Search

One of the most important trends of the modern combat vehicles is increasing their mobility for the security of the crew and for fast movement in different types of terrain. Compliance with these criteria is ensured by the engine of the armored vehicle. The competitiveness of domestic engines for armored vehicles should be ensured by the creation of new structures, their constant modernization and further improvement of performance. One of such engines is a forced diesel engine 6DN12/2x12 with a capacity of 1100 kW. In order to improve its performance and increase the level of forcing, it is proposed to improve the air supply system of the engine. Evaluating the effectiveness of the system can identify nodes that need changing design parameters. Therefore, such a qualitative analysis also indicates the feasibility and the possibility of further modernization of the system design. The qualitative analysis of the turbocharger is carried out on the basis of exergy method, which allows identifying sources of energy losses in the system design and determines the degree of perfection of processes. The application of the exergy method is due to the purpose of determining the reserves to improve the efficiency of the turbocharger elements, the magnitude of the supplied exergy and exergy efficiency in the nodes of the air supply system. According to the method, an exergy scheme of the supercharging system was constructed, on the basis of which the energy-exergy balance of each compressor unit was derived. The results of the analysis allowed to determine the parameters of the flow of the working fluid in the characteristic sections of the compressor and turbine and exergetic efficiency of the supercharging system. The calculated data obtained by exergetic analysis provide an estimate of the distribution of energy losses and allow determining the areas for further improvement of the air supply system and providing an opportunity to choose such design parameters that achieve the most effective improvement of the system., Одной из важнейших тенденций развития современных боевых машин является повышение их мобильности как для безопасности экипажа, так и для быстрого передвижения в различных типах местности. Соответствие этим критериям обеспечивается двигателем бронемашины. Конкурентоспособность отечественных двигателей для бронетанковой техники должно обеспечиваться созданием новых конструкций, их постоянной модернизнацией и последующим улучшением характеристик. Одним из таких двигателей выступает форсированный дизель 6ДН12/2х12 с мощностью 1100 кВт. Улучшение уровня его показателей и форсирования возможно за счет совершенствования системы воздухоснабжения двигателя. Оценка эффективности системы позволяет выделить узлы, требующие изменения конструктивных параметров. Поэтому такой качественный анализ также указывает и на целесообразность, и на возможность дальнейшей модернизации конструкции системы. В работе качественный анализ турбокомпрессора проведено на основе эксергетического метода, который позволяет выявить источники энергетических потерь в конструкции системы и определяет степень совершенства процессов. Применение эксергетического метода обусловлено целью определения резервов улучшения эффективности элементов турбокомпрессора, величины подведенной эксергии и эксергетического КПД в узлах системы воздухоснабжения. По методике построено эксергетическую схему системы наддува, на основе которой выведено анерго-эксергетический баланс каждого узла компрессора. Результаты анализа позволили определить параметры потока рабочего тела в характерных сечениях компрессора и турбины, а также эксергетический КПД узлов системы наддува. Полученные расчетные данные путем эксергетического анализа предоставляют оценку распределения потерь энергии и позволяют определить направления дальнейшего совершенствования системы воздухоснабжения и предоставляют возможность выбора таких конструктивных параметров, при которых достигается наиболее эффективное улучшение показателей системы., Однією із найважливіших тенденцій розвитку сучасних бойових машин є підвищення їх мобільності як для безпеки екіпажу, так і для швидкого пересування у різних типах місцевості. Відповідність цим критеріям забезпечується двигуном бронемашини. Конкурентоспроможність вітчизняних двигунів для бронетанкової техніки має забезпечуватися створенням нових конструкцій, їх постійною модернізнацією та подальшим поліпшенням характеристик. Одним із таких двигунів виступає форсований дизель 6ДН12/2х12 з потужністю 1100 кВт. Покращення рівня його показників і форсування можливо за рахунок вдосконалення системи повітропостачання двигуна. Оцінка ефективності системи дозволяє виділити вузли, що потребують зміни конструктивних параметрів. Тож такий якісний аналіз також вказує і на доцільність, і на можливість подальшої модернізації конструкції системи. В роботі якісний аналіз турбокомпресора проведено на основі ексергетичного методу, який дозволяє виявити джерела енергетичних втрат в конструкції системи та визначає ступінь досконалості процесів. Застосування ексергетичного методу обумовлено метою визначення резервів поліпшення ефективності елементів турбокомпресора, величини підведеної ексергії та ексергетичного ККД у вузлах системи повітропостачання. За методикою побудовано ексергетичну схему системи наддуву, на основі якої виведено анерго-ексергетичний баланс кожного вузла компресора. Результати аналізу дозволили визначити параметри потоку робочого тіла в характерних перетинах компресора і турбіни та ексергетичні ККД вузлів системи наддуву. Отримані розрахункові дані шляхом ексергетичного аналізу надають оцінку розподілу втрат енергії і дозволяють визначити напрямки подальшого вдосконалення системи повітропостачання і надають можливість вибору таких конструктивних параметрів, при яких досягається найбільш ефективне поліпшення показників системи.

