Энергетика
Повышена эффективность выработки электроэнергии
Запатентован «Способ генерирования электроэнергии» (патент Республики Беларусь на изобретение № 19934, МПК (2006.01): H 02K 7/02, F 03G 3/08; авторы, заявители и патентообладатели изобретения: А.Александров В.Сахненко).
Для геоэлектроразведки
Разработан «Способ геоэлектроразведки углеводородной залежи» (патент Республики Беларусь на изобретение № 19867, МПК (2006.01): G 01 V 3/12; авторы изобретения: В.Янушкевич, А.Поляков, К.Кременя; заявитель и патентообладатель: Учреждение образования «Полоцкий государственный университет»).
Оптимизировали процесс дезактивации поверхности металлических изделий
Создан способ дезактивации поверхности металлических изделий с получением эффекта полировки поверхности оборудования АЭС, позволяющий уменьшить количество твердых и жидких радиоактивных отходов и сократить по времени непосредственно сам процесс дезактивации (патент Республики Беларусь на изобретение № 18166, МПК (2006.01): G21F9/34, C25F3/24; авторы изобретения: А.Каменев, Л.Климова, А.Глембоцкий; заявитель и патентообладатель: ГНУ «Объединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны» НАН Беларуси). Способ можно использовать, например, для дезактивации и полировки поверхности деталей кассеты, оболочек твэлов, внутриреакторной оснастки, внутренних деталей насосов, запорно-регулирующей арматуры, деталей различных датчиков, мембран, манометров, сильфонов и т.д.
Поясняется, что во время работы АЭС вследствие коррозии конструкционных материалов оборудования образуются радиоактивные продукты, которые поступают в водный теплоноситель первого циркуляционного контура, высаживаются на поверхности оборудования и прочно связываются с ней. Вследствие этого возникает опасность распространения радионуклидов, что затрудняет обслуживание и ремонт оборудования. Поэтому радиоактивные отложения периодически удаляют, используя химические, физические, электрохимические способы воздействия.
Данное изобретение предназначено обеспечить безопасность при проведении профилактических и ремонтных работ на АЭС, а также при обработке новых изделий для получения улучшенных эксплуатационных свойств.
Предложенный универсальный способ дезактивации поверхности металлических изделий с эффектом полировки не связан с применением токсичных и вредных веществ (например, концентрированных кислот или хромового ангидрида), а «снятые» с поверхности загрязнения и компоненты металла переводятся в нерастворимые соединения (гидроокиси), выпадающие в осадок. Вследствие этого количество радиоактивных отходов резко сокращается на один-два порядка.
Способ одинаково эффективен при дезактивации с эффектом полировки как нержавеющих, хромоникелевых, аустенитных и ферритных сталей, так и черных низкоуглеродистых сталей. При этом используемый электролит устойчив, не чернеет и позволяет визуально наблюдать за процессом дезактивации, очистки и полировки. Он эффективен при низких плотностях тока, обладает хорошими технологическими свойствами, обеспечивает электрофизическую устойчивость процесса обработки, легко поддается регенерации и утилизации.
Ветроустановка с пьезоэлектриками
Ветроустановки, воспринимающие воздушный поток, преобразующие его кинетическую энергию в необходимый продукт, по своим ветроулавливающим элементам можно разделить на два типа: постоянно равномерно движущиеся поверхности (вращающиеся вокруг общей оси лопасти, крылья – образующие ветротурбины, роторы, барабаны) и поверхности с возвратно-поступательным или колебательным движением (давление ветра на перпендикулярно расположенную поверхность, которая отклоняется, поворачивается «ребром» для возврата в предыдущее положение). В настоящее время наиболее развиты и употребительны установки первого типа, но машины второго типа заслуживают большего внимания (независимость от направления ветра, простота конструкции и обслуживания, большой диапазон применения, меньшая зависимость от географических, погодных, ландшафтных условий).
Основной недостаток этих машин – инерционные усилия при перемене ориентации рабочих поверхностей во время их встречи с упорами или поворачивающими механизмами. Это бесполезное механическое действие усложняет работу материала упоров и лопастей, приводит к излучению шума, вибраций. Энергия удара переходит в непотребляемое тепло материала, может привести к повреждениям.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в том, чтобы, обратив упомянутый недостаток в положительное свойство, получить за счёт удара выход электроэнергии.
Технический результат – ветроэнергоустановка, питающая электроэнергией потребителей из накопленной системой запасов энергии при постоянной работе установки, улавливающей благоприятный по силе ветер.
