ОЦЕНКА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Якшибаев 1 И.Н., Сабитов 2 Л.С., Абдуллазянов 2 Э.Ю., Юйтун 3 Ц.,
Метлицкая 1 Д.В., Недосеко 1 И.В.
1Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, Россия
2 Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
3 Брестский государственный технический университет, г. Брест, Республика Беларусь
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ. Большая часть территории Сибири и Дальнего Востока, где в настоящее время добывается основная часть углеводородов и где сосредоточены практически все разведанные запасы месторождений нефти и газа Российской Федерации находится в зоне вечной мерзлоты. ЦЕЛЬ. В настоящей статье представлены результаты проведенного анализа совместного влияния климатических факторов, инженерно-геологических условий территории строительства объектов добычи нефти и газа, а также геокриологических процессов, протекающих на многолетних мерзлых грунтах. МЕТОДЫ. Исследован процесс морозного пучения, который оказывает очень существенное влияние на сверхнормативные вертикальные перемещения фундаментов (в особенности свайных), приводящих к снижению эксплуатационной надежности и даже возникновению аварийных ситуаций зданий и сооружений нефтегазового строительства. Авторами была поставлена задача по проведению экспериментальных исследований работы свай (традиционно используемого сплошного трубчатого сечения и предложенного авторами стальных свай перфорированного типа) при циклическом замораживании и оттаивании грунтового основания. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. По результатам проведенных теоретических расчетов и экспериментальных исследований авторами была обоснована конструктивная схема сваи перфорированного типа, которая обеспечивает снижение нежелательных вертикальных деформаций до 30 % при их использовании на многолетних мерзлых пучинистых грунтах. С учетом полученных положительных и отрицательных параметров работы различных видов свай представленные результаты исследований будут являться основанием для проведения дальнейших теоретических экспериментальных исследований по повышению эксплуатационной надежности свайных фундаментов зданий и сооружений, строящихся и эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера.
Ключевые слова: многолетнемерзлые грунты; свая, сталь; морозное пучение; перфорированная конструкция; суглинки; глины; консистенция.
Для цитирования: Якшибаев И.Н., Сабитов Л.С., Абдуллазянов Э.Ю., Юйтун Ц., Метлицкая Д.В., Недосеко И.В. Оценка сравнительной эффективности свайных фундаментов зданий и сооружений в условиях крайнего севера // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 4 (60). С.3-10.
EVALUATION OF THE COMPARATIVE EFFECTIVENESS OF PILE FOUNDATIONS OF BUILDINGS AND STRUCTURES IN THE CONDITIONS OF THE FAR NORTH
Yakshibaev I.N.1, Sabitov L.S.2, Abdullazyanov E.Yu.2, Yutun Ts.3, Metlitskaya D.V.1, Nedoseko I.V.1
1 Ufa State Petroleum Technical University, Ufa, Russia
2 Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
3Brest State Technical University, Brest, Republic of Belarus
Abstract: RELEVANCE. Most of the territory of Siberia and the Far East, where the bulk of hydrocarbons are currently produced and where almost all the proven reserves of oil and gas fields of the Russian Federation are concentrated, is located in the permafrost zone. purpose. This article presents the results of the analysis of the combined influence of climatic factors, engineering and geological conditions of the territory of construction of oil and gas production facilities, as well as geocryological processes occurring on permafrost soils. METHODS. The process of frost heaving has been studied, which has a very significant effect on excessive vertical movements of foundations (especially pile ones), leading to a decrease in operational reliability and even the occurrence of emergency situations of buildings and structures of oil and gas construction. The authors set the task of conducting experimental studies of the operation of piles (traditionally used solid tubular section and perforated steel piles proposed by the authors) during cyclic freezing and thawing of the soil base. CONCLUSION. Based on the results of theoretical calculations and experimental studies, the authors have substantiated the design scheme of a perforated type pile, which reduces undesirable vertical deformations by up to 30% when used on permafrost-rich soils. Taking into account the obtained positive and negative parameters of the operation of various types of piles, the presented research results will be the basis for further theoretical experimental studies to improve the operational reliability of pile foundations of buildings and structures under construction and operated in the Far North.
Keywords: permafrost soils; its own; steel; frost heaving; perforated structure; loams; clays; consistency; Far North.
For citation: Yakshibaev I.N., Sabitov L.S., Abdullazyanov E.Yu., Yutun Ts., Metlitskaya D.V., Nedoseko I.V. Evaluation of the comparative effectiveness of pile foundations of buildings and structures in the conditions of the Far North. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 4 (60):3-10.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ УСИЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Абдуллазянов 1 Э. Ю., Маилян 2 Л.Р., Саденко 3 Д.С., Гарькин 4 И.Н., Лаштанкин 4 А.С.
1Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
2Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия
3Современные строительные решения, г. Пенза, Россия
4Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского (Первый казачий университет), г. Пенза, Россия
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ работы обуславливается необходимостью систематизации эмпирических исследований в части проведения работ по научно-техническому сопровождению строительства, реконструкции и иных видов работ. ЦЕЛЬ. Проанализировать ход проведения научно-технического сопровождения работ, по усилению строительных конструкций строящегося монолитного здания МЕТОДЫ. Работа основана на обработке эмпирических результатов, полученных в ходе работ по выполнению работ по научно-техническому сопровождению усиления строительных конструкций (в состав таких работ входит весь цикл работ от разработки проекта до ввода в эксплуатацию) многоэтажного здания в одном из городов Приволжского федерального округа ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Способ проведения аналогичных работ (по научно-техническому сопровождению) может быть использован при проведении реальных работ по усилению строительных конструкций.
Ключевые слова: научно-техническое сопровождение; строительные конструкции; обследование; техническая экспертиза; усиление конструкций; здания и сооружения; монолитные конструкции.
Благодарности: исследование выполнено в рамках выполненной хоздоговорной работы НИР № 79-86.
Для цитирования: Абдуллазянов Э. Ю.,Саденко Д.С., Маилян Л.Р., Гарькин И.Н., Лаштанкин А.С..Научно-техническое сопровождение усиления строительных конструкций // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 4 (60). С. 11-20.
SCIENTIFIC AND TECHNICAL SUPPORT FOR STRENGTHENING BUILDING STRUCTURES
Abdullazyanov 1 E.Y., Mailyan 2 L.R. Sadenko 3 D.S., Garkin 4 I.N., Lashtankin 4 A.S.
1 Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
2 Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan, Russia
3Modern Construction Solutions, Penza, Russia
4 Moscow State University of Technology and Management named after. K.G. Razumovsky (First Cossack University), Penza, Russia
Abstract: THE RELEVANCE of the work is determined by the need to systematize empirical research in terms of carrying out work on scientific and technical support for construction, reconstruction and other types of work. TARGET.To analyze the progress of scientific and technical support of work to strengthen the building structures of a monolithic building under construction METHODS. The work is based on the processing of empirical results obtained during the work on scientific and technical support for strengthening building structures (such work includes the entire cycle of work from project development to commissioning) of a multi-storey building in one of the cities of the Volga Federal District CONCLUSION. The method of carrying out similar work (for scientific and technical support) can be used when carrying out real work to strengthen building structures
Keywords: scientific and technical support; building structures; inspection, technical expertise; strengthening of structures; buildings and structures; monolithic structures.
Acknowledgments: The study was carried out within the framework of the completed contractual research work No. 79-86.
For citation: Abdullazyanov E.Yu., Sadenko D.S., Mailyan L.R., Garkin I.N., LashtankinA.S.. Scientific and technical support for strengthening building structures. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 4 (60):11-20.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОСАДКИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ УТРАТЕ ОГОЛОВКОВ СВАЙ
Попов 1 А.О., Сабитов 1,2 Л.С., Языев 1,3 Б.М., Айменов 4 Ж.Т.
1Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия
2Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
3Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия
4 Южно-Казахстанский университет им. М.Ауэзова, г.Шымкент, Республика Казахстан
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ. Утрата оголовков деревянных свай в основании зданий и сооружений формирует дополнительную осадку, которую необходимо учитывать при проведении поверочных расчетов для текущей реставрации, а также проведению геотехнического прогноза на межреставрационный период. ЦЕЛЬ. Разработать методику проведения испытаний по утрате деревянных оголовков свай, которая отражает действительную работу свайного основания. МЕТОДЫ. Проведение исследования предполагает разработку методики и проведение испытания по ускоренному моделированию утраты оголовков свай деревянных свай. При проведении исследования учитывались действительные характеристики грунтового основания, на основании материалов историко-культурных исследований и археологических исследований выявлены действительные схемы утраты оголовков свай. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. По результатам проведенного моделирования выявлен характер развития дополнительной осадки и предложен методологический подход к расчету дополнительной осадки, связанной с утратой оголовков.
Ключевые слова: грунтовый массив; искусственные основания зданий и сооружений; свайные фундаменты; объекты культурного наследия.
Для цитирования: Попов А.О., Сабитов Л.С., Языев Б.М., Айменов Ж.Т. Моделирование дополнительной осадки зданий и сооружений при утрате оголовков свай // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 4 (60). С. 21-33.
MODELING OF ADDITIONAL PRECIPITATION OF BUILDINGS AND STRUCTURES IN CASE OF LOSS OF PILE HEADS
Popov 1 A.O., Sabitov 1,2 L.S., Yaziev 1,3 B.M., Aimenov 4 Z.T.
1 Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan, Russia
2 Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
3Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia
4South Kazakhstan University named after. M.Auezova, Shymkent, Republic of Kazakhstan
Abstract: RELEVANCE. The loss of the heads of wooden piles at the base of buildings and structures forms an additional sediment, which must be taken into account when carrying out verification calculations for the current restoration, as well as conducting a geotechnical forecast for the inter-restoration period. purpose. To develop a methodology for conducting tests on the loss of wooden pile heads, which reflects the actual operation of the pile foundation. METHODS. The research involves the development of a methodology and testing for accelerated modeling of the loss of pile heads of wooden piles. During the study, the actual characteristics of the soil base were taken into account, based on the materials of historical and cultural studies and archaeological research, actual patterns of loss of pile heads were revealed. CONCLUSION. Based on the results of the simulation, the nature of the development of additional precipitation was revealed and a methodological approach to calculating additional precipitation associated with the loss of heads was proposed.
