Научные основы обеспечения энергетической устойчивости технологических процессов лесозаготовительных производств на основе использования лесосечных отходов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.01, доктор наук Тихонов Евгений Андриянович

• Тихонов Евгений Андриянович
• доктор наук
• 2022

Оглавление диссертации доктор наук Тихонов Евгений Андриянович

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЦЕПОЧЕК ПРЕДПРИЯТИЙ ЛЕСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1.1. Лесозаготовительный сектор

1.2. Оценка минимального объема древесины, поставляемой с лесосеки в смену, необходимого для применения рубительны1х машин, работающих на биотопливе

1.3. Анализ потенциала порубочнык остатков как сырья для производства топливной щепы

1.4. Лесоперерабатывающий сектор

1.4.1. Производства на основе измельченной древесины

1.4.2. Деревянное домостроение

1.4.3. Производство пиломатериалов, фанеры и мебели

1.5. Анализ возможный: технологий преобразования внутренней энергии биотоплива в механическую и электрическую энергию

1.5.1. Газогенераторные установки

1.5.2. Машины, работающие по циклу Ренкина

1.5.3. Машины, работающие по циклу Стирлинга

1.5.4. Сравнительным анализ технологий преобразования внутренней энергии биотоплива в механическую энергию

1.6. Б^ОТ-анализ источников механической энергии на базе энергосредств, работающих по циклу Стирлинга

1.7. Выводы по разделу

2. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ПОТЕНЦИАЛА КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЭНЕРГОАГРЕГАТОВ, РАБОТАЮЩИХ ПО

ЦИКЛУ СТИРЛИНГА В ЛЕСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Анализ уровня научной проработки возможности применения

энергоагрегатов, работающих по циклу Стирлинга, в условиях предприятий лесной промышленности

2.2. Патентный поиск по проблеме исследования

2.3. Обеспечение экологической безопасности лесопромышленного производства

2.4. Выводы по разделу

2.5. Цель и задачи исследования

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБОСНОВАНИЯ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГОАГРЕГАТА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ЛЕСОСЕЧНЫЕ ОТХОДЫ

3.1. Кинематическая параметризация кривошипно-ползунной группы энергоагрегата на базе схемы Стирлинга а-типа

3.2. Силовая параметризация кривошипно-ползунной группы схемы Стирлинга типа «Альфа»

3.3. Разработка цифровой модели энергоагрегата, работающего по циклу Стирлинга, на базе экспериментального образца

3.3.1. Построение динамической расчетной сетки газового объема

3.3.2. Определение модели турбулентности

3.4. Определение зависимости коэффициентов теплопередачи цилиндров вытеснителя, поршня и корпуса перепускных каналов от температуры

горячего и холодного цилиндров

3.4.1. Определение зависимости коэффициента теплопередачи цилиндра вытеснителя в заданном диапазоне температур

3.4.2. Определение зависимости коэффициента теплопередачи цилиндра

поршня в заданном диапазоне температур

3.4.3. Определение зависимости коэффициента теплопередачи перепускны1х каналов в заданном диапазоне температур

3.5. Предварительное моделирование обратного рабочего цикла (работа в режиме холодильной установки) и разработка методики анализа полученны1х данны1х

3.5.1. Исходные данные для моделирования

3.5.2. Анализ результатов расчета и определение критерия оптимизации

3.6. Обоснование конструктивные параметров при реализации обратного

рабочего цикла (работа в режиме холодильной установки)

3.6.1. Определение перечня факторов и диапазонов их регулирования

3.6.2. Разработка плана многофакторного численного исследования

3.6.3. Результаты моделирования и анализ

3.7. Моделирование прямого рабочего цикла

3.7.1. Моделирование прямого рабочего цикла опытного образца

3.7.2. Моделирование прямого рабочего цикла образца с оптимизированными конструктивными параметрами

3.8. Выводы по разделу

4. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГОАГРЕГАТА ДЛЯ ПРИВОДА РАБОЧИХ ОРГАНОВ РУБИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

