Методическое пособие 777

электроприводе с БДПТ с позиции представления её как гибридной системы можно рассмотреть ещё несколько видов её поведения:

-скачкообразное изменение переменных;

-изменение состава (отказ некоторого элемента системы и переход на резервный режим).

Как известно, энергопотребление микропроцессорной системы управления, очень мало по сравнению с потреблением силовых частей схемы, и его можно не учитывать даже с расширением функций управления, что открывает возможности управления не только инвертором, но и выпрямителем.

Для обеспечения энергосберегающего режима работы электропривода при питании от источника переменного напряжения необходимо решать вопросы, связанные с двойным преобразованием энергии:

-из переменного в постоянное напряжение;

- из постоянного напряжения в импульсное с определенной длительностью и частотой.

В этом случае в первую очередь необходимо проанализировать работу выпрямителя, который обеспечивает инвертор постоянным напряжением. Применение активных выпрямителей с рекуперацией энергии в сеть повышает КПД электропривода.

Гибридное управление позволяет использовать режимы, которые обеспечивают оптимизацию по переключению базовых векторов.

Отсюда следует, что энергосберегающие режимы возможно осуществить при использовании гибридных методов управления не только непосредственно в создании управляющего дискретного вращающегося поля, но и в управляемом выпрямителе, за счет применения режимов оптимизации потребления реактивной мощности из сети.

Литература

5.Киселёва О.А. Дискретный эквивалент идеальному векторному управлению бесконтактным двигателем постоянного тока/ О.А. Киселёва, С.А. Винокуров, Т.В. Попова// Моделирование, оптимизация и информационные технологии, 2017. №1 (16). С.16.

6.Киселёва О.А. Оптимизация условий квантования по уровню и времени в управляющих функциях бесконтактным двигателем постоянного тока/ О.А. Киселёва, Т.В.Попова// Моделирование, оптимизация и информационные технологии, 2014. №3 (6). С.3.

7.Пархоменко Г.А. Особенности векторного управления бесконтактным двигателем постоянного тока/ Г.А. Пархоменко, О.А. Киселёва, И.С.Федосова, В.В. Бабенко// Энергия –ХХ1 век.2016. №1(93) С.72-79.

8.Киселёва О.А., Попова Т.В., Тимошкин А.Ю. Особенности применения наблюдателя состояний в бесконтактном двигателе постоянного тока. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2019; 7(4).

//https://moit.vivt.ru/wp-content/uploads/2019/11/KiselevaSoavtors_4_19_1.pdf.

300

УДК 628.83

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СИСТЕМАХ КЛИМАТИЗАЦИИ УНИВЕРСАЛЬНЫХ БЫСТРОТРАНСФОРМИРУЮЩИХСЯ ЗДАНИЙ

В.В. Шичкин1, М.Н. Жерлыкина2, С.А. Яременко3 1Аспирант, adiadi23@mail.ru

2Канд. техн. наук, доцент, zherlykina@yandex.ru 3Канд. техн. наук, доцент, jaremenko83@mail.ru

1,2,3 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Предложено решение по повышению энергосбережения системы климатизации при выявленных характеристиках приточно-вытяжного воздуха, а именно – рекуперация с промежуточным теплоносителем и дополнительными теплообменниками. Представлена принципиальная схема и уточнены температурные диапазоны сред, циркулирующих в контурах системы.

Ключевые слова: энергоэффективность; рекуперация; теплоизбытки; приточновытяжная вентиляция; продолжительность пребывания людей; теплообменник.

В настоящее время на территории Российской Федерации отмечается массовое строительство универсальных быстротрансформирующихся зданий. Архитектурно-планировочное проектирование и устройство систем обеспечения микроклимата для помещения зрительного зала со сценой характеризуются многозадачностью и индивидуальностью проработки. Особенности функцио- нально-технологических процессов необходимо учитывать при проектировании системы вентиляции, которая в свою очередь должна быть энергоэффективной

[1, 2, 3].

Расчет температуры воздуха, удаляемого системами вентиляции, для помещения высотой более 4 м, ºC, и производительности системы климатизации, кг/ч, в зависимости от продолжительности пребывания людей, представлен на рис. 1.

Рис. 1. Определение температуры уходящего воздуха при вентилировании помещения заданного назначения (табл. 2),, - при температуре внутреннего воздуха 23 ºC, –

при 25 ºC

301

Теплоту уходящего воздуха рекомендуется использовать для рекуперации с промежуточным теплоносителем и дополнительными теплообменниками. Энергетические функции, которые возможны в теплый период года – это рекуперация теплоты и охлаждение. Принципиальная схема рекуперации холодоносителя представлена на рис. 2.

