ro en

Электронный журнал 2(58)2023

"ПРОБЛЕМЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58)"

СОДЕРЖАНИЕ

1	Исследование электромагнитных и тепловых переходных процессов в высокотемпературном сверхпроводящем трансформаторе при коротком замыкании Авторы: Манусов В.З., Иванов Д.М. Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Российская Федерация
	Аннотация: Высокотемпературные сверхпроводящие (ВТСП) ленты, созданные на основе иттриевой керамики YBа2Cu3O7, способны сохранять сверхпроводимость при температуре 77 К. Благодаря свойству этого материала резко повышать свое активное сопротивление при потере сверхпроводимости, создаются ВТСП токоограничители и трансформаторы. Эти машины способны ограничивать ударный ток короткого замыкания (КЗ) при авариях, не оказывая негативного влияния на электросетевой комплекс в нормальном режиме работы. Однако, переход сверхпроводника в резистивное состояние в момент токоограничения может вызвать существенные тепловые потоки, способные нарушить целостность обмоток трансформатора. Целью работы является обеспечение оптимальных технических характеристик ВТСП трансформатора для достижения эффективного ограничения тока КЗ и предотвращения теплового срыва его обмоток. Для достижения поставленной цели была разработана математическая модель ВТСП трансформатора, реализованная в программно-вычислительном комплексе Matlab/Simulink. Модель учитывает материал и геометрию сверхпроводящей ленты, критические параметры сверхпроводника (ток и температуру), особенности криогенной жидкости, зависимости удельных сопротивлений и тепло-емкостей слоев ВТСП ленты от температуры. Наиболее важным результатом является возможность по-лучения оптимальных электрических и тепловых параметров обмоток ВТСП трансформатора в момент ограничения тока КЗ, а также обеспечение тепловой устойчивости сверхпроводящей ленты при потере и возврате сверхпроводимости. Проведено численное моделирование включения ВТСП трансформатора с закороченной вторичной обмоткой на диапазон напряжений от 40 В до 120 В. В результате работы получены осциллограммы токов и температур в ВТСП обмотках при коротком замыкании, с достаточной точностью описывающие переходный процесс. Полученные результаты являются значимыми при проектировании и эксплуатации ВТСП трансформаторов. Для эффективной и безопасной работы в режиме токоограничения необходимо учитывать тепловыделения на обмотках трансформатора, чтобы сверх-проводник успел вернуться в сверхпроводящее состояние, не вызывая значительный перегрев обмоток.
	Ключевые слова: ВТСП трансформатор, высокотемпературная сверхпроводимость, ограничение токов короткого замыкания, переходный процесс, математическое моделирование, Matlab/Simulink, энергоэффективность, жидкий азот. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58.01
2	Динамический регулятор скользящего режима с наблюдателем совпадающих возмущений и состояний для понижающего преобразователя топливного элемента Авторы: Али Дарвиш Фалехи Кафедра электротехники, Шадеганский филиал, Исламский университет Азад, Шадеган, Иран
	Аннотация: Понижающий преобразователь широко используется в системах возобновляемых источников энергии постоянного тока. Возобновляемая энергия постоянного тока на основе топливных элементов (ТЭ) предлагается в качестве высокопроизводительного источника питания с низким уровнем выбросов, который заменяет традиционные источники постоянного тока. Его соответствующая система управления регулирует выходное напряжение в соответствии с входным напряжением и изменениями сопротивления нагрузки, чтобы отслеживать желаемый опорный сигнал. Для управления бездатчиковым понижающим преобразователем тока с согласованными и несогласованными неопределенностями система должна быть смоделирована таким образом, чтобы путем измерения выходного напряжения можно было оценить, как ток катушки индуктивности, так и системные возмущения. Целью работы является предложение нового контроллера динамического скользящего режима (DSMC), основанного на наблюдателе сов-падающих состояний-возмущений (CSPO), для повышения его управляемости и эффективности отслеживания. Значимость работы заключается в дешевизне и снижении потерь за счет измерения тока индуктора. В отсутствие точного значения тока дросселя невозможно оценить и компенсировать возмущения, вызванные параметрическими неопределенностями в понижающем преобразователе. Эти цели были достигнуты путем моделирования в канонической форме. Каноническая модель каким-то образом преобразует как согласованные, так и несогласованные возмущения в согласованные возмущения, в которых состояния системы и возмущения можно просто оценить, используя только значение выходного напряжения и CSPO. Наиболее важными результатами являются быстродействие и надежность DSMC для управления понижающим преобразователем и компенсации влияния несогласованных неопределенностей, нелинейных возмущений и явления дребезга.
