энергетика.-1978.-№7.-С.80-84.

4.Стенин В.А.,Титов Н.Я.Электрокинетический метод анализа фазовых превращений при термообработке капиллярно-пористых материалов// Известия вузов. Энергетика.-1980.-№5.-С.122-126.

5.Стенин В.А.,Титов Н.Я. Косвенный способ определения содержания водорода в наплавленном металле при ручной дуговой сварке // Автоматическая сварка.-1977.-№ 10.-С.72-73.

6.Стенин В.А.,Титов Н.Я. Метод оценки кинетики удаления влаги при сушке (прокалке) электродов// Сварочное производство.-1978.-№8.-С.48-49.

7.Стенин В.А.,Титов Н.Я. Метод оценки кинетики термообработки сварочных флюсов// Тр.ин-та / Ленингр.корабл.ин-т.-1981.-С. 109-113.

8.Шершнев А.А., Кошелев А.А., Елагина И.А., Стенин В.А.,Богданова Э.А. Электрокинетический метод анализа форм связи влаги с материалом //Стекло и керамика. -№11.-1982.-С.20-21.

9.Шершнев А.А.,Стенин В.А.,Цибин И.П.,Елагина И.А.,Тайгильдина ЭЛ.Определение оптимального времени сушки огнеупорных материалов// Огнеупоры. -№4.-1983 .-С.43-45.

Ю.Стенин В.А.,Титов Н.Я. Электрокинетические явления в технологии пористых структур,- Северодвинск:Севмашвтуз, 1997. -131с.

П.Стенин В.А., Титов НЛ., Кононов В.А. Методика неразрушающего экспресс-анализа влагосодержания при термообработке сварочных материалов//Сварочное производство.-1996.-№ 11.-С.30-31.

12.Стенин В.А. Электрокинетический метод оптимизации сушки //Современная наука и образование в решении проблем экономики

европейского севера: Материалы Международной НТК ноябрь 2004г.-Архангельск: АГТУ, 2004.-Т.2,- С.24-26.

1 З.Стенин В.А.Термодинамическая эффективность комбинированного преобразования энергии // Современные проблемы математики и естествознания: Материалы 9 Всероссийской НТК июнь 2004г. - Н. Новгород: МВВО АТН РФ.2004.-С.28-29.

14.Способ теплоснабжения: Патент RU 2266479 С1, МПК7 F 24D 3/18 / В.А.Стенин (RU). - 6 с.:ил.

15.Стенин В.А., Титов Н.Я. Сверхкритическая прокалка сварочных электродов с фтористокалыдаевым покрытием.- Инф. листок №66-77.-Архангельск: ЦНТИ, 1977.-С.1-3.

16.Стенин В.А. Оценка герметичности систем воздуха высокого давления при испытаниях методом математического моделирования// Пятая Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям: Материалы конференции. Сборник докладав, сентябрь 2003г.-Санкт-Петербург: Изд-во Балт. гос. техн. ун-та «Военмех», 2003.- С.119-120.

17.Стенин В.А.Система теплоснабжения с каскадной ТНУ и водяным контуром //Промышленная энергетика.-2005.-№2.-С.30-32.

18.Способ работы двигателя внутреннего сгорания: Патент RU 2261346 С1, МПК7 F 02 В 47/02 / В.А.Стенин (RU). - 4 с.:ил.

19.Стенин В.А., Титов Н.Я. Комбинированный способ определения влажности покрытий сварочных электродов. - Инф. листок №230-79.-Архангельск: ЦНТИ, 1979.-С.1-3.

20.Способ работы тепловой электрической станции: Патент RU 2247840 С2, МПК7 F 01К 13/00 / В.А.Стенин (RU). - 5 с.:ил.

21.Стенин В.А.Физическое моделирование сопряженной задачи теплообмена /Современные промышленные технологии: Материалы 1 ВНТК декабрь 2004г. - Н. Новгород: МВВО АТН РФ,2004.-С.9-10.

22.Стенин В.А., Титов Н.Я. Устройство для определения влажности защитного газа при сварных работах. - Инф. листок №17-82,- Архангельск: ЦНТИ, 1982.-С.1-3.

23.Стенин В.А.Параметры чувствительности ограждающих конструкций зданий при оценке их энергоэффективности//Ш'С.-2004.-№4,-С.28-29.

24.Способ теплоснабжения: Патент RU 2239129 С1, МПК7 * F 24D 3/18 / В.А.Стенин (RU). - 6 с.:ил.

25.Стенин В.А. Елагина И.А., Крыльников Ю.В., Разумов А.Е., Электрокинетический метод определения параметров массообмена капиллярно-пористых материалов//Торкретирование и повышение стойкости футеровки металлургических агрегатов: Тез.докл. Всесоюз.науч.конф. октябрь 1983г.-Новокузнецк, 1983.-С67.

26.Стенин В.А.Математическое моделирование сопряженной задачи теплообмена // Современные проблемы математики и естествознания:

Материалы 8 Всероссийской НТК апрель 2004г. - Н. Новгород: МВВО АТН РФ,2004.-С.28-29.

27.Титов Н.Я., Стенин В.А. Электрокинетические явления в лабораторном эксперименте// Инженерно-физические проблемы новой техники: Тез. докл. 5 Международного совещания 19-22 мая 1998г.-М.:МГТУ,1998.-С.424.

28.Стенин В.А. Электрокинетический метод контроля процесса твердения известково-цементного раствора//Строительные материалы-1994-№8- С.12-13.

29.Стенин В.А. О возможности разработки электрокинетического способа определения продолжительности сушки пиломатериалов //Деревообрабатывающая промышленность.-1996.-№ 5,- С.12-13.

30.Стенин В.А. Передаточные функции и термическое сопротивление теплопередачи при конденсации пара в вертикальной трубе// Теплообмен и гидравлическое сопротивление при движении двухфазного потока в элементах энергетических машин и аппаратов: Тез. докл. 6 Всесоюз. науч. конф. 24-26 октября 1978г.- JI.,1979.-C.42.

31.Стенин В.А. К вопросу термоциклической обработки металлов.-Л.,1988.-9с.-Деп. в ЦНИИ «Румб» 05.12.87, №ДР-2844.

32.Стенин В.А. Новые методы контроля в технологии термообработки материалов.- Л.,1989.-12с.-Деп. в ЦНИИ «Румб» 23.09.88, №ДР-3030/

33.Стенин В.А. Анализ нестационарной теплопроводности с позиций электронной теории.- Л.,1990.-12с.-Деп. в ЦНИИ «Румб» 12.12.89, №ДР-3223.

34.Стенин В. А. Нетрадиционный метод тепловой диагностики трубопроводных систем// Судостроение.-1996.-№5-6.-С.28-29.

35. Стенин В.А.Комбинирование термодинамических циклов преобразования энергии на тепловых электростанциях// Промышленная энергетика.- 2004. - №6.- С.38-39.

36.Стенин В.А.Термохимическая регенерация топлива в камерах сгорания// Краткие сообщения 23 Российской школы по проблемам науки и технологий 23-26 июня 2003г. - Екатеринбург: Уро РАН,2003,- С.54-56.

37.Стенин В.А., Титов Н.Я. Снижение уровня теплового загрязнения окружающей среды и энергосбережение с помощью теплонасосной установки7/Инженерно-физические проблемы новой техники: Тез. докл 5 Международного совещания 19-22 мая 1998г.-М.:МГТУ,1998.-С.308-309.

38.Стенин В.А., Мюллер О.Д., Криуля А.С.Тепловизионный контроль котла ТГМЕ-464 //Промышленная энергетика.-1994.-№12.-С.14-15.

39.Стенин В.А., Мюллер О.Д., Криуля А.С.Сравнительная оценка потерь теплоты в окружающую среду котлом ТГМЕ-464 // Промышленная энергетика.-1995.-№ 10 .-С. 16-17.

40.Стенин В.А. Использование теплонасосной установки в регенеративном цикле// Промышленная энергетика.-1996.-№12.-С.39-40.

41.Стенин В.А. Теплонасосная установка для снижения удельного расхода сетевой воды в системах теплоснабжения//Промышленная энергетика.-1997.-№6.-С.35-36.

42.Стенин В.А. Тепловой насос с вихревой трубой для системы воздушного отопления//Промышленная энергетика.-1999.-№3.-С.ЗЗ-35.