Key words: soil mass, artificial structures of buildings and structures; pile foundations; cultural heritage sites.
For citation: Popov A.O., Sabitov L.S., Yaziev B.M., Aimenov Z.T. Modeling of additional precipitation of buildings and structures with loss of pile heads. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 4 (60):21-33.
МЕТОДИКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА БАЗЕ АВТОНОМНЫХ ИНВЕРТОРОВ ТОКА
Умаров Ш.Б.
Ташкентский государственный технический университет, г. Ташкент, Узбекистан
Резюме: ЦЕЛЬ. Разработка эффективной методики моделирования вентильных преобразователей на базе инверторов тока для исследования переходных и установившихся режимов их работы. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи использовался модифицированный операторный метод на основании преобразования Лапласа. РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработанная методика обеспечивает возможность её применения для всех разновидностей автономных инверторов и преобразователей энергии с периодической последовательностью смены структуры (топологии) силовой схемы. Разработанные математические модели и алгоритмы позволяют рассчитывать переходные и установившиеся режимы работы вентильных преобразователей при их работе на активно-индуктивную и двигательную нагрузку в режимах непрерывных и прерывистых входных токов инверторов. Полученные на основе компьютерных расчетов режимные характеристики одно и трехфазных автономных инверторов тока, разработаны с учетом вида нагрузки, способа управления и формы входного тока инверторов, позволяют определить параметры элементов силовой схемы вентильных преобразователей, а также диапазон регулирования, обеспечивающий стабилизацию выходного напряжения с сохранением его коммутационной устойчивости. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Представленная в работе методика может быть использована для анализа электромагнитных процессов в параллельном, параллельно последовательном, последовательно параллельном, последовательном, а также в инверторах с отсекающими вентилями и с двухступенчатой коммутацией как при статической, так и двигательной нагрузке. Кроме этого, хорошее совпадение полученных по математическим моделям кривых мгновенных значений токов и напряжений с осциллограммами (6-8%) позволяет судить об адекватности разработанных алгоритмов и программ. Разработанная методика математического моделирования и исследования статических и динамических режимов может эффективно использоваться при проектировании вентильных преобразователей на базе инверторов тока, обеспечивающих регулирование и стабилизацию выходного напряжения с включенными на его выходы дополнительными устройствами фильтрации и компенсации выходного напряжения.
Ключевые слова: математическое моделирование; вентильный преобразователь; автономный инвертор тока; переходные и установившиеся режимы.
Для цитирования: Умаров Ш.Б. Методика математического моделирования вентильных преобразователей на базе автономных инверторов тока // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 4 (60). С. 34-46.
METHODOLOGY FOR MATHEMATICAL MODELING OF VALVE CONVERTERS BASED ON AUTONOMOUS CURRENT INVERTERS
Umarov Sh.B.
Tashkent State Technical University, Tashkent, Uzbekistan
Abstract. PURPOSE. Development of an effective methodology for modeling valve converters based on current inverters to study transient and steady-state modes of their operation. METHODS. When solving the problem, a modified operator method based on the Laplace transform was used. RESULTS. The developed technique provides the possibility of its application for all types of autonomous inverters and energy converters with a periodic sequence of changes in the structure of the power circuit. The developed mathematical models and algorithms make it possible to calculate transient and steady-state operating modes of valve converters when they operate on an active-inductive and motor load in the modes of continuous and intermittent input currents of inverters. The operating characteristics of single- and three-phase autonomous current inverters, obtained on the basis of computer calculations, are developed taking into account the type of load, the control method and the shape of the input current of the inverters, making it possible to determine the parameters of the elements of the power circuit of valve converters, as well as the regulation range that ensures stabilization of the output voltage while maintaining its switching sustainability. CONCLUSION. The methodology presented in the work can be used to analyze electromagnetic processes in parallel, parallel-series, series-parallel, series, as well as in inverters with cut-off valves and two-stage switching, both under static and motor loads. In addition, the good agreement between the instantaneous current and voltage curves obtained from mathematical models and the oscillograms (6-8%) allows one to judge the correctness of the developed algorithms and programs. The developed methodology for mathematical modeling and research of static and dynamic modes can be effectively used in the design of valve converters based on current inverters that provide regulation and stabilization of the output voltage with additional filtering and compensation devices connected to its outputs.
Keywords: math modeling; valve converter; autonomous current inverter; transient and steady-state conditions.
For citation: Umarov Sh.B. Methodology for mathematical modeling of valve converters based on autonomous current inverters. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 4 (60):34-46.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ШЛАКОВАНИЯ И ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛА ПРИ СЖИГАНИИ БИОТОПЛИВА
Лучкина1 Е.Е., Сидоркина1 О.А., Караева2 Ю.В.