	Ключевые слова: топливный элемент, понижающий преобразователь, каноническая модель, динамический регулятор скользящего режима, наблюдатель совпадающих переменных состояния и возмущений. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58.02
3	Комплексное управление распределением спроса на электрическую энергию во времени Авторы: Serebrennikov B.1, Petrova K.2, and Serebrennikov S.2, 1Institute of Economics and Forecasting of Ukraine's National Academy of Sciences, Kyiv, Ukraine 2Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
	Аннотация: Целью работы является усиление управляемости режима электропотребления на всех структурных уровнях объединенной электроэнергетической системы (ОЭЭС) государства для формирования оптимального графика нагрузки ОЭЭС. Для достижения поставленной цели произведено структурирование электроэнергетической системы на 7 уровней – от технологической операции до ОЭЭС. Для каждого структурного уровня проведено экспертное рейтинговое оценивание эффективности применения основных 6 институциональных и инструментальных методов управления режимом электропотребления. Апробация комплексного использования методов управления реализована на примере двух промышленных потребителей, что доказало эффективность такого подхода при выравнивании их суммарного графика электрической нагрузки (ГЭН). Для экономического воздействия на формирование спроса на электрическую энергию, учитывающего влияние потребителя на неравномерность ГЭН ОЭЭС, разработана ценовая функция от коэффициента взаимной корреляции ГЭН. Наиболее существенные результаты: методы управления электропотреблением дифференцированы на основные и вспомогательные по степени их воздействия на ГЭН каждого структурного уровня ОЭЭС. Доказано, что комплексное использование методов существенно улучшило управляемость режима электропотребления. Для стимулирования потребителей к управлению электропотреблением разработана система цен на электроэнергию, функционально связанных с корреляцией суточных ГЭН потребителя и ОЭЭС. Установлены экстремальные значения ценового диапазона в зависимости от коэффициента корреляции, а промежуточные значения цены вычислены функциональным преобразованием ГЭН ОЭЭС в ценовую шкалу. Значимость результатов исследований заключается в том, что дифференцирование методов регулирования режима электропотребления по приоритетности применения для структурных уровней электроэнергетической системы и комплексное их использование повысило результативность управления режимом практически вдвое. Разработанная ценовая система, основанная на использовании коэффициента корреляции ГЭН, усилила мотивацию потребителей к выравниванию суммарного графика нагрузки ОЭЭС.
	Ключевые слова: doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58.03 DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58.03
4	Формирование совокупности эталонных изображений для осуществления надежного контроля состояний объектов критической инфраструктуры с помощью мобильных роботов Авторы: Сотников А.М.1, Тимочко А.И.2, Бондарчук С.В.2, Джума Л.Н.2, Мандрик Я.С.2, Руденко В.3, Сурков К.Ю.2, Паленный А.С.2, Олизаренко С.А.2 1Харьковский национальный университет Воздушных Сил имени Ивана Кожежуба, Харьков, Украина 2Летная академия Национального авиационного университета, Кропивницкий, Украина 3Донбасская государственная машиностроительная академия, Краматорск, Украина
	Аннотация: Целью данной работы является снижение объема вычислительных затрат при осуществлении контроля состояний объектов критической инфраструктуры с помощью летающих мобильных роботов, оснащенных корреляционно-экстремальной системой навигации, на основе минимизации числа фрагментов эталонных изображений, используемых при формировании решающей функции, как результата сравнения изображений. Поставленная цель достигается путем установления минимально допустимой степени корреляционной связи между отдельными изображениями, которые образуют необходимую для мониторинга совокупность эталонных изображений в зависимости от объектового состава, геометрических условий формирования текущих изображений, яркостных, контрастных, структурных (геометрических) информативных параметров, распределение которых представляется в виде соответствующих информативных полей. Наиболее существенным результатом является обоснование подхода к формированию совокупности селективных изображений объектов критической инфраструктуры с использованием инвариантов, полученных на основе корреляционного анализа сцен, и достаточности сохранения корреляционной связи изображений в пределах 0.6… 0.7. Это позволяет существенно снизить объем вычислительных затрат и, соответственно, повысить быстродействие системы вторичной обработки, а также продолжительность функционирования мобильных роботов при сохранении требуемых точностных показателей. Значимость полученных результатов состоит в возможности решения сложной задачи формирования совокупности эталонных изображений, используемых на борту мобильных роботов, в зависимости от объема поступающей информации и стохастических условий визирования объектов критической инфраструктуры. Решение данной задачи позволит повысить эффективность контроля состояний объектов критической инфраструктуры за счет оптимизации числа эталонных изображений, используемых в процессе мониторинга, повысить оперативность и обеспечить высокую надежность контроля в стохастических условиях визирования. Новизна работы заключается в том, что усовершенствован способ формализованного описания процесса формирования совокупности эталонных изображений для обеспечения надежного мониторинга объектов критической инфраструктуры с помощью используемых в разных отраслях народного хозяйства летающих мобильных роботов, практическое применение которых обеспечит надежный контроль и оценку их состояния.