4.1. Исходные данные

4.2. Пути решения проблемы герметизации рабочего тела

4.3. Разработка исходной геометрии энергоагрегата

4.4. Исходные данные для расчета

4.5. Моделирование обратного цикла разрабатываемого двигателя

4.5.1. Выбор значений факторов и уровней их варьирования

4.5.2. Результаты моделирования обратного цикла проектируемого двигателя и их анализ

4.6. Моделирование прямого рабочего цикла проектируемого

энергоагрегата

4.7. Повышение эффективности разрабатываемого энергоагрегата

4.8. Выводы по разделу

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВНЕДРЕНИЯ БИОТОПЛИВНЫХ ЭНЕРГОАГРЕГАТОВ В УСЛОВИЯХ ЛЕСНОГО ТЕРМИНАЛА

5.1. Концепция эффективности переработки древесины в условиях лесных терминалов

5.2. Общая характеристика лесопильной линии «М1сяом1ьь»

5.3. Общая характеристика сушильной камеры СК-40

5.4. Обоснование применимости технологии глубокой переработки

древесины в условиях лесных терминалов по операционным затратам

5.4.1. Исходные данные

5.4.2. Расчет стоимости производства пиломатериалов на базе деревоперерабатывающих предприятий по операционным затратам

5.4.3. Расчет стоимости производства пиломатериалов на базе лесных терминалов по операционным затратам

5.4.4. Влияние плеча вывоза на стоимость производства пиломатериалов по рассматриваемым технологиям

5.4.5. Опыт эксплуатации лесопильных линий «М1сяом1ьь» в арктических зонах на примере Республики Якутия

5.5. Обоснование применимости технологии глубокой переработки

древесины в условиях лесных терминалов с применением энергоагрегатов,

работающих на лесосечных отходах

5.5.1. Топливно-энергетический баланс глубокой переработки круглого леса

5.5.2. Анализ требуемой производительности лесозаготовительного участка

и необходимого количества заготовительной техники

5.6. Новые условия функционирования лесоперерабатывающей отрасли

5.7. Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Приложение Б

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Приложение З

Приложение И

Приложение К

Приложение Л

Приложение М

Приложение Н

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научные основы обеспечения энергетической устойчивости технологических процессов лесозаготовительных производств на основе использования лесосечных отходов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Огромные лесные ресурсы являются одним из важнейших преимуществ Российской Федерации на мировой арене. Повышение эффективности хозяйственной деятельности в лесопромышленном комплексе является наиважнейшей задачей, решение которой позволит лесной отрасли оставаться конкурентоспособной на мировом рынке. В процессе решения этой задачи ведется поиск ответов на ряд вопросов:

• перечень и номенклатура продукции из биомассы древесины;

• увеличение полноты освоения биомассы древесины и утилизация образующихся отходов;

• логистика заготовок древесины: производство готовой продукции или полуфабрикатов;

• снижение энергоемкости лесодобычи и лесопереработки;

• снижение экологического воздействия на окружающую среду.

На данные вопросы не могут быть получены исчерпывающие ответы, сохраняющие актуальность долгое время. Постоянно появляются новые вызовы и условия, которые заставляют исследователей постоянно вырабатывать новые решения, отвечающие требованиям времени.

Наиболее важными вопросами в настоящее время являются вопросы энергоемкости и экологии. Также, ввиду истощения лесных запасов, в местах с развитой инфраструктурой все больше площадей лесозаготовки находится на значительных расстояниях от предприятий перерабатывающей промышленности и от линий электроснабжения. В связи с этим остро стоит вопрос снижения логистических затрат на транспортировку круглого леса до места переработки, эффективность которой, с учетом коэффициента полнодревесности, достаточно низкая.