Это достигается тем, что ветроэнергоустановка состоит из горизонтально и вертикально поворачивающихся лопастей с гибкими упорами, закреплённых на стержнях со штырями, вертикальной оси, колонны, электрогенератора, при этом на гибких упорах со стороны подхода лопастей смонтированы пьезоэлементы, связанные электропроводами с кольцевым скользящим контактом, выпрямителем, аккумулятором, коммутатором. Ветер (широкая стрелка) производит динамическое давление на лопасти так, что горизонтальноповорачивающиеся лопасти 1 на стержнях 2 поворачивают вертикальную ось 3 (круговая стрелка), когда, принимая вертикальное положение, соприкасаются с гибкими упорами 6 (снизу), а вертикальноповорачивающиеся лопасти 5 на штырях 4 – так же когда соприкасаются с гибкими упорами 6 (сверху). Такая компоновка лопастей проверена экспериментально с высоким по эффективности действия результатом.
Вертикальная ось 3, вращаясь на соответствующих подшипниках в колонне 7, приводит в действие механический генератор 8.
Во время соприкосновения (удара) лопастей с пьезоэлементами 9, закреплёнными на гибких упорах 6, в пьезоэлементах 9 возникает разность электрических потенциалов, которая электропроводами 10 подаётся на кольцевой скользящий контакт 11, состоящий из двух колец, соединённых с полюсами пьезоэлементов 9, и двух скользящих контактов, подсоединённых к выпрямителю 12. Последний необходим потому, что электрический ток от пьезоэлементов 9 будет пульсирующим (частота зависит от скорости вращения вертикальной оси 3 и количества стержней 2), причём не синусоидальным (синусоида с повёрнутой вверх отрицательной частью полупериода). Это объясняется физической сутью пьезоэффекта: действие только при переменном давлении. С целью защиты структуры пьезоэлементов 9 от разрушения при ударе упоры выполнены гибкими, а по ударяющейся поверхности выложен мягкий демпфирующий слой, например, из резины.
В выпрямитель 12 подаётся так же напряжение от электрогенератора 12 (если он – переменного тока). Выпрямленный электроток от этих двух источников подаётся в аккумулятор 13 (выдача потребителю электроэнергии может быть и раздельной). В коммутаторе 14 происходит доводка параметров выдаваемой электроэнергии (напряжение, сила тока, допустимые колебания и т.д., автоматика, защиты, телесвязь).
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в получении электроэнергии с большим коэффициентом использования энергии ветра, когда используются непродуктивные движения элементов энергоустановки.
Автор:
Северянин B.C.,проф., д.т.н., Брестский государственный технический университет
Устройство для ректификации
Описываемая схема устройства для ректификации относится к нефтеперерабатывающей и химической промышленности и может быть использована для переработки нефти в регионах, обеспеченных нефтяными ресурсами и повышенной солнечной инсоляцией (Венесуэла, Иран, аравийский пояс и т. п.). Цель настоящего предложения – уменьшение расхода топлива на проведение процесса ректификации нефти, что реализуется применением солнечной энергии. Технический результат – уменьшение загрязнения окружающей среды продуктами горения, расхода топлива, увеличение количества продукта при том же исходном количестве нефти.
Предлагаемое устройство может быть реализовано по схеме, изображенной на чертеже, где обозначено:
1 – подающий нефтепровод; 2 — ректификационная колонна; 3 – конденсатор; 4 – охладитель продукта; 5 — огневой нагреватель; 6 — топливопровод; 7 – дымовая труба; 8 – гелиоколлектор; 9 – гелиоконцентратор; Ж – жидкость; П – пар
Устройство для ректификации состоит из подающего трубопровода 1 с обычными насосами и трубопроводами, ректификационной колонны 2 с ректификационными тарелками, конденсатор 3 обычного трубчатого типа. В трубки подается охладитель (вода и др.) в охладитель продукта 4 – рекуперативный теплообменник. В состав устройства для ректификации также входит огневой нагреватель 5 – это печь с горелками с подачей топлива 6 и выбросом продуктов сгорания 7 в атмосферу, и теплообменником, в трубках которого протекает нефть, гелиоколлектора 8 – это солнечный нагреватель типа «черный ящик» с парниковым эффектом (плоская или выгнутая зачерненная поверхность, по которой выложены трубы, закрытые сверху стеклом), гелиоконцентратора 9 – это постоянно ориентированная на солнце оптическая отражательно-фокусирующая система с теплоприемником в виде зачерненной снаружи полости) в ее фокусе. Нефть в жидком виде «Ж» или в паровой фазе «П» перемещается в трубопроводах с насосами, задвижками, приборами, блокировками, автоматическими регуляторами.