	Ключевые слова: мобильный робот, объект критической инфраструктуры, эталонные изображения, система навигации, корреляционная связь, оптимизация. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58.04
5	Разработка модели и экспериментальное исследование тепловых процессов в магнитожидкостном герметизаторе Авторы: Нестеров С.А., Бакланов В.Д. ФГБОУ ВО Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина, г. Иваново, Российская Федерация
	Аннотация: Целью работы является создание взаимосвязанной численной модели магнитного, гидродинамического и температурного полей магнитожидкостного герметизатора и анализ тепловых процессов, протекаю-щих в высокоскоростных уплотнениях. Поставленная цель достигается за счёт выбора необходимых уравнений, граничных условий, допущений и физических свойств магнитной жидкости при построении численной модели рабочего зазора герметизатора, верификации разработанной модели по результатам физического эксперимента. Важными результатами работы являются полученные и проанализирован-ные данные о влиянии на вязкостный разогрев магнитной жидкости как её физических свойств, так и гео-метрии рабочего зазора магнитожидкостного герметизатора. Показано, что при радиусе вала в 140 мм и линейной скорости на поверхности вала 25 м/с вследствие вязкостного разогрева превышение темпера-туры магнитной жидкости над температурой окружающей среды может достигать значений до 80 гра-дусов и выше. Показано, что использование для определения теплопроводности магнитной жидкости уравнения, предложенного В.Е. Фертманом, а для определения её теплоёмкости правила смешения поз-воляет с достаточной для инженерных расчётов точностью описать теплофизические свойства концен-трированных жидкостей. Значимость результатов состоит в возможности использования разработанной численной модели при исследовании взаимосвязанных физических процессов в рабочем зазоре магни-тожидкостного герметизатора вращающихся валов. Приведённые в работе физические и концентраци-онные параметры магнитной жидкости на основе синтетического масла, результаты её испытания при работе в составе магнитожидкостного уплотнения могут быть использованы для верификации результа-тов вновь разрабатываемых моделей магнитожидкостных устройств.
	Ключевые слова: магнитная жидкость, магнитожидкостный герметизатор, вязкостный разогрев, численное моделирова-ние. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58-05
6	Автокодирующая рекуррентная нейронная сеть для задач автоматизации анализа временных рядов на объектах энергетики Авторы: Матренин П.В.1, Хальясмаа А.И.1, Потачиц Я.В.2 1Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Российская Федерация 2Белоруский национальный технический университет, Минск, Республика Беларусь
	Аннотация: Цифровизация топливно-энергетического комплекса приводит к увеличению объема собираемых с объ-ектов электроэнергетики цифровых данных и скорости их накопления, но препятствием для использова-ния больших данных, содержащих измерения мощности, тока и напряжения, является отсутствие в дан-ных разметки, содержащих сведения об аварийных режимах работы, техническом состоянии оборудо-вания, аномалиях. Таким образом, несмотря на большой объем данных, сохраняется дефицит размечен-ных данных, пригодных для обучения, валидации и тестирования моделей на базе машинного обучения. Разметка таких объемов данных экспертом занимает слишком много времени, поэтому актуальной зада-чей является автоматическая идентификация в данных фрагментов, которые потенциально представля-ют наибольший интерес. Целью работы является разработка метода приоритезации фрагментов времен-ных рядов с помощью предложенной модели компактного рекуррентного автокодировщика для автома-тизации их анализа и разметки данных на объектах электроэнергетики. Для достижения цели была раз-работана архитектура нейронной сети на базе рекуррентных ячеек кодирования и декодирования, спо-собная обучаться без учителя, и апробирована на двух наборах данных: синтетическом синусоидаль-ном сигнале с пропущенными значениями и измерениях тока на участке электрической сети, содержа-щих кратковременные превышения значений тока. Отличием работы является компактная архитектура рекуррентной автокодирующей модели и высокая интерпретируемость получаемых выходных значений. Наиболее существенными результатами являются модель автокодирующей нейронной сети для автома-тического выявления отклонений во временных рядах без формирования изначального предположения о виде отклонений и предложенный алгоритм использования разработанной модели для приоритезации анализа и разметки фрагментов временных рядов в задачах электроэнергетики. Значимость результатов заключается в том, что предложенный метод позволяет существенно сократить время на анализ и раз-метку больших массивов временных рядов, содержащих данные режимных параметров электрических сетей, что позволит использовать эти данные для обучения, валидации и тестирования моделей.