The paper demonstrates the importance of taking into account the accumulation of exergy in a control volume of a thermal storage during transient modes for evaluation of exergy-based parameters. The investigations are based on the exergy balance equation and mathematical model of the mode of simultaneous thermal energy addition and removal. It is found that for the specified parameters of the unit, when the exergy accumulation is not included, the error of estimation of exergy-base parameters can be large: in case of calculation of fuel of exergy and exergy efficiency this error can reach 80 %, the exergy destruction values are received with 130 % error. It is shown that these errors depend on the ratio of rates of cold and hot working fluids and decrease with increasing this ratio, but almost do not depend on the storage volumes and the initial temperatures of working fluids. Including accumulation of exergy within the control volumes during dynamic modes of thermal systems is necessary for implementation of exergy-based control strategies.

У роботі проведено удосконалення енергозберігаючих тепловикористальних термотрансформаторів, у яких реалізується цикл Чистякова-Плотнікова. Удосконалено фізичну та математичну моделі процесів трансформації скидної теплоти у термотрансформаторі з теплонасосним режимом роботи з урахуванням особливостей діоксиду вуглецю. Вперше для подібного циклу виконана комплексна оцінка енергоефективності, яка включає показники екзегетичного аналізу. Запропоновано 5 варіантів схемних рішень з використанням агрегатів «турбіна - компресор» на двох рівнях транскритичного циклу тепловикористального термотрансформатора з діоксидом вуглецю в якості робочої речовини. В работе проведено совершенствование энергосберегающих теплоиспользуемых термотрансформаторов, в которых реализуется цикл Чистякова-Плотникова. Усовершенствована физическая и математическая модели процессов трансформации сбросной тепллоты в термотрансформаторе с теплонасосным режимом работы с учетом особенностей диоксида углерода. Впервые для подобного цикла выполнена комплексная оценка энергоэффективности, которая включает показатели экзегетического анализа. Предложено 5 вариантов схемных решений с использованием агрегатов «турбина - компрессор» на двух уровнях транскритичного цикла теплоиспользуемого термотрансформатора с диоксидом углерода в качестве рабочего вещества. The paper improves energy-saving heat-using thermal transformers, which implement the Chistyakov-Plotnikov cycle. The physical and mathematical models of processes of transformation of waste heat in the thermotransformer with the heat pump mode of operation taking into account features of carbon dioxide are improved. For the first time for such a cycle, a comprehensive assessment of energy efficiency was performed, which includes indicators of exegetical analysis. 5 variants of circuit solutions with the use of "turbine - compressor" units at two levels of the transcritical cycle of a heat-using thermal transformer with carbon dioxide as a working substance are proposed.

Роботу присвячено двом методам аналізу енергоперетворюючих процесів – енергетичному та ексергетичному і ролі в них термодинамічних характеристик – кількості (стала величина) та якості (змінна властивість). Основної уваги приділено ексергетичному методу і якісній характеристиці енергії, розумінню її фізичного смислу, встановленню зв’язку якості енергії з положеннями Другого закону термодинаміки, які відповідають сучасному рівню термодинамічної науки, описові універсальної міри якості різних форм енергії – ексергії і її значення для вирішення задач раціонального використання енергії. Дана робота може бути корисною для тих, хто зацікавлений в кращому розумінні положень Другого закону, основ ексергетичного методу і в його практичному застосуванні. The work is devoted to two methods of analysis of energy-converting processes - energy and exergy and the role of thermodynamic characteristics in them - quantity (constant value) and quality (variable property). The main attention is paid to the exergetic method and qualitative characteristics of energy, understanding of its physical meaning, establishing the connection of energy quality with the provisions of the Second Law of Thermodynamics, which correspond to the modern level of thermodynamic science, describing the universal quality of various forms of energy – the exergy and its importance for solving problems of rational energy use. This work can be useful for those who are interested in a better understanding of the provisions of the Second Law, the basics of the exergetic method and its practical application.

Пропонується термодинамічний спосіб діагностування насоса, який найбільш коректно характеризує фізично-термодинамічну суть перетворень енергії в проточній частині насоса, що оцінюються його внутрішнім ККД. Даний параметр найбільш інформативно характеризує загальний технічний стан насоса і рекомендується для його експрес-діагностування. Thermodynamic method for diagnosing the proposed package, which is more incorrectly characterized by physically second changes, the absence of energytransformations occurring at the port pump, estimated by the indirect intensity. This parameter provides the most important informationcharacterization of the general technicalrequirementspumps recommended for rapid diagnosis.