1ИЭПТ ФИЦ КазНЦ РАН,
2Казанский государственный энергетический университет, г. Казань,
Резюме: ЦЕЛЬ. Целью работы является сравнение существующих методик прогнозирования шлакования и загрязнения поверхностей нагрева котла при использовании различных топлив из биомассы. Исследовать химический состав минеральной части золы используемого топлива. Провести оценку шлакующих и загрязняющих свойств ряда крупнотоннажных отходов сельского хозяйства, низкосортного низинного и верхового торфа, биочара, а также эффлюентов, образующихся после получения водорода и биогаза. Рекомендовать методику для прогнозирования шлакования и загрязнения поверхностей нагрева котла при сжигании биотоплива. МЕТОДЫ. Для определения химического состава минеральной части золы использовался рентгенофлуоресцентный анализ. На основе полученных экспериментальных данных осуществлялся расчет показателей шлакования, обрастания, абразивного износа и коррозии поверхностей нагрева котла с применением отечественной и зарубежной методики. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье проведен анализ существующих методик прогнозирования шлакования и загрязнения поверхностей нагрева котла при использовании различных топлив из биомассы. Исследован химический состав минеральной части золы используемого топлива. Проведена оценка шлакующих и загрязняющих свойств ряда крупнотоннажных отходов сельского хозяйства, низкосортного низинного и верхового торфа, биочара, а также эффлюентов, образующихся после получения водорода и биогаза. Рекомендовано совместное применение различных методик для прогнозирования шлакования и загрязнения поверхностей нагрева котла при сжигании биотоплива. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты расчетов показали, что основными компонентами минеральной части золы биотоплива являются кальций и калий. Согласно отечественной методике, все образцы имеют очень высокую склонность к образованию железистых и сульфатно-кальциевых отложений, но при этом нет тенденции к формированию загрязнений на базе активных щелочей. Используя показатели зарубежной методики, установлены высокие риски шлакования и обрастания поверхностей нагрева котла. Абразивный износ возникает при сжигании низинного и верхового торфа, а также эффлюента после метаногенеза. При этом низкий риск возникновения коррозии характерен для низинного и верхового торфа. Сравнительный анализ результатов различных методик прогнозирования шлакования и загрязнения поверхностей нагрева котла показал, что полученные расчетные значения согласуются между собой и дополняют друг друга. Таким образом, необходимо комбинирование известных методик для детального исследования возможности сжигания новых видов твердого топлива в котлах.
Ключевые слова: сжигание; биотопливо; минеральная часть; шлакование; загрязнение; энергетическое оборудование.
Для цитирования: Лучкина Е.Е., Сидоркина О.А., Караева Ю.В. Прогнозирование шлакования и загрязнения поверхностей нагрева котла при сжигании биотоплива // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 4 (60). С. 47-57.
PREDICTION OF SLAGING AND CONTAMINATION OF BOILER HEATING SURFACES DURING BIOFUEL COMBUSTION
Luchkina1 E.E., Sidorkina1 O.A., Karaeva2 J.V.
1Institute of Power Engineering and Advanced Technologies, FRC Kazan Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Kazan, Russia
2Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: PURPOSE. The purpose of the work is to compare existing methods for predicting slagging and contamination of boiler heating surfaces when using various biomass fuels. Investigate the chemical composition of the mineral part of the ash of the fuel used. To assess the slag and polluting properties of a number of large-scale agricultural wastes, low-grade lowland and high-moor peat, biochar, as well as effluents formed after the production of hydrogen and biogas. Recommend a method for predicting slagging and contamination of boiler heating surfaces when burning biofuel. METHODS. X-ray fluorescence analysis was used to determine the chemical composition of the mineral part of the ash. Based on the experimental data obtained, the indicators of slagging, fouling, abrasive wear and corrosion of boiler heating surfaces were calculated using domestic and foreign methods. RESULTS. The article analyzes existing methods for predicting slagging and contamination of boiler heating surfaces when using various biomass fuels. The chemical composition of the mineral part of the ash of the fuel used was studied. An assessment was made of the slag and polluting properties of a number of large-scale agricultural wastes, low-grade low-lying and high-moor peat, biochar, as well as effluents formed after the production of hydrogen and biogas. The combined use of various methods is recommended for predicting slagging and contamination of boiler heating surfaces when burning biofuel. CONCLUSION. The calculation results showed that the main components of the mineral part of biofuel ash are calcium and potassium. According to the domestic method, all samples have a very high tendency to form ferrous and calcium sulfate deposits, but there is no tendency to form contaminants based on active alkalis. Using indicators of foreign methods, high risks of slagging and fouling of boiler heating surfaces have been established. Abrasive wear occurs when burning low-lying and high-moor peat, as well as effluent after methanogenesis. At the same time, a low risk of corrosion is characteristic of lowland and high-moor peat. A comparative analysis of the results of various methods for predicting slagging and contamination of boiler heating surfaces showed that the obtained calculated values are consistent with each other and complement each other. Thus, it is necessary to combine known methods for a detailed study of the possibility of burning new types of solid fuels in boilers.
Key words: combustion; biofuel; mineral part; slagging; pollution; power equipment.
