Інтегровані технології та енергозбереження
Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/65760
Офіційний сайт http://ite.khpi.edu.ua/
В публікаціях журналу виконується аналіз розвитку енергетики та сучасних методів енергозбереження. Розглядаються питання та проблеми сучасної енергетики, енерготехнології енергоємних галузей промисловості; нетрадиційної енергетики, ресурсозбереження; питання моделювання процесів промислового обладнання, процеси та обладнання різноманітних галузей промисловості (хімічної, харчової, комунальної енергетики, медичного обладнання тощо); питання автоматизованих систем управління та обробки інформації, тепло- та масообмінні процеси та обладнання спеціальної техніки; питання та проблеми електроенергетики та енергетичного менеджменту.
Рік заснування: 1998. Періодичність: 4 рази на рік.
Новини
Журнал «Інтегровані технології та енергозбереження» включений до переліку наукових фахових видань ВАК України (Додаток 8 до наказу Міністерства освіти та науки України №1328 від 21.12.2015)) у галузі технічних наук та виходить по тематичним напрямкам, які відображають напрямки діяльності наукових шкіл університету та потенційних здобувачів наукових ступенів і вчених звань.
Переглянути
12 результатів
Результати пошуку
Документ Комплексна теплова інтеграція процесу ректифікації суміші бензол-толуол(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Рищенко, Ігор Михайлович; Биканов, Сергій Миколайович; Горбунов, Костянтин Олександрович; Миронов, Антон Миколайович; Ільченко, М. В.Здійснено комплексну теплову інтеграцію процесу ректифікації суміші бензол-толуол. Теплова інтеграція проводилась за допомогою методів пінч-аналізу та із застосуванням термокомпресії. За основу взята принципова технологічна схема ректифікації суміші бензол-толуол продуктивністю 11 т/год. Для даної продуктивності на основі матеріального та теплового балансу розраховано витрати потоків, їх температури, теплове навантаження, потокові теплоємності. На основі розрахованих даних сформовано потокову таблицю. Для інтеграції обрано три гарячих потоки: дистилят, кубовий залишок та пар з верху колони, та два холодних потоки: початкова суміш та куб колони. Для здійснення термокомпресії розраховано необхідний ступень стиску парів. Для визначеного ступеня стискання розраховано температуру пара після стиску та температуру його конденсації. На основі техніко-економічних міркувань для даної технологічної схеми процесу ректифікації визначено мінімальну різницю температур Tmin=12 °С. Для обраної Tmin побудовано складові криві потоків. За допомогою метода табличного алгоритму визначено температуру пічна для гарячих і холодних потоків, які становлять ТН пинч=82 °С, ТС пинч=70 °С. Визначено мінімальну кількість гарячих і холодних утиліт: QНmin та QСmin. Для обраного Tmin отримано рекуперацію тепла у кількості Qрек=2186,82 кВт. Побудовано сіткову діаграму, розташовано теплообмінники у відповідності із СР та N правилами. Запропоновано технологічну схему процесу ректифікації після реконструкції із використанням термокомпресії. Модернізована схема включає використання чотирьох рекуперативних теплообмінників, одного підігрівача та двох холодильників для досягнення цільових температур потоків. Для здійснення термокомпресії пропонується встановити компресор. В якості теплообмінного обладнання запропоновано використання пластинчатих теплообмінників фірми Alfa Laval. Строк окупності запропонованого рішення складає приблизно два–два с половиною роки.Документ Дослідження процесів зовнішнього масопереносу при адсорбції з розчинів у апараті з перемішуванням(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Соловей, Валентин Миколайович; Горбунов, Костянтин Олександрович; Верещак, В. О.; Горбунова, Ольга ВолодимирівнаВивчено спосіб транспортно-контрольованого масопереносу до частинок, підвішених в посудині з мішалкою. Було досліджено рух частинок у рідині і запропонований метод розрахунку відносних швидкостей в термінах теорії локальної ізотропної турбулентності Колмогорова для масоперенесення. Для більш конкретної візуалізації складної хвильової форми турбулентності виявилися зручними концепції вихорів, які характеризуються швидкістю, масштабом (або хвильовим числом) і енергетичним спектром. Великомасштабні рухи масштабу містять майже всю енергію, і вони безпосередньо відповідальні за дифузію енергії по всьому посуду для перемішування за рахунок кінетичної енергії і енергії тиску. Однак більша частина енергії майже не розсіюється. Масштаб руху менше відповідає за передачу конвективної енергії ще меншим вихровим часткам. При ще менших масштабах вихорів, близьких до характерних мікромасштабів, як правило присутні дисипація в'язкою енергії й конвекція. Останній діапазон