43 .Стенин В.А. Определение тепловых нагрузок в зданиях по укрупненным показателям при оценке энергоэффективности ограждений // Пром. и гражд. стр-во. -2000.- №6,- С.24-25.

44.Стенин В.А. Совершенствование теплового цикла дизеля// Известия вузов. Машиностроение.-2000.-№5-6.-С.61-64.

45.Стенин В.А. Оценка энергосберегающих мероприятий по совершенствованию теплоизоляции ограждающих конструкций зданий // Промышленная энергетика. - 2000.- №8.- С.2-3.

46.Стенин В.А. Снижение вредных выбросов в уходящих газах теплового двигателя за счет термохимической утилизации теплоты// Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Труды Международного экологического конгресса 14-16 июня 2000г.- Санкт-Петербург: Изд-во Балт. гос. техн. ун-та «Военмех», 2000.-Т1-С.172.

47.Стенин В.А. К оценке энергоэффективности прикладных задач ядерной физики// Современные проблемы математики и естествознания: Материалы 7 Всероссийской научно-технической конференции 23 декабря 2003г. - Н. Новгород: МВВО АТН РФ,2003.-С.4-5.

48.Стенин В.А. Метод переменных состояния в исследовании процессов нестационарной теплопроводности//Теплофизические измерения в начале 21 века: Тез.докл. 4 Международ, теплофизической школы 24-28 сентября 2001 г.-Тамбов ,2001.-Ч.2.-С.32-33.

49.Конденсатор: A.c. SU 1559246 AI, МКИ5 F 28 В 5/00 / В.А.Чистяков, Е.В.Глубоков, В.А.Стенин (SU). - 4 е.: ил.

50.Стенин В.А. Повышение эффективности котельной установки термохимической регенерацией уходящих газов// Энергетика: экология, надежность, безопасность: Материалы докладов 6 Всероссийской научно-технической конференции 6-8 декабря 2000г. -Томск: Изд-во ТПУ,2000,-Т.1.-С.110-113.

51.Кулагин И.И., Шершнев A.A., Стенин В.А. Исследование статики и динамики сушки капиллярно-пористых материалов электрокинетическим а методом// Тепло-и массообмен в процессах сушки: Тез. докл. Всесоюз. науч. конф. 10-12 июня 1981г.-Чернигов,1981.-С.85.

52.Стенин В.А. Энергоэффективность цепной реакции деления в прикладных задачах ядерной физики//15 Международные Ломоносовские чтения. Сборник научных трудов.- Архангельск: 111 У, 2003.-С.327-330.

53.Стенин В.А. Снижение вредных выбросов котельных установок малой производительности //ЭКИП.-2001.-№4.-С.26-27.

54.Стенин В.А. Снижение вредных выбросов в уходящих газах ГТУ за

счет термохимической утилизации теплоты// Поморье в Баренц-регионе: экономика, экология, культура: Тез. докл. Международной конференции июнь 2000г.- Архангельск: Институт экологических проблем Севера УрО РАН, 2000. - С.218.

55.Стенин В.А. Использование ТНУ для снижения уровня теплового загрязнения окружающей среды// Поморье в Баренц-регионе: экология, экономика, социальные проблемы, культура: Тез. докл. III Международной конференции 24-29 июня ' 1997г.- Архангельск: Институт экологических проблем Севера УрО РАН, 1997. - С.114.

56.Стенин В.А. Совершенствование методики расчета при испытаниях систем на герметичность //Вестник машиностроения.-2001.-№6.-С.22-23.

57.Способ дожигания остатков ядерного топлива атомной подводной лодки для обогрева объектов через корабельный блок отопителя и корабельный блок отопителя: Патент 1Ш 2179341 С2, МКИ7 в 21 Б 9/00 / М.В.Котов, В.М.Котов, Ю.В.Соловьев, В.А.Стенин (Щ).-10 е.: ил.

58.Стенин В.А. Оптимизация комбинированного преобразования энергии в компрессорной установке //Промышленная энергетика -2002.-№П.-С.33-34.

5 9. Стенин В.А. Определение чувствительности ограждающих конструкций зданий при оценке их энергоэффективности // Пром. и гражд. стр-во. -2002,- №12 - С.29.

60.Стенин В.А. Метод переменных состояния в задачах теплофизики // 14 Международные Ломоносовские чтения: Сб.научн.трудов.-Архангельск:ПГУ,2002.-С.395-398.

61.Способ сжигания органического топлива: Патент 1Ш 2209369 С2, МКИ7 Б 23 С 11/00 / В.А.Стенин (ЬШ). - 4 е.: ил.

Основные обозначення

атт - коэффициент термодиффузии, л<2/с-К; ст - влагоемкость тела, кг; сТ -термовлагоемкость, кг/К; Е - потенциал протекания, В; Н - масса влаги, введенная в элементарный объем, кг; 5 - ток протекания, А; jm - плотность потока влаги, кг/мг-с; К- коэффициент протекания, кг/л*2-с-А; КТР -параметр трещинообразования; Ьт - термовлагоиндуктивность, сг -К/кг; 1 -толщина пористой перегородки, м; т - темп влагопереноса, 1/с; р -давление среды в пористой перегородке, Па; II - электрическое сопротивление пористой перегородки, Ом; -влагосопротивление, с/кг; Ят-термовлагосопротивление, с-К/кг; А7 - коэффициент термовлагопроводности, кг/м-с-К; т - время , с; £ - коэффициент гидравлического сопротивления при движении среды; V/ - обозначение передаточной функции звена; у -удельная члектропроволность сретты. См/м; г) - проницаемость материала; м2; Б - площадь с

СПепИург , О» М» ш ,

í ) ) 1

I I

Л

Г

Л*-*/

»-267Î

i

i

i

i

It Перечень условных обозначений, единиц и терминов ф Введение

1.Проблемы энергосбережения и обоснование термодинамического подхода 11 к их решению

1.1 .Определение объектов исследования

1.2. Проблемы энергосбережения в объектах исследования

1.2.1 .Технологический процесс сушки

1.2.2.Эффективность систем энергоснабжения

1.2.3. Оценка энергетической эффективности установок 30 получения и преобразования энергии

1.3.Методика приложения термодинамического метода к разработке 37 ^ энергосберегающих технологий и конкретизация задач исследования

Несмотря на значительное развитие топливодобывающей промышленности в нашей стране, топливный баланс ее в течение многих лет остается напряженным. Сегодня страна в расчете на единицу продукции слишком много расходует топлива, электроэнергии и других ресурсов. К примеру, энергоемкость национального дохода в России в 3 раза больше, чем в странах Западной Европы.

Вопросы экономии энергоресурсов относятся к числу особо важных проблем. Российское правительство, с целью ускоренного перевода экономики на энергосберегающий путь развития, утвердило в 1998г. на период до 2005г. федеральную целевую программу (ФЦП) «Энергосбережение России», а в 2001г. приняло на период до 2010г. ФЦП «Энергоэффективная экономика».

Учитывая важность энергосберегающих технологий в практике производства, актуальными становятся вопросы совершенствования подходов к их решению. В этом плане интересен термодинамический метод, однако практические приложения его к решению задач энергосбережения требуют соответствующих теоретических и экспериментальных обоснований.

В виду множества проблем энергосбережения, реализация термодинамического подхода к их решению рассматривается в работе на характерных объектах, значимых для базовых предприятий судостроения и соответствующих подпрограммам ФЦП. Это: тепловые технологические процессы; тепловые системы; энергетические установки и системы для генерации и трансформации энергоносителей.

Цель работы. Развитие термодинамических основ энергосбережения в тепловых технологических процессах и в энергетических установках и разработка соответствующих критериев и способов их реализации.

Автор защищает:

1.Термодинамический принцип энергосбережения, основанный на использовании первого начала термодинамики, теории чувствительности, системы коэффициентов полезного действия и оценки экономической эффективности.

2.Методику исследования процессов тепло - и массопереноса, основанную на использовании термодинамического метода и электрокинетических явлений.

3.Результаты исследования кинетики сушки, критерии оптимизации и методику оптимизации теплового технологического процесса сушки покрытий сварочных электродов.

4.Методику определения эффективности тепловой защиты зданий при расчете тепловой нагрузки тепловой сети.