For citation: Luchkina E.E., Sidorkina O.A., Karaeva J.V. Prediction of slaging and contamination of boiler heating surfaces during biofuel combustion. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 4 (60):47-57.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГРАДИРЕН ПРОТИВОТОЧНОГО И ПОПЕРЕЧНОТОЧНОГО ТИПОВ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ЗАТРАТАМ
Дмитриев А.В.1, Зинуров В.Э.2, Дмитриева О.С.3, Харьков В.В.4, Зиангиров А.Ф.5
1,2,5Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
3,4Казанский национальный исследовательский технологический университет,
г. Казань, Россия
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ. Градирни эффективно охлаждают воду промышленных установок. Актуальным является выбор нужной для этих целей конструкции градирни, исходя из заданных параметров. Методики расчета вентиляторных градирен необходимы при проектировании новых и привязке существующих проектов градирен к определенным метеопараметрам с учетом требований по температуре воды и гидравлическим нагрузкам. При этом конечной целью является снижение энергетических затрат при сохранении тепловой эффективности градирни. Расчеты поперечноточных градирен аналогичны расчетам мокрых противоточных градирен, однако сложность заключается в характере распределения воды и воздуха в горизонтальном и вертикальном направлениях в оросителе, выполненном из различных материалов. Анизотропия существенно сказывается на коэффициенте тепломассопередачи при поперечном токе воздуха в градирне. ЦЕЛЬ. Создание упрощенной методики расчета характеристик градирен, которая была бы удобной для использования инженером-технологом или проектировщиком с целью анализа энергетических затрат. Задачи исследования – сравнение градирни противоточной и поперечноточной по энергетическим затратам, изучение влияния свободного объема насадки на расход энергии, учитывая влияние орошения на величину гидравлического сопротивления. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применяется классическая методика теплового и аэродинамического расчета испарительных градирен. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье представлен анализ энергетических затрат, затрачиваемых по воздуху, от свободного объема сухой и орошаемой насадки двух типов градирен. Представляются соотношения для расчета характеристик работы градирни. В качестве примера оценивается эффективность работы градирен с противоточным и поперечным током. В результате проведенного исследования также учитывается сопротивление элементов градирни. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В ходе сравнительного анализа было установлено, что энергетические затраты при использовании градирни с противоточным движением фаз больше, чем у градирни с перекрестным движением фаз в среднем на 11,6%.
Ключевые слова: испарительная градирня; противоточная градирня; поперечноточная градирня; энергетические затраты; свободный объем насадки.
Благодарности: работа выполнена при финансовой поддержке стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам.
Для цитирования: Дмитриев А.В., Зинуров В.Э., Дмитриева О.С., Харьков В.В., Зиангиров А.Ф. Сравнительный анализ градирен противоточного и поперечноточного типов по энергетическим затратам // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 4 (60). С. 58-68.
COMPARATIVE ANALYSIS OF COUNTERCURRENT AND CROSSCURRENT COOLING TOWERS BY ENERGY COSTS
AV. Dmitriev1, VE. Zinurov2, OS. Dmitrieva3, VV. Kharkov4, AF. Ziangirov5
1,2,5Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
3,4Kazan National Research Technological University, Kazan, Russia
Abstract: RELEVANCE. Cooling towers effectively cool the water of industrial installations. It applies to choose the cooling tower design necessary for these purposes, based on the specified parameters. The calculation methods of fan cooling towers are necessary when designing new and linking existing cooling tower projects to certain meteorological parameters, considering the requirements for water temperature and hydraulic loads. The goal is to reduce energy costs while maintaining the thermal efficiency of the cooling tower. Calculations of cross-flow cooling towers are like calculations of wet counter-current cooling towers, but the difficulty lies in the distribution’s nature of water and air in horizontal and vertical directions in the sprinkler made of various materials. Anisotropy significantly affects the heat and mass transfer coefficient at the transverse air flow in the cooling tower. THE PURPOSE. Creation of a simplified method for calculating the characteristics of cooling towers, which would be convenient for use by a process engineer or designer in order to analyze energy costs. The objectives of the study are to compare counter–current and cross-current cooling towers in terms of energy costs, to study the effect of the free volume of the nozzle on energy consumption, considering the effect of irrigation on the amount of hydraulic resistance. METHODS. When solving this problem, the classical method of thermal and aerodynamic calculation of evaporative cooling towers is used. RESULTS. The article presents an analysis of the energy costs spent by air from the free volume of dry and irrigated nozzles of two types of cooling towers. The relations for calculating the characteristics of the cooling tower are presented. As an example, we evaluate the efficiency of cooling towers with countercurrent and transverse current. Because of the study, they also taken the resistance of the cooling tower elements into account. CONCLUSION. In the course of a comparative analysis, we found that the energy costs when using a cooling tower with a countercurrent phase movement are greater than those of a cooling tower with a cross-phase movement by an average of 11.6%.
Keywords: evaporative cooling tower; countercurrent cooling tower; cross-flow cooling tower; energy costs; free volume of the nozzle.
Acknowledgments: the study was carried out with the financial support of the scholarship of the President of the Russian Federation to young scientists and postgraduate’s
For citation: Dmitriev A.V., Zinurov V.E., Dmitrieva O.S., Kharkov V.V., Ziangirov A.F. Comparative analysis of countercurrent and crosscurrent cooling towers by energy costs. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 4 (60):58-68.
АПРОБАЦИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА В УСЛОВИЯХ СУБТРОПИЧЕСКОГО КЛИМАТА (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА БАГДАД)
Аль-Окби 1 А.К., Ваньков 2 Ю.В., Зиганшин2 Ш.Г.
1University of Technology, Iraq, Baghdad, 10001
2Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ чрезмерное потребление электроэнергии в традиционных устройствах кондиционирования воздуха летом в жарких регионах приводит к повышенным нагрузкам на электросети, перерасходу топлива на электростанциях, что, в свою очередь, увеличивает выбросы парниковых газов и загрязнение окружающей среды. При отключениях электроэнергии потребители вынуждены использовать местные дизельные генераторы, что, увеличивает расход топлива, выбросы парниковых газов, создает дополнительный шум в городской застройке, повышает стоимость энергоснабжения домохозяйств. ЦЕЛЬ. Повысить эффективность системы энергоснабжения г. Багдад путем использования тепловой энергии солнечного излучения в системах кондиционирования воздуха. Снижение потребления электрической энергии компрессорами кондиционеров повысит надежность энергетической системы города, приведет к сокращению потребления первичного топлива, снижению выбросов парниковых газов, уменьшению шумового загрязнения городского пространства за счет отказа потребителей от использования местных дизель-генераторов.
МЕТОДЫ. Использованы методы термодинамического анализа с целью обоснования преимуществ использования солнечной тепловой энергии в системах кондиционирования воздуха. Разработано и изготовлено экспериментальное устройство кондиционирования воздуха с возможностью работы как в традиционном, так и в гибридном режиме. Выполнено сравнение холодильного коэффициента и потребления электрической энергии традиционной и гибридной систем кондиционирования. РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведенные исследования доказали, что гибридная система кондиционирования потребляет меньше на 59 – 65% электрической энергии по сравнению с традиционной системой и обладает на 39 – 46 %. лучшим холодильным коэффициентом Проведена оценка положительного эффекта от внедрения разработанных систем для города Багдад. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование гибридных парокомпрессионных систем в климатических условиях г. Багдада приведет к существенному снижению потребления электрической энергии системами кондиционирования за счет повышения их холодопроизводительности, что приведет к повышению надежности энергоснабжения, исключению необходимости использования местных дизель-генераторов.
Ключевые слова: гибридная энергетика; энергосбережение; солнечная энергия; системы кондиционирования; солнечный коллектор.
Благодарности: Исследование выполнено за счет средств госзадания № 075-03-2023-291 от 16.01.2023 года.
Для цитирования: Аль-Окби А.К., Ваньков Ю.В., Зиганшин Ш.Г. Апробация гибридной системы кондиционирования воздуха в условиях субтропического климата (на примере города Багдад) // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 4 (60). С. 69-85.
INVESTIGATE OF A HYBRID AIR CONDITIONING SYSTEM IN A SUBTROPICAL CLIMATE (BASED ON THE EXAMPLE OF BAGHDAD)
Al-Okbi 1 A.K., Vankov 2 Yu.V., Ziganshin2 SH.G.
1University of Technology, Iraq, Baghdad, 10001
2Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: THE RELEVANCE excessive electricity consumption in traditional air conditioning units in summer in hot regions leads to increased loads on power grids, excessive fuel consumption at power plants, which in turn increases greenhouse gas emissions and environmental pollution. During power outages, consumers are forced to use local diesel generators, which increases fuel consumption, greenhouse gas emissions, creates additional noise in urban areas, and increases the cost of energy supply to households.
THE PURPOSE. Improve the efficiency of Baghdad’s energy supply system by using solar thermal energy in air conditioning systems. Reducing the consumption of electrical energy by air conditioning compressors will increase the reliability of the city’s energy system, lead to a reduction in primary fuel consumption, reduce greenhouse gas emissions, and reduce noise pollution in the city due to consumers refusing to use local diesel generators. METHODS. Thermodynamic analysis methods were used to substantiate the advantages of using solar thermal energy in air conditioning systems. An experimental air conditioning device with the ability to operate in both traditional and hybrid modes has been developed and manufactured. A comparison was made of the coefficient of performance and electrical energy consumption of traditional and hybrid air conditioning systems. RESULTS. Studies have proven that a hybrid air conditioning system consumes 59 — 65% less electrical energy compared to a traditional system and has 39 — 46% efficiency. the best coefficient of performance. The positive effect from the implementation of the developed systems for the city of Baghdad was assessed. CONCLUSION. The use of hybrid vapor compression systems in the climatic conditions of Baghdad will lead to a significant reduction in electrical energy consumption by air conditioning systems by increasing their cooling capacity, which will lead to increased reliability of power supply and eliminate the need to use local diesel generators.
Keywords: hybrid energy, energy savings, solar energy, solar air conditioner, pollution reduction.
Acknowledgements: The study was carried out at the expense of state task No. 075-03-2023-291 dated 01/16/2023.
For citation: Al-Okbi A.K., Vankov Yu.V., Ziganshin SH.G. Investigate of a hybrid air conditioning system in a subtropical climate (based on the example of Baghdad). KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 4 (60):69-85.