вирів отримав назву універсального рівноважного діапазону. Він був додатково розділений на область з малим розміром вихорів, підобласть в'язкої дисипації і область більшого розміру, підобласть інерційної конвекції. Вимірювання енергетичного спектра в змішувальній ємності показують, що існує діапазон, в якому діє так званий сепеневий закон "-5/3". Відповідно, теорія локальної ізотропії Колмогорова може бути застосована через існування внутрішньої підобласті. Оскільки інтегроване значення локальної швидкості розсіювання енергії узгоджується з потужністю на одиницю маси рідини від робочого колеса, майже вся енергія від робочого колеса в'язко розсіюється в вихорах мікромасштаба. Рекомендовано співвідношення масопереносу до частинок, підвішених в посудині з мішалкою. Результати експериментального дослідження приблизно на 12 % вище прогнозованих значень.Документ Інтеграція процесу теплообміну енергетичної установки(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Селіхов, Юрій Анатолійович; Коцаренко, Віктор Олексійович; Горбунов, Костянтин ОлександровичПоновлювані джерела енергії (ПДЕ) не обмежені геологічно накопиченими запасами. Їх використання і споживання не призведе до неминучого вичерпання запасів Землі, і вони не забруднюють навколишнє середовище. Основним мотивом прискореного розвитку відновлюваної енергетики в Європі, США і багатьох інших країнах є турбота про енергетичну незалежність і екологічну безпеку. Так, в странах ЄС прийнято програму досягнення вкладу ПДЕ в енергетичний баланс до 2020 року до 20%, а до 2040 р – до 40%. Відновлювана енергетика характеризується багатогранністю, різноманітністю. У переліку завдань, що виникають при реалізації проектів відновлюваної енергетики (ВЕ) (крім технологічних і технічних), залишаються питання оцінки можливості та ефективності використання ПДЕ для енергозабезпечення регіонів. Одночасно слід враховувати, що найчастіше користувача цікавлять комплексні оцінки з різних видів джерел енергії. У конкретних регіонах найбільш ефективним може стати або використання гібридних енергоустановок, або створення теплоенергетичних установок на різних типах відновлюваної енергії. У зв'язку з комплексністю даної проблеми, а також географічною «регіональністю» відновлюваної енергетики, стає можливим і актуальним тема цієї статті. Пропонується теплоенергетична установка для постачання: електроенергією, гарячою водою, гарячим повітрям і опаленням, в якій спільно з вітроелектрогенератором, двухконтурною сонячною установкою, використовується тепловий насос, акумулятори електроенергії і теплоти. Ця установка дозволяє зменшити собівартість теплової енергії за рахунок зниження матеріаломісткості і витрат на обладнання, економити органічне паливо; виробляти електроенергію і надлишок її віддавати в державну електромережу; зменшити теплове навантаження і забруднення навколишнього середовища.Документ Інтеграція технологічних потоків бражної та епюраційної колони в процесі виробництва ректифікованого етилового спирту(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Рябова, Ірина Борисівна; Гарєв, Андрій Олегович; Гарєв, Л. А.; Горбунов, Костянтин ОлександровичНа сьогодні етиловий спирт є речовиною, використання якої поширено у багатьох галузях промисловості. Технологія виробництва етанолу з будь-якої органічної сировини найчастіше включає ректифікацію, яка є енергоємним процесом. Висока ціна енергоносіїв і постійне її зростання призводять до суттєвого збільшення вартості продукції. Зменшення питомих витрат енергії на одиницю продукції може вирішити комплекс питань: по-перше, зменшити собівартість продукції, по-друге, в масштабах держави, полегшити енергозалежність від зовнішніх постачальників енергії. Детальний аналіз енергетичного потенціалу технологічних потоків з метою вирішення задачі зменшення енерговитрат надихає на розробку більш енергоефективних рішень організації цього процесу. Пошук альтернативних рішень демонструє, що одним з методів зменшення питомих витрат енергії на виробництво етанолу, зокрема таким, що не потребує тотальної реконструкції виробництва, є метод інтеграції процесів, що базується на пінч-аналізі. Екстракція даних технологічних потоків була здійснена на основі регламентної документації апаратурно-технологічної схеми установки централізованої розгонки ГФЕС (головної фракції етилового спирту) та звіту з енергоаудиту даної установки, який був здійснений на одному з спиртових підприємств України. Для теплової інтеграції існуючого процесу, було обрано дві колони установки централізованої розгінки етилового спирту :бражну та епюраційну. Були розраховані тепловий та матеріальний баланси цих колон установки ГФЕС. Для максимальної реалізації енергетичного потенціалу технологічних потоків, були використані принципи пінч-проектування та спроектовано сіткову діаграму. Для максимізації рекуперації теплової енергії було задано ΔТmin - 3ºС. Це призвело до необхідності використання енергоефективного теплообмінного обладнання. Суттєве зменшення використання зовнішніх утиліт (холодних на 48% та гарячих – на 38%) для обраних технологічних потоків та невеликий термін окупності проекту (близько трьох місяців) робить доцільним використання такого роду рішення проблеми.