Системой подачи сырой нефти 1 из нефтепровода или от скважины нефть поступает в вертикальную ректификационную колонну 2, из которой пары сверху или сбоку подаются на конденсаторы 3, которые охлаждаются проточной водой (могут быть другие охладители, например, холодная сырая нефть). Охладитель продукта 4 подает непосредственно товарный продукт (моторное топливо и т. п.).
Огневой подогреватель 5 включается в ночное время или пасмурную погоду подачей топлива 6 (в частности вырабатываемое самой установкой), теплота продуктов сгорания передается нефти, выброс продуктов сгорания 7 – через трубу в атмосферу.
Основная работа установки – действие солнечных нагревателей: гелиоколлектора 8 и гелиоконцентратора 9. В гелиоколлектор 8 нефть в жидком виде «Ж» поступает из нижней части в ректификационную колонну 2, подогревается до температуры 100-300’С и насосами нагнетается в теплоприемник гелиоконцентратора 9, где нагревается до температур 300-700, из них двухфазная среда «П» входит в ректификационную колонну 2. Жидкая фаза охлаждается сырой нефтью и вновь подается в гелиоколлектор 8. Паровая фаза «П» в ректификационной колонне 2 подвергается обычному процессу разделения на фракции, а затем конденсируется и охлаждается, переходя в виде дистиллата в продукт.
Благодаря использованию солнечной энергии резко снижается (вплоть до 0) расход топлива на ведение технологического процесса. При этом предупреждается загрязнение атмосферы продуктами сгорания, повышается выход продукта.
Авторы:
Северянин В.С, Гринкевич В.А., Сыч Ю.В., Заварза Н.С.
Брестский государственный технический университет.
Теплообменный аппарат для запыленных потоков
В настоящее время большое внимание уделяется сжиганию такого вида топлива, как уголь. Он подается в виде угольной пыли. Пыль при сжигании выделяет много абразивных частиц, которые усложняют работу оборудования электростанций и котельных. Во избежание этого недостатка было бы целесообразно использование дополнительных поверхностей, принимающих на себя износ.
Предлагаемое относится к теплообменному оборудованию и может быть использовано для утилизации теплоты запыленных отходящих газов технологических агрегатов.
На чертеже представлено поперечное сечение теплообменного аппарата, где обозначено: 1 — трубы; 2 — ребра; β – угол отклонения; 3 – абразивные частицы. Стрелками показано направление движения запыленного потока.
Теплообменный аппарат состоит из труб 1, на которых наварены ребра 2 пот углом β (определяется экспериментально), позволяющим отклонять абразивные частицы 3 от соседних труб.
Конструкция представленного теплообменного аппарата действует следующим образом: запыленный газовый поток, например, из топки с факелом из пылеугольной аэросмеси, направляется на трубы 1. Ребрами 2 абразивные частицы 3 откланяются так, что они не попадают на нижележащие трубы теплообменных элементов котлов.
Технико-экономическая эффективность заключается в предотвращении износа труб на электрических станциях и котельных, что повышает надежность их работы.
Авторы:
В.С. Северянин, Р.С. Бойко, Н.В. Макарова, А.В. Лозюк
Деньги на ветер или как решить проблему современной энергетики
Как по вашему, что изображено на картинке? «Градирни работают», ответите вы. А вот и не правильно. Это деньги вылетают на ветер. Или в трубу, если вам так будет угодно. Тепловые калории стоят денег и рассеивать их в окружающей среде расточительно. Стоимость выброшенных тепловых калорий оплачивает потребитель, то-есть мы с вами.
Это происходит потому, что паровые турбины, используемые в энергетике, имеют существенный недостаток. Они хорошо используют теплоту перегрева пара, но плохо используют теплоту конденсации. Влажность мятого пара на выходе из паровой турбины, как правило, ограничена 13-14%. Как результат, большая часть теплоты конденсации остаётся в мятом паре и не используется для создания полезной механической работы. Остающаяся там теплота, используется для нагрева горячей воды в целях отопления и горячего водоснабжения. В случае, если для этих целей требуется меньшее количество тепла, оставшиеся тепло выбрасывается в окружающую среду с помощью градирен. Размеры таких выбросов тепла огромны и возможно, являются одной из причин глобального потепления. Причина — проблема каплеударной эрозии лопаток последних, работающих на влажном паре, ступеней турбины.