В системе рекуперации используется пластинчатый теплообменник. В теплый период года температурный график холодильной машины для холодоносителя фреона имеет температурный диапазон tхм1.1 / tхм1.2 = +7 ºС / +12 ºС. В замкнутом контуре циркулирует промежуточный холодоноситель – 30 % этиленгликоль. Применение предлагаемой схемы возможно при строгом соблюдении и поддержании параметров жидкости внутри замкнутого контура между приточной и вытяжной установкой в расчетном диапазоне.

Рис. 2. Принципиальная схема системы рекуперации холодоносителя в теплый период года: tу, φу, Lу–температура, ºС, относительная влажность, %, объемный расход, м3/ч,

уходящего воздуха; tуд, φуд, Lуд – температура, ºС, относительная влажность, %, объемный расход, м3/ч, удаляемого воздуха; tп, φп, Lп – температура, ºС, относительная влажность, %, объемный расход, м3/ч, приточного воздуха; tн, φн, Lн – температура, ºС, относительная влажность, %, объемный расход, м3/ч, наружного воздуха; tэг1.1, tэг1.2 – температура этиленгликоля на входе и на выходе в теплообменник, соответственно, внутри замкнутого контура; tхм1.1, tхм1.2 – температура холодоносителя на входе и на выходе, соответственно,

втеплообменник холодильной машины

Сцелью повышения энергосбережения системы климатизации предложена принципиальная схема системы рекуперации с промежуточным теплоносителем и дополнительными теплообменниками.

Литература

1. Y.V. Miller Recommendations about design of the OVK systems of sports constructions. AVOK (2015) No. 6. Pp. 39-46.

302

2.M.N Zherlykina., T.V. Shchukina, E.I. Lobov Ensuring energy saving of air conditioning system of public catering enterprises. Housing and utilities infrastructure (2018) No. 3(6). Pp. 34-42.

3.A.V. Sverdlov. Modern technologies of heat recovery in climatic equipment. AVOK (2014) No. 3. Pp. 28-30.

303

УДК 621.577.44

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ АВТОНОМНОМ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОМ ОТОПЛЕНИИ

С.В. Дахин1, В.В. Портнов2, Н.Н. Кожухов3, А.В. Муравьёв4 1Канд. техн. наук, доцент, svdakhin@ya.ru

2Канд. техн. наук, доцент, g_beard@mail.ru

3Канд. техн. наук, доцент, k0zhukhov@yandex.ru

4Канд. техн. наук, доцент, nix2001@yandex.ru

1,2,3,4 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Приводятся результаты расчётов применения теплового насоса в качестве источника низкопотенциальной теплоты с системах горячего водоснабжения и отопления индивидуального жилого дома на садовом участке.

Ключевые слова: тепловой насос, низкотемпературное отопление, энергосбережение, климат.

Бурное развитие индивидуального или малоквартирного жилого строительства за пределами городской черты особенно остро поставил вопрос о теплоснабжении здания. Особенно это проявилось с введением разрешения на прописку граждан в домах, расположенных на территории садовых товариществ. Отличительной особенностью расположения домов является наличие всего лишь одного энергоносителя – электричества, причем

сограничением на количество фаз и суммарной мощностью потребителей.

Внастоящее время выбор источника энергии для теплоснабжения достаточно широк: твердое, жидкое и газообразное топливо, само электричество.

Технологическое развитие современного общества в настоящее время позволяет выбирать способ отопления из множества возможных, однако существует мнение, что приоритетным направлением при отоплении автономных объектов (в т.ч. жилых домов индивидуальной постройки) в будущем будет за электричеством. К тому же, даже в регионах с достаточно большой плотностью заселения, не всегда есть возможность подключиться к централизованной газовой магистрали, поэтому вопрос организации в частном доме отопления, является достаточно актуальным. Есть некоторые способы, которые позволят экономно отапливаться электричеством.

Вкачестве твердого топлива могут использоваться дрова, уголь, пеллеты. Конструкции твердотопливных котлов различны: от полуавтоматизированных пеллетных до котлов длительного горения.

Вкачестве жидкого топлива в настоящее время возможно использовать только дизельное.

Вкачестве газового топлива в подобных случаях возможно использование пропан-бутановой смеси, размещаемой в специальных газгольдерах, преимущественно подземных.

304

При использовании электричества возможны следующие конструкции: электрокотлы с трубчатыми электронагревателями, индукционные котлы, теплонасосные установки (ТНУ).

Самым перспективным представляется использование теплонасосных установок. Долгое время их применение ограничивалось сложностью организации места забора низкопотенциальной теплоты: скважина, грунтовые теплоприемники.

Применение новых инверторных электродвигателей для компрессоров, новых конструкций ТНУ с возможностью включения обратного цикла, устройств для предотвращения обмерзания наружного блока и масла в компрессоре (т.н. "зимний блок") позволяет с успехом использовать ТНУ для теплоснабжения домов в качестве источника теплоты [1, 2].

