АКТУАЛЬНОСТЬ. В процессе разработки устройств диагностирования технических объектов бывает весьма полезным создание компьютерных моделей функционирования этих объектов. Адекватная и универсальная модель, например, работающей изолирующей конструкции на опоре воздушной линии электропередачи (ВЛ) позволит существенно сократить ресурсы и время на проведение натурных экспериментов и испытаний при разработке устройств ее диагностирования. ЦЕЛЬ. Создание компьютерной модели функционирования изолирующей конструкции на опоре воздушной линии (ВЛ) и лабораторной установке с набором электрических параметров и характеристик, необходимых для диагностирования ее состояния. Задачами моделирования являлось определение распределений электрического поля, напряжений и токов в окружающем изолятор пространстве с учетом геометрии объекта, включая внешние элементы конструкции. МЕТОДЫ. Для достижения поставленной цели был использован метод конечных элементов и программа COMSOL Multiphysics. Валидация разработанных моделей осуществлялась путем сравнения результатов моделирования с измерениями электрических параметров и характеристик изоляторов, находящихся в аналогичной конфигурации лаборатории и ВЛ. РЕЗУЛЬТАТЫ. В ходе моделирования была создана модель работы подвесного полимерного изолятора на ВЛ и в лаборатории, адекватность и универсальность которой доказана в ходе лабораторных и натурных испытаний с помощью датчиков, работающих на принципе емкостной связи и регистрации токов утечки. В ходе валидации лабораторной модели полученное расчетное значение тока утечки сухого изолятора согласуется с измеренным. Отклонение менее 5%. Выбор, по результатам моделирования, размера электрода емкостного датчика (20х20 см²) показал верность в ходе натурных испытаний опытных образцов онлайн системы контроля состояния изоляции СКАТ-ДИ на ВЛ 110 кВ.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в развитии методов анализа высоковязкой нефти, доля которой в мировых запасах и добыче непрерывно растет. Точный экспресс-анализ состава такой нефти необходим для оптимизации её добычи, транспорта и подбора химических присадок, повышающих подвижность. Однако применение классического закона Бугера–Ламберта–Бера (БЛБ) затруднено из-за сильного рассеяния излучения и нелинейности оптического отклика, обусловленных сложной многокомпонентной структурой высоковязкой нефти. ЦЕЛЬ. Разработать модифицированную модель закона БЛБ, учитывающую влияние реологических свойств и рассеяния света на асфальтеново-смолистых агрегатах. Предложить новую модель, связывающую эффективный коэффициент поглощения со структурными параметрами нефти. Обосновать эффективность ультразвуковой (УЗ) обработки как метода пробоподготовки для повышения однородности нефтяной среды. МЕТОДЫ. При решении поставленных задач применялось теоретическое моделирование и механизмы УЗ обработки, и её влияние на оптические свойства. РЕЗУЛЬТАТЫ. Показано, что учет реологических свойств и рассеяния излучения необходим для адекватного описания прохождения инфракрасного (ИК) луча через высоковязкую нефть. Предложенная модификация закона БЛБ включает дополнительные члены, учитывающие оптическую плотность от рассеяния на частицах. Обоснована эффективность УЗ обработки: ультразвук снижает вязкость и неоднородность нефти, увеличивая пропускание ИК-излучения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Интеграция реологических факторов в закон БЛБ и применение УЗ пробоподготовки значительно повысят точность ИК-анализа высоковязкой нефти. Это позволит более надежно определять функциональный состав высоковязких нефтей для решения задач повышения нефтеотдачи, оптимизации процессов и безопасности трубопроводного транспорта. УЗ обработка обеспечивает безреагентное снижение вязкости и рассеяния, что делает её перспективным методом пробоподготовки для экспресс-анализа.