«Ну-ка, солнце, ярче брызни !..»
Эффективно преобразовать солнечную энергию в электричество и тепло позволит изобретение А.Есмана, В.Кулешова и Г.Зыкова (патент Республики Беларусь на изобретение №16126, МПК (2006.01): F24J2/10, F24J2/14, H02N6/00; заявитель и патентообладатель: Государственное научное учреждение «Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси»).
Совокупность отличительных признаков изобретения позволяет повысить эффективность преобразования электромагнитного излучения солнца в электрическую и тепловую энергию за счет обеспечения увеличения поглощения солнечного излучения при одновременном расширении функциональных возможностей устройства — использования его вместо традиционных элементов кровли.
Рис.1.
Рис.2
Сущность изобретения поясняется рис. 1 и 2, где: 1 — опорная конструкция, 2 — солнечные элементы, 3 — боковые поверхности, 4 — солнечная панель, 5 — тепловой коллектор, 6 — широкоапертурный зеркальный концентратор, 7 — верхняя поверхность, 8 — нижняя поверхность. Цифрами I — IХ обозначены солнечные лучи.
В описании изобретения к патенту дается подробное пояснение принципа работает предложенного устройства . Поясняется, что в данном устройстве солнечное излучение преобразуется в электричество и тепловую энергию наиболее эффективно, так как развитая поверхность солнечных элементов 2 обеспечивает более эффективное поглощение солнечного излучения и существенно уменьшает его отражение (оно составляет всего доли процентов). Более того, эффективность преобразования солнечной энергии здесь повышена за счет достижения перпендикулярности падения света на солнечную панель 4, расположенную в фокусе полуцилиндрического широкоапертурного зеркального концентратора 6. А так как зеркальный концентратор 6 и опорная конструкция 1 поддерживают значительную часть верхней поверхности 7, то предложенное устройство является достаточно прочным и может устанавливаться вместо кровельных элементов (черепицы, шифера и т.д.). Кроме того, устройство обладает способностью самоочищения от снега в солнечные дни, поскольку в утренние часы опорная конструкция 1 и тепловой коллектор 5 нагреваются через боковые поверхности 3 и за счет теплопередачи нагревают прозрачную верхнюю поверхность 7.
«Хитрые» лопасти
Речной гидроэлектрогенератор со сниженной материалоемкостью, обеспечивающий круглогодичную эксплуатацию как на глубоководных, так и на мелководных реках, изобрели М.Прищепов, В.Тимошенко и Е.Прищепова (патент Республики Беларусь на изобретение №16246, МПК (2006.01): F03B13/10; заявитель и патентообладатель: Учреждение образования «Белорусский государственный аграрный технический университет»). Изобретение может быть использовано для преобразования энергии потока воды в электрическую.
Существенными отличительными признаками данного устройства являются конструкция корпуса, выполненного в виде плоского поплавка, а также конструкция «осевого колеса», имеющего ряд лопастей. «Осевое колесо», связанное с электрогенератором, вращается под действием сил давления на лопасти потока воды.
Важным моментом является то, что эти лопасти, вследствие оригинальности их технического выполнения, способны практически мгновенно поворачиваться на 90 градусов вокруг горизонтально расположенных спиц при переходе из «активной зоны» водного потока в «пассивную» и наоборот, что способствует максимальному использованию энергии потока воды.
Посредством двух тросов запатентованный гидроэлектрогенератор крепится на противоположных берегах реки.
Концепция програмного модуля для оптимизации развития энергосистемы
УДК 621.311.001.57
В Институте Энергетики Национально академии наук Беларуси разрабатывается программный комплекс для прогнозирования энергопотребления и оптимизации структуры энергосистемы. В настоящее время для выполнения работ по прогнозированию и оптимизации энергосистемы используются программные продукты сторонних разработчиков, такие как LEAP, разработанный Стокгольмским институтом окружающей среды[1] и MASSAGE[2], WASP[3] и MAED[4], разработанные МАГАТЭ. Однако они не учитывают определенные специфики Республики Беларусь. Так в области оптимизации структуры энергосистемы приведенные выше программы оптимизируют только структуру электроснабжения потребителей, не учитывая тепловой нагрузки[5]. А с учетом того, что более половины электроэнергии в республике производится на теплоэлектроцентралях (далее – ТЭЦ) оптимизация как электро- так и теплоснабжения необходима для получения достоверных результатов.