	Ключевые слова: автокодировщик, обработка временных рядов, рекуррентные нейронные сети, режимные параметры электрических сетей. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58-06
7	Влияние газодинамических характеристик центробежных компрессоров на эффективность холодильных машин Авторы: Данилишин А.М., Кожухов Ю.В. Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Российская Федерация
	Аннотация: Статья посвящена исследованию эффективности холодильной машины, работающей на фреоне R134a, и состоящей из центробежного компрессора, конденсатора, терморегулирующего вентиля и испарителя. Основной целью работы является анализ влияния на эффективность цикла парокомпрессионной холодильной машины газодинамических характеристик центробежного компрессора. Поставленная цель достигается за счет исследования посредством численного эксперимента действительного рабочего процесса в центробежном компрессоре холодильной машины при идеализированном процессе для других элементов. Объектом исследования являются характеристики холодильного цикла холодильной машины, выражаемые теоретическим холодильным коэффициентом COPRt. Центробежный компрессор холодильной машины включает ступень концевого типа и состоит из входного устройства, осерадиального рабочего колеса, безлопаточного диффузора и выходного устройства. Диапазон расчетного условного коэффициента расхода для основного типового ряда центробежных компрессоров составляет от 0.035 до 0.12. Проектирование центробежных компрессоров осуществлено по новой расчетной методике повышения эффективности проточной части. Методика комплексно сочетает в себе проведение расчетов невязкого и вязкого потока с применением однокритериальной многопараметрической оптимизации. Ранее методика была апробирована и сопоставлена с экспериментальными данными. Численный эксперимент для проточной части осуществлен с помощью пакета программ Ansys CFX v18.0. Решение проверено на сеточную независимость и сходимость. Наиболее важным результатом являются результаты оценки эффективности холодильного цикла за счет применения методики проектирования высокоэффективных проточных частей центробежных компрессоров. Получено повышение COPRt с учетом действительного процесса в центробежном компрессоре в диапазоне от 2.6% до 7.2% в зависимости от расчетного условного коэффициента расхода. Значимость полученных результатов состоит в возможности анализа, расчета холодильных циклов чиллеров при использовании газодинамических характеристик высокоэффективных центробежных компрессоров. Уровень изоэнтропического коэффициента полезного действия компрессоров составляет от 0.80 до 0.85 в зависимости от расчетного условного коэффициента расхода.
	Ключевые слова: чиллер, холодильный центробежный компрессор, парокомпрессионный цикл, CFD, проточная часть, R134a. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58-07
8	Исследование влияния комбинированного электромагнитного поля на выход биогаза Авторы: Заблодский Н.1. Клендий П. 2, Дудар О.3, Радько И.1 1Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, Киев, Украина 2Отделенное подразделение «Бережанский агротехнический институт» Национального университета биоресурсов и природопользования Украины, Бережаны, Украина, 3Отделенное структурное подразделение «Бережанский профессиональный колледж Национального университета биоресурсов и природопользования Украины», Бережаны, Украина.