5.Математические модели процессов теплообмена, основанные на использовании термодинамического метода, переменных состояния и численных методов, и методику оптимизации тепловых параметров процесса испытания систем ВВД на герметичность.

6.Методы оптимизации схем энергетических установок и систем, основанные на комбинировании принципов оптимизации.

Реализация предлагаемых решений позволяет:

1.Выявить основные закономерности кинетики высокотемпературной сушки, установить температуры выделения влаги той или иной формы связи с материалом, определить плотности потоков влаги в течение всего и в отдельные моменты времени, установить время сушки материала, а также изучить динамические характеристики пористых структур.

2.Осуществить выбор рационального режима сушки - прокалки капиллярно-пористых многокомпонентных материалов, таких как покрытия сварочных электродов, обеспечив при этом заданные технологические свойства и контроль качества сушимого материала.

3.Сократить время обследования ограждающих конструкций зданий и сооружений при расчете тепловой нагрузки тепловых сетей.

4.На основе предложенного комбинированного экспериментально - аналитического метода исследования нестационарного теплообмена совместно с результатами натурных испытаний уточнить расчетную часть методики испытаний на герметичность систем ВВД.

5.Повысить эффективность энергетических установок для генерации и трансформации энергоносителей на основе комбинирования принципов оптимизации (утилизации, регенерации, интеграции, термохимической регенерации).

Основные результаты работы внедрены на Северном машиностроительном предприятии, где использованы исследования по оптимизации режима термообработки капиллярно-пористых материалов и по совершенствованию методики испытаний систем газа и воздуха высокого давления. Экономический эффект внедрения составил 750 т. рублей. Предполагаемый годовой экономический эффект реализации теплофикационного режима транспортной АЭУ условной мощностью 100 МВт составит 97 млн. рублей.

Апробация работы. Работа и отдельные разделы представлялись,, докладывались и обсуждались на: НТК СПб ГМТУ (апрель, 1980 г.; июнь, 1999 г.); 3 НТК (Донецк, июнь 1981); Всесоюзной НТК по дальнейшему совершенствованию теории, техники и технологии сушки (Чернигов, 1981 г.); 6 Всесоюзной конференции по теплообмену и гидравлическому сопротивлению при движении двухфазного потока в элементах энергетических машин и аппаратов (Санкт-Петербург, январь, 1979 г.); НТК «Технический прогресс в огнеупорном производстве» (март, 1982 г., Санкт-Петербург); Всесоюзной НТК «Торкретирование и повышение стойкости металлургических агрегатов» (Новокузнецк, октябрь, 1983 г.); 3 Международной конференции «Поморье в Баренц-регионе: экология» (июнь, 1997 г., Архангельск); 5 Международном совещании-семинаре «Инженерно -физические проблемы новой техники» (Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана, май, 1998 г.); 4 Всероссийской научно-практической конференции «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (июнь, 1999 г., Санкт-Петербург); Международном экологическом конгрессе «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (1416 июня 2000 г., Санкт-Петербург); Международной конференции «Поморье в Баренц-регионе на рубеже веков: экология, экономика, культура» (20-24 июня 2000 г., Архангельск); 6 Всероссийской НТК «Энергетика: экология, надежность, безопасность», Томск, 6-8 дек., 2000; Четвертой Международной теплофизической школе «Теплофизические измерения в начале 21 века» (24-28 сентября 2001г., г.Тамбов);У Международной НТК по морским интеллектуальным технологиям (сентябрь 2003г,Санкт-Петербург).

Публикации. По теме диссертации опубликована 61 печатная работа.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 225 наименований и приложений. Работа содержит 335 страниц основного машинописного текста, 99 рисунков и 15 таблиц.

7.Основные результаты исследований, представленные в главе, опубликованы в [22,110,111,156,175,177,178,183,185,186,189,192,193,194, 197,203, 209,210,216,217,218,219,220,221,225].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований явилось следующее:

1.Обоснован теоретически и экспериментально подтвержден термодинамический принцип энергосбережения в энергетических установках и тепловых системах, включающий использование первого начала термодинамики, теории чувствительности, системы КПД и оценки экономической эффективности. Установлено, что энергосберегающий эффект достигается при оптимизации как теплоты технологического процесса, так и теплоты, теряемой через границы термодинамической системы, при этом определяющими базисными переменными являются температура и время. Установлено, что ощутимый энергосберегающий эффект в энергетических установках достигается при комбинировании принципов оптимизации, осуществление которого целесообразно в заключительном звене технической системы, при этом эффективность схемного решения надежно определяется методами системы КПД и теории чувствительности.

2.Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена методика исследования процессов тепло - и массопереноса, основанная на использовании термодинамического метода и электрокинетических явлений. Проведена апробация методики на влажных материалах с влагосодержанием от 0,1 до 30% при температурах: кварцевый песок-293.423К; покрытия сварочных электродов - 293.1173К; сварочные флюсы - 293.1393К; фарфор, фаянс, огнеупоры - 293.1393К. В рамках апробации методики установлено, что электрокинетический метод по сравнению с методом Казанского М.Ф. более чувствителен, а время получения результатов сокращается в среднем в 15 раз. При исследовании кинетики процесса сушки материалов проводилось электрокинетическим методом определение скорости сушки без разрушения исследуемого образца, что недоступно весовым методам. Методика обеспечивает высокое быстродействие и точность, что обусловлено использованием для измерений при реализации методики электрических сигналов тока и потенциала протекания.

3.Разработан метод электрокинетической влагометрии (ЭКВ), позволяющий провести анализ форм связи влаги с материалом и оценить количественно выделяющуюся в процессе термовоздействий влагу той или иной формы связи. Электрокинетический метод анализа фазовых превращений дополняет метод ЭКВ и позволяет одновременно по скорости тока протекания оценить градиент общего давления, возникающий в материале в процессе фазового перехода.

4.В результате исследования нестационарных процессов тепло - и массопереноса в пористой эталонной структуре - кварцевом песке установлена область регулярного режима массопереноса. Предложены расчетные зависимости для определения коэффициента термодиффузии. Проведена идентификация пористой структуры с помощью переходной функции; получена передаточная функция пористой системы. Предложена методика оптимизации тепловых параметров осциллирующего режима сушки; установлена скважность теплового импульса прерывного облучения сварочных электродов с фтористо-кальциевым покрытием, равная 12.

5.В рамках реализации методики исследована кинетика процесса высокотемпературной сушки сварочных электродов с фтористо-кальциевым покрытием, при этом выявлены участки температур, соответствующие выделению влаги различных форм связи с материалом. Установлена для этих участков скорость сушки. Предложен электрокинетический метод определения продолжительности сушки; установлено время изотермической выдержки на каждом из температурных участков сушки покрытия. Предложен электрокинетический критерий трещинообразования.

6.Предложена на базе термодинамического метода, электрокинетических явлений и разработанных электрокинетических критериев (уровня температурного воздействия, продолжительности изотермической выдержки, начальной температуры сушки, скорости сушки, качества переходного процесса, параметра трещинообразования) методика оптимизации тепловых параметров технологического процесса сушки капиллярно-пористых материалов. Использование методики позволяет снизить энергозатраты на сушку в среднем на 20.40%. Основные ее положения были использованы при установлении энергосберегающего режима термообработки сварочных электродов с фтористо-кальциевым покрытием, что позволило получить экономический эффект в 750 ООО рублей.

7.Разработана методика исследования процессов теплопереноса, основанная на использовании термодинамического, переменных состояния и численных методов. В рамках методики разработана математическая модель нестационарной теплопроводности с граничными условиями I и III рода, построенная на основе теории переменных состояния и численных методов. Проведен анализ применимости в математической модели методов аппроксимации уравнений в частных производных и осуществлена практическая реализация полудискретных методов аппроксимации с конечно-элементной и конечно-разностной дискретизацией. В модельном эксперименте на ПЭВМ установлена адекватность математической модели. Определена погрешность расчета нестационарной теплопроводности неограниченной пластины, которая, к примеру, для граничных условий 1 рода и Fo>0,5 не превысила 0,4%. Разработана гибридная модель нестационарной теплопроводности неограниченной пластины, построенная на основе метода переменных состояния (МПС), и проведена ее практическая реализация на ПЭВМ с использованием пакета программ Personal Visual Simulator.