Одним из путей решения данного вопроса является организация переработки круглого леса в непосредственной близости к лесосеке. Этому

вопросу посвящены многие исследования, в которых обосновывается применение так называемых «лесных терминалов» - производственных площадок, на которых из круглого леса производятся как готовая продукция: технологическая и топливная щепа, пеллеты, гранулы, пиломатериалы, так и полуфабрикаты. Однако отсутствие центрального электроснабжения подразумевает использование дизельных генераторов для получения электроэнергии. Данный способ энергогенерации весьма дорог и накладывает ограничения на условия применения лесных терминалов. Прежде всего, это плечо вывоза. Как показали расчеты, экономическая целесообразность применения глубокой переработки круглого леса в условиях лесного терминала начинается от 325 км. В условиях арктических и приравненных к ним регионов такие расстояния - не редкость. Так, например, в рамках реализации крупных инвестиционных проектов освоения лесов Республики Якутия, в ближайшее время планируется поставить, несколько комплектов мобильных лесопильных линий типа «MicшmiП», которые являются достаточно эффективным и высокопроизводительным оборудованием для переработки леса в условиях отсутствия центрального энергоснабжения.

С другой стороны, затраты дизельного топлива и топлива на доставку топлива становятся значительной статьей в себестоимости пиломатериалов. Также в глобальном смысле это дополняет вклад человечества в так называемый «карбоновый след», высвобождая углерод из ископаемого топлива в атмосферу земли. Данному вопросу в настоящее время уделяется недостаточное внимание.

Степень разработанности темы исследования. Поиском путей повышения эффективности производственных процессов в лесной промышленности активно занимались как отечественные организации (в частности, БрГУ, ВГЛТУ, ГНЦлеспром, КарНИИЛП, МГУЛ, ПГТУ, ПетрГУ, САФУ, СПбГЛТА, УГТУ, ЦНИИМЭ и др. НИИ и вузы страны), так и иностранные, а именно Австрийский институт лесной инженерии, Вашингтонский университет, Государственный университет Северной Каролины, Мадридский технический университет, Научно-исследовательский институт лесного хозяйства Швеции, Политехническая школа Монреаля, Технический

университет Мюнхена, Университет Лаваля, Университет Далхаузи, Чешский научно-исследовательский институт лесного и охотничьего хозяйства, Шведский университет сельскохозяйственных наук, Университет Восточной Финляндии и др.

Проведенные исследования показывают, что самый очевидный путь снижения потребления ископаемого топлива - это использование энергии биотоплива - порубочных остатков, которые в достаточном количестве имеются в местах лесозаготовки. Утилизация отходов лесозаготовки как источника тепла для промышленных и бытовых нужд производственных участков является делом очевидным. С другой стороны, приведение порубочных остатков в удобную форму для применения в качестве топлива (топливная щепа) опять же требует затрат электроэнергии для привода дробильного оборудования. Очевидным решением является внедрение технологии преобразования тепловой энергии в механическую с дальнейшей генерацией электрической энергии. Например, применение машин с внешним подводом тепла - двигателей внешнего сгорания.

Однако анализ литературы показывает, что вопрос применения машин с внешним подводом тепла в условиях лесных терминалов проработан слабо. Наиболее полно (хотя и недостаточно) проработан вопрос внедрения газогенераторных установок, осуществляющих процесс пиролиза со сжиганием генераторного газа в двигателе внутреннего сгорания. Существует ряд патентов и теоретических наработок. Примеров внедрения в промышленную эксплуатацию нами выявлено не было. Это говорит о незаконченности формирования методологии в данной области.

Фундаментальной проблемой, на решение которой направлена работа, является повышение эффективности лесопромышленного комплекса. Цель и задачи исследования.

Цель настоящей работы - Разработка концепции создания, методологии конструирования и методик расчета биотопливных энергетических установок для обеспечения энергоемких технологических процессов лесного комплекса.

Поставленная цель обеспечивается решением следующих научно-технических задач:

1. Описать и дополнить систему концептуального представления технологических процессов лесозаготовки с точки зрения энергоемкости, выхода и использования отходов лесодобычи и лесопереработки.

2. Сформулировать основные технические требования к энергетическому технологическому оборудованию, использующему в качестве топлива отходы лесозаготовок и лесопиления.