Створення діагностичних засобів для моніторингу сучасних систем тепло- та холодопостачання будівель є наразі дуже актуальною задачею, рішення якої дозволить істотно знизити енергоспоживання і забезпечити необхідний температурний режим в приміщенні в цілому або в локальних місцях великої споруди, де необхідна організація зонального обігріву або охолодження. В даний час з підвищенням ціни на енергоносії все більш впроваджуються сучасні енергозберігаючі системи термотрансформації для комплексного тепло- та холодопостачання. Розроблення системи ефективного моніторингу дозволить усунути безліч проблем, які пов'язані з впливом експлуатаційних факторів, ще до моменту їх критичного накопичення, що в подальшому дозволить забезпечити помітний ефект енергозбереження. Метою роботи є створення методики обробки даних моніторингу систем тепло- та холодопостачання на базі парокомпресорних теплових насосів і чилерів із залученням сучасних методів прикладної термодинаміки для діагностування їх енергетичної ефективності. Методика дозволяє в режимі "on-line" здійснювати термодинамічне тестування роботи установки за обмеженою кількістю параметрів, що замірюються, в тому числі в режимі роботи парокомпресорних теплових насосів і чилерів з частковим навантаженням. Розроблено інструментарій визначення реальних ексергетичних втрат в елементах парокомпресорних чилерів і теплових насосів без залучення баз даних теплофізичних властивостей холодоагентів, тобто переважно за допомогою тих параметрів, що реєструються контрольно-вимірювальними приладами (температура, потужність приводу компресора). Запропоновано графоаналітичний спосіб визначення температур випаровування і конденсації в циклі парокомпресорних чилерів і теплових насосів. Виконано аналіз даних моніторингу діючої теплонасосної системи тепло- та холодопостачання адміністративної будівлі, за результатами якого визначено аномалії в роботі випарника цієї установки. The creation of diagnostic tools for monitoring of modern heat and cooling systems for buildings is now a highly topical task, the solution of which will significantly reduce the energy consumption and provide the necessary temperature conditions in the room as a whole or in local areas of a large construction, where the organization of zonal heating or cooling is necessary. Currently, with the increase in the price of energy, the modern energy-saving thermal transformation systems for integrated heat and cold supply are increasingly being introduced. Development of an effective monitoring system will eliminate many problems associated with the impact of operational factors, even before their critical accumulation, and in the future will provide a noticeable effect of energy saving. The aim of the work is to create a method for processing monitoring data of heat and cold supply systems based on steam-compressor heat pumps and chillers, using the modern methods of applied thermodynamics to diagnose their energy efficiency. The method allows the real-time thermodynamic testing of the unit's operation using a limited number of measured parameters, including the partial load mode of steam-compressor heat pumps and chillers. The method was developed to determine the actual exergy losses in the elements of the steam-compressor chillers and heat pumps using parameters recorded by measuring devices (temperature, drive power of the compressor) without using databases on the thermophysical properties of refrigerants, that is. A grapho-analytical method for determining the evaporation and condensation temperatures in a cycle of steam-compressor chillers and heat pumps is proposed. The analysis of monitoring data during the operating heat pump of the existing administrative building heat and cold supply system was carried out, the results of which revealed anomalies in the operation of the evaporator of this installation.