ЦЕЛЬЮ данной работы является изучение динамических процессов в нелинейных резистивных электрических цепях с использованием метода Лагранжа, выявление особенностей их математического описания и анализа переходных процессов, а также совершенствование схем бесконтактных коммутационных устройств. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье приводится результат исследования динамического процесса в нелинейной резистивной электрической цепи с использованием метода Лагранжа и разработана её математическая модель. Кроме того, на основе разработанной математической модели проведён анализ изменения напряжения на ёмкости во времени при различных параметрах. Результаты исследования свидетельствуют о том, что определением точного значения напряжения на ёмкости можно эффективно управлять как управляющим напряжением тиристора, так и процессом "заряда-разряда" конденсатора. Таким образом, установлено, что при достижении конденсатором точки насыщения обеспечивается задание выдержки времени для бесконтактных коммутационных устройств. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В рамках данного исследования был выполнен теоретический анализ и численные расчёты динамических процессов в нелинейной резистивной электрической цепи. Применение метода Лагранжа позволило получить решение дифференциального уравнения электрической цепи, и данное исследование в определённой степени способствует изучению динамических процессов в нелинейных резистивных цепях.

ЦЕЛЬ. Разработать и исследовать компьютерную модель трёхфазного двухуровневого инвертора тока на базе IGBT транзисторов с интегрированными тепловыми моделями. Создать систему коммутации силовых ключей инвертора на базе широтно-импульсной модуляции с выборочным исключением гармоник (ВИГШИМ) для решения проблемы негативного влияния гармоник высших порядков на питающую сеть промышленного предприятия. МЕТОДЫ. Для исследования предлагаемой системы управления трёхфазным двухуровневым инвертором тока была построена компьютерная имитационная модель в программном пакете MATLAB Simulink. В качестве силовых управляемых ключей использованы реальные IGBT транзисторы из каталога компании Infineon. Применен метод выборочного устранения гармоник (SHE) с использованием итерационного алгоритма Ньютона-Рафсона для расчета оптимальных углов коммутации силовых ключей. РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработана система управления на базе регулятора на нечёткой логике, обеспечивающая автоматическое переключение между различными режимами работы инвертора в зависимости от температурного состояния силовых ключей, величины тока нагрузки и скорости изменения температуры транзисторов. Система коммутации позволяет осуществлять переключение между стандартным шестиступенчатым режимом и режимами ВИГШИМ с исключением 5-й, 7-й и 11-й гармоник без останова силового агрегата. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанная система управления трёхфазным двухуровневым инвертором тока эффективно решает проблему негативного влияния гармоник на питающую сеть. Система обеспечивает защиту от перегрузки за счет автоматического снижения частоты коммутаций при повышении температуры, что предотвращает перегрев транзисторов и увеличивает срок службы преобразователя.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в оценке и уточнении параметров надежности систем внутрицехового электроснабжения предприятий с трансформаторными подстанциями напряжением 10/0,4 кВ. В предлагаемом исследовании анализируются показатели надежности для схем внутрицехового электроснабжения с различными видами резервирования: без резервирования; с резервированием на низком напряжении (установка автоматических выключателей), с резервированием на среднем напряжении (с установкой разъединителей и выключателя), без резервирования на низкой стороне; а также с двойным резервированием, предусматривающим дополнительно установку разъединителей и выключателя, а также автоматических выключателей. МЕТОДЫ. При проведении исследований используются основы теории надежности, теории вероятностей и статистической обработки данных. На основании результатов расчетов и полученной информации построены графические зависимости времени безотказной работы систем внутрицехового электроснабжения с двухтрансформаторными подстанциями в зависимости от номинальной мощности цеховых трансформаторов для четырех вариантов схем: без резервирования; с