Дисертація присвячена питанням проектування систем теплопостачання з плоскими сонячними колекторами. Розроблено нові методики розрахунку надходження тепла від системи теплопостачання при вимушеній та природній циркуляції теплоносія. Запропонована уточнена математична модель теплообміну у плоскому сонячному колекторі, яка враховує теплоємність та теплову провідність його елементів. Проведено обчислювальний експеримент. Показано, що теплоємність істотно впливає на швидкість прогрівання та значення температури теплоносія. Експериментально досліджено нестаціонарні теплові процеси, що протікають у плоскому сонячному колекторі та у системі теплопостачання з тепловим акумулятором і вільною конвекцією теплоносія. Запропоновано рекомендації по вибору раціональних параметрів систем попереднього нагрівання у парових та водогрійних котлах, установках нагрівання ванн з електролітом, охолодження та теплопостачання промислових об'єктів, що розташовані у різних регіонах України.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено розробці методу багатофакторного аналізу складних хіміко-технологічних процесів (на прикладі технологічного процесу біоконверсії) на базі нечіткої логіки. Метод являє собою взаємозв'язану сукупність математичних моделей, алгоритмів та формалізованих методик, що забезпечують можливість використання доступної користувачу експертно-лінгвістичної інформації для прогнозування вихідної кількості біогазу та дослідження залежності цього показника від впливаючих факторів. Метод є основою експертно-моделюючої системи для управління технологічним процесом біоконверсії.

  Скачати повний текст

Досліджено проблеми технічного розрахунку та створення геліоколектора з підвищеною оптичною ефективністю, низькими тепловими втратами, технологічного у процесі виготовлення та надійного в експлуатації. Запропоновано оригінальну конструкцію колектора на базі концентрувальної системи двогранний плоский фоклін - вакуумований трубчастий теплоприймач (Д-Фоклін-ВТТ). За результатами експериментів визначено теплофізичні характеристики ВТТ і експлуатаційні параметри геліоколекторів на їх базі. Визначено реальні теплофізичні та ресурсні характеристики нового вибіркового поглинального мідно-вольфрамового покриття.

  Скачати повний текст

Проведено зонування території країни для розрахунків систем сонячного теплопостачання (ССТ) і для кожної з 3 зон визначено пункт-представник і складено інформаційний базис у вигляді "типового року". Отримано математичні вирази для розрахунків коефіцієнту незатінення сонячного колектору (СК) і розраховано його значення для будь-якого розташування СК. Розраховано режим зміни орієнтації СК, що забезпечує підвищення їх теплопродуктивності на 30 - 40 %. Розроблено математичні моделі для дослідження впливу схемних рішень, режимів роботи і параметрів устаткування на теплопродуктивність ССТ. Для кожного з визначеного класу систем знайдено рівняння для розрахунків коефіцієнта корисної дії (ККД) використання сонячної енергії для всієї території України. Наведено дані натурних досліджень експериментальних ССТ, які показали задовільний збіг фактичних значень ККд з розрахунком для кожної моделі. Розроблено основні положення методики техніко-економічної оцінки ССТ.

  Скачати повний текст

Наведено рівняння зміни швидкості повітря та напрямку потоку за працюючим вітроколесом, що дозволяє здійснювати оптимальне керування кутовим положенням лопатей і орієнтацію ротора вітроустановки на вітер для підвищення виробництва електроенергії. Запропоновано схеми оптимального регулювання кутового положення лопатей і алгоритм обчислення швидкості вітру за швидкістю повітря за лопатями. Порівняння теоретичних результатів досліджень з дослідними даними свідчить, що розбіжність не перевищує 5 %, що вказує на їх достовірність.

  Скачати повний текст

З використанням методів технічної діагностики визначено параметри вітрових дій на металеві гратчасті башти вітроенергетичних установок. Встановлено статистичні закономірності поривчастої вітрової течії. Розроблено методику визначення кількості тривалості та максимальних значень поривів вітру, встановлено статичний закон їх розподілу. Експериментально визначено спектральні й амплітудно-частотні характеристики башт як складової частини вітроенергетичних установок (ВЕУ) за умов їх експлуатації. Встановлено критерії оцінки кількості циклів навантаження металевих гратчастих башт ВЕУ у поривчастому вітровому потоці, а також оптимальні критерії для проектування башт збільшеної висотності (до 36 м).

