2023 № 01-02 Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/68536

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 12 з 12

Оцінка моделі розрахунку маси теплоносія першого контуру АЕС з блоками ВВЕР-1000
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Коба, Костянтин Миколайович; Лис, Степан Степанович; Кравець, Тарас Юрійович; Юрасова, Оксана Георгіївна; Галянчук, Ігор Романович
Під час проектування АЕС з блоками ВВЕР-1000, які сьогодні становлять основу атомної енергетики України, розвиток інформаційно-обчислювальних систем (ІОС) був недостатній для вирішення багатьох завдань через малі потужності обчислювальних систем. В даний час багато ІОС замінено на новіші, обчислювальні можливості яких у тисячі разів перевершують своїх попередників. Завантаження ІОС зараз не перевищує 1% – 2%, це пов'язано з використанням спрощених моделей. Запропоновано модель, яка адекватно описує розглянуті процеси та може працювати в режимі реального часу, що суттєво збільшує діапазон використання. Вона має незначну обчислювальну трудомісткість, отже, може бути реалізована на існуючій ІОС. Запропоновано методику, яка в результаті проведеного тестування показала свою ефективність і в ряді випадків, більш високу точність та роздільну здатність.
Методологія визначення натягів бандажних кілець турбогенераторів середньої потужності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Третяк, Олексій Володимирович; Кравченко, Станіслав Сергійович; Богожавець, Олег Миколайович; Назаренко, Вячеслав Вікторович; Жуков, Антон Юрійович
Представлена робота присвячена методології визначення натягів бандажних кілець методом розрахунку напружень в деталях бандажного вузла ротора. Були проведені: статичний розрахунок центруючого кільця у стані спокою, статичний розрахунок центруючого кільця при номінальній частоті обертання та статичний розрахунок центруючого кільця при угонній частоти обертання. Ці розрахунки вперше були виконані в тривимірній постановці за методом математичного моделювання.
Методологія розрахунку гідрогенераторів в задачах міцності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Кобзар, Ігор Володимирович
У статті розглянуті основні причини вібрації у підп'ятнику гідрогінератора-двигуна потужністю 320 МВт. Розглянуті основні типи внутрішніх та поверхневих дефектів, що виникають на робочій поверхні диску підп'ятника у процесі довготривалої експлуатації. Представлено метод тривимірного моделювання подібних дефектів та запропонована оцінка напружено-деформованого стану диска підп'ятника, з урахуванням основних зусиль, що діють на робочу поверхню за допомогою метода скінченних елементів. Проведено аналіз можливої подальшої експлуатації дисків з подібними дефектами, відповідно до технічних вимог, та розглянуто шляхи їх усунення.
Підвищення ефективності топкового процесу низькотемпературних печей малої потужності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Абдулін, Михайло Загретдинович; Бєтін, Юрій Олексійович
З проблемами ефективної організації топкових процесів у пекарських низькотемпературних печах зіткнулися світові виробники печей для харчової промисловості. З метою підвищення рівня ефективності організації топкового процесу в печах з виробництва кексів та вафельного листа до Науково-виробничого підприємства "СНТ", звернулося керівництво однієї із європейських компанії – виробників низькотемпературних печей малої потужності. Такі ж самі проблеми існують при роботі печей і на деяких кондитерських фабриках в Україні. Авторами статті був проведений аналіз ефективності організації топкових процесів у промислових пекарських печах, що працюють на природному газі, які організовані двома різними технологіями спалювання: у пекарській печі з випікання кексів топковий процес організований за допомогою пальникового пристрою вихрового типу, що працює в імпульсному режимі; у печі з випікання вафельного листа реалізована мікрофакельна технологія спалювання газу. Виявлено деякі недоліки використання вищезгаданих технологій для даних печей та запропоновано шляхи їх усунення.
Особливості розрахунку систем охолодження газових турбін
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Тарасов, Олександр Іванович; Литвиненко, Оксана Олексіївна; Михайлова, Ірина Олександрівна; Ісмайлов, Владислав Олександрович; Науменко, Світлана Петрівна
Системи охолодження газових турбін мають розгалужені мережи різноманітних каналів, гідравлічні та теплообмінні можливості яких визначають необхідну витрату повітря для охолодження деталей турбін і, таким чином, безпосередньо впливають на економічність ГТУ. Елементами систем охолодження, зокрема, є дроселі, діафрагми, ущільнення, отвори, які є регулюючими органами, або елементами, які піддержують тиск в системі. У каналах такого типу, як правило, має місто значне падіння тиску і тому при розрахунках потрібно дуже прискіпливо враховувати зміну щільності повітря уздовж каналу. Тому тут наведено розроблений авторами метод визначення гідравлічного опору в отворах, який дуже добре збігається з експериментальними даними. Показано, як слід враховувати стисливість повітря на коефіцієнт гідравлічного опору каналів охолодження, що дозволяє застосовувати численні експериментальні залежності для коефіцієнтів гідравлічного опору нестисливих рідин. Запропоновано метод розрахунку гідравлічних опорів отворів шляхом дефрагментації їхнього загального гідравлічного опору на окремі компоненти. Створено узагальнену залежність для гідравлічного опору розвантажувальних отворів у дисках, у монтажних зазорах між хвостовиками лопаток та дисками з урахуванням поперечних потоків повітря.