резервированием на НН; с резервированием на СН; с двойным резервированием – на СН и НН. Условием рациональности построения схемы электроснабжения принято наименьшее число трансформаторных подстанций, и, соответственно, распределительных трансформаторов, при принятом значении коэффициента загрузки, равным 0,8. При сравнении полученных результатов установлено, что наибольшее время наработки на отказ, равное 25,6 года, достигается при двойном резервировании, наименьшее – равное 5,4 года – при отсутствии резервирования. Исследуются параметры надежности системы, а именно параметр потока отказов и время наработки на отказ схемы при изменении числа двухтрансформаторных подстанций (N_тп) от 1 до 5, а также при различной мощности цеховых трансформаторов 10/0,4 кВ (от 25 до 2 500 кВА). РЕЗУЛЬТАТЫ. Полученные результаты показывают, что значение времени наработки на отказ Тнар.отк для схемы без резервирования оказывается в 4,38 и в 4,29 раза меньше по сравнению со схемой с резервированием на СН и на НН соответственно, а также в 4,72 раза – меньше для схемы с двойным резервированием. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведенные исследования показывают, что рационально использовать минимальное число трансформаторных подстанций N_тп, равное 1 (при отсутствии резервирования) или 2, так как при N_тп = 3-5 время наработки на отказ Т_{нар.отк.} минимальное и равно приблизительно 1,01 году при коэффициенте загрузки трансформаторов, равном 0,8. В результате исследований установлено, что максимальное время наработки на отказ, равное 6,4 года, получено для схемы при двойном резервировании, а минимальное, равное 1,01 году – при отсутствии резервных элементов.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Развитие зарядной инфраструктуры, как в количественном, так и качественном отношениях, является неотъемлемым условием дальнейшего распространения и увеличения доли перспективных транспортных средств с низким углеродным следом в структуре автотранспортного комплекса. В этой связи актуализируются вопросы проектирования систем электроснабжения с учетом характеристик и режимов работы быстрых электрических зарядных станций (ЭЗС), энергетической эффективности и технической эксплуатации последних. ЦЕЛЬ. Экспериментальная оценка характеристик производимых в России ЭЗС постоянного тока в условиях реальной эксплуатации. Реализация зарядных сессий распространенных в РФ легковых электромобилей и подключаемых гибридных автомобилей с измерением и регистрацией входных и выходных показателей работы ЭЗС. Экспериментальная оценка энергетической эффективности ЭЗС и ее взаимосвязи с характеристиками заряжаемых электромобилей. МЕТОДЫ. Решение поставленных задач осуществлялось посредством организации опытной эксплуатации распространенных в РФ многопортовых ЭЗС четырех различных производителей и использовании десяти популярных моделей электромобилей. В ходе опытной эксплуатации производились штатные процедуры заряда тяговых аккумуляторных батарей (ТАБ) с измерением входных характеристик ЭЗС на стороне переменного тока и выходных характеристик в цепи постоянного тока. Фиксация показателей работы ЭЗС осуществлялась на протяжении всей зарядной сессии с использованием как внешних средств измерений, так и встроенных возможностей самих ЭЗС. РЕЗУЛЬТАТЫ. Для различных ЭЗС в условиях заряда ТАБ легковых транспортных средств от минимальной степени заряженности до максимальной получены временные зависимости: входной и выходной мощности ЭЗС, зарядного тока и напряжения, степени заряженности и реализованной энергии. Результаты измерений позволили количественно оценить энергетическую эффективность ЭЗС на протяжении всей зарядной сессии, установить и наглядно продемонстрировать взаимосвязь КПД станции с зарядной мощностью и начальной степенью заряженности ТАБ. Для популярных в России серийных электромобилей и подключаемых гибридных автомобилей получены зарядные профили, отражающие особенности и характер изменения зарядной мощности в процессе восполнения энергии. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Представленные в настоящей статье результаты представляют практический интерес для анализа режимов работы и характеристик зарядных станций, могут быть полезны при моделировании и проектировании объектов зарядной инфраструктуры, прогнозировании и управлении потреблением электроэнергии.