  Скачати повний текст

Проаналізовано існуючі підсистеми енергозабезпечення біогазових установок (БГУ) та відповідного устаткування. Визначено елементи синтезу підсистеми енергозабезпечення БГУ. Наведено математичну модель підсистеми термостабілізації реактора БГУ з урахуванням мікробіологічних особливостей технологічного процесу. Досліджено вільноконвективну тепловіддачу від твердої стінки до об'єму води та суспензії за наявності теплообміну об'єму з навколишнім середовищем, а також вплив різних варіантів підведення газової фази на тепловіддачу від твердої стінки до одно-, дво- та трифазного середовища. Вивчено гідродинамічну ситуацію та процес тепловіддачі від твердої стінки до локального нерівномірного газового середовища, створеного в області теплообмінної поверхні. Розроблено методику розрахунків підсистем термостабілізації та енергозабезпечення біогазових установок.

  Скачати повний текст

Наведено результати аналізу структур вітроелектрогенеруючих систем, показано перспективність побудови вітроенергетичної установки (ВЕУ) без аеродинамічного регулювання на базі схем енергоустаткування з неповним перетворенням потужності. Запропоновано сталу траєкторію регулювання вітроелектрогенерувальної системи, яка дає змогу знизити встановлену потужність електрообладнання надсинхронного вентильного каскаду (НКВ). Розроблено оптимізаційну математичну модель вибору робочого ковзання, а також методику розрахунку механічних характеристик НКВ з урахуванням впливу ефекту витискування струму на процеси комутації роторного випрямляча. Запропоновано спосіб регулювання НКВ у складі ВЕУ та структурну схему системи керування, що його реалізує. Шляхом дослідження математичної моделі електромеханічної системи підтверджено працездатність запропонованого способу регулювання та структурної схеми системи керування. Наведено методику розрахунку електромеханічної системи ВЕУ на базі НВК та некерованої вітротурбіни.

  Скачати повний текст

Теоретично та практично обгрунтовано технічну можливість створення комбінованої системи теплопостачання (КСТ) для об'єктів промислового теплопостачання на базі сонячних приставок для котельних установок. Запропоновано конструктивну схему КСТ, а також розроблено математичні моделі процесів теплообміну в елементах КСТ з урахуванням геліотехнічних можливостей регіону експлуатації. Наведено математичні моделі кліматичних умов Сирії, визначено енергетичні характеристики сонячної приставки до котельної установки з урахуванням гідравлічних схем багатомодульної структури сонячних колекторів у процесі довготривалої експлуатації системи. Визначено техніко-економічні характеристики системи та доцільність її використання в складі КСТ. Розроблено методику, алгоритми та програми числового моделювання теплових процесів у ній.

  Скачати повний текст

Висвітлено проблеми підвищення ефективності вітроенергетичних установок (ВЕУ) з асинхронізованим синхронним генератором (АСГ) за умов максимуму аеродинамічного ККД і стабільності частоти генерування. Розроблено математичну модель, яка дозволяє проаналізувати режими роботи ВЕУ з АСГ у разі змінної швидкості обертання ротора та визначити припустимі межі ковзання. Удосконалено методики узгодження параметрів вітротурбіни й АСГ та розроблено алгоритм керування. Запропоновано методику вітрового діапазону роботи вітротурбіни без використання аеродинамічного обмеження обертів шляхом введення додаткового активного резистора в ланцюг статора.

  Скачати повний текст

Визначено закони і параметри керування експлуатаційними нестаціонарними режимами роботи вітроелектричних установок (ВЕУ) промислових вітроелектростанцій (ВЕС), які зменшують аеромеханічні та електричні навантаження на основні елементи конструкції. Розроблено математичну модель вітроустановки як об'єкта керування у довільних діапазонах зміни швидкості вітру, кута повороту та частоти обертання лопатів на підставі кубічних сплайнів аеродинамічних характеристик. Досліджено динаміку аеромеханічних та електричних навантажень складових частин ВЕУ за різних способів керування генерованою потужністю (флюгерного, антифлюгерного, автостабілізації та керованої автостабілізації) та у процесі пуску і зупинення. Узагальнено результати стосовно установок різної потужності у діапазоні 100 - 1 000 кВт шляхом побудови номограм динамічних навантажень у функції параметрів керування та інерційної сталої часу ВЕУ. Визначено раціональні способи зменшення перенапруги ВЕУ та компенсації реактивної енергії ВЕС.

