ISSN 1811-1858. Вестник ПГУ
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ №14-08-90106 на тему
«Исследование и разработка систем управления микрогидроэлектростанции для электроснабжения автономных потребителей».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Обухов, С. Г., Плотников, И. А., Сарсикеев, Е. Ж. Буферная система накопления электроэнергии для возобновляемой энергетики //
Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология.
– 2012. – № 9. – С. 137-141.
2 Лукутин, Б. В., Сарсикеев, Е. Ж., Шандарова, Е. Б. МикроГЭС со статическим преобразователем частоты // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6. – С. 160.
Материал поступил в редакцию 17.08.15.
Б. Лукутин1, Р. Мұстафина2, Е. Сарсикеев3
Электрлік энергияны жинақтайтын инверторлық типті микрогидроэлектрстанциялары үшін күшті түрлендіргіштерді модельдеу
1Томбы саясы техникалық Ұлттық зерттеу университеті, Томбы қ.;
2С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті, Павлодар қ.;
3С. Сейфуллин атындағы агротехникалық университеті, Астана қ.
Материал 17.08.15 баспаға түсті.
B. Lukutin1, R. Mustafina2, Ye. Sarsikeyev3
Simulation of power converters for microhydropower plants of inverter type with electrical power pool-fed
1National research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia;
2S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar, Kazakhstan;
3S. Seifullin Kazakh AgroTechnical University, Astana, Kazakhstan.
Material received on 17.08.15.
Жұмыста инверторлық типті микрогидроэлектрстанциялары үшін электрлік энергияны жинақтаушыларды қосуға мүмкіндік беретін түрлендіргіш құрылғыларды модельдеу қағидалары ұсынылады. Электр энергиясының қажетті сапасын қамтамасыз етуде түзеткіштер мен инверторларға қойылатын талаптар анықталған. Осы құрылғылар негізінде энергетикалық кешен мен күшті түрлендіргіштердің компьютерлік модельдері әзірленген.
The work presents the principles of simulating converter devices for microhydropower plants that allow connection of electrical power pool-feds. It determines requirements to rectifiers and inverters to ensure adequate electrical power. The author developed computer models of power converters and the energy complex based on these devices.
УДК 620.9
А. С. Никифоров1, Е. В. Приходько2
1д.тех.н., профессор, зав. кафедрой «Теплоэнергетика»; 2к.тех.н., доцент, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар
РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНОГО
84 ISSN 1811-1858. Вестник ПГУ серия ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ. 2015. №3 85 Клетки и клеточные структуры можно разрушить также путём
повторного замораживания и оттаивания. При этом внутри клеток образуются кристаллы льда, вызывающие разрушение клеточных структур. В целом, разрушение клеток и клеточных структур происходит по следующим причинам:
1) чрезмерное осмотическое обезвоживание клеток, в результате которого увеличивается концентрация внутриклеточных веществ, приводящая к высаливанию и необратимой денатурации растворимых белков или к повреждению мембранных структур из-за потери обеспечивающей их нормальное состояние доли воды;
2) разрушение клетки за счет контакта с омывающей кристаллы льда средой, концентрация растворённых веществ в которой из-за превращения части растворителя в лед непрерывно увеличивается вплоть до эвтектической области;
3) резкое изменение кислотности или ионной силы растворов вне и внутри клеток в процессе замораживания;
4) повреждение клеточной мембраны вследствие достижения клеткой минимального объема.
Процессы замораживания органической массы изучены достаточно хорошо. Но при использовании заморозки для получения однородной массы необходимо рассмотреть процессы увлажнения высушенных листьев и дальнейшей их заморозки. Эти процессы практически не имеют описания в литературе.
Основными факторами, определяющими степень обратимости замораживания, являются характер кристаллообразования и локализация льда в растительных тканях.
Обратимость замораживания зависит от природы и глубины изменений структурно-механических характеристик, степени нарушения целостности клеток, глубины изменений коллоидной структуры протоплазмы за счет гиперконцентрации солей и изменения характера биохимических процессов при превращении воды в лед в материале.
Изменяется пространственная конфигурация молекул, происходит целый ряд межмолекулярных взаимодействий. При переходе в лед части связанной воды нарушается структура малоустойчивых биоколлоидов, они становятся не способными к полному восстановлению, и процесс замораживания становится необратимым. Результатом таких изменений является снижение влагоудерживающей способности растительных тканей. Однако необходимо отметить, что денатурационные явления при воздействии на клетку низких температур проявляются намного меньше, чем при обработке продукции высокими температурами.
В результате льдообразования в клетках происходят необратимые структурные изменения, вызванные механическим травмированием тканей продукта кристаллами льда. Поэтому у растительной продукции с тонкими клеточными оболочками наблюдаются более серьезные повреждения тканей при замораживании. Клетки листовой ткани окружены оболочками, состоящими из одного слоя клеток, поэтому эта ткань подвергается более сильному разрушительному воздействию при отрицательных температурах.
На характер изменений, протекающих в растительных тканях в процессе замораживания, влияет химический состав исходного материала.
Например, пектин обладает высокими гидрофильными свойствами:
он связывает большое количество воды и способствует образованию гелеобразной структуры, что положительно сказывается на обратимости процесса замораживания и предотвращает достижения органической массой кашеобразного состояния.
При быстром замораживании образуются мелкие кристаллы льда, которые равномерно распределены по всей толще замораживаемого продукта.
Вода почти без перемещения переходит в лед по месту ее нахождения до замораживания. При этом травмирующее действие кристаллов на клетки и ткани минимально.
При ультрабыстром замораживании 90 % всех кристаллов льда формируется внутри клеток при минимальном повреждении ткани.