В качестве примера рассмотрен индивидуальный дом, построенный на садовом участке [3], источником теплоты в котором является ТНУ в системах горячего водоснабжения и воздушного отопления. Определены энергетические и финансовые затраты на отопление в течение года.

Литература

1.Горшков В.Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор. / В.Г. Горшков

//Справочник промышленного оборудования. - 2004. - № 2. - С. 47 - 80.

2.Воздушные тепловые насосы // М.: Издательский центр "Аква-Терм". - 2012. - 126 с.

3.Режим доступа - https://victorborisov.livejournal.com/.

305

УДК 66.011

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ ВЫСУШИВАНИЕ ОСАДОЧНОГО ИЛА СТОЧНЫХ ВОД

Ю.Я. Печенегов1, А.В. Царюнов2, Ю.А. Грачева3 1Д-р техн. наук, профессор, y.pechenegov@mail.ru 2Гл. инженер, avtsaryunov@mail.ru 3Магистрантка, july08123@mail.ru

1 Энгельсский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Ю.А. Гагарина»

2 НИИ технологий органической, неорганической химии и биотехнологий

3 ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского»

Приводятся результаты экспериментального исследования разных способов обезвоживания осадочного ила сточных вод. Предложен энергоэффективный способ сушки ила и устройство для осуществления способа.

Ключевые слова: осадочный ил, влагосодержание, скорость сушки, энергетическая эффективность.

Осадочный ил промышленных и бытовых канализационных стоков содержит большое количество коллоидных и мелкодисперсных твердых частиц, образующих в смеси с водой пастообразную массу, трудно поддающуюся высушиванию. Влагосодержание иловой массы складируемой на полевых полигонах мало изменяется в естественных условиях и по истечении нескольких лет может составлять 300 % и выше. Важность решения задач по устранению занимающих большие площади земли многочисленных иловых полигонов в стране и переработки накопленного ила для получения полезных продуктов обуславливает необходимость изучения и последующего промышленного применения процесса искусственной сушки осадочного ила сточных вод. Процесс сушки ила входит составной частью в технологию его переработки.

С целью определения свойств осадочного ила, как высушиваемого материала, были проведены лабораторные исследования. Установлено, что механический отжим капилярно-связанной влаги в образце ила с начальной влажностью 340 % и с мелкодисперсной основой сухого вещества при приложении нагрузки величиной 9 кг/см2 не дает положительного результата. Естественное высушивание образца ила размером 10х20х10 мм в вытяжном шкафу в условиях свободно-конвективного теплообмена с окружающим воздухом при температуре 28 °С показало, что в течении суток влагосодержание образца уменьшилось с 340 % до величины 120 %.

Основные эксперименты состояли в высушивании образца в форме цилиндра диаметром 45 мм, длиной 140 мм, который размещался в сушильном шкафу на подвесе, соединенном с аналитическими весами. Температура

306

воздуха в рабочей камере шкафа была постоянной во времени и составила

150°С.

Вусловиях экспериментов для измерения влагосодержания образца ила

от начального значения Uнач = 340 % до значения U = 17,6 % потребовалось 7,65 часа, а через 9,5 часов высушивания влагосодержание достигло 1,8 %. Скорость

сушки образца ила в периоде постоянной скорости сушки составляла N1 = 66 %/ч. Критическая влажность ила, соответствующая переходу от периода постоянной скорости сушки к периоду падающей скорости сушки, имела

величину Uкр = 235 %. Столь большое значение Uкр указывает на наличие значительного количества связанной влаги в иле, которая трудно удаляется при высушивании.

Аппроксимация полученных опытных данных для периода падающей скорости сушки привела к зависимости для скорости сушки в периоде

N2 = 17 + 0,2U, %/ч.

Полученные данные по скорости сушки ила дают возможность определять время сушки и в режимах, отличающихся от опытного, при использовании для этого, например, расчетного метода В.В. Красникова [1].

Процесс высушивания осадочного ила отличается большой энергозатратностью. Расчеты показывают, что при изменении влагосодержания ила от 340 % до 40 % удельный расход тепла, включающий в себя затраты на нагрев исходных иловых осадков, испарение влаги и разнообразные потери тепла в сушильном устройстве, составляет не менее 4000 кДж/кг испаренной влаги.

Авторами разработана энергосберегающая многоленточная сушилка осадочного ила, в которой основным греющим теплоносителем, поступающим во внутренние регистры сушилки, является выделяющийся при сушке ила пар, который подвергается сжатию в компрессоре. Сушильным агентом служит тот же пар испаряющейся из ила воды и заполняющей рабочую камеру сушилки. Данный пар – сушильный агент является перегретым. Тепло для перегрева он получает от стенок внутренних регистров. В сушилке реализован принцип действия теплового насоса, в составе которого используется струйный или механический компрессор. Согласно расчетам, удельный расход энергии, подводимой к сушилке от внешних источников, составит 2300 кДж/кг испаренной влаги, что существенно ниже названных выше затрат энергии при традиционной тепловой сушке.