	Аннотация: Целью исследования является определение условий стимулирующего действия комбинированного воздействия постоянного и переменного электромагнитных полей на субстрат и микроорганизмы в биореакторе. Поставленная цель достигается путем решения следующих задач: разработки математической модели, проведения численного моделирования по определению распределения магнитного поля в активных зонах системы статор – биореактор; проведения экспериментальных исследований при ферментации навоза свиней с подстилкой из пшеничной соломы в мезофильном режиме сбраживания. Одна категория биореакторов (контрольные образцы) не подвергалась воздействию магнитного поля, для другой - периодически выполняли обработку одновременно низкочастотным электромагнитным полем и постоянным магнитным полем синхронно с процессом перемешивания субстрата. Наиболее существенными результатами являются: экспериментальное доказательство эффективности предложенного способа интенсификации выхода биогаза и повышения его качества, высокой точности математической модели распределения магнитного поля в активных зонах системы статор – биореактор; оценка уровней потребления микроорганизмами питательных веществ из субстрата при воздействии комбинированного магнитного поля и без влияния магнитного поля. Значимость полученных результатов состоит в том, что предложенный подход к интенсификации выхода биогаза обеспечивает повышение уровня производства, качества биогаза и кумулятивной скорости выхода метана на единицу органической массы в реакторе.
	Ключевые слова: биогаз, комбинированное электромагнитное поле, микроорганизмы, мезофильный режим, метан, суб-страт, метаногенез. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58-08
9	Бивалентный тепловой насос на диоксиде углерода для отопления многоэтажных зданий Авторы: Шит М.Л., Журавлев А.А., Тыршу М.С., Лупу М.Л., Тимченко Д.В., Дауд В.П. Институт энергетики Технического Университета Молдовы, Кишинев, Республика Молдова
	Аннотация: Целью работы является анализ работы гибридного теплового насоса, использующего одновременно теплоту обратной сетевой воды и наружного воздуха для отопления многоэтажных зданий. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: рассматривается влияние воздействий по температуре обратной сетевой воды, температуре воздуха и их компенсация на работу изделия, рассматриваются промежуточные контуры у испарителя и газоохладителя для передачи переменной тепловой нагрузки к тепловому насосу и от теплового насоса. Наиболее существенными результатами являются гидравлическо-аэродинамическая схема теплового насоса, схемы промежуточных контуров перед испарителем и газоохладителем. Значимость полученных результатов состоит в установлении таких технических решений для системы «ТЭЦ-тепловые насосы», которые позволяют экономить расход газа на ТЭЦ, затраты у потребителей теплоты на оплату счетов. Использование охладителя рабочего тела перед газоохладителем теплового насоса для регулирования температуры прямой сетевой воды системы отопления здания позволяет выбрать такое давление компрессора, при котором количество теплоты, отдаваемое тепловым насосом зданию будет соответствовать температурному графику. При этом желательна установка теплообменника «воздух-хладагент» после компрессора перед газоохладителем. Воздух подогретый в этом теплообменнике должен быть использован для подогрева воздуха перед испарителем теплового насоса. Установлено, что для управления температурой на выходе газоохладителя по каналу входного воздуха может быть использован ПИ-регулятор. Результаты моделирования показали, что САУ отрабатывает скачкообразные возмущения по входному сигналу с апериодическим процессом, а возмущения по температуре хладагента на входе газоохладителя с однократным перерегулированием. Разработан алгоритм расчета необходимого расхода воздуха при его заданной температуре для обеспечения доставки заданной тепловой мощности к испарителю теплового насоса для получения заданной тепловой мощности на газоохладителе.