Purpose. The aim of the research is to assess the water and sewage mixing heat exchangers' efficiency in hot water supply systems in the absence of waste water and the use of steam condensate in heat exchangers. From the previously known publications of other researchers, the results of the estimation of exergent efficiency (EЕ) of heat exchangers for the preparation of hot water supply along the chain are known: energy consumption of fuel - heat exchanger - the received hot water energy. In this case, cases are co nsidered: a) without the use of waste water; b) using waste water energy; c) using a heat pump.In this case, cases are considered: a) without the use of waste water; b) using waste water energy; c) using a heat pump. But at the same time, the exergy evaluation of the heat transfer process in the heat exchangers itself is not singled out, which was the reason for the writing of this article. Method. It is constructed on the basis of Carnot's ratios of obtaining the same amount of heat by a cold coolant to a given amount of hot c oolant. But because of the temperature difference in heat exchange, according to the Gui-Stodol's theorem, the loss of exergy occurs in the case of the return of heat, and when it is perceived by the cooler coolant. Taking into account the energy that is exchanged between "hot" and "cold" media streams in the heat exchanger at the contacts, ЕЕ were calculated. Results. It is established that in the "open" thermal networks the thermal efficiency coincides with the EЕ and equals one. For steam-water mixing machines, the EЕ varies within the range of 0.96-0.98 and depends on the vapor pressure and its saturation temperature. Scientific novelty. A thermodynamic model is proposed for estimating the exergent efficiency of directly constructs of heat exchangers with heat fluxes that are intermixed between them. Practical meaningfulness. If it is possible, it is desirable to switch to open heat networks for the housing and communal sector with water-water heat exchangers. With the impossibility of switching to open systems for individual heat points, the most exergent advantageous is the use of electric boilers., Цель. Целью исследований является оценка работоспособности водоводяных и пароводяных теплообменников смешивания в системах горячего водоснабжения при отсутствии сбросной воды и использовании конденсата пара в теплообменниках. Из ранее известных публикаций других исследователей известны результаты оценки эксэргетического КПД (ЭКПД) теплообменников для подготовки горячего водоснабжения по цепочке: энергетические затраты топлива - теплообменник - полученная энергия горячей воды. При этом рассмотрены случаи: а) без использования сбросной воды; б) с использованием энергии сбросной воды; в) с использованием теплового насоса. Но при этом отдельно не выделена эксэргетическая оценка процесса теплообмена в самых теплообменниках, что и послужило причиной написания данной статьи. Методика. Построена на основе отношений циклов Карно получения одинакового количества теплоты холодным теплоносителем к отданной такого же количества горячим теплоносителем. Но из-за разницы температур при обмене теплотой по теореме Гюи-Стодолы происходит потеря эксергии как при отдаче теплоты, так и при ее восприятии более холодным теплоносителем. С учетом анергии, которой обмениваются «горячие» и «холодные» потоки в теплообменнике при контактах, были рассчитаны ЭКПД. Результаты. Установлено, что в «открытых» тепловых сетях термический КПД совпадает с ЭКПД и равен единице. Для пароводяных аппаратов смешивания ЭКПД изменяется в пределах 0,96-0,98 и зависит от давления пара и его температуры насыщения. Научная новизна. Предложенная термодинамическая модель оценки эксэргетической эффективности непосредственно конструкций теплообменников с потоками теплоты, между собой перемешиваются. Практическая значимость. При возможности желательно переходить к открытым тепловым сетям для жилищно-коммунального сектора с водоводяными теплообменниками. При невозможности перехода к открытым системам для индивидуальных тепловых пунктов наиболее эксэргетической выгодным является использование электрических бойлеров., Мета. Метою досліджень є оцінка роботоспроможності водоводяних і пароводяних теплообмінників змішування в системах гарячого водопостачання при відсутності скидної води і використанні конденсату пари в теплообмінниках. З раніше відомих публікацій інших дослідників відомі результати оцінки ексергетичного ККД (ЕККД) теплообмінників для підготовки гарячого водопостачання за ланцюгом: енергетичні витрати палива – теплообмінник – отримана енергія гарячої води. При цьому розглянуті випадки: а) без використання скидної води; б) з використанням енергії скидної води; в) з використанням теплового насосу. Але при цьому окремо не виділена ексергетична оцінка процесу теплообміну в самих теплообмінниках , що і послужило причиною написання даної статті. Методика. Побудована на основі відношень циклів Карно отримання однакової кількості теплоти холодним теплоносієм до відданої такої ж кількості гарячим теплоносієм. Але через різницю температур при обміні теплотою за теоремою Гюї-Стодоли відбувається втрата ексергії як при віддачі теплоти, так і при її сприйнятті більш холодним теплоносієм. З врахуванням анергії, якою обмінюються «гарячі» та «холодні» потоки середовищ в теплообміннику при контактах, були розраховані ЕККД. Результати. Встановлено, що в «відкритих» теплових мережах термічний ККД співпадає з ЕККД і дорівнює одиниці. Для пароводяних апаратів змішування ЕККД змінюється в межах 0,96-0,98 і залежить від тиску пари та її температури насичення. Наукова новизна. Запропонована термодинамічна модель оцінки ексергетичної ефективності безпосередньо конструкцій теплообмінників з потоками теплоти, що між собою перемішуються. Практична значимість. При можливості бажано переходити до відкритих теплових мереж для житлово-комунального сектору з водоводяними теплообмінниками. При неможливості переходу до відкритих систем для індивідуальних теплових пунктів найбільш ексергетично вигідним є використання електричних бойлерів.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 «Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Міністерство освіти і науки України, Київ, 2018. Робота присвячена підвищенню енергетичної ефективності та спрощенню інтеграції сонячних систем на основі комбінованих сонячних колекторів у фасади і дахи будівель за рахунок використання як елемента теплопоглинальної поверхні алюмінієвих канавчатих теплових труб. Встановлено, що на ефективність роботи комбінованого сонячного колектора з алюмінієвими канавчатими тепловими трубами у режимі термосифона істотно впливають теплотехнічні характеристики теплових труб, які своєю чергою залежать від таких параметрів: діаметр парового простору, теплофізичні властивості робочої рідини, довжини зон нагріву і конденсації, а також загальна довжина алюмінієвих канавчатих теплових труб. Підвищення теплопередавальної здатності алюмінієвих канавчатих теплових труб можна досягти завдяки забезпеченню подачі гарантованої кількості теплоносія в зону нагріву та вибору оптимальних конструктивних параметрів теплових труб при відповідних режимах роботи. Аналіз розрахунків та експериментальних даних показав, що комбінований сонячний колектор з алюмінієвими канавчатими тепловими трубами дає змогу підвищити ефективність отримання електричної енергії до 18 % за рахунок охолодження фотоелектричних перетворювачів, при цьому максимальна електрична потужність комбінованого сонячного колектора становила 135 Вт/м2. Крім електроенергії, одночасно можна отримати до 457 Вт тепла з 1 м2 теплопоглинальної поверхні за температури вихідного теплоносія 25 ºС і густини сонячного потоку 900 Вт/м2. На основі теоретичного аналізу виявлено найбільш оптимальні режими експлуатації комбінованого сонячного колектора – режим функціонування за значень 30–50 ºС температурного перепаду між теплопоглинальною поверхнею та навколишнім середовищем. Нова конструкція комбінованого сонячного колектора має більш ефективну роботу порівняно з роздільними тепловими сонячними колекторами та фотоелектричними батареями за низьких температур на теплопоглинальній поверхні (нижче 50 ºС) і зазвичай за більш високих значень сонячного потоку (більше 600 Вт/м2). Thesis for the Candidate degree in Technical Science on the specialty 05.14.06 «Technical thermophysics and industrial thermal power engineering». – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2018. The work is devoted to increasing energy efficiency and simplification of integration of solar systems on the basis of the photovoltaic thermal (PV/T) collector in the facades and roofs of buildings due to use as an element of the absorbing surface of aluminum grooved heat pipes (AGHP). It is established that the efficiency of the operation of the PV/T collector with AGHP in the thermosyphon mode is significantly influenced by the thermal characteristics of the HP, which in turn depends on the following parameters: the diameter of the steam space, the thermophysical properties of the working fluid, the lengths of the heating and condensation zones, and the total length of the AGHP. Increasing the thermal conductivity of AGHP can be achieved by providing a guaranteed amount of coolant to the heating zone and selecting the optimal design parameters of the HP at the appropriate operating modes. A new approach to the implementation of PVT collectors on the basis of AGHPs is proposed. In this case, AGHPs perform a complex role – at the same time it is a highly efficient thermal conductor and a system of cooling solar cells. The design of an aluminum heat pipe with a grooved capillary structure for PVT collectors has been developed. An n-pentane is chosen as the optimum coolant for a two-phase system. The developed samples of heat pipes can provide the operation of the PVT collector in the thermal mode from 0 oC to 120 oC. In this case, the temperature range of its operation is from −40 °C to +230 °C. The analysis of calculations and experimental data showed that the PV/T collector with AGHP allows to increase the efficiency of obtaining electric energy up to 18 % due to the cooling of the PV, while the maximum electric power PV/T collector was 135 W/m2. In addition to electricity, simultaneously, it is possible to get up to 457 W of heat from 1 m2 of heat-absorbing surface, at a temperature of the output coolant 25 oС and a density of solar flux of 900 W/m2. On the basis of theoretical analysis, the most optimal modes of operation of the PV/T collector were identified – the most optimal one is the mode of PV/T collector functioning at values of 30–50 oC of the temperature difference between the absorbent surface and the environment. The new PV/T collector design has a more efficient performance compared to separate thermal solar collectors and photoelectric batteries at low temperatures on an absorbent surface (below 50 oC), and usually at higher solar flux values (over 600 W/m2). The first developed programs and methods of research of PVT collectors in artificial and natural light developed an engineering methodology for calculating the thermal characteristics of PVT collector with AGHPs during their operation in a thermosyphon mode. The recommendations for the production of PVT collectors and their use in solar power systems are given. The results of the work in the future can be used at the enterprises of LLC «Effectprof» (Kyiv), PC Sumy SPO M.V. Frunze (Sumy), PE Scientific-Implementation Firm "Thermal Technologies" (Kiev), which are engaged in the development, manufacture and implementation of heat-exchange equipment and energy-efficient systems. For further implementation, it is necessary to carry out works on designing and manufacturing an industrial design of PVT collector or facade PVT collector and to conduct tests in the field. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 «Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика». – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», Министерство образования и науки Украины, Киев, 2018. Работа посвящена повышению энергетической эффективности и упрощению интеграции солнечных систем на основе комбинированных солнечных коллекторов в фасады и крыши зданий за счет использования в качестве элемента теплопоглощающей поверхности алюминиевых канавчатых тепловых труб. Установлено, что на эффективность работы комбинированного солнечного коллектора с алюминиевыми канавчатыми тепловыми трубами в режиме термосифона существенно влияют теплотехнические характеристики тепловых труб, в свою очередь зависят от следующих параметров: диаметр парового пространства, теплофизические свойства рабочей жидкости, длины зон нагрева и конденсации, а также общая длина алюминиевых канавчатых тепловых труб. Повышение теплопередающих способности алюминиевых канавчатых тепловых труб можно достичь благодаря обеспечению подачи гарантированного количества теплоносителя в зону нагрева и выбора оптимальных конструктивных параметров тепловых труб при соответствующих режимах работы. Анализ расчетов и экспериментальных данных показал, что комбинированный солнечный коллектор с алюминиевыми канавчатыми тепловыми трубами позволяет повысить эффективность получения электрической энергии до 18% за счет охлаждения фотоэлектрических преобразователей, при этом максимальная электрическая мощность комбинированного солнечного коллектора составляла 135 Вт/м2. Кроме электроэнергии, одновременно можно получить до 457 Вт тепла с 1 м2 теплопоглощающей поверхности при температуре исходного теплоносителя 25 °С и плотности солнечного потока 900 Вт/м2. На основе теоретического анализа выявлены наиболее оптимальные режимы эксплуатации комбинированного солнечного коллектора – режим функционирования при значениях 30–50 °С температурного перепада между теплопоглощающей поверхностью и окружающей средой. Новая конструкция комбинированного солнечного коллектора имеет более эффективную работу по сравнению с раздельными тепловыми солнечными коллекторами и фотоэлектрическими батареями при низких температурах на теплопоглощающей поверхности (ниже 50 °С) и обычно при более высоких значениях солнечного потока (более 600 Вт/м2).