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования обусловлена растущей потребностью в создании компактных, высокоэнергоемких источников питания для автономных систем, таких как беспилотные летательные аппараты (БПЛА), где традиционные литий-ионные аккумуляторы демонстрируют ограничения по удельной энергоемкости. Перспективным направлением является разработка микротурбинных генераторов на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС), способных преобразовывать химическую энергию топлива в электрическую с высоким КПД. ЦЕЛЬ. Восполнить пробел в отечественной литературе по микротурбинным технологиям, систематизировать мировой опыт и определить перспективы разработки высокоэнергоемких МЭМС-источников питания в Российской Федерации. Провести анализ конструкций, материалов, технологий изготовления и термодинамических характеристик микротурбин, а также выполнить оценочный расчет параметров микрогазотурбинного генератора. МЕТОДЫ. В работе применены методы системного анализа научно-технической литературы, сравнительная оценка конструктивных решений и термодинамический расчет на основе цикла Брайтона. Для оценочного расчета мощности микротурбины использованы фундаментальные законы термодинамики и упрощенные модели работы компрессора, камеры сгорания и турбины. РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведен всесторонний обзор ключевых технологических решений в области микротурбин, включая применение газовых подшипников, термостойких материалов (карбид кремния), методов микрообработки и особенностей проектирования для микромасштаба. Выполненный оценочный расчет для микротурбины с расходом топлива ~5.84 ∙ 10⁻⁹ м³/с показал потенциальную электрическую мощность порядка 100 Вт. Выявлены основные технологические вызовы: обеспечение стабильности при сверхвысоких оборотах, управление микросгоранием, тепловые режимы и интеграция компонентов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Микротурбинные технологии на основе МЭМС обладают значительным потенциалом для создания источников питания с удельной энергоемкостью, в 10-20 раз превышающей лучшие образцы аккумуляторов. Несмотря на существующие технологические барьеры, дальнейшие исследования в области оптимизации термодинамических циклов, разработки новых материалов и совершенствования методов микрообработки открывают перспективы для разработки отечественных высокоэффективных энергетических установок для БПЛА и других автономных систем, что является ключевым для укрепления технологического суверенитета.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Однофазные замыкания на землю остаются одними из самых часто встречающихся повреждений в распределительных электрических сетях с изолированной нейтралью. Серьезную опасность для электрооборудования энергосистемы представляют дуговые перемежающиеся однофазные замыкания на землю, в связи с переходными процессами, протекающими в сети при таких повреждениях. Длительное протекание токов однофазного замыкания на землю в кабельной линии вызывает нагрев и переход в междуфазное короткое замыкание. Разработка быстродействующей и селективной релейной защиты позволит предотвратить ущерб и обеспечит надёжное электроснабжение потребителей. ЦЕЛЬ. Для повышения быстродействия защиты применяется преобразование Кларк, позволяющее объединить мгновенные значения трех фазных токов для получения информационного признака повреждения. Необходима разработка пускового органа релейной защиты от однофазных замыканий на землю с использованием преобразования Кларк и определение свойств получившегося пускового органа. МЕТОДЫ. Программный комплекс Matlab с пакетом расширения Simulink был применён для имитационного моделирования осциллограмм токов в различных режимах электрической сети с изолированной нейтралью. Результаты моделирования позволили разработать пусковой орган защиты, использующий преобразование Кларк и обладающий повышенным быстродействием. РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработана упрощенная структурно-функциональная схема пускового органа защиты от однофазных замыканий на землю. Проведено оценочное сравнение по чувствительности с используемой в сетях релейной защитой. Чувствительность разработанного органа защиты при дуговых перемежающихся однофазных замыканиях на землю превышает аналогичные существующие технические решения. ВЫВОДЫ. Результаты исследования перспективны для создания новой защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, использующей преобразование Кларк.