  Скачати повний текст

Запропоновано систему автоматичного регулювання частоти обертів вітроколеса вітроелектроустановки, яка дозволяє підвищити коефіцієнт використання енергії вітру. На основі дрібно-лінійної апроксимації створено кусково-лінійну апроксимацію вольт-амперної характеристики фотобатареї. Розроблено математичну модель процесу заряду електрохімічного акумулятора від фотобатареї та показано необхідність використання пристрою узгодження в системі електрохімічний акумулятор - фотобатарея. Розглянуто методику розрахунку пристою узгодження, який забезпечує роботу системи фотобатарея - електрохімічний акумулятор у точці максимальної потужності. Наведено пристрій для моделювання вольт-амперної характеристики фотобатареї. Проведено статистичний аналіз параметрів вітрового потоку та установлено, що періоди відсутності вітру мають експоненційний розподіл. На основі закону розподілу періодів відсутності вітру розроблено методику визначення ємності системи акумулювання для автономних енергосистем з вітроустановками.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано концепцію вибору форм профілів лопатей вертикально-осьових ВУ середньої швидкохідності та відповідно до неї запропоновано конкретні профілі. Розроблено та експериментально підтверджено результати фізичної моделі процесу обтікання лопатей типу КН (з криловим незамкнутим профілем) і двохелементних лопатей запропонованої форми. Доведено правильність обраної робочої гіпотези, в основу якої покладено принцип адаптивності лопатей до особливостей робочого процесу у вертикально-осьових вітроколесах. Одержано характеристики потужності високоефективних вертикально-осьових роторів середньої швидкохідності, що самозапускаються. Наведено рекомендації щодо прогнозування експлуатаційних характеристик і проектування вітроустановок.

  Скачати повний текст

Теоретично та практично обгрунтовано технічну можливість утворення комбінованої системи теплопостачання (КСТ) для об'єктів промислового теплопостачання на базі сонячних приставок типу "Дельта-система" та пласких сонячних колекторів (СК) до теплогенеруючих установок. Виконано порівняльний аналіз сучасних способів оцінки миттєвої ефективності сонячних приставок і пласких СК. Досліджено методики довгострокових характеристик дельта-систем і сонячних колекторів щодо визначення їх ефективності в процесі впровадження в комбінованих системах гарячого водопостачання промислових та індивідуальних споживачів. Проведено погодинне математичне моделювання енергетичної ефективності сонячних приставок КСТ і коефіцієнта заміщення традиційної енергії для теплих місяців року на базі використання об'єктно-орієнтованої мови програмування Visual Basic. Розроблено рекомендації щодо раціонального проектування сонячних колекторів типу "Дельта-система" у складі КСТ. Розроблено методику, алгоритми та програми числового моделювання теплових процесів КСТ з сонячними приставками типу "Дельта-система" та пласкими сонячними колекторами до теплогенеруючих установок.

  Скачати повний текст

Розроблено енергозберігаючу технологію одержання висококалорійного газу з біомаси та його спалювання в енерготехнологічних агрегатах з метою часткової заміни основного виду палива - природного газу. Виконано аналіз ефективності енергетичного використання біомаси в Україні та за кордоном. Експериментальним шляхом досліджено процес піролізу відходів біомаси за різних режимів. Розроблено технологічні схеми сумісної роботи нагрівальної печі та піролізера, а також проведено оцінку ефективності роботи схем за часткової заміни природного газу на піролізний. Визначено властивості відходів біомаси (тирси, лузги соняшнику) як палива, необхідні для створення устаткування та розробки технології одержання високотемпературного піролізного газу. Розроблено математичні моделі процесів теплообміну та піролізу часток біомаси у вільному падінні та у потоці гарячого повітря. Проведено чисельні дослідження теплотехнологічних процесів термічної обробки біомаси, розроблено рекомендації щодо вибору основних режимних параметрів ведення процесів. Запропоновано та досліджено спосіб завантаження відходів біомаси в установку піролізу, який забезпечує герметичність робочої камери, безперервність та рівномірність подачі біопалива. Розроблено технічне завдання на дослідну установку для піролізу відходів біомаси у потоці гарячого повітря.