Для аналізу роботи складних енерготехнологічних комплексів скловарного виробництва запропоновано застосування методів, що базуються на використанні термодинамічних функцій. Розглянуто схему утилізації теплоти димових газів скловарних печей з термосорбційним компресором та водневою турбоустановкою. Проведено розрахунково-теоретичне дослідження ефективності роботи даної схеми, знайдено основні параметри роботи схеми при різному рівні температур димових газів, представлені результати термодинамічного аналізу енергоперетворювального комплексу з використанням водню в якості робочого тіла. Modern energy technology complexes of glass production, in addition to glass furnace itself, also include systems for utilization of thermal waste energy resources. When equipping the furnace with evaporative cooling systems, the utilization system is supplemented by energy technology equipment, where low-potential water steam of cooling systems is used as energy carrier. Further improvement of complex energy technology plants requires the development of newer and more multifunctional research methods. For example, the methods of thermodynamic research, which are based on exergy functions, can provide quite complete information about the efficiency of energy conversing processes in these complexes. Waste heat recovery schemes with cogeneration are the most effective for recuperative glass furnaces taking into account possibilities of fuel energy potential using. Hydrogen turbines applying is promising in such cogeneration schemes. The existing level of flue gas temperature after glass furnaces corresponds to the temperature level, which is necessary for the thermal sorption compressors operation. Compressors of this type provide the necessary hydrogen pressure before the turbine. A computational study of the efficiency of the waste heat recovery plant with a thermal sorption compressor and a hydrogen turbine is carried out. The flue gas temperature range at the compressor inlet over 250 – 450 °C is considered while flue gas temperature at the compressor outlet is assumed to be constant and equal to 120 °C. The operating data for hydrogen circuit at the nodal points of the cycle is obtained. According to the calculation results, hydrogen turbine unit power at a flue gas temperature of up to 300 ° C is nothing more than 60 kW. At the same time, the system perfection coefficient reaches its maximum at the minimum level of flue gas temperatures (250 °C) at the utilization system inlet. Thus, when considering the possibility of using of energy-converting complexes with hydrogen turbine plants for glass plants, an additional complex analysis of the results taking into account both economic and technical factors should be carried out. The optimal parameters of waste heat recovery plants are possible to find only considering a complex set of interrelated factors with regard to the type of equipment used and its performance indicators.