Статья посвящена проблематике выбора оптимального температурного графика в системе теплоснабжения. АКТУАЛЬНОСТЬ. В настоящее время в теплоснабжающих организациях применяются многочисленные варианты температурных графиков без технико-экономического обоснования их применения. Существует проблема отсутствия единой методики выбора оптимального температурного графика работы системы теплоснабжения. Правильный выбор температурного графика определяет энергоэффективность и надежность работы системы теплоснабжения. ЦЕЛЬ. Анализ существующих методик выбора наиболее целесообразного температурного графика работы тепловой сети, оценка их достаточности для решения задачи оптимизации системы теплоснабжения. МЕТОДЫ. Для решения данной проблемы авторы провели литературный обзор существующих подходов и методик выбора температурных графиков в различных климатических и эксплуатационных условиях. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. На основе проведенного анализа, сделан вывод о необходимости разработки единой методики выбора оптимального температурного графика. В целях возможности практического использования, разрабатываемая методика должна учитывать весь комплекс параметров работы системы теплоснабжения и при этом минимизировать трудоемкость расчетов. Приведены факторы, предлагаемые к учёту при разработке методики выбора оптимального температурного графика, среди которых — удельные расходы энергоносителей, потери тепла в сетях, надёжность теплоснабжения с учётом температурных деформаций, эксплуатационные и капитальные затраты, а также тарифные последствия для потребителей.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования обусловлено реализацией в Российской Федерации программы модернизации нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), направленной на увеличение глубины переработки нефти и повышения качества нефтепродуктов. Рост доли процессов углубленной переработки ведет к значительному изменению баланса водорода на НПЗ, что требует комплексного анализа его генерации и потребления. ЦЕЛЬ. Провести анализ структуры потребления и генерации водорода в технологических процессах НПЗ. Установить зависимость потребления водорода от глубины переработки нефти. Оценить наиболее эффективные методы получения водорода для применения на НПЗ. МЕТОДЫ. В основе исследования лежит анализ нормативных показателей и технологических характеристик основных процессов нефтепереработки (изомерзация, гидроочистка, гидрокрекинг, каталитический риформинг). На основе материальных балансов данных процессов, установлена корреляция между глубиной переработки нефти и объемом потребления водорода на НПЗ. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье приведены удельные расходы энергетических ресурсов, для основных технологических установок. Установлено, что для достижения глубины переработки нефти свыше 85% требуется значительное увеличение потребление водорода и внедрение дополнительной гидрообработки остаточного мазута. Определено, что каталитический риформинг является одним из ключевых источников ВСГ, в то время как гидроочистка и гидрокрекинг – его основные потребителями. Установлено, что для покрытия дефицита водорода на НПЗ наиболее экономически эффективным методом является строительство собственной установки производства водорода методом паровой конверсии. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В условиях необходимости повышения глубины переработки нефти и истощения запасов легкой нефти наблюдается устойчивая тенденция к увеличению потребления водорода на технологические нужды НПЗ. Для развития нефтеперерабатывающей отрасли, необходимо модернизация и внедрение новых эффективных мощностей по генерации водорода.

ЦЕЛЬ.В работе показана возможность использования Балахтинского углядля производства синтез-газа путем газификации с последующим его в газовой турбине. Целью исследования стала оценка эффективности процесса газификации Балахтинского угля и определение основных характеристик образующегося генераторного газа. Показано, что при газификации угля образуется генераторный газ со средней теплотой сгорания 4608,41 кДж/нм³. В результат расчета установлено количество основных компонентов в составе продуктов газификации, коэффициент избытка воздуха, доля вводимого водяного пара, выход синтез-газа. Полученный синтез-газ может быть направлен в газовую турбину для выработки электроэнергии.В статье представлено влияние природного газа и генераторного газа, полученного при газификации Балахтинского угля на энергетические характеристики газовой турбины. Данное сравнение позволяет прогнозировать изменение энергетических характеристик ГТУ.