8.Разработана математическая модель одномерной сопряженной обратной задачи нестационарного теплообмена с граничными условиями I и II рода, построенная на основе теории переменных состояния и численных методов. При апробации модели на ПЭВМ установлен характер изменения коэффициента теплоотдачи в процессе нестационарного теплообмена между стенкой и воздухом. Установлено, что переменность коэффициента теплоотдачи на уровне теплообмена при свободном движении воздуха в замкнутом объеме, практически не сказывается, а изменение средней температуры воздуха удовлетворительно соответствует таковому для усредненных постоянных значений а. Установлена адекватность математической модели сопряженной задачи нестационарного теплообмена путем сопоставления результатов исследований на физической модели и моделирования на ПЭВМ.

9.На основе предложенной гибридной модели сопряженной задачи нестационарного теплообмена осуществлена оптимизация тепловых параметров процесса испытания системы ВВД на герметичность, способствующая энергосбережению. Реализация гибридной модели на ПЭВМ проведена с использованием пакета программ Personal Visual Simulator, при этом расчет изменения величины давления в системе при испытаниях производится с учетом изменения температуры окружающей среды и нестационарности процессов теплообмена. Сопоставление результатов моделирования со стандартной методикой (OCT В5Р.9939-84) показало хорошую их сходимость, однако в отличие от предлагаемого решения регламентируемые расчеты (OCT В5Р.9939-84) приводят к появлению отрицательных значений АР, что противоречит физической сущности явлений. По результатам математического моделирования и натурных испытаний рекомендовано расчетное уравнение по определению предполагаемого падения давления в системе. Энергосберегающий эффект приложения - исключение энергозатрат на повторное испытание герметичной системы.

10.Разработана методика определения эффективности тепловой защиты зданий при расчете тепловой нагрузки тепловой сети. В рамках методики предложена расчетная зависимость определения тепловых нагрузок в зданиях, предполагающая при оценке энергоэффективности ограждений использование совместно элементов точного расчета и укрупненных показателей. Получено уравнение аналитической оценки эффективности мероприятий по энергосбережению в оболочке зданий и сооружений, в которое вводятся температурно-временной коэффициент и приведенная площадь, что позволяет установить удельное и годовое энергосбережение и срок окупаемости энергосберегающего мероприятия. Для оперативного применения расчетных уравнений по энергосбережению в ограждающих конструкциях разработаны критерии оптимизации, включающие функции чувствительности оболочки здания, площади окон, формы здания, инфильтрации наружного воздуха. Предлагаемые решения нашли отражение в новом нормативном документе (СНиП 23-02-2003). Энергосберегающий эффект предлагаемых решений - снижение в 2.3 раза затрат на проведение энергоаудита зданий и сооружений.

11 .Обоснованы теоретически методы оптимизации схем паросиловых установок, заключающиеся в комбинировании принципов оптимизации (утилизации и регенерации, утилизации и интеграции); определены условия термодинамической целесообразности применения тепловых насосов в качестве ступеней регенеративных и сетевых подогревателей в схемах ПСУ. Установлено аналитически, что эффективный КПД комбинированного цикла определяется относительной долей утилизируемого тепла конденсации водяного пара и коэффициентом преобразования теплового насоса. В общем случае, применение ТНУ в схеме ПСУ энергетически целесообразно при условии, если коэффициент преобразования ТН будет больше, чем величина, обратная КПД станции по отпуску энергии, потребляемой ТН. Расчетом определено, что совместное использование ТНУ в теплопотребляющих системах и в схеме ПСУ уменьшает расход сетевой воды на отопление более чем в 1,2.1,4 раза и увеличивает КИТ. Для оценки уровня снижения расхода сетевой воды предложена зависимость изменения расхода сетевой воды от коэффициента смешения. Энергосберегающий эффект предлагаемых решений связан с изменением эффективного КПД ПСУ и КИТ, которые соответственно при комбинировании принципов оптимизации могут быть увеличены в среднем на 2. 12%. Способы реализации методов защищены патентами 2239129 и 2247840 РФ.

12.Предложен теоретически метод оптимизации схемы транспортной ЯЭУ, основанный на принципах комбинированного производства энергоносителей. В отличие от известных технических решений по увеличению средней глубины выгорания топлива и продлению срока службы установок, предложено техническое решение с обоснованием термодинамической целесообразности продления эксплуатационного ресурса активных зон в конце кампании и утилизируемых энергоблоков, отработавших 15.20 лет, сохраняя их для флота. Метод реализуется путем подсоединения внешнего блока сетевых подогревателей к штатно работающим системам ЯЭУ, перевода ЯЭУ в режим комбинированной выработки тепловой и электрической энергии с высвобождением реактивности за счет мощностного эффекта и снижения маневренности. Рекомендуемый режим работы транспортной ядерной энергетической установки продлевает эксплуатационный ресурс активной зоны ЯР за счет дожигания остатков ЯТ в конце кампании активной зоны (A3) в стационарных условиях работы реактора при штатно работающих системах ЯЭУ. Предложен критерий оптимизации и установлены базисные переменные. В предложенном критерии оптимизации учитываются относительная стоимость комбинированно выработанной энергии и доля отпущенной электроэнергии. Энергосберегающий эффект предложения - увеличение коэффициента использования тепла. Способ реализации метода защищен патентом 2179341 РФ. Предполагаемый экономический эффект от его внедрения на установке условной мощностью в 100 МВт составит 97 миллионов рублей.

13.Обоснован теоретически метод оптимизации схемы турбокомпрессорной установки, заключающийся в комбинировании принципов преобразования и использования энергии (утилизации и интеграции). Метод осуществляется путем введения в схему ТКУ теплонасосной установки, при этом преобразование электрической энергии в энергию сжатого воздуха и теплоту работающим компрессором косвенно увеличивает расчетный изотермический КПД (в среднем на 10. 15%), если коэффициент преобразования парокомпрессионного теплового насоса, установленного в системе оборотного водоснабжения, будет больше ср>2. Установлено, что расчетный коэффициент использования мощности компрессорной установки увеличивается при комбинированной выработке сжатым воздухом работы и тепла. Предложен технико-экономический критерий оптимизации, учитывающий относительную стоимость комбинированно преобразованной энергии и долю механической работы. Устройство для реализации метода защищено а.с. №1559246.

14.Предложен метод оптимизации схемы котельной установки (КУ), заключающийся в комбинировании принципов утилизации и термохимической регенерации (ТХР). Метод осуществляется путем организации в схеме котельной установки ТХР. В результате теоретических исследований обоснована внутритопочная (в топках и в камерах сгорания) термохимическая регенерация топлива для метана, условного жидкого и твердого топлива на основе стехиометрического и энергетического анализа; определена расчетом степень рециркуляции дымовых газов, доля сжигаемого топлива для реализации ТХР, процентное соотношение первичного и вторичного дутья. По результатам аналитических расчетов предложены зависимости относительного изменения эксергии конвертированного топлива, доли сжигаемого топлива для поддержания ТХР, степени рециркуляции дымовых газов в функции от содержания углерода в топливе. Показано теоретически, что реализация ТХР в котельных установках позволяет повысить КПД топки на 2-3,6%. Предложена технология реализации ТХР. Способы реализации метода защищены патентами 2209369 и 2261346 РФ.

15.Проведена экспериментальная апробация термодинамической и экологической эффективности ТХР на физической модели, где в качестве топлива использовались отходы древесины. Показано, что 20% рециркуляция дымовых газов и реализация расчетных соотношений первичного и вторичного дутья снижают температуру продуктов сгорания, содержание в дымовых газах окиси углерода, углеводородов и сажи в среднем в 2.2,5 раза, при этом уменьшаются потери теплоты, как с уходящими газами, так и от химической неполноты сгорания топлива.

1. Ильюша А.В. Комбинированное циклов основа новышения энергетика.- 1996.-№7.- 20-23.

2. Хрестоматия эффективности иснользование термодинамических тенлоснабжения Промышленная 1 В.Г.Лисиенко, энергосбережения: Снравочная книга России и Я.М.Щелоков, М.Г.Лодыгичев.- М.: Тенолоэнергетик, 2003.- 688с. З.Дьяков А.Ф. Энергетика

3. Энергосбережение кондиционирования Стройиздат, 1990.- 624с.