Дисертація присвячена розробці та розвитку методів оцінки ефективності енергосистеми будівлі в умовах теплового комфорту. Розроблено методику вибору джерела теплоти в комплексі з огороджувальними конструкціями будівлі на базі функції інтегральної вартості, що дає змогу враховувати зміну вартості енергоносіїв та грошей у часі. Розроблена комп’ютерна модель, що ґрунтується на ексергетичній та енергетичній концепції та дає змогу оцінювати енергетичні показники теплового комфорту, а саме PMV та PPD. Проведено числові дослідження, на базі яких розроблено регресійну модель для визначення комфортної температури повітря у кімнаті, що дасть можливість забезпечувати мікроклімат у приміщенні відповідно до ексергетичного підходу. Створено модель для аналізу показників енергоефективності системи «джерело теплоти – людина – огороджувальні конструкції» та визначено енергопотребу на опалення залежно від параметрів будівлі та людини. The thesis is devoted to the development of methodical aspects, methods and models of a complex "heat source – human – building envelope" system, taking into account the influence of building and thermal comfort parameters during the design, operation and modernization phases; methods development of the heat source choice in a complex with building envelope thermal properties. Detailed analysis of the regulatory framework for buildings energy efficiency and microclimate conditions is given. The analysis of developed approaches for in-creasing building energy efficiency as an energy system, while maintaining thermal comfort, is carried out. It is established that in the case of a comprehensive approach to energy saving measures choice for the whole building it is recommended to use human thermal comfort models that take into account subjective and objective influential factors. The method of choosing a heat source in a complex with building envelope based on the integrated value function is developed, which allows taking into account the change in the cost of energy and money in time. Energy, exergy and exergo-economic indicators have been developed, which allow estimating the system “heat source – building envelope” energy efficiency. The analysis of human thermal comfort models has shown the necessity of creating a computer based model using exergy concept that allows estimating energy indicators of thermal comfort, namely PMV and PPD. The approaches used for calculating the space mean radiant temperature are developed, which are adapted for use in the analysis of the whole system "heat source – human – building envelope". Numerical modeling is carried out, on the basis of which a regression model for determining the comfortable air temperature in the space is developed, which will allow providing the microclimate parameters in accordance with the exergy concept. It was shown that the exergy concept of providing comfortable conditions gives the value of a comfortable air temperature that is lower than the comfortable air temperature in accordance with the energy approach in the center of the experiment planning matrix for 2.4 ºС. An algorithm that allows to integrate the human controlling influence into a complex system of “heat source – building envelope” was developed, the feature of which is that human exergetic model for the first time is included in a complex system of “heat source ‒ building envelope”, by definition of a comfortable space air temperature, which in turn corresponds to a level of comfort not lower than the required level of expectations. A model for the analysis of the energy efficiency indicators of the "heat source – human – building envelope" system was developed and the building heating need was determined depending on the parameters of the building and human. The results of calculating the sensitivity of the energy need for heating to the influence of various factors have shown that the effect on the energy need for heating using exergy thermal comfort model decreases in the following sequence: outdoor air temperature, metabolism, solar radiation, building envelope thermal resistance and indoor air relative humidity respectively. The influence on the energy need for heating using energy model decreases respectively: outdoor air temperature, metabolism, solar radiation, building envelope thermal resistance, PMV and indoor air relative humidity. The influence of thermomodernization on the change of the mean radiant temperature in the space and on the person's thermal sensation is estimated. It was established that building thermomodernization allows increasing the category of the building, in order to provide comfortable conditions, from the 2nd to the 1st, due to the increase of the average radiant temperature of the spaces. The joint effect of thermomodernization and the change of the building category is shown for the building energy need for heating, the reduction of which under the considered conditions in general is more than 13% due to lower air temperature in the space, lower thermal comfort and an increase in mean radiant temperature. It is quantitatively determined that taking into account the appropriate level of the requirements for thermal comfort, which establishes the person, will allow in certain cases to change the system exergy consumption for 25-27%. Диссертация посвящена разработке и развитию методов оценки эффективности энергосистемы здания в условиях теплового комфорта. Разработанная методика выбора источника теплоты в комплексе с ограждающими конструкциями здания на базе функции интегральной стоимости позволяет учитывать изменение стоимости энергоносителей и денег во времени. Разработана компьютерная модель, основанная на эксергетической и энергетической концепции, которая позволяет оценивать энергетические показатели теплового комфорта, а именно PMV и PPD. Проведены численные исследования, на базе которых разработана регрессионная модель для определения комфортной температуры воздуха в комнате, что позволит обеспечивать микроклимат в помещении в соответствии с эксергетическим подходом. Создана модель для анализа показателей энергоэффективности системы «источник теплоты ‒ человек ‒ ограждающие конструкции» и определена потребность на отопление в зависимости от параметров здания и человека.