Литература 1. Красников В.В. Методы анализа и расчета кинетики сушки //

Химическая промышленность. 1979. №7. с. 40 — 43.

307

УДК 621.314

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭЛЕКТРОПРИВОДАРУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ С БЕСКОНТАКТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИПИТАНИИ

ОТ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

В.В. Бабенко1, И.А. Хайченко2 В.М. Питолин3,Д.А. Тонн4, Н.И. Рубцов5 1 Аспирант vova.babenko.94@mail.ru

2 Аспирант li740@yandex.ru

3Профессор, д.т.н.eayts@yandex.ru

4Доцент кафедры, к.т.н., tonnda@yanex.ru 5Студент магистратуры Nrubcov85@gmail.com

1-5ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

В данной работе приводятся результаты исследования энергоэффективности электропривода рулевого управления с бесконтактным двигателем постоянного тока при питании от аккумуляторных батарей.

Ключевые слова: энергоэффективность, электропривод рулевого управления, бесконтактный двигатель постоянного тока.

Вопрос применения электроприводов с бесконтактными двигателями постоянного тока для рулевого механизма автономных объектов при питании от аккумуляторных батарей является многокритериальной задачей. Выделим среди этих критериев тот, который оценивал бы энергоэффективность электропривода.

Для устройств рулевого управления можно использовать электропривода как вращательного, так и поступательного движения при питании от источника постоянного тока. Выбор исполнительного двигателя определится требуемой мощностью и точностью отработки управляющего сигнала.

Энергоэффективным электроприводом для рулевого механизма будем считать такой, который имеет максимальное значение выполненной работы при использовании единицы энергии. За единицу энергии выберем относительную энергоемкость аккумулятора, имеющую размерность произведения ампера на час.

Электропривод должен обеспечивать, как режим стабилизации выходной координаты, так и следящий режим, поэтому при анализе таких систем необходимо решать вопросы, связанные с точностью, оценивать не только ошибки позиционирования, но и ошибки по амплитуде и фазе при отработке синусоидальных сигналов задания [1-4]. Для повышения надежности и уменьшения числа информационных проводов в канале обратной связи от двигателя к системе управления используют наблюдатели состояний [5]. В рулевых механизмах электропривод чаще всего отрабатывает меняющиеся сигналы, поэтому он находится в переходных режимах, а как известно, потребление тока в этих случаях увеличивается. Исходя из того, что источник постоянного тока имеет ограниченную мощность, встает вопрос об

308

энергоэффективности режимов работы электропривода и расчете времени, в течении которого исследуемый привод может израсходовать выделенную энергоемкость источника, величина которой определится выбором метода управления [6].

Будем считать, что электропривод работает промежуток времени Т в различных режимах. Каждый из режимов характеризуется тем, что его можно описать аналитически на каждом участке. Тогда

Исследование поведения критерия эффективности позволит выбрать наиболее оптимальные режимы работы электропривода.

Литература

1.Пархоменко Г.А. Особенности векторного управления бесконтактным двигателем постоянного тока / Г.А. Пархоменко, О.А. Киселёва, И.С. Федосова, В.В. Бабенко // Энергия –ХХ1 век. 2016. №1(93). С.72-79.

2.Пархоменко Г.А. Адаптивная обратная связь в системе управления бесконтактным двигателем постоянного тока / Г.А. Пархоменко, О.А. Киселёва, И.С. Федосова, В.В. Бабенко // Энергия –ХХ1 век. 2016. №2(94) С.61-68.

3.Винокуров С.А. Идеальное векторное управление бесконтактным двигателем постоянного тока / С.А. Винокуров, О.А. Киселёва, Т.В. Попова // Моделирование, оптимизация и информационные технологии, 2017. №1 (16). С.13.

4.Киселёва О.А. Дискретный эквивалент идеальному векторному управлению бесконтактным двигателем постоянного тока / О.А. Киселёва, С.А. Винокуров, Т.В. Попова // Моделирование, оптимизация и информационные технологии, 2017. №1 (16). С.16.

5.Винокуров С.А., Киселёва О.А., Рубцов Н.И. Эволюция состояния наблюдателя от импульса к импульсу в электроприводе с бесконтактным двигателем постоянного тока. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2019; 7(4). Доступно по: https://moit.vivt.ru/wpcontent/uploads/2019/11/VinokurovSoavtors_4_19_1.pdf.

6.Винокуров С.А. Вариации импульсного управления бесконтактным двигателем постоянного тока / С.А. Винокуров, О.А. Киселёва, Т.В. Попова // Энергия – ХХ1 век.2016. №1(93) С.53-59.

309