МЕТОДЫ. Для решения поставленных задач в научной статье были использован расчетный метод исследования. В качестве объектов исследования были выбраны: Балахтинский бурыйуголь и синтез-газ, полученный при газификации угля. РЕЗУЛЬТАТ. Приведены результаты расчетных исследований газификации твердого топлива в поточном газогенераторе. Представлено сравнение влияния полученного синтез-газа и природного газа на энергетические характеристики газовой турбины. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Образующийся в результате газификации синтез-газ является перспективным альтернативным топливом для газовых турбин, которое позволит сократить расход природного ископаемого топлива, снизить негативное воздействие угля на окружающую среду.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования обусловлена тем, что улучшение эффективных, экономических и экологических показателей поршневых двигателей (ДВС), работающих на альтернативных газообразных топливах, остается важной задачей для развития машиностроения и энергетики. Поэтому создание математических моделей рабочего цикла ДВС, работающих на разных газах, и повышение их энергоэффективности является актуальным для науки, техники и технологий. ЦЕЛЬ исследования состояла в повышении КПД и энергоэффективности электрогенератора на базе ДВС путем оптимизации параметров его рабочего цикла после замены базового топлива (пропан-бутана) на синтез-газ на основе численного моделирования. МЕТОДЫ. Объектом исследования был электрогенератор мощностью 1 кВт на базе одноцилиндрового ДВС с внешним смесеобразованием. В статье описываются основные подходы к созданию математической модели рабочего цикла двигателя, физико-химические свойства базового топлива (пропан-бутан) и нового лабораторного синтез-газа. Результаты моделирования верифицируются посредством экспериментальных исследований. Отличия между моделированием и опытами для ключевых параметров (мощность, КПД, расход воздуха и топлива) не превышали 4,0 %. КПД ДВС был выбран в качестве ключевого критерия оптимизации рабочего цикла. РЕЗУЛЬТАТЫ. Получены данные об эксплуатационных показателях ДВС, работающего на пропан-бутане и синтез-газе, для разных показателей рабочего цикла (степень сжатия, коэффициент избытка воздуха, угол опережения зажигания, сопротивление системы газообмена) на основе математического моделирования. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Показано, что замена топлива с пропан-бутана на синтез-газ вызывает снижение КПД двигателя до 33 % (КПД двигателя составлял 0,179 и 0,119 для ДВС, работающих на пропан-бутане и синтез-газе, соответственно, при мощности электрогенератора равной 0,59 кВт). После оптимизации КПД двигателя на синтез-газе стало выше на 6,1 % по сравнению с ДВС, работающем на пропан-бутане, а падение мощности не превышало 8 %. Таким образом, оптимизация параметров рабочего цикла способствует достижению значений КПД и энергоэффективности двигателя на синтез-газе, сравнимых с эффективностью ДВС, функционирующих на традиционных видах топлива.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Применение отечественных программных комплексов в энергетической отрасли связано с импортозамещением зарубежных платформ для программирования. В настоящий момент для моделирования процессов в теплоэнергетике широкое применение находит среда динамического моделирования технических систем SimInTech. ЦЕЛЬ. Описать методику моделирования схемы паротурбинной установки-цикла Ренкина в среде динамического моделирования SimInTech. Создать блоки субмодели расчета элементов паротурбинной установки. Разработать удобный для пользователя интерфейс ввода исходных данных и наглядной визуализации результатов расчета. МЕТОДЫ. Разработанная методика расчета схемы паротурбинной установки в среде SimInTech создается на базе схемы модели общего вида. Разрабатываются отдельные субмодели расчетных схем турбины, парового котла, конденсатора и насоса. Для определения термодинамических параметров воды и водяного пара используется библиотека свойства веществ воды и водяного пара. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана методика моделирования схемы цикла Ренкина, показаны особенности создания субмоделей теплоэнергетических элементов схем. Для каждого элемента субмодели выполнена визуализация исходных данных в удобном формате, промежуточные результаты отслеживаются по линиям связи. Результаты расчета термодинамических параметров и показателей эффективности схемы записываются в отдельный файл, что позволяет анализировать полученные сведения для различных вариантов исходных данных. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанные субмодели турбины, парового котла, насоса и конденсатора позволяют собрать схему паротурбинной установки и выполнить термодинамический расчет с высокой степенью точности. Возможна реализация более комплексной модели путем создания дополнительных субмоделей, таких как промежуточный пароперегреватель, подогреватели поверхностного и смешивающего типов и других элементов.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в разработке новых методов организации отвода низкопотенциальной теплоты ЦОД, силовой электроники, прочих природных и техногенных источников и получении новых зависимостей для оценки максимального увеличения эффективного коэффициента трансформации теплоты (КТТ) простых двухступенчатых циклов тепловых насосов с сепаратором. ЦЕЛЬ работы заключается в оптимизации режима работы простого двухступенчатого теплового насоса с сепаратором. В рамках цели стоят задачи: предложение способа организации отвода теплоты источников низкопотенциальной теплоты, поиск оптимальных режимов работы простого двухступенчатого теплового насоса, разработка методов оценки увеличения их эффективности на основе физических принципов и основ термодинамики. МЕТОДЫ. Для расчетов термодинамического цикла теплового насоса использована библиотека CoolProp, учтено наличие эффективности компрессоров, для проведения оптимизации введен закон, связывающий долю мощности первой ступени с температурой в сепараторе. Для оценки максимальной эффективности теплового насоса сделано допущение, что фреон в компрессор попадает в виде насыщенного не перегретого пара, а в терморегулирующий вентиль поступает чистый конденсат. РЕЗУЛЬТАТЫ. Представлена общая схема и рассмотрен принцип действия двухступенчатого теплового насоса. На основе термодинамического расчета получены термодинамические и теплотехнические характеристики циклов. Двухступенчатые тепловые насосы имеют более высокий коэффициент трансформации теплоты, чем одноступенчатые. Определен коэффициент относительного увеличения эффективного КТТ для фреонов R410a, R141b, R600a, R134a. Показано, что существование максимума эффективного КТТ объясняется наличием двух эффектов. Выведены функции, основанные на физических закономерностях, определяющие экстремум увеличения КТТ и его положение. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведен подробный анализ причин возрастания КТТ относительно одноступенчатого цикла. Полученные зависимости полезны для оценки эффекта от применения двухступенчатого теплового насоса на практике. Разработанная схема теплового насоса может быть применена для отбора низкопотенциальной теплоты в ЦОД, от силовой электроники, грунта и других источников с большей эффективностью, чем одноступенчатый цикл.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Актуальность исследования обусловлена возрастающими требованиями к энергоэффективности промышленных предприятий в условиях изменения климата. Башенные градирни являются ключевыми элементами систем оборотного водоснабжения на предприятиях нефтехимической и энергетической отраслей Республики Татарстан. ЦЕЛЬ. Проанализировать современные подходы к повышению эффективности башенных градирен в теплый период года с учетом климатических условий Татарстана, а также исследовать возможность применения системы испарительного охлаждения воздуха перед воздухозаборными окнами башенной градирней тепловой электрической станции. МЕТОДЫ. Для достижения поставленной цели использовался анализ литературных источников и технической документации действующего объекта, термодинамические расчеты тепломассообменных процессов испарительного охлаждения циркуляционной воды и влияние ее температуры на работу паротурбинной установки. РЕЗУЛЬТАТЫ. Внедрение системы предварительного охлаждения наружного воздуха представляет собой технологически обоснованное решение для оптимизации работы градирен в условиях повышенных температурных нагрузок. Данная система обеспечивает термодинамическую стабилизацию процесса теплообмена через снижение температуры поступающего воздушного потока. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Реализация данного инженерного решения обеспечивает устойчивую работу системы охлаждения в широком диапазоне метеорологических условий с сохранением технологических параметров в течение всего года. Внедрение технологии предварительного адиабатического охлаждения воздушного потока способствует значительному повышению энергетической эффективности энергоблока, а именно: прирост мощности турбоустановки: 492 кВт; годовая выработка дополнительной энергии: 1,7 ГВт·ч; экономический эффект: 14,67 млн руб./год; срок окупаемости менее 2 лет.