	Ключевые слова: теплообменник, переменная площадь поверхности теплообмена, математическая модель, тепловой насос. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58-09
10	Экспериментальное исследование уноса газа свободными струями водно-солодовых суспензий в трубы кожухотрубного струйно-инжекционного аппарата Авторы: Малахов Ю.Л., Кузнецов А.Ю. Новоселов А.Г., Чеботарь А.В., Баранов И.В., Румянцева О.Н., Миронова Д.Ю. Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
	Аннотация: В различных отраслях промышленности актуальны задачи интенсификации процесса растворения газов в жидких средах, поскольку от его протекания существенно зависит время проведения технологического цикла. Абсорбционные процессы влияют как на качество готовой продукции, так и на энергетические затраты при её производстве. В пищевой промышленности получили распространение кожухотрубные струйно-инжекционные аппараты (КСИА), в которых применяется явление механической инжекции свободно падающей струей жидкости окружающего её газа. Несмотря на большое число исследований в данной области, проблема теоретического подхода к оценке количества уноса газа свободными струями жидкости до настоящего времени полностью не решена. Целью работы является исследование процесса уноса газа свободными струями водно-солодовых суспензий (ВСС) в трубы КСИА. Поставленная цель достигнута за счет решения следующих задач: создание экспериментального стенда для исследований процесса инжекции атмосферного воздуха водно-солодовыми суспензиями в трубах КСИА; разработка методики экспериментальных исследований; проведение исследований процессов инжекции газа свободными струями жидкости в зависимости от скорости истечения и концентрации жидкости. На разработанном экспериментальном стенде проводилось изучение уноса газа свободной суспензионной струей, вытекающей из цилиндрического сопла. Наиболее важным результатом работы является установление для исследуемых гидромодулей ВСС графических и математических зависимостей, позволяющих рассчитывать расход воздуха, уносимого струей, в зависимости от диаметра сопла. Установлено, что на унос газовой фазы свободными суспензионными струями оказывает влияние вязкость суспензии, которая зависит от ряда технологических параметров (степень измельчения зерна, его химический состав и т.п.). Практическая значимость, полученных результатов, состоит в предложенной методике расчета конструктивных характеристик КСИА, обеспечивающей наибольшую эффективность его работы с учётом свойств рабочих сред и параметров технологических процессов.
	Ключевые слова: кожухотрубный струйно-инжекционный аппарат, инжекция, кожухотрубный теплообменник, тепломассообмен, газожидкостная струя, водно-солодовая суспензия, гидромодуль. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58-10
11	Электродинамические технологии в экоиндустрии пищевых и фармацевтических производств Авторы: Бурдо О.Г.1, Левицкий А.П.1, Тришин Ф.А.1, Терзиев С.Г.2, Сиротюк И.В.1, Бурдо А.К.1, Лапинская А.П.1, Молчанов М.Ю.1 1 Одесский национальный технологический университет, Одесса, Украина 2ЧАО «ENNI FOODS», г. Одесса, Украина
	Аннотация: Обоснована актуальность проблемы ресурсо-энергоэффективности в пищевых и фармацевтических технологиях. Показан рост интереса в мире к исследованиям микроволновых технологий переработки сырья. Приведены примеры успешного применения микроволновых экстракторов и выпарных аппаратов при переработке лекарственного и пищевого растительного сырья. Установлено, что в доступных источниках есть информация только об аппаратах лабораторного масштаба, сведения теоретического характера (модели, механизмы, методы расчета) практически отсутствуют. В работе поставлена цель: провести системные исследования в схеме «экстрактор — дегидратор — растительное сырье». Для достижения поставленной цели эти электродинамические системы представлены параметрической, математической и экспериментальными моделями. Предложена классификация электродинамических систем. Наиболее существенным результатом работы является то, что для объяснения механизма взаимодействия электромагнитного поля и сырья введено понятие «гибридный» процесс. Этот процесс инициируется электромагнитным полем, базируется на специфике растительного сырья. С привлечением первого закона термодинамики показано, что «гибридный» процесс совершает работу по перемещению раствора из объема сырья на его поверхность. В результате вялые диффузионные процессы сопровождаются мощными потоками, движущей силой которых являются разность давлений в капилляре сырья и среды. Значимость работы в том, что установлены новые эффекты: механодиффузионный и пародинамический. Механодиффузионный позволяет получать в одном экстракторе полиэкстракты, а пародинамический — осуществлять дегидратацию твердой фазы в виде параллельных двух потоков — пара и сока. А это все предпосылки существенного сокращения энергетических ресурсов при промышленной переработке растительного сырья. Выдвинутые положения подтверждены экспериментом. Опыты проводились с плодами шиповника, соей, томатными выжимками и шротом подсолнечника. Показано, что электродинамические дегидраторы характеризуются стабильными показателями паропроизводительности вплоть до концентраций 85°brix, при низких уровнях энергетических затрат. Приведены результаты химических исследований, полученных в электродинамических аппаратах образцов.