Документ Інтеграція роботи поновлюваних джерел енергії для гарячого водопостачання та опалювання будівель(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Селіхов, Юрій Анатолійович; Горбунов, Костянтин Олександрович; Стасов, В. А.Сонячна енергія широко використовується в сонячних системах, де поєднуються економічність та екологія. А саме це є важливим моментом в епоху виснаження енергетичних ресурсів. Використання сонячної енергії є перспективною статтею економії для всіх країн світу, відповідаючи їхнім інтересам ще й щодо енергетичної незалежності, завдяки чому вона впевнено завойовує стійкі позиції у світовій енергетиці. Вартість тепла, одержуваного за допомогою використання сонячних установок, значною мірою залежить від радіаційно-кліматичних умов місцевості, де застосовується сонячна установка. Кліматичні умови нашої країни, особливо південь, дозволяють використовувати енергію Сонця для покриття значної частини потреб у теплоті. Зменшення запасів органічного палива та його подорожчання призвели до розробок оптимальних технічних рішень, ефективності та економічної доцільності застосування сонячних установок. І сьогодні це вже не пуста цікавість, а усвідомлене прагнення домовласників зберегти не лише свій фінансовий бюджет, а й здоров'я, що можливе лише при використанні альтернативних джерел енергії, таких як: двоконтурні сонячні установки, геотермальні теплові насоси (ТН), вітроелектрогенератори. Особливо гостро проблема в теплопостачанні об'єктів житлово-комунального господарства (ЖКГ), де витрати палива на виробництво теплоти, перевищують у кілька разів витрати на електропостачання. Основними недоліками централізованих джерел теплопостачання є низька енергетична, економічна та екологічна ефективність. А високі транспортні тарифи на доставку енергоносіїв та часті аварії на теплотрасах ускладнюють негативні фактори, притаманні традиційному централізованому теплопостачанню. Одним із ефективних енергозберігаючих способів, що дають можливість економити органічне паливо, знижувати забруднення навколишнього середовища, задовольняти потреби споживачів у технологічному теплі є застосування теплонасосних технологій виробництва теплоти.Документ Інтеграція роботи системи теплопостачання(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Селіхов, Юрій Анатолійович; Рищенко , Ігор Михайлович; Горбунов, Костянтин ОлександровичУкраїна має величезний актив у вигляді існуючих мереж централізованого теплопостачання (ЦТ) та попиту на відповідні послуги. ЦТ трансформує європейський енергетичний сектор, залучає ефективні, локальні та відновлювані енергетичні ресурси там, де це раніше було неможливим. Однак, через стару матеріальну базу запчастин, недостатній рівень інвестицій та низький рівень управління, українські системи ЦТ є неефективними та такими, що не відповідають потребам споживачів. Досвід держав-членів Європейського Союзу в центральній Європі свідчить, що глибокі та послідовні реформи можуть вирішити поточні проблеми сектору теплопостачання, включать підвищення енергоефективності та економічної конкурентоспроможності, зміцнення екологічної стійкості та посилення енергетичної безпеки. Сектор ЦТ в Україні ще не зазнав структурного реформування, через яке вже пройшли інші галузі економіки: за останні 30 років якість послуг знизилася; субсидії зросли; стара матеріальна база розвалюється; з'являється питання чи варто продовжувати підтримку ЦТ. Як результат, сектор ЦТ України знаходиться в тяжкому стані, де фінансові, операційні та технічні проблеми посилюють одна одну. Необхідно докласти комплексні та добре сплановані зусилля задля створення умов для виходу із цього стану. Такі структурні реформи мають важливе значення для залучення інвестицій, необхідних для підвищення якості, ефективності та довгострокового потенціалу сектору ЦТ. У статті розглянута можливість застосування сучасних технологічних рішень для модернізації систем теплопостачання з метою поліпшення їх ефективності, які можуть призвести до значного поліпшення послуг ЦТ, прозорості та фінансової стабільності.