4. Сигал А.И. Повышение эффективности рециркуляции снижения выбросов оксидов азота в котельных установках энергетика.-1997.- №2.- 45-47.

5. Сажин Б.С. Основы техники сушки. М.: Химия,1984. 320 с. Ю.Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. -М.:Энергоатомиздат, 1988.-288с. П.Каримов З.Ф., Родичев Л.В. Новый способ снижения теплопроводах Промышленная энергетика. -1996.- Ш5.- 37-41.

6. Исаев СИ. Термодинамика. М.: Изд-во МГТУ им. П.Э.Баумана, 2000. 416с. теплопотерь в Промышленная

8. Алексеев технологических 1987.-272 с. Е.Л., энергетика нромышленных предприятий.Т.

9. Теплоэнергетика /В.Н.Юренев, Р.Г.Грановский, Г.И.Михалин и др.- М.: Энергия, Пахомов В.Ф. Моделирование и автоматизация процессов в нищевой промышленности. М.: Агропромиздат, 15.Бэр Г.Д. Техническая термодинамика.-М.:Мир,1977.- 518с.

10. Данилов О.Л., Леончик Б.И. Экономия энергии при тепловой М.: Энергоатомиздат, 1986.- 136 с.

11. Савельев Н. Использование тепловых насосов как направление процессов энергосбережения Промышленная энергетика.- 1992.-24.- 33 -35.

12. Стенин В.А.Метод переменных состояния в исследовании нестационарной теплопроводности//Теплофизические измерения в начале 21 века: Тез.докл. 4 Международной теплофизической школы 24-28 сентября 2001 г. Тамбов,2001.-Ч.2.-С.32-33.

13. Фролов В.Ф. Моделирование сушки дисперсных материалов. Л.: Химия, 1987.-208 с.

14. Кузнецов В.А. Судовые ядерные энергетические ядерных установки. Л.: Судостроение, 1989.-256с.

15. Крамеров А.Я. Инженерные Энергоатомиздат, 1984. 753с.

16. Стенин В.А. Энергоэффективность ценной реакции деления в прикладпых задачах ядерной физики//15 Международные Ломоносовские чтения. Сборник свойства пористых научных трудов.- Архангельск: ПГУ, 2003.-С.327-330.

17. Васильев Л.Л., Темкина А. Теплофизические материалов.- Минск: Наука и техника, 1971-.266 с.

18. Красников В.В.Кондуктивная сушка.- М.: Энергия, 1973.- 273 с.

19. Солоухин Р.И. Некоторые итоги и перспективы исследований в области тенло- и массообмена.- Минск: ИТМО, 1978. 51 с.

20. Лыков А.В. Явления переноса в капиллярно-пористых телах.- М.: Гостехиздат, 1954. -296 с.

21. Муштаев В.И. Сушка дисперсных материалов. М.: Химия, 1988.- 368 с.

22. Лыков А.В. Теория сушки.- М.: Энергия, 1968.- 472 с. расчеты реакторов. М.: сушке.

23. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки нищевых продуктов.М.: Пищевая промышленность, 1973. -282 с. 30.Куц П.С. Теплофизические и технологические основы сушки высоковольтной изоляции.- Минск: Наука и техника, 1979.- 320 с.

24. Лыков А.В. Тепломассообмен.- М.: Энергия, 1978. -480 с.

25. Рудобашта СП. Массоперенос в системах с твердой 1980.-248 с. ЗЗ.Романков П.Г. Массообменные процессы в химической технологии. -Л.: Химия, 1975.-336 с.

26. Аксельруд Г.А., Альтшулер М.А. Введение

27. Протодьяконов И.О. Явления переноса в процессах химической технологии.- Л.: Химия, 1981. -264 с. Зб.Шершнев А.А., Кошелев А.А., Елагина И.А., Стенин В.А., Богданова Э.А. Электрокинетический метод анализа форм связи влаги с материалом //Стекло и керамика. -№11.-1982.-С.20-21.

28. Векслер процессов Е.С., Горяйнов К.Э. Об при гидротермальной электрическом моделировании бетона массообмена обработке твердеющего фазой.- М.: Химия, //ДАН. -1963.-Т.150, №5.- 1097-1099.

29. Гамаюнов Н.И. Исследование процессов тепломассопереноса при сушке диснерсных материалов Тепломассообмен в капиллярно-нористых телах.Минск, 1980.-С.68-76.

30. Горобцова Н.Е. К вопросу об исследовании кинетики процесса сорбции Теория и техника сушки влажных материалов.- Минск, 1979. -С.68-73. 4О.Луцик П.П. Влияние пористой структуры и форм связи влаги на кинетику нестационарных гидротермических полей в дисперсных пористых телах: Автореф. дис. ...канд. техн. наук ИТМО им. А.В.Лыкова.-Минск,1967.- 20с.

31. Дущенко В.П. Свойства влажных материалов и методы их исследования Интенсификация тепломассопереиоса в процессах сушки.- Киев, 1979.- 53-60.

32. Зотов Н., Рабинович Л.И., Чураев Н.В. Экспериментальное исследование высокотемпературного испарения жидкостей из капилляров //ИФЖ.1978. Т 3 4 6 1035-1039.

33. Кремпев О.А.,Боровских В.Р., Долипский А.А. Скоростная сушка.- Киев, 1963.-382 с.

34. Никитина Л.М. Термодинамические параметры коэффициенты массопереноса во влажных материалах.- М.: Энергия, 1968.- 500 с.

35. Гинзбург А.С. Исследование механизма внутреннего тенловлагонереноса в процессе сушки при различных и способах энергоподвода Интенсификация древесины.- М.: Лесная усадочных деформаций тепловлагонереноса в процессах сушки.- Киев, 1979.- 45-53.

36. Шубин Г.С. Сушка промышленность, 1990.- 359 с.

37. Казанский М.Ф. О физической природе дисперсных тел при сушке Интенсификация тенловлагопереноса в процессах сушки.- Киев, 1979.- 35-45.

38. Кулагин И.И., Шершнев А.А., Стенин В.А. Исследование статики динамики сушки капиллярно-пористых материалов и электрокинетическим тепловая обработка методом// Тенло-и массообмен в процессах сушки: Тез.докл. Всесоюз. науч.конф. 1012 июня 1981г.- Чернигов, 1981.- 85.

39. Казанский В.М. Исследование твердения бетонов при температурах ниже нуля //ИФЖ.- 1972.- Т.22, №б.- 1060-1068.

40. Остапчук Н.В.К вопросу оптимального управления нроцессами тепло- и массопереноса при сушке//ИФЖ.- 1977.-Т.32, №2.- 304-311.

41. Панасюк А.Л. Влияние неоднородного Т.35, №1.-С.93-101.

42. Брусницин Ю.Д. Об определении воды в сварочных флюсах Сварка. 1963.-№3.-С.130-139.

43. Жуков Д.В. Расчетно-экспериментальный штучных метод нахождения рационального режима термообработки изделий Печи и сушила сварочных флюсов динамики процесса электрического и магнитного ноля на внутренний массоперенос в капиллярно-пористых телах//ИФЖ.-1978.- машиностроительной промышленности. -1973.-Вып.25, №6.- 43-48.

44. Корнораки В.В. Кондуктивная сушка Автоматическая сварка.- 1978.-№11.- 33-36.

45. Корнораки В.В. кондуктивной сушки 1011.

46. Пиевский И.М. Особенности сушки электродов с фтористо-кальциевым покрытием Материалы семинара по технологии сварочных материалов. -1973.С.26-

47. Исследование кинетики и дисперсных материалов ИФЖ.- 1979. -Т.35, №6.- 1004плавленых

48. Стенин В.А.,Титов Н.Я. Косвенный способ определения содержания водорода в наплавленном металле при ручной дуговой сварке Автоматическая сварка.-1977.-№10.-С.72-73.

49. Малинина Л.А. Тепловлажностная Стройиздат, 1977.-159 с.

50. Жуков Д.В. Исследование процесса сушки сварочных электродов марки УОНИ-13/55 //Печи и сушила машиностроительной промышленности.-1973. -Вып.25. -С.23-25.

51. Рыбин А.А. Энергосберегающая схема эксплуатации турбокомпрессорной установки Промышленная энергетика. -1997.- №2.- 26-27.