Методика визначення повних втрат в соплових решітках турбомашин
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Лапузін, Олександр Вікторович; Суботович, Валерій Петрович; Юдін, Юрій Олексійович; Науменко, Світлана Петрівна
Для оцінки рівня аеродинамічної ефективності соплових решіток парових і газових турбін запропонований метод, в якому замість коефіцієнта втрат кінетичної енергії визначається коефіцієнт повних втрат, який враховує як втрати кінетичної енергії так і кінематичні втрати. Цей метод перетворює вихідний нерівномірний просторовий потік за решіткою у вісесиметричний циліндричний. В протестованій кільцевій решітці з циліндричними меридіональними границями коефіцієнт повних втрат приблизно на 0,02 перевищує коефіцієнт втрат кінетичної енергії. Врахування кінематичних втрат при виконанні теплових розрахунків турбін відкидає необхідність не зовсім обґрунтованого корегування коефіцієнта втрат кінетичної енергії соплової решітки на 0,01 –0,03, що підвищує точність розрахунків.
Підвищення ефективності нагрівання металу у високотемпературних агрегатах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Петрик, Богдан Вячеславович; Назаренко, Ірина Анатоліївна; Петрик, Алексій Анатолійович
У даній статті розглянуто вдосконалення теплових режимів нагріву металу в нагрівальних колодцях та виконано оцінювання режимів нагрівання металу у високотемпературних агрегатах, що впливають на якість продукції. Розглянуто основні фактори, які впливають на собівартість продукції, а саме, витрати шлаку та умовні витрати палива при різній температурі нагрівання та часі утримання металу. Описані розрахунки можуть бути використані в промисловості для вдосконалення процесу виробництва та зниження собівартість продукції. Тема дослідження режимів нагріву металу в нагрівальних колодцях є актуальною в контексті підвищення ефективності виробництва металевих виробів та зменшення затрат на виробництво. Основна проблема полягає в нестабільності теплових процесів в нагрівальних колодцях при змінних технологічних режимах. Метою дослідження є вдосконалення теплових режимів нагріву металу в нагрівальних колодцях з метою підвищення ефективності виробництва та зниження витрат. Проведено дослідження впливу технологічних затримок на теплові процеси в нагрівальних колодцях. Для аналізу теплових процесів в нагрівальних колодцях було використано розрахунковий спосіб, що дозволило оцінити вплив зміни технологічних режимів на показники нагрівання металу. Розрахунок товщини кірки, що вигорає, можна використовувати для превентивного керувати процесом нагрівання металу і попереджати розтин та окислення підкіркових газових пузирів. Що допоможе уникнути утворення дефектів рвана кромка та знизити кількість металу, що оплавляється, а також знизити витрати металу зі шлаком. Отримані результати можуть бути використані в виробництві металевих виробів для подальшого дослідження для удосконалення технологічних режимів нагріву металу в нагрівальних колодцях, зокрема, врахувати вплив інших факторів на теплові процеси та вивчити можливості ви- користання новітніх технологій для підвищення ефективності та конкурентоспроможності виробництва.
Про зниження шкідливого впливу котельних установок на природне середовище
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Воінов, Олександр Петрович; Елькін, Юрій Генрихович
Сучасне виробництво надає на природне середовище шкідливого впливу. Найістотніша його частина припадає на енергетику, а серед її об'єктів – на котельні установки. Сформувалася актуальна проблема зниження шкідливого впливу котелень на природне середовище. Можливими шляхами її вирішення є здійснення програми часткового, повного або надмірного оновлення парку зношених котлів. У нинішніх умовах повне та надмірне оновлення, що потребують великих ресурсів, є недоступними. Реально здійсненним шляхом вирішення проблеми у найближчій перспективі є часткове оновлення.
Пошук можливих конструктивних рішень для продовження експлуатації ЦВТ потужної турбіни АЕС після пошкодження лопаток ротора
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Усатий, Олександр Павлович; Черноусенко, Ольга Юріївна; Пешко, Віталій Анатолійович
Можливість швидкого відновлення роботи потужної турбоустановки в умовах АЕС після аварійного пошкодження робочих лопаток є вельми актуальною задачею, особливо в умовах дефіциту генеруючих потужностей в енергосистемі. Для прийняття відповідних рішень щодо зміни конструкції турбіни були проведені необхідні розрахункові дослідження циліндру високого тиску (ЦВТ) турбіни К-1000-60/3000 в проектній конструкції та без робочих лопаток п'ятого ступеня і з чотирма першими ступенями (без п’ятого ступеня) обох потоків турбіни. Результати дослідження термо- та газодинамічних параметрів потоку показали на наявність відмінностей в умовах роботи усіх ступенів турбіни та найбільш значними вони є для 4-го і 5-го ступенів. Відмічено суттєве зменшення внутрішньої потужності ЦВТ турбіни відповідно 35,5 МВт і 6,6 МВт та його внутрішньої ефективності відповідно на 11,8% і 2,1%. Враховуючи усі аспекти, які пов'язані з роботою енергоблоку найбільш вдалим рішенням щодо швидкого відновлення роботи потужної турбоустановки в умовах АЕС після аварійного пошкодження робочих лопаток є варіант конструкції ЦВТ без робочих лопаток п'ятого ступеня.