Енергетичний ресурс довільного тіла характеризується сумою ексергії та анергії. Перша складова вказує, яку частину енергії можна використати для виконання механічної роботи. Друга є мірою незворотності у взаємодії такого тіла з іншими, вказує, яка частина енергії розсіюється у вигляді низькотемпературного тепла в оточуюче середовище й не може бути використана для виконання роботи. Баланс енергії для термодинамічних систем є підставою для формулювання відповідних варіаційних принципів. Запровадження понять ексергії та анергії призводить до формулювання варіаційних нерівностей, які трансформуються у рівність у практично нереалізовному випадку зворотного рівноважного процесу або у випадку граничного стану. Варіаційні нерівності можуть бути використані для формування загальних відношень визначення параметрів квазістатичного потоку реальної рідини у взаємодії його із твердими тілами – змоченим периметром трубопроводу чи відкритого русла, а також із включеннями - для випадків, коли поверхня взаємодії може бути наперед невідома. Згадані задачі виникають зокрема під час аналізу процесу розмивання та викликаного ним руйнування берегової лінії, взаємодії річкового потоку із каменями під час повеней та паводків у природних водотоках., Энергетический ресурс произвольного тела характеризуется суммой эксергии и анергии. Первая из них указывает, какую часть энергии можно использовать для выполнения механической работы. Вторая - является мерой необратимости процессов при взаимодействии такого тела с другими, указывает, какая часть энергии рассеивается в виде низкотемпературного тепла в окружающую среду и не может быть использована для выполнения работы. Баланс энергии для термодинамических систем является основанием для формулирования соответствующих вариационных принципов. Использование понятий эксергии и анергии приводит к построению вариационных неравенств, которые трансформируются в равенство в практически недостижимом случае обратимого равновесного процесса или в случае предельного состояния. Вариационные неравенства могут быть использованы для формирования общих уравнений для определения параметров квазистатического потока реальной жидкости во взаимодействии его с твердыми препятствиями - смоченным периметром трубопровода или открытого русла, а также с включениями - для случаев, когда поверхность взаимодействия заранее неизвестна. Упомянутые задачи возникают в частности при анализе процесса размывания и вызванного им разрушения береговой линии, взаимодействия речного потока с камнями во время наводнений и паводков в естественных водотоках., Purpose. The foundations of the energetic approach for analyzing of the bodies with dissipation properties are presented in the article. Methodology. Energy resource of arbitrary body is characterized by the sum of the exergy and anergy. The first of them indicates the part of energy which can be used to perform mechanical work. The second – is a measure of the processes’ irreversibility in the interaction of such body with the others. It indicates what part of the energy dissipates into the environment as low-temperature heat and can’t be used for the mechanical work performance. The energy balance in the thermodynamic systems is the basis for the relevant variation principles formulation. The introduction of the exergy and anergy concept leads to the variation inequalities formulation. They are transformed into equality in almost non-realized case of the reverse ability and equilibrium process, or in the case of the limit equilibrium state. Conclusion. Variation inequalities can be used for the formulation of general relations, which determine the parameters of quasi-static flow of real fluid in its interaction with solid obstacles - wetted perimeter of pipe or open channel, as well as the inclusions - in the cases of unknown interaction surface. These problems in particular arise in the analysis of the erosion process and shoreline destruction it caused, river flow interaction with stones during floods in natural streams.

В роботі досліджено процес деструкційної переробки органічних відходів за технологією багатоконтурного циркуляційного піролізу (БЦП) як термодинамічної системи. Проведено термодинамічний аналіз процесу утилізації для різних видів органічних відходів та визначено основні термодинамічні показники БЦП. Визначено оптимальний температурний інтервал проведення процесу утилізації, в межах якого здійснюється інтенсифікація деструктивних перетворень відходів. Проведено оцінку ексергетичної ефективності технології БЦП та розраховано коефіціент корисної дії устаткування., В работе исследован процесс разрушительной переработки органических отходов по технологии многоконтурного циркуляционного пиролиза (БЦП) как термодинамической системы. Проведен термодинамический анализ процесса утилизации для различных видов органических отходов и определены основные термодинамические показатели БЦП. Определен оптимальный температурный интервал проведения процесса утилизации, в рамках которого осуществляется интенсификация деструктивных преобразований отходов. Проведена оценка эксергетической эффективности технологии БЦП и рассчитан коэффициент полезного действия оборудования., The process of destruction recycling of organic waste using the technology of multistage circulation pyrolysis (MCP) as a thermodynamic system has been studied in the article. Thermodynamic analysis of the main characteristics thermal of the MCP reactor when utilizing different types of organic waste is conducted. The composition of the products of their destruction is determined. Using the obtained data, conclusions on the expediency of the process, the possibility of complete recycling under the conditions of achieving the desired concentration of output products are made. The optimum temperature range is determined for the utilization process which includes the intensification of destructive waste transformations. The exergetic efficiency of the technology is estimated on the basis of calculation of exergetic performance coefficient of the reactor to determine the thermal energy consumption in the process of organic waste destruction. Having analyzed the obtained data, it is established that the rise of the working temperature of the MCP reactor to 600 °C causes the increase of the efficiency of the organic waste recycling plant and growth of the maximum effective work obtained from the heat fed to the reactor. With the increment of performance capability of the thermodynamic MCP system, the depth of destruction of complex hydrocarbon waste increases accordingly.