  Скачати повний текст

Виконано математичне моделювання сонячних систем на основі полімерних сонячних колекторів (СК), що враховує найбільш суттєві фактори теплових і гідродинамічних процесів, які відбуваються у кожному з елементів систем під час їх взаємодії (характер течії теплоносіїв у полімерному абсорбенті зі стільниковою структурою каналів, роль полімерного прозорого покриття СК як прозорової ізоляції). Розроблено рекомендації стосовно конструювання СК з ПМ (за умов варіантів металево-полімерного та полімерного) з урахуванням важливіших для сонячної енергетики якостей ПМ. З використанням сучасних методів екологічної оцінки та прогнозування (повного життєвого циклу - Life Cycle Assessment, методології Eco-Indicator 95 та пакета програм "Sima Pro-5") показано екологічні переваги полімерних СК у порівнянні з традиційним типом металевих (алюмінієвих) СК. Розроблено нові схемні та конструктивно-компоновочні рішення стосовно сонячних систем, які дозволяють їх інтегрувати у діючих системах теплопостачання.

  Скачати повний текст

Вперше для Аравійського півострова розроблено й апробовано непряму методику розрахунку місячних величин сумарної радіації та тривалості сонячного сяйва. На підставі статистичної оцінки одержаних показників і наявних фактичних даних доведено доцільність використання нового методу розрахунку сумарної радіації за умов Аравійського півострова. Встановлено закони розподілу її добових величин на півострові та розраховано характеристики ймовірності, а також продуктивність і потужність геліоустановок. Під час розрахунку тривалості сонячного сяйва використано статистичний зв'язок її характеристик з хмарністю. На підставі одержаних кількісних показників радіаційного режиму надано рекомендації щодо вибору систем геліоустановок для найефективнішого використання геліоресурсів Аравійського півострова.

  Скачати повний текст

З'ясовано величину впливу рельєфу місцевості, а також взаємного затінення вітроагрегатів на зміну їх продуктивності та рівень надійності несучої конструкції башти. Для визначення раціональної висоти башти вітроелектричних установок (ВЕУ) запропоновано враховувати зміну вартості баштової конструкції та зміну виробітку вітроагрегату. Установлено закономірності зміни частоти власних коливань башти вітроустановки залежно від її конструктивних особливостей. Обгрунтовано періодичність обтягування болтів у вузлах башти ВЕУ на підставі одержаних залежностей "зовнішній вплив - розболчуваність". Експериментально доведено ефективність застосування демпферних опор з похилим розташуванням елементів армування у разі установки їх у рівні бази баштових конструкцій.

  Скачати повний текст

Встановлено залежність ефективної в'язкості від числа Рейнольдса, а також закономірності нагріву та долю енергії, що витрачається на нагрівання, за допомогою числових розрахунків. Розроблено методику вибору розмірів і розрахунку теплової характеристики дисипативних нагрівачів. Запропоновано метод числового розрахунку ізотермічних нагрівачів, який враховує залежність в'язкості текучого середовища від температури та дозволяє оптимізувати форму та розміри нагрівальних каналів. Проведено експериментальне дослідження ізотермічного підігрівача мазуту.

  Скачати повний текст

На підставі системи диференційних рівнянь асинхронних машин (АМ), з урахуванням активного опору обмотки статора та додаткових активних опорів, введених у коло статора, одержано аналітичні залежності ударних струмів і моментів від її параметрів. Одержано аналітичні залежності, які дозволяють описати почергове підмикання фаз генератора до мережі у заданий момент часу, за заданих початкових фаз напруги. Встановлено найбільш раціональну послідовність підмикання фаз обмотки асинхронних генераторів до мережі, визначено оптимальні початкові фази напруги. Досліджено вплив коливань швидкості вітру на потужність, яку віддає вітротурбіна. Визначено розбіжність між зазначеною потужністю та потужністю, встановленою заводом-виготовачем. У систему диференційних рівнянь введено функцію, що встановлює безпосередній зв'язок між гармонійними складовими швидкості вітру та моментом на валу генератора, що дозволяє вірно розрахувати генеровану потужність залежно від умов на конкретній площині установки вітроелектроагрегата та знижує імовірність помилки в процесі вибору вітроплощадки для будівництва вітроелектростанції.

  Скачати повний текст