	Ключевые слова: электродинамические аппараты, энерготехнологии, экстрагирование, выпарка, сушка, математическое и экспериментальное моделирование, пищевое и лекарственное растительное сырье. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58-11
12	Усовершенствование структуры столба шихты путем управления режимом загрузки многокомпонентной шихты в доменную печь Авторы: Муравьева И.Г., Иванча Н.Г., Щербачев В.Р., Вишняков В.И., Ермолина Е.П. Институт черной металлургии им. З.И. Некрасова Национальной академии наук Украины, г. Днепр, Украина
	Аннотация: Целью настоящей работы являлось исследование возможности корректировки формы и положения пластичной зоны, как основного элемента структуры столба шихты в доменной печи, путем управления режимом ее загрузки. Для достижения поставленной цели разработан новый метод определения координат линий размягчения и плавления шихты на основании информации о температуре газа над поверхностью засыпи (температуре поверхности засыпи) и характеристиках распределения шихтовых материалов в сочетании с использованием ряда математических моделей, предложен критерий для технологической оценки сформировавшейся пластичной зоны, исследована связь ее толщины с содержанием компонентов шихты в различных зонах доменной печи. Важным результатом выполненных расчетно – аналитических исследований являются корреляционные связи координат линии плавления с температурой газа над поверхностью засыпи в соответствующих зонах колошника, температур размягчения - плавления и толщины пластичной зоны в рабочем пространстве печи с распределением основных железосодержащих шихтовых материалов по радиусу колошника. К важным результатам следует отнести также разработку критерия для технологической оценки пластичной зоны и оценка возможности корректировки ее параметров путем изменения распределения рудных нагрузок и компонентов шихты. Показано, что корректировка параметров пластичной зоны, выбор направления и величины управляющего воздействия в каждом конкретном случае должны основываться на результатах математического моделирования распределения шихтовых материалов по радиусу колошника, определении состава смесей компонентов шихты в различных зонах печи и прогнозировании их высокотемпературных свойств, а также тенденций изменения этих свойств при изменении компонентного состава смеси. Значимость полученных результатов заключается в обосновании возможности и решении задачи улучшения параметров пластичной зоны путем корректировки режима загрузки шихты в доменную печь для обеспечения энергоэффективности доменной плавки.
	Ключевые слова: доменная печь, многокомпонентная шихта, смеси, высокотемпературные характеристики, пластичная зона, линии размягчения и плавления, критерий, управление. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58-12
13	Криогенный термомеханический компрессор Авторы: 1Симоненко Ю.М., 2Чигрин А.А., 1Костенко Е.В. 1Одесский национальный технологический университет; 2ООО «Криоин Инжиниринг» Одесса, Украина
	Аннотация: Цель работы – создание схемы компактного нагнетателя для обеспечения циркуляции защитной газовой среды в замкнутом контуре. Для криогенной техники характерны специфические условия эксплуатации: высокое рабочее давление 10…15 МПа, умеренная степень сжатия 1,2…1,4 и относительно небольшая производительность (менее 1м3/ч при условиях всасывания). Поэтому использование для циркуляции громоздких поршневых и диафрагменных машин традиционного типа не всегда рационально. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: 1) разработан и испытан термокомпрессор; 2) предложено использовать магнитный привод; 3) осуществлен выбор промежуточного хладагента; 4) применение процесса внутренней регенерации тепла. Принцип работы таких устройств заключается в цикличном изменении температуры рабочего тела при контакте с теплым и холодным источниками. Для повышения экономичности нагрев и охлаждение осуществляют последовательно, переталкивая порцию газа через регенератор при помощи вытеснителя. Затраты энергии на перемещение поршня на порядок меньше, чем в компрессорах традиционного типа. Возможны две конструкции, в каждой из которых один из теплоносителей близок к температуре окружающей среды. В высокотемпературном термокомпрессоре температура ограничивается прочностными свойствами материалов конструкции и обычно не превышает 800 К. В компрессоре второго типа за счет уменьшения абсолютной температуры холодного «источника» можно реализовать высокую степень сжатия при относительно небольшой разности температур. Наиболее существенным результатом работы является разработка малогабаритного термокомпрессора, обеспечивающего умеренную степень сжатия газа, в качестве альтернативы машинам традиционного типа в области производства инертных газов. Значимость достигнутых результатов проявляется том, что они позволили создать компактный и герметичный прототип термокомпрессора с внутренней регенерацией тепла, в котором узел сальника заменен приводом на основе постоянных магнитов; использование безопасного промежуточного хладагента – криптона – позволяет исключить фазовый переход (конденсация или замерзание) компонентов перекачиваемой смеси. Предложенные технические решения апробированы в процессе стендовых испытаний.
	Ключевые слова: термомеханический компрессор, регенератор, инертные газы, теплообмен, хладагент. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58.13