Енергетичний ресурс довільного тіла характеризується сумою ексергії та анергії. Перша складова вказує, яку частину енергії можна використати для виконання механічної роботи. Друга є мірою незворотності у взаємодії такого тіла з іншими, вказує, яка частина енергії розсіюється у вигляді низькотемпературного тепла в оточуюче середовище й не може бути використана для виконання роботи. Баланс енергії для термодинамічних систем є підставою для формулювання відповідних варіаційних принципів. Запровадження понять ексергії та анергії призводить до формулювання варіаційних нерівностей, які трансформуються у рівність у практично нереалізовному випадку зворотного рівноважного процесу або у випадку граничного стану. Варіаційні нерівності можуть бути використані для формування загальних відношень визначення параметрів квазістатичного потоку реальної рідини у взаємодії його із твердими тілами – змоченим периметром трубопроводу чи відкритого русла, а також із включеннями - для випадків, коли поверхня взаємодії може бути наперед невідома. Згадані задачі виникають зокрема під час аналізу процесу розмивання та викликаного ним руйнування берегової лінії, взаємодії річкового потоку із каменями під час повеней та паводків у природних водотоках. Purpose. The foundations of the energetic approach for analyzing of the bodies with dissipation properties are presented in the article. Methodology. Energy resource of arbitrary body is characterized by the sum of the exergy and anergy. The first of them indicates the part of energy which can be used to perform mechanical work. The second – is a measure of the processes’ irreversibility in the interaction of such body with the others. It indicates what part of the energy dissipates into the environment as low-temperature heat and can’t be used for the mechanical work performance. The energy balance in the thermodynamic systems is the basis for the relevant variation principles formulation. The introduction of the exergy and anergy concept leads to the variation inequalities formulation. They are transformed into equality in almost nonrealized case of the reverse ability and equilibrium process, or in the case of the limit equilibrium state. Conclusion. Variation inequalities can be used for the formulation of general relations, which determine the parameters of quasistatic flow of real fluid in its interaction with solid obstacles - wetted perimeter of pipe or open channel, as well as the inclusions - in the cases of unknown interaction surface. These problems in particular arise in the analysis of the erosion process and shoreline destruction it caused, river flow interaction with stones during floods in natural streams. Энергетический ресурс произвольного тела характеризуется суммой эксергии и анергии. Первая из них указывает, какую часть энергии можно использовать для выполнения механической работы. Вторая - является мерой необратимости процессов при взаимодействии такого тела с другими, указывает, какая часть энергии рассеивается в виде низкотемпературного тепла в окружающую среду и не может быть использована для выполнения работы. Баланс энергии для термодинамических систем является основанием для формулирования соответствующих вариационных принципов. Использование понятий эксергии и анергии приводит к построению вариационных неравенств, которые трансформируются в равенство в практически недостижимом случае обратимого равновесного процесса или в случае предельного состояния. Вариационные неравенства могут быть использованы для формирования общих уравнений для определения параметров квазистатического потока реальной жидкости во взаимодействии его с твердыми препятствиями - смоченным периметром трубопровода или открытого русла, а также с включениями - для случаев, когда поверхность взаимодействия заранее неизвестна. Упомянутые задачи возникают в частности при анализе процесса размывания и вызванного им разрушения береговой линии, взаимодействия речного потока с камнями во время наводнений и паводков в естественных водотоках.

В статті розглянуто питання оптимізації режимів роботи судових холодильних установок. Розроблена термоекономічна модель судової холодильної установки. Проведений чисельний експеримент з урахуванням ексергетичних втрат, як критерію термодинамічної ефективності. Визначений оптимальний режим роботи холодильної установки, який забезпечує мінімум приведених витрат що враховує як капітальні, так і експлуатаційні витрати., Рассмотрены вопросы оптимизации режимов работы судовых холодильных установок. Разработана термоекономическая модель судовой холодильной установки. Проведен численный эксперимент с учетом эксергетических потерь как критерия термодинамической эффективности. Определен оптимальный режим работы холодильной установки, который обеспечивает минимум приведенных затрат, учитывающий капитальные и эксплуатационные затраты., The paper deals with the optimization of marine refrigeration plants modes. A thermoeconomic model of a marine refrigeration plant has been developed. The numerical experiment has been held considering exergetic losses as a criterion of thermodynamic efficiency. The optimal operation mode of a refrigeration plant which provides minimum reduced costs, taking into account the capital and operational expenses.

В статті запропоновано методику ексегертичного аналізу технологічних процесів при розподілі енергії всіх видів для різних типів двигунів, яка погоджує технологічну схему процесу перетворення енергії (матеріальні потоки) з потоками енергії (ексергії) всіх форм. In the article the method of exegy analysis of technological processes is offered at distributing of all kinds energy for the different types of engines, which coordinates the flow sheet of process of energy transformation (financial streams) with all forms energy streams (exergy).

Проведено порівняльний аналіз ексергетичних діаграм циклів ГТУ: простого, регенеративного та «Водолій». Запропоновано методи підвищення термодинамічної ефективності циклів газотурбінних установок., The papers show a comparative analysis exergetic diagrams simple, regenerative cycles and "Aquarius". Methods for increasing the thermodynamic efficiency of gas turbine cycles.