52. Тихомиров П.В. Теплотехника.- М.: Стройиздат,1991.-480с.

53. Герасимов Г.Теоретические основы автоматического регулирования тепловых процессов. М.: Высшая школа,1967.-206с.

54. Захаров В.М. Тепло- и массообмен при взаимодействии капиллярнопористых тел с газовым потоком.-Саратов: СПУ, 1973.-172 с.

55. Стенин В.А.,Титов Н.Я. Метод оценки кинетики удаления влаги ири сушке (прокалке) электродов// Сварочное производство.-1978.-№8.-С.48-49.

56. Горяйнов В.А.,Титов К.В. П.Я. Метод оценки кинетики по термообработки технологии сварочных флюсов// Тр.ин-та Ленингр.корабл.ин-т.-1981.-С.109-ИЗ. Лабораторный практикум теплоизоляционных материалов и изделий. М.: Высшая школа, 1972. -256 с.

57. Дудеров Г.Н. Практикум по технологии керамики и огнеупоров.- М.: Стройиздат, 1953.- 383 с.

58. Красников В.В. Массообменные характеристики и структурномеханические свойства пищевых продуктов. М.: ЦИНТП, 1964.-72 с.

59. Казанский М.Ф. Анализ Вып.130, №5.- 1059-1062. 70.Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена.- М.: Мир, 1988. -544с.

60. Ливчак В.И., Дмитриев А.Н. О нормировании тенловой защиты жилых зданий //АВОК.- 1997.- №3.-С.22-27.

61. Шершнев А.А.,Стенин В.А.,Цибин И.П.,Елагина И.А.,Тайгильдина Э.П. Определение оптимального времени сушки огнеупорных материалов// Огнеупоры. №4.-1983.-С.43-45. форм связи и состояния влаги, поглощенной дисперсным-телом, с помощью кинетических кривых сушки//ДАН СССР.-1960.обработка тяжелого бетона.- М.:

62. Стенин нористых В.А. Елагина И.А., и Крыльников новышение Ю.В., Разумов А.Е., Электрокинетический метод металлургических

63. Булгаков агрегатов: Н. онределения нараметров массообмена капиллярностойкости футеровки 1983г.и Тез.докл. Всесоюз.науч.конф. октябрь материалов//Торкретирование Новокузнецк, 1983.- С

64. Энергоэффективные строительные системы технологии//ПГС.- 1999.- №11.-С.35-40.

65. Кузьмин М.П. Электрическое моделирование нестационарных нроцессов теплообмена.- М.: Энергия, 1974.- 416 с.

66. Титов Н.Я., Стенин В.А. Электрокинетические явления в лабораторном эксперименте// Инженерно-физические проблемы новой техники: Тез. докл 5 Международного совещания 19-22 мая 1998г.-М.:МГТУ,1998.-С.424.

67. Стенин //Современная Т.2.- 24-26.

68. Стенин В.А., Титов Н.Я. Способ оперативного определения влажности обмазки сварочных электродов. Инф. листок №36-

69. Архангельск: ЦНТИ,1977.С.1-3.

70. Исаченко 8О.АпарцеБ В.П., М.М. Осипова Наладка В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. централизованного М.:Энергоиздат, 1981.-416с. водяных систем теплоснабжения. М.: Энергоатомиздат, 1983.-328 с. 81.СНиП 2.04.05-

71. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха Госстрой СССР. М.:АПП ЦИТП, 1992.-64 с.

72. Стенин В.А. Определение тепловых нагрузок в зданиях по укрупненным показателям при оценке энергоэффективности ограждений Пром. и гражд. стрво. -2000.- №6.- 24-25.

73. Роуч П. Вычислительная гидродинамика.- М.: Мир,1980. -616с.

74. Адиутори Е.Ф. Новые методы в теплопередаче.- М.:Мир,1977.- 230с.

75. Стенин В.А., Титов Н.Я. Принудительный обдув при прокалке влажных сварочных электродов. Инф. листок №340-76. -Архангельск: ЦНТИ, 1976.-С. 1-3.

76. Карташов Э.М. Аналитические методы решения краевых задач нестационарной теплопроводности ИФЖ.- 2001.- Т.74, №2.- 171-195. В.А. Электрокинетический метод оптимизации сушки наука и образование в решении проблем экономики европейского севера: Материалы Международной НТК ноябрь 2004г.- Архангельск: АГТУ, 2004.-

77. Стенин ЦНТИ, 1977.-C.l-3. В.А., Титов Н.Я. Сверхкритическая прокалка сварочных электродов с фтористокальциевым покрытием.- Инф. листок №66-77.- Архангельск:

78. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории тенлонроводности.Ч.

79. Высшая школа, 1982.-327с.

80. Методы расчета сопряженных задач теплообмена/ Э.К.Калинин, Г.А.Дрейцер, В.В.Костюк, И.И.Берлин. М.: Машиностроение, 1983. 232с. 9О.Флетчер К. Численные методы на основе метода 1988.-532 с.

81. Андерсен Д. Вычислительная гидромеханика Мир, 1990. -384 с.

82. Методы решения обратных задач теплопереноса/ Л.А. Коздоба, П.Г.Круковский. Киев: Наук, думка, 1982.- 360с.

83. Боглаев Ю.П. Вычислительная Высшая школа, 1990.- 544 с.

84. Гибридпое моделирование тепловых процессов/ Ю.М.Мацевитый, И.Купеш. Киев: Наук, думка, 1987.- 268с.

85. Ермаков СМ.Курс статистического моделирования.-М.:Наука, 1976.-320с.

86. Новиков В.И. Прикладная термодинамика и теплопередача.М.:Атомиздат,1977.-352с.

87. Патанкар Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости.- М.:Энергоатомиздат,1984. -152с.

88. Стенин В.А., Титов Н.Я. Методика прокалки сварочных флюсов. Инф. листок №160-77.- Архангельск: ЦНТИ, 1977. -С.1-3.

89. Стенин ЦНТИ, 1979.-С.1-3. 1О

90. Крейт Ф. Основы тенлопередачи. М.:Мир,1983. 512с.

91. Овсянников М.К., Петухов В.А. Эффективность топливоиспользовапия в судовых дизельных установках.- Л.:Судостроение, 1984.- 96с. В.А., Титов Н.Я. Комбинированный способ определения влажности покрытий сварочных электродов. Инф. листок №230-79.- Архангельск: В.А., Титов Н.Я. Транзисторная приставка для усиления электрокинетического сигнала. Инф. листок №369-77.- Архангельск: ЦНТИ, 1977.математика и программирование.- М.: и теплообмен. Т.1.- М.: Галеркина.- М.: Мир, -М.:

92. Гухман А.А. Об 1986.-384 с.

93. Абрамов Д., Кацман Ф. Новые международные экологические требования к выбросам судовых дизелей// Морской флот.-1999.- №5.- 28-29.

94. Леонова В.Ф. Термодинамика. М.: Высшая школа, 1968. -158 с.

95. Селиверстов В. М. Утилизация тенла в судовых дизельных установках. Л.: Судостроение, 1973.- 254с.

97. Способ работы тонлива АН УССР. Институт технической тенлофизики.- Киев: Наукова думка, 1989. 149с. двигателя внутреннего сгорания: А.с. SU 1629581 А1, основаниях термодинамики. М.: Энергоатомиздат, МКИ F 02 В 43/08 Носков Н.И., Передрий В.Ф., Петренко Л.А. (SU). 4с.: ил. 1 Ю.Стенин В.А.Термохимическая регенерация тонлива в камерах сгорания// Краткие сообщения 23 Российской школы но проблемам науки и технологий 23-26 нюня 2003г. Екатеринбург: Уро РАН,2003.- 54-56.

98. Способ дожигания остатков ядерного топлива атомной подводной лодки для обогрева объектов через корабельный блок отопителя и корабельный блок отонителя: Натент RU 2179341 С2, МКИ G 21 D 9/00 Ю.В.Соловьев, В.А.Стенин (RU).-IO с ил.

99. Михеев В.Н. Газовое топливо и его сжигание.- М.:Недра, 1966.- 327с. ПЗ.Маслов В. В. Современные методы снижения содержания вредных веществ в отработавших газах //Судостроение.- 1995.- 8-9.- 18-22.