Документ Інтеграція роботи регенераторів скловарних печей(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Селіхов, Юрій Анатолійович; Горбунов, Костянтин ОлександровичМатеріал статті відноситься до скляної промисловості, а саме до обладнання для охолодження склепіння регенераторів скловарних печей і може бути використаний під час будівництва нових або реконструювання діючих регенераторів. При руйнуванні вогнетривів промислових скловарних печей відбувається інтенсивне зменшення товщини стінки варильного басейну, що призводить до значного підвищення температури зовнішньої поверхні стін і, відповідно, збільшення теплових втрат. Максимальне руйнування вогнетривкої кладки стін варильного басейну спостерігається на рівні дзеркала розплаву скломаси. Має місце неоднаковий її знос по висоті та периметру басейну. Швидкість руйнування кладки визначається стійкістю вогнетривів, що застосовуються, температурним режимом варіння скла, конструктивними особливостями агрегатів. Технічною задачею статті є: збільшення терміну експлуатації вогнетривкої кладки склепіння регенератора скловарної печі; утилізація теплоти зовнішньої поверхні кладки склепіння регенератора, а також удосконалення системи її охолодження шляхом застосування водяного охолодження зовнішньої поверхні склепіння регенератора; економія палива, яке витрачається для нагріву такої ж кількості теплоносія у котельному устаткуванні. Запропоноване охолодження зовнішньої поверхні склепіння регенератора дозволяє: зменшити температуру зовнішньої поверхні склепіння до рівня 30 °С і одночасно найбільш повно використати тепло зовнішньої поверхні склепіння регенератора, яке раніше не використовувалось, наприклад, для отримання гарячої води системи теплопостачання, а це дає можливість економити витрати палива, яке необхідно для роботи котельного устаткування для нагрівання такої ж кількості теплоносія; забезпечити більш рівномірний розподіл температурних полів по всій площині склепіння регенератора, шляхом застосування пласких колекторів спеціальної конструкції, що, в свою чергу, дає можливість уповільнити процес руйнування вогнетривкої кладки склепіння регенератора. Встановлені у трубопроводах термопари дають можливість слідкувати за зміною температури теплоносія в колекторах і в разі збільшення температури поверхні колекторів автоматика збільшує подачу теплоносія в трубопроводах. Колектори оснащені клапанами тиску, коли температура теплоносія в колекторі буде вище 100 °С він у колекторі може закипіти і тоді клапан тиску вирівняє тиск у колекторі.Документ Аналітичний огляд сучасних нетрадиційних джерел енергії(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Селіхов, Юрій Анатолійович ; Горбунов, Костянтин Олександрович ; Самойлов, А. В.; Стасов, В. А.Структура світового енергогосподарства склалася так, що 80 % споживаної електроенергії виходить при спалюванні палива на електростанціях, де хімічна енергія палива перетворюється спочатку на теплоту, теплота на роботу, а робота на електрику. Відчутний відсоток дає і гідроенергетика (близько 15 %), решта покривається іншими джерелами, переважно атомними електростанціями. Потреби людини зростають, людей стає дедалі більше і це викликає величезні обсяги виробництва енергії та темпи зростання її споживання. Сьогодні традиційні джерела енергії (різні палива, гідроресурси) та технології їх використання вже не здатні забезпечувати необхідний рівень енергоозброєності суспільства, бо це джерела, які не поновлюються. І хоча розвідані запаси природних палив дуже великі, проблема виснаження природних комор за нинішніх і прогнозованих темпів їхньої розробки перетворюється на реальну і недалеку перспективу. Вже сьогодні низка родовищ через виснаження виявляється непридатною для промислової розробки, і за нафтою і газом, наприклад, доводиться йти на важкодоступні, віддалені території, океанські шельфи тощо. Прогноз доводить, що при збереженні нинішніх обсягів і темпів зростання енергоспоживання у 5–7 % запаси органічних палив повністю вичерпаються через 70–150 років. Іншим фактором, що обмежує значне збільшення обсягів вироблення енергії за рахунок спалювання палив, є все зростаюче забруднення навколишнього середовища відходами енергетичного виробництва. Ці відходи значні за масою і містять велику кількість різних шкідливих компонентів. Ось звідки кислотні дощі, зникнення озону, отруєння сільгоспугідь та водойм. Причому природа вже не в змозі природними фізико-хімічними та мікробіологічними способами переробити ці забруднення та самовідновитись. У ядерній енергетиці виникають екологічні проблеми іншого роду. Вони пов'язані з необхідністю виключити попадання ядерного пального у навколишнє середовище та надійно поховати ядерні відходи, що за сучасного розвитку техніки і технологій пов'язані з великими труднощами. Не менш шкідливим є і теплове забруднення навколишнього середовища, здатне призвести до глобального потепління клімату Землі, танення льодовиків та підвищення рівня світового океану. У світлі вище викладеного все більш актуальним стає широке практичне використання нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії, які є ще й екологічно чистими, які не забруднюють довкілля. У статті коротко представлено аналітичний огляд сучасних нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії.Документ Інтеграція роботи теплоенергетичної установки(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Селіхов, Юрій Анатолійович ; Горбунов, Костянтин ОлександровичОсновним мотивом прискореного розвитку відновлюваної енергетики в Європі, США та багатьох інших країнах є прагнення держав до енергетичної незалежності та екологічної безпеки. Поштовхом до використання нових технологій у застосуванні енергії нетрадиційних джерел послужили два фактори: енергетична криза початку 70-х років та підвищення вимог до охорони навколишнього середовища. Досвід, накопичений різними країнами у використанні електричних нагрівників, теплових насосів та вітроелектрогенераторів, демонструє високі можливості простого перетворення цих видів енергії на теплову енергію та електроенергію, які можуть успішно використовуватися для постачання: електроенергії, гарячою води, гарячого повітря, опалення у приміщеннях державних та приватних будівель, а також забезпеченню різноманітних технологічних та побутових потреб не тільки в різних галузях промисловості, а й у тому числі на підприємствах агропромислового комплексу України. У цій роботі авторами пропонується розроблена та впроваджена вдосконалена автоматизована теплоенергетична установка для постачання: електроенергією, гарячою водою, гарячим повітрям та опаленням приватного домоволодіння. Для вирішення вищевказаних завдань була розроблена схема попереднього нагріву теплоносія за рахунок застосування: електричного водонагрівника з тепловою потужністю 54 кВт, теплового насоса та вітроелектрогенератора з електричною потужністю 50 кВт, який виробляє електроенергію для роботи всього електроустаткування в приватному домоволодінні та акумуляторів електроенергії та теплоти. Система автоматизації дозволяє керувати установкою без втручання людини. Робота цієї установки дає змогу економити органічне паливо, яке пішло б на нагрівання теплоносія до необхідної температури в котельні малої потужності.Документ Теплова інтеграція потоків процесу розділення гетероазеотропної суміші фурфурол-вода на двох відгінних колонах(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бабак, Тетяна Геннадіївна ; Биканов, Сергій Миколайович ; Горбунов, Костянтин Олександрович ; Пономаренко, Євгенія Дмитрівна ; Соловей, Людмила ВалентинівнаПроцес ректифікації азеотропних сумішей має місце в багатьох галузях хімічної промисловості. Цей процес потребує значних енерговитрат, як на підігрів та випаровування технологічних потоків, так і на конденсування пари та охолодження продуктів. Витрати зовнішньої енергії суттєво залежать від засобів організації процесів розділення. Пінч-аналіз є одним з сучасних методів проектування хіміко-технологічних систем з метою оптимального використання зовнішніх джерел енергії шляхом максимальної теплової інтеграції технологічних потоків системи, враховуючи обмеження конкретного виробництва, вимоги екологічної безпеки та захисту довкілля. В даній роботі розглядається теплова інтеграція процесів розділення гетероазеотропної суміші фурфурол-вода на двох колонах, в кожній з яких легкокиплячим є азеоптроп, а низькокиплячим – один з компонентів. Було розраховано тепловий та матеріальний баланс ректифікаційної установки та сформовано таблицю даних потоків, тобто проведено екстракцію даних хімікотехнологічної системи. Серед загальної множини теплових потоків було обрано підмножину для інтеграції. Для обраних теплових потоків, що підлягають тепловій інтеграції, було побудовано складені криві та проаналізовано їх взаємне розташування на температурноентальпійній діаграмі. Цей аналіз показав, що для визначеного значення мінімальної температурної різниці в теплообмінному обладнанні Тmin, отримуємо порогову задачу. Проблему було сформульовано для значення Тmin, трохи меншого, ніж порогове значення, що привело до невеликого збільшення споживання зовнішніх енергоносіїв. Було розглянуто опції подальшого удосконалення мережі теплообмінників та було виявлено наявність циклу через псевдопінч, що дало змогу прибрати теплообмінник з низьким навантаженням та перерозподілити це навантаження на інші. Відновлення Тmin в даному випадку неможливе, бо маємо жорсткі умови по відсутності гарячих утиліт. Продемонстрована значна економія витрат потужності зовнішніх утиліт. Для модернізації було підібране сучасне теплообмінне обладнання фірми Alfa Laval на усі позиції, що потребується.