МЕТОД ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОГЛАСОВАННОГО СТРАТЕГИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ НАУКОЕМКИХ ДОЧЕРНИХ ОБЩЕСТВ ВИНК НА ОСНОВЕ ПАРТИСИПАЦИИ РАБОТНИКОВ
Качалкина К.Г.
Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, Россия
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в предложении метода обеспечения согласованного стратегического планирования для наукоемких дочерних обществ вертикально интегрированных нефтегазовых компаний (наукоемких ДО ВИНК). Развитие нефтегазовой отрасли все сильнее зависит от развития отраслевой науки и совершенствования отечественных технологий. В этой связи увеличивается значение наукоемких ДО ВИНК. Как следствие, возникает необходимость обновлять стратегии развития наукоемких ДО. И потому растет потребность в актуализации инструментов стратегического планирования под современные условия ведения бизнеса и тренды управления, характерные для ВИНК. ЦЕЛЬ. Предложить способ актуализации инструментов стратегического планирования для разработки стратегий наукоемких ДО ВИНК. МЕТОДЫ. Использованы методы анализа, синтеза, аналогии. РЕЗУЛЬТАТЫ. Описан разработанный автором метод обеспечения согласованного стратегического планирования, основанный на внедрении механизмов партисипации в инструменты стратегического планирования. Дана характеристика современного состояния нефтегазового комплекса, обоснована роль наукоемких ДО для решения стратегических задач его развития. Обоснован выбор партисипации как способа развития существующих инструментов стратегического планирования на наукоемких ДО ВИНК и необходимость согласованного стратегического планирования. Рассмотрены существующие подходы к оценке готовности работников к партисипации и описаны их преимущества и недостатки. Описан разработанный метод обеспечения согласованного стратегического планирования и показан способ его применения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. К ожидаемым результатам применения метода относятся более точное целеполагание, более рациональное распределение ресурсов наукоемкого ДО для достижения поставленных в стратегии целей и задач, повысится степень достижения поставленных показателей деятельности ДО. Как следствие, это повысит качество их стратегии и результативность ее реализации. В свою очередь – это гарант более полного достижении целей развития всей ВИНК как целого, закладываемых с учетом реалий отрасли и стратегических планов государства на развитие нефтегазового комплекса России.
Ключевые слова: наукоемкие дочерние общества; ВИНК; нефтегазовый комплекс; инструменты стратегического планирования; стратегия; партисипация; вовлечение работников.
Для цитирования: Качалкина К.Г. Метод обеспечения согласованного стратегического планирования наукоемких дочерних обществ ВИНК на основе партисипации работников // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 4 (60). С. 86-99.
METHOD OF ENSURING BALANCED STRATEGIC PLANNING OF SCIENCE-INTENSIVE SUBSIDIARIES OF VERTICALLY INTEGRATED OIL COMPANIES ON THE BASIS OF EMPLOYEE PARTICIPATION
Kachalkina K.G.
Ufa State Petroleum Technological University, Ufa, Russia
Abstract: The RELEVANCE of the study lies in the proposal of a method for ensuring coordinated strategic planning for science-intensive subsidiaries of vertically integrated oil and gas companies. Oil and gas industry development is increasingly dependent on the progress of industry science and the improvement of domestic technologies. In this regard, the importance of science-intensive subsidiaries of vertically integrated oil and gas companies is growing. Therefore, there is a need to update strategies of science-intensive subsidiaries. Following, there is a growing need to update strategic planning tools in relevance with modern business conditions and management trends typical for vertically integrated oil&gas companies. PURPOSE. To propose a way to update strategic planning tools for the development of strategies for science-intensive subsidiaries of vertically integrated oil companies. METHODS. Methods of analysis, synthesis, and analogy are used. RESULTS. The author proposes the method of ensuring coordinated strategic planning, based on the introduction of participatory mechanisms into strategic planning tools. The characteristics of the oil and gas complex current state are given, the role of science-intensive subsidiaries for solving the strategic tasks of said complex is substantiated. It is substantiated why participation was chosen as a way to develop the existing tools of strategic planning for science-intensive subsidiaries of vertically integrated oil companies. The pros of coordinated strategic planning are given. The author then presents the existing approaches to assessing the readiness of employees for participation and describes their advantages and disadvantages. Lastly, the developed method for ensuring coordinated strategic planning is described and the method of its application is shown. CONCLUSION. The expected results of the method application include more accurate goal-setting, a more rational allocation of resources of science-intensive subsidiaries to achieve the goals and objectives set in the strategy. Additionally, the degree of achievement of the set performance indicators of subsidiaries will increase. As a consequence, this will improve the quality of their strategy and the effectiveness of its implementation. In turn, it is a guarantor of a more complete achievement of the entire vertically integrated oil company development goals, that are set regarding the Russian oil&gas complex’s reality and the perspectives of its development set by the state.
Key Words: science-intensive subsidiaries; vertically integrated oil and gas companies; Petroleum complex; Strategic Planning Tools; strategy; participation; Employee Engagement
For citation: Kachalkina K.G. Method of ensuring balanced strategic planning of science-intensive subsidiaries of vertically integrated oil companies on the basis of employee participation. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 4 (60):86-99.