100. Равич М.Б. Топливо и эффективность его иснользования. М.: Наука, 1971.-358с.

101. Бластом Дж. Эксперименты по нетрадиционным системам смазывания двигателей №3.-С 7-10.

102. Ричарде П. Системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания легковых автомобилей //Автомобильная нромышленность США.-1991.-№6.-С.15-16.

103. Хейвуд Р. Анализ циклов в технической термодинамике.- М.: Энергия, 1979.-280С.

104. Андрющенко А.И. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок.- М.: Высшая школа, 1968.-288с. внутреннего сгорания //Автомобильная нромышленность США.- 1993./ М.В.Котов, В.М.Котов,

105. Григоров О.Н. Электрокииетические явления.- Л.:ЛГУ, 1973.-372 с.

106. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии.- Л.:Химия, 1974.- 246 с.

107. Касимзаде М.С. Электрокинетические иреобразователи информации. М.: Энергия, 1973.- 122 с.

108. Воюцкий С. Курс коллоидной химии.- М.гХимия, 1974.-278с.

109. Коллинз Р. Течение жидкости через пористые материалы. М.: Мир, 1964.-398 с. 125.Леб Л. Статическая электризация.-М.:Госэнергоиздат, 1963.- 289 с.

110. Крюковский М.:Машгиз,1956.-196с.

111. Благовещенская В.В. Технология изготовления электродов для дуговой сварки. М.: Машиностроение, 1966.- 146с.

112. Григорьев П.Н. Растворимое стекло. М.: Промстройиздат, 1956.- 358с.

114. Стенин Титов Н.Я. Электрический датчик для определения сушкивлажности защитного газа. Инф. листок №339-79.- Архангельск: ЦНТИ,1979.-С.1-3. В.А.,Титов Н.Я. Оценка эффективности процессов прокалки при различной исходной влажности покрытий сварочпых электродов// Сварочное производство. -1979.-№7.-С.24-25.

115. Стенин В.А.,Титов Н.Я. Выбор режима термообработки покрытых электродов для дуговой сварки// Сварочное производство.-1981.-№6.-С.32-33.

116. Уэндланд У.Термические методы анализа.-М.:Мир,1978.- 526с.

117. Елейникова техника,1976.- 158с.

118. Атабеков Г.И. Основы теории цепей.- М.:Энергия,1968.-424с.

119. Стенин термодиффузии на В,А., Титов Н.Я. К вопросу определения эффекта// коэффициента вузов. основе электрокинетического Известия Л.С. Тепловые четырехполюсники. -Минск: Наука и Н.Н. Производство электродов для дуговой сварки. Энергетика.-1978.-№7.-С.80-84.

120. Стенин В.А.,Титов Н.Я. Электрокинетический метод анализа фазовых превращепий при термообработке капиллярпо-пористых материалов// Известия вузов. Энергетика.-1980.-№5.-С. 122-126.

121. Стенин В.А.,Титов Н.Я. Электрокинетические явления в технологии пористых структур. -Северодвинск: Севмашвтуз, 1997.-131с.

122. Стенин В.А., Титов Н.Я., Кононов В.А. Методика Сварочное нроизводство.-1996.-№ 11.-С.30-31. неразрушающего экспресс-анализа влагосодержання нри термообработке сварочных материалов//

123. Берлииер М.А. Электрические измерения, автоматический контроль и регулирование влажности.-М.;Энергия,1965.-231с. ИО.Белозеров Н.В. Технология резины. М.: Химия, 1964.-470с.

124. Бутт Ю.М. Практикум но химической феномены технологии технологии вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1973.-420с. 142.ДОЛГОИОЛОВ Н.Н. Основные строительных материалов//Строительные материалы.-1993- 6.-С.21-23.

125. Стенин В.А. Электрокинетический метод контроля нроцесса твердения известково-цементного раствора//Строительиые материалы.- 1994.-№8.-С.12-13.

126. Якубовский В.В. Железобетоиные Высшая школа, 1970.-325с.

127. Перегудов В.В. Электрический метод контроля термообработки силикатного кирнича// Строительные материалы.-1980.- 4.-С. 19-20.

128. Стенин В.А. О возможности разработки электрокинетического снособа определения нродолжительности сушки пиломатериалов Деревообрабатываюш;ая нромышленность.-1996.-]2 5.- 12-13.

129. Перегудов Е.С. В.В. Справочник Тепловые по сушке и древесииы. установки в М.: Лесная нромышленность, 1990.-304с. процессы технологии строительных изделий и деталей.- М.:Стройиздат,1983.- 416с.

130. Реклейтис Г. Онтимизация в технике.- М.:Мир,1986.- 349с.

131. Кириллин В.А.,Сычев В.В.,Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика.М.:Энергоатомиздат, 1983.-416с.

133. Деруссо Мнр,1970.-343с. 154.Сю Д., Мейер А. Современная теория автоматического управления и ее применение. -М.:Машнностроение, 1972.-544с. снравочиик/ Под общ.ред. В.Н.Юренева, П.Д.Лебедева.-М.:Энергия,197б.-638с. И.А.Технология фарфорового и фаянсового нроизводства.состояний в теории управления. -.М.: М.:Легкая индустрия,1975.- 356с. П. Пространство и бетонные конструкции. М.:

134. Стенин В.А.Физическое моделирование сопряженной задачи теплообмена /Современные промышленные технологии: Материалы 1 Всероссийской НТК декабрь 2004г. Н. Новгород: МВВО АТН РФ,2004.-С.9-10.

135. Способ работы двигателя внутреннего сгорания: Натент RU 2261346 С1, МКИ F 02 В 47/02 В.А.Стенин (RU). 4 с.:ил.

136. Иванов Г.С, Дмитриев А.Н. Нроблемы энергосбережения в зданиях в теплофизическом и энергетическом аспектах технического нормирования Пром. и гражд. стр-во. -1998.- №10.- 22-25.

137. Бесекерский В.А., Нопов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975.- 520с.

138. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.- 599с.

139. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия, 1968.- 304с.

140. Стенин совершенствованию В. А. Оценка энергосберегающих ограждающих мероприятий конструкций по теплоизоляции зданий Промышленная энергетика. 2000.- №8.- 2-3.

141. Ермолов И.Н. Методы и средства контроля качества.- М.:Высшая школа, 1988.-368с.

143. Краснощеков Е.А.,Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче.-М.:Энергия, 1969.-264с.

144. Стенин В.А. Передаточные функции и термическое сопротивление теплопередачи при конденсации пара в вертикальной трубе// Теплообмен и потока: Тез.докл. 6 диагностики Титов П.Я. Устройство для определения влажности защитного газа при сварных работах. Инф. листок №17-82.- Архангельск: ЦНТИ, гидравлическое сопротивление при движении двухфазного Всесоюз.науч.конф. 24-26 октября 1978г.- Л.,1979.-С.42.

145. Стенин В. А. Нетрадиционный метод тепловой трубопроводных систем// Судостроение.-1996.-№5-6.-С.28-29.

146. Стенин В.А. К вопросу термоциклической обработки металлов.- Л., 1988.9с.-Деп. в ЦНИИ «Румб» 05.12.87, №ДР-2844.

147. Стенин В. А. Анализ нестационарной теплопроводности с позиций электронной теории.- Л.,1990.-12с.-Деп. в ЦНИИ «Румб» 12.12.89, №ДР-3223.

148. Стенин В.А. Новые методы контроля в технологии материалов.- Л.,1989.-12с.-Деп. в ЦНИИ «Румб» 23.09.88, оДР-ЗОЗО.

149. Сапожников В.М. Монтаж и испытания термообработки и гидравлических пневматических систем. М.: Машиностроение, 1972.- 426с.

150. Глинка Н. Л. Общая химия. Л.: Химия,1979.-560с.

151. Стенин В.А.Параметры

152. Хейвуд М.:Мир,1983.-492с.

153. Овсянников М. К., Петухов Справочник. Л Судостроение, 1986.-492с.

154. Способ работы тепловой электрической станции: Патент RU 2247840 С2, МПК F 01К 13/00/В.А.Стенин (RU).- 5 с.:ил.

155. Ренич Б.С. Моделирование выбросов оксидов азота при сжигании углей//ИФЖ. -1999.-Т72,Яо1.-С.20-25.