Существует несколько теорий, объясняющих механизм повреждения клеток и тканей при замораживании различными факторами:
а) механическим – давление образующихся кристаллов льда на строение тканей;
б) осмотическим – чрезмерная дегидратация клеток;
в) химическим – гиперконцентрация солей как вне, так и внутри клеток.
Все эти факторы – результат кристаллизации воды и перехода ее в лед.
Таким образом, для нарушения структурной целостности листьев нет необходимости в быстром замораживании с использованием энергозатратных технических устройств. Для снижения расходов при брикетировании возможно использование природных (погодных) условий. Таким образом, можно осуществлять процесс заморозки используя сезонные изменения температуры. С учётом того, что сезон сбора органического сырья (листьев) – конец осеннего периода, то возможно проведение процесса заморозки в этот период. При этом, учитывая суточные колебания температуры (отрицательной ночной и положительной дневной) возможна многоразовая заморозка с оттаиванием без тепловых энергетических затрат.
В ходе исследование процессов заморозки листьев и влияние этого на дальнейшее брикетирование авторами статьи был разработан «Топливный брикет из органических отходов и способ его получения», поставленной
ISSN 1811-1858. Вестник ПГУ
задачей которого является получение топливных брикетов из органических отходов при снижении затрат теплоты в процессах брикетирования и сушки с составом без дополнительного связующего вещества. Техническим результатом является упрощение состава топливного брикета и снижение затрат теплоты при его изготовлении.
Это достигается за счет того, что в качестве единственного компонента брикета используют опавшие листья. Перед процессом брикетирования опавшие листья измельчают до размера не более 5 мм и измельчённые листья помещают в воду таким образом, чтобы все части компонента брикета оказались под поверхностью воды. Замораживают воду с измельчёнными листьями исходя из условия полного замерзания всего объёма воды с измельчёнными листьями при любой отрицательной температуре, например, на открытом воздухе. Затем размораживают весь объём воды с измельчёнными листьями, сливают воду и брикетируют органическую массу измельчённых листьев, при этом брикетирование органической массы измельчённых листьев производят при давлении от 0,5 до 1 МПа, а сушку полученных топливных брикетов из органических отходов производят в помещении до воздушно-сухого состояния.
Вода, смешиваясь с органической массой из листьев, проникает в их поры. При замораживании, в результате льдообразования, происходит разрушение структуры листьев и снижение их прочности, что позволяет в дальнейшем, при брикетировании, получить топливный брикет без значительных внутренних напряжений внутри него.
Таким образом, технологический процесс подготовки сырья для топливных брикетов из органических отходов состоит из следующих стадий:
– очистка опавших листьев от инородных включений (стекла, пластика металла и др.);
– сушка опавших листьев на открытом воздухе до воздушно-сухого состояния;
– измельчение опавших листьев до размера не более пяти миллиметров;
–- приготовление смеси воды с измельчёнными листьями таким образом, чтобы все измельчённые листья оказались насыщенными водой;
– заморозка воды с измельчёнными листьями, исходя из условия полного замерзания всего объёма воды с измельчёнными листьями при любой отрицательной температуре, например, на открытом воздухе;
– разморозка воды, слив воды и брикетирование органической массы измельчённых листьев при давлении от 0,5 до 1 МПа;
– сушка полученных топливных брикетов из органических отходов в помещении до воздушно-сухого состояния.
На основании данного способа были проведены лабораторные исследования и получены следующие результаты. Собраны опавшие листья
с деревьев лиственных пород – тополя и клёна и очищены от неорганических включений. Затем листья просушили на открытом воздухе до воздушно- сухого состояния. Измельчение опавшие листья производилось до размера не более пяти миллиметров. Затем была приготовлена смесь воды с измельчёнными листьями таким образом, чтобы все части компонента брикета оказались под поверхностью воды. Далее воду с брикетеровочной массой была заморожена исходя из условия полного замерзания всего объёма воды с брикетеровочной массой при температуре минус 7 оС. После этого была произведена разморозка воды, слив воды и брикетирование органической массы измельчённых листьев при давлении 1 МПа. Форма и размеры топливных брикетов: цилиндр с высотой от 30 до 37 мм и диаметром 30 мм. Сушка полученных топливных брикетов из органических отходов производилась в помещении до воздушно-сухого состояния.
Влажность полученных топливных брикетов из органических отходов от 0,5 до 0,7 %; зольность 2 %; плотность от 550 до 650 кг/м3; механическая прочность (испытание сбрасыванием, применяемое для угольных брикетов) от 82 до 85 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Приходько, Е. В, Жумагулов, М. Г., Серебряков, В. А., Сероокая, В. Н.
Исследование и разработка технологии получения топливных брикетов. //
Вестник ЕНУ им. Л. Н. Гумилёва. – 2013. – №4. – С. 136-142.
Материал поступил в редакцию 17.09.15.
А. С. Никифоров, Е. В. Приходько
Органикалық қалдықтардан отындық брикет алу тәсілін құрастыру С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті, Павлодар қ.
Материал 17.09.15 баспаға түсті.
A. S. Nikiforov, E. V. Prikhodko
A method for producing fuel briquettes from organic waste
S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar.
Material received on 17.09.15.
Мақалада брикеттеу кезінде бастапқы шикізатты ұсақтаудың әртүрлі тәсілдерінің талдауы және де органикалық қалдықтардан отындық брикеттерді алу тәсілін құрастыру жасалады.
88 ISSN 1811-1858. Вестник ПГУ серия ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ. 2015. №3 89 The article analyzes the different ways of crushing the feedstock
during briquetting, as well as a method for producing fuel briquettes from organic waste.
УДК 621.316.9.3.015.019.34
А. Н. Новожилов1, Ж. Б. Исабеков2
1д.т.н., профессор; 2PhD докторант, Павлодарский государственный университет имени С.Торайгырова, г. Павлодар