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ОПТИМИЗАЦИИ ТРАНЗАКЦИОННЫХ ИЗДЕРЖЕК В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ
Бурганов Р.А.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ исследования связана с необходимостью поиска новых резервов в оптимизации транзакционных издержек в различных отраслях экономики, в данном случае в электроэнергетике на примере заключения договоров энергоснабжения и энергообслуживания в секторе домашних хозяйств. ЦЕЛЬ работы состоит в выявлении состояния и перспектив развития теоретической и методологической базы исследования оптимизации транзакционных издержек в электроэнергетической сфере с участием домашних хозяйств. МЕТОДЫ. В настоящее время исследования проблем в сфере энергетики и повышения энергетической эффективности энергоресурсов основаны на использовании нормативных и статистических методов. Эти методы не позволяют адекватно оценить процессы, происходящие на рынке электроэнергетики. Субъекты энергетического рынка в основном действуют автономно и поведение каждого из них зависит от действий различных институтов. Соответственно, имеется острая необходимость в использовании преимуществ теории институционализма в отраслевом разрезе. Статистические и феноменологические источники являются основой первичной информации для решения исследовательских задач. Будет использована методология исследования оптимизации транзакционных издержек с учетом инструментов гипотетического подхода и функционально-стоимостного анализа. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье обоснована актуальность темы, произведен обзор близкой к теме научной литературы отечественных и зарубежных исследователей, выделен процесс формирования транзакционных издержек, даны показатели измерения транзакционных издержек. На примере данных региона гипотетически определен примерный объем транзакционных издержек, относящихся к договору энергоснабжения, заключённого между домашними хозяйствами и ресурсоснабжающей организацией, выделены факторы, влияющие на оптимизацию транзакционных издержек, уделено внимание на цифровизацию, как фактора снижения транзакционных издержек. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Оптимизация транзакционных издержек в электроэнергетике позволить снизить уровень внехозяйственных затрат и тем самым создаётся условия для эффективного условия функционирования всех звеньев социально-экономической системы, включая сектор домашних хозяйств. Полученные результаты имеют научную, практическую и социальную значимость. В научно-методологическом плане дан методологически пример анализа транзакционных издержек в энергетике с участием домашних хозяйств, практическом плане определена необходимость включения оптимизацию транзакционных издержек в государственные и региональные программы, в социальном плане снижение транзакционных издержек можно использовать как элемент повышения качества жизни населения.
Ключевые слова: электроэнергетика; транзакционные издержки; домашние хозяйства; договор энергоснабжения; договор энергообслуживания
Для цитирования: Бурганов Р.А. Теория и практика оптимизации транзакционных издержек в электроэнергетике // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 4 (60). С. 100-109.
THEORY AND PRACTICE OF OPTIMIZATION OF TRANSACTION COSTS IN THE ELECTRIC POWER INDUSTRY
Burganov R.A.
Kazan State Energy University,Kazan, Russia
Abstract: Summary: THE RELEVANCE of the study is related to the need to find new reserves in optimizing transaction costs in various sectors of the economy, in this case in the energy sector using the example of concluding energy supply and energy service contracts in the household sector. THE GOAL is to identify the state and prospects for the development of the theoretical and methodological basis for research into the optimization of transaction costs in the electricity sector with the participation of households. METHODS. Currently, the study of problems in the field of energy and increasing the energy efficiency of energy resources is based on the use of normative and statistical methods. These methods do not allow us to adequately assess the processes occurring in the electricity market. Subjects of the energy market mainly act autonomously and the behavior of each of them depends on the actions of various institutions. Accordingly, there is an urgent need to take advantage of the advantages of the theory of institutionalism from a sectoral perspective. Statistical and phenomenological sources are the basis of primary information for solving research problems. A methodology will be used to study the optimization of transaction costs, taking into account the tools of the hypothetical approach and functional cost analysis. RESULTS. The article substantiates the relevance of the topic, reviews scientific literature related to the topic by domestic and foreign researchers, highlights the process of formation of transaction costs, and provides indicators for measuring transaction costs. Using regional data as an example, the approximate volume of transaction costs related to an energy supply agreement concluded between households and a resource supply organization is hypothetically determined, factors influencing the optimization of transaction costs are highlighted, and attention is paid to digitalization as a factor in reducing transaction costs. CONCLUSION. Optimization of transaction costs in the electric power industry will reduce the level of non-business costs and thereby create conditions for the effective functioning of all parts of the socio-economic system, including the household sector. The results obtained have scientific, practical and social significance. In scientific and methodological terms, a methodological example is given for analyzing transaction costs in the energy sector with the participation of households; in practical terms, the need to include the optimization of transaction costs in state and regional programs is determined; in social terms, reducing transaction costs can be used as an element of improving the quality of life of the population.
Keywords: electric power industry; transaction costs; households; energy supply agreement; energy service agreement
For citation: Burganov R.A. Theory and practice of optimization of transaction costs in the electric power industry. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 4 (60):100-109.