156. Стенин В.А.Термодинамическая эффективность комбинированного преобразования энергии Современные проблемы математики и естествознания: Материалы 9 Всероссийской НТК июнь 2004г. Н. Новгород: МВВО АТН РФ,2004.С.28-29.

157. Стенин моделирование сопряженной задачи В. А.Математическое теплообмена Современные проблемы математики и естествознания: Материалы 8 Всероссийской НТК апрель 2004г. Н. Новгород: МВВО АТН РФ,2004.-С.28-29.

158. Трембовля В.И. Теплотехнические иснытания котельных М.:Энёргия,1977.-296с.

159. Отопление и вентиляция.Ч.1/ П.Н.Каменев, А.Н.Сканави, В.Н.Богословский и др.-М.:Стройиздат, 1975.-483с.

160. Фаткуллин P.M. Эффективное уменьшение выбросов оксидов азота по упрощенной рециркуляции дымовых энергетика. -1996.-.№5.-С.28-29. газов на котлах ДКВР Промыщленная установок.-

161. Стенин В.А. Снижение вредных выбросов котельных установок малой нроизводительности //ЭКИП.-2001 .-№4.-С.26-27.

162. Егин Н.Д. Автомобиль на твердом Tdiiell Вестник машиностроения.-1997.№11.-С.49-50.

163. Стенин безонасность: В.А. Повышение докладов эффективности 6 котельной установки термохимической регенерацией уходящих газов// Энергетика: экология, надежность, Материалы Всероссийской научно-технической конференции 6-8 дек. 2000г. Томск: Изд-во ТПУ,2000.- Т.1.-С.110-113.

164. Стенин В.А.Комбинирование термодинамических циклов нреобразования энергии на тенловых электростанциях// Промышленная энергетика.- 2004. №6.С.38-39.

165. Ваншейдт В. А. Судовые двигатели внутреннего сгорания.Л.: Судостроение, 1977.-562с.

166. Стенин В.А. Совершенствование методики расчета нри иснытаниях систем на герметичность //Вестник машиностроения.-2001.->Го6.-С.22-23.

167. Стенин В.А. К оценке энергоэффективности нрикладных задач ядерной физики// Современные проблемы математики и естествознания: Материалы 7 Всероссийской НТК 23 декабря 2003г. Н. Новгород: МВВО АТН РФ,2003.-С.4-5. 19О.Кушуль

168. Свиридов В.М. Ю.Б. Новый тин двигателя и внутреннего сгорание в сгорания.дизелях.Л.:Судостроение,1965.-211с. Смесеобразование Л.:Машиностроение,1972.-224с.

169. Снособ сжигания углеводородного тонлива: Патент RU 2209369 С2, МКИ F 23 С 11/00 В.А.Стеннн (RU). 4 с.:ил.

170. Стенин В.А., Мюллер О.Д., Криуля А.С.Тенловизионный контроль котла ТГМЕ-464//Промышленная энергетика.-1994.-Jro 12.-С. 14-15.

171. Стенин В.А., Мюллер О.Д., Криуля А.С.Сравнительная оценка нотерь тенлоты в окружающую среду котлом ТГМЕ-464 Промышленная энергетика.-1995.№10.-С.16-17.

172. Стаценко В.Н. Эффективность нрименения водотонливных эмульсий в судовых котлах// Судостроение.-1999.-JNr22.-C.31-34.

173. Беляев А.А. Модель автотермической газификации высокозольного слое// Промышленная тонлива нри двухстадийном энергетика.-1996.-?о8.-С.28-35. сжигании во взвешенном

174. Стенин В.А. Совершенствование теплового цикла дизеля// Известия вузов.Машиностроение.-2000.-№5-6.-С.61-64.

175. Владимиров В.И. Практические задачи и по эксплуатации ядерных М.: реакторов. М.: Атомиздат, 1976. 296с.

176. Стерман Л.С. Тепловые Энергоиздат,1982.- 456 с.

177. Баскаков А.П. Теплотехника.- М.: Энергоиздат,1982.- 264 с.

178. Смирнов И.А. Система теплоснабжения с применением тепловых насосов Теплоэнергетика.- 1992.- 11.- 33 37.

179. Янтовский Е.Н. Парокомпрессионные теплонасосные установки. М.: Энергоиздат, 1982. 144 с.

180. Стенин В.А. Использование теплонасосной установки в регенеративном цикле// Промышленная энергетика.-1996.-№12.-С.39-40.

181. Соколов Е.Я. Развитие 1993.-№ 12.-C.3-7.

182. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые 1963.-360С.

183. Малафеев В.А. Основные проблемы и задачи совершенствования систем теплоснабжения//Энергетик.-1991.-№ 4.-С.12-14. 2О

184. Везиришвили Ш. Энергосберегающие теплонасосные системы тепло и хладоснабжения. М.: МЭИ, 1994.-256с.

185. Пасков В.В. Повышение эффективности коммунальных систем централизованного теплоснабжения//Теплоэнергетика.- 1993.- №12.- 23-24.

186. Стенин В.А.Теплонасосная установка для снижения удельного расхода сетевой воды в системах теплоснабжения//Промышленная энергетика.-1997.-№6.С.35-36. 2 Ю.Стенин В.А. Тепловой насос с вихревой трубой для систем воздушного отопления//Промышленная энергетика.-1999.-№3.-С.33-35.

187. Козлов В.И. Судовые энергетические установки. Л.: Судостроение, 1975.-479с.

188. Янтовский В.И. Коэффициент преобразования воздушно-капельпого теплового пасоса// Промышленная энергетика.-1987.- 10.-С.23-25. 21 З.Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждепия. М.:Энергоиздат,1981.-320с. сети. М.: Госэнергоиздат, теплофикации в. России Теплоэнергетика.электрические электростанции.

189. Вихревые аппараты/А.Д.Суслов и др. М.: Машиностроение, 1985.-256с.

190. Иванов B.C. Основы математической статистики.- М.: Физкультура и спорт, 1990.- 176с.

191. Конденсатор: А.с. SU 1559246 А1, МКИ F 28 В 5/00 В.А.Чистяков, Е.В.Глубоков, В.А.Стенин (SU). 4 с.:ил.

192. Способ теплоснабжения: Патент. RU 2239129 С1, МКИ В.А.Стенин (RU). 6 с.:ил.

193. Стенин В.А., окружающей среды и Титов Н.Я. Снижение уровня теплового загрязнения энергосбережение проблемы с помощью техники: теплонасосной Тез. докл 5 повой F 24D 3/18 установки//Инженерпо-физические

194. Стенин В.А. Международного совещания 19-22 мая 1998г.-М.:МГТУ,1998.-С.308-

195. Использование ТНУ для снижения уровня теплового загрязнения окружающей среды// Поморье в Баренц-регионе: экология, экономика, социальные проблемы, культура: Тез. докл. III Международной конференции 24-29 июня 1997г.- Архангельск: Ин-т эколог, проблем Севера УрО РАН, 1997. 114.

196. Стенин В.А. Снижение вредных выбросов в уходящих газах ГТУ за счет термохимической утилизации теплоты// Поморье в экология, культура: Тез. докл. Международной Баренц-регионе: экономика, конференции июнь 2000г.- Архангельск: Институт экологических проблем Севера УрО РАН, 2000. 218.

197. Степин В.А. Оптимизация комбинированного преобразования энергии в компрессорной установке //Промыщлепная энергетика.-2002.-№11 .-С.33-34.

198. Стенин В.А. Определепие чувствительности ограждающих конструкций зданий при оценке их эпергоэффективности//Пром. и гражд. стр-во.-2002.- Я912.С.29.

199. Стенин В.А. Метод перемеппых состояния в задачах теплофизики 14 Международные Ломоносовские чтения: 395-398.

200. Стенин В.А.Оценка герметичности систем ВВД при испытаниях методом математического интеллектуальным моделирования//У технологиям: Международная докладов, НТК сентябрь но морским Сборник 2003г.-СанктСб.научн.трудов.-Архангельск:ПГУ,2002.- Петербург: Изд-во БГТУ «Военмех», 2003. -С. 119-120.

201. Стенин В.А.Система теплоснабжения с каскадной ТНУ и водяным контуром //Промышленная энергетика.-2005.-М2.-С.30-32.