Construction materials of active zones of new generation nuclear reactors
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Yefimov, Olexander; Pylypenko, Mykola; Tiutiunyk, Larysa; Harkusha, Tetyana; Yesipenko, Tetyana; Motovilnik, Anastasiia
The materials of the article consider the analysis of construction materials of active zones of new generation nuclear reactors. The analysis reflects general ideas about the development of reactor technologies: in the 1950s and 1960s, the first generation of reactors was created; in the early 1970s, the operation of industrial reactors began - reactors of the second generation: pressurized water reactors (WWER, PWR), boiling water reactors (RBMK, BWR), heavy water reactors (CANDU), as well as gas-cooled reactors (AGR). Further development of some types of reactors made it possible to create reactors of the third generation in the 1980s. Priority when choosing directions of development in the category of revolutionary projects should have proposals capable of bringing a new quality to solving the problems of the nuclear energy industry of the future. Promising reactors have advantages in economy, safety, reliability and non-proliferation of nuclear materials. The effectiveness and reliability of structural materials are determined by the totality of changes in the characteristics of the materials as a result of the entire complex of phenomena occurring in them in the field of irradiation, in connection with the changing parameters and operating conditions. The use of high-purity metals as initial components of new structural materials and the development or optimization of their smelting technologies should ensure the required level of characteristics and properties of products made from them. The implementation of these concepts should be ensured by the development of new structural materials: ferritic-martensitic and austenitic steels, nickel and other new alloys.
Математичне моделювання виправлення форми ротора гідроагрегату в тривимірній постановці
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Макаров, Павло Миколайович
Представлена робота присвячена переклинуванню обода ротора гідроагрегату для відновлення його геометрії. Для оцінки технічного стану ротора попередньо виконуються вимірювання його форми. Форма ротора розкладається в ряд Фур'є, визначається розташування його геометричної осі та еліптичність. Потім вимірюються вібрації для оцінки можливості подальшої експлуатації. І на останньому етапі виконується механічний розрахунок в тривимірній постановці для врахування розширень, що компенсують механічні деформації.
Розробка та дослідження дифузійностабілізаторного пальника з нішею
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Черноусенко, Ольга Юріївна; Бутовський, Леонід Сергійович; Мороз, Олег Сергійович; Куник, Арсен Андрійович; Хілімончук, Дмитро Ігоревич
У статті наведено результати досліджень щодо розробки та натурних випробувань в стендових умовах мікродифузійного стабілізаторного пальникового пристрою прямокутного щілинного типу з нішовим поглибленням по всьому периметру пальника. Повітря проходить через прямокутну щілину, газове паливо на горіння подається в зону рециркуляції через систему отворів в торцевій стінці стабілізатора. З боку вихідного торця стабілізатора розташоване нішове поглиблення. Як показали дослідження, нішове поглиблення являється додатковим джерелом стабілізації і інтенсифікації горіння факелу. Отримані експериментальні дані та розрахункові залежності щодо стабілізації факелу на режимах "бідного" зриву. Показано, що стала робота пальника на бідній межі розширюється – коефіцієнт надлишку повітря підвищується при збільшенні ширини стабілізатора, діаметра газораздавальних отворів, коефіцієнту затінення пальника і температури повітря, а також при зменшенні швидкості повітряного потоку. Результати досліджень показали, що "багатий" зрив факелу – зрив полум'я при поступовому збільшенні витрати газу, має місце при коефіцієнтах надлишку повітря, які менше одиниці. Це забезпечує надійну роботу пальника при розрахункових режимах роботи щодо коефіцієнту надлишку повітря α = 1, 15 – 6,0 і швидкості повітряного потоку Wn = 12,0 м/с. Отримана залежність, яка визначає вплив режимних і конструктивних факторів на характеристики багатого зриву факелу. Сталість роботи пальника на багатій межі підвищується – коефіцієнт надлишку повітря зменшується, при збільшенні ширини стабілізатора, коефіцієнту затінення пальника, температури повітря і зменшенні швидкості повітря. Отримані експериментальні дані і розрахункові залежності щодо довжини зони горіння в пальниковому пристрої. Встановлено, що при розрахунковому коефіцієнті надлишку повітря α = 2,0 і більших коефіцієнтах відбувається повне вигоряння палива на довжині топкового простору Х = 1000 мм. Відносна довжина факелу зменшується при підвищенні коефіцієнту затінення пальника і температури повітря. Заміри шкідливих оксидів азоту показали, що максимальний вміст оксидів спостерігається при коефіцієнті надлишку повітря α = 1,0 і складає 125 мг/м3, що менше гранічних значень, які допускаються нормативними документами.