3. Выполнить системный анализ современного уровня науки и техники в сфере энергетического технологического оборудования, работающего на биотопливе.

4. Разработать математическую модель кинематической части энергетического технологического оборудования для применения в численном моделировании.

5. Разработать методику математического моделирования рабочего процесса энергетического технологического оборудования с применением численных методов гидродинамики и тепломассопереноса.

6. Апробировать методику математического моделирования рабочего процесса энергетического технологического оборудования путем экспериментального сравнения рабочих характеристик опытного образца с результатами моделирования.

7. Посредствам численного многофакторного эксперимента обосновать конструктивные параметры энергетического технологического оборудования заданной мощности.

8. Выработать рекомендации и технические решения, обеспечивающие высокую эффективность применения энергосредств, работающих на лесосечных отходах.

9. Оценить технико-экономическую эффективность внедрения технологий генерации энергии с использованием биотоплива в технологические процессы глубокой переработки леса в условиях лесных терминалов.

Объектами исследования являются сквозные технологические процессы заготовки, транспортировки, первичной и глубокой переработки деловой и энергетической древесины, машины и оборудование переработки древесины в условия лесных терминалов.

Методы исследования. Системный анализ, функционально -технологический анализ, методы математического моделирования и программирования, численные эксперименты на ЭВМ, натурные эксперименты, методы дифференциального и интегрального исчисления, методы классической механики, метод конечных элементов, а также методы инженерного творчества.

Научную новизну работы составляют основы методологии расчета и проектирования экономически эффективных и экологических безопасных технологических процессов глубокой переработки древесины в условиях лесных терминалов и технические решения, включающие:

1. Методику представления технологических процессов лесозаготовки и с точки зрения отходов лесозаготовки и лесопиления.

2. Методику математического моделирования кинематических и силовых параметров двигателя с внешним подводом тепла как энергосредства, работающего на отходах лесозаготовки.

3. Методику численного исследования обратного и прямого рабочих процессов энергосредства с внешним подводом тепла.

4. Обоснованные конструктивные параметры модульного энергосредства для генерации электроэнергии мощностью 20 кВт, работающего на лесосечных отходах.

5. Технико-экономическое обоснование применимости технологий глубокой переработки круглого леса с сушкой произведенных пиломатериалов в условиях лесных терминалов.

6. Технические решения, позволяющие повысить эффективность работы энергосредств с внешним подводом тепла, работающих на отходах лесозаготовки за счет повышения среднего давления цикла.

7. Технологический процесс функционирования лесного терминала на примере мобильного лесопильного комплекса «MicшmШ», использующего в качестве топлива порубочные остатки и отходы производства пиломатериалов с получением готовой продукции в виде пиломатериалов с влажностью 22 %.

Значимость для теории и практики. Результаты исследований позволяют принимать научно обоснованные решения по формированию экономически эффективных и экологически безопасных технологических линий по переработке круглого леса в условиях лесных терминалов с заданной производительностью, с получением пиломатериалов с транспортной влажностью (22 %). Результаты исследований могут быть использованы научными и проектно-конструкторскими организациями при разработке новых образцов энергогенерирующего оборудования для применения в лесопромышленном комплексе, в условиях лесных терминалов и других производственных площадок с отсутствием централизованного электроснабжения. Также разработки могут быть применены лесозаготовительными предприятиями в области планирования технологических процессов лесозаготовок с осуществлением глубокой переработки круглого леса в условиях лесных терминалов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Использование биотоплива (топливной щепы) как альтернативного топлива для привода рабочих органов лесных машин в условиях в условиях верхних складов и лесных терминалов.

2. Аналитическое обоснование цикла Стирлинга, как наиболее подходящего для энергетических машин с внешним подводом тепла, используемых в условиях лесных терминалов.

3. Кинематическая и силовая параметризация кривошипно-ползунной группы энергосредства с внешним подводом тепла при реализации «Свободной компоновки» для разработки уравнений взаимных положений поршня и вытеснителя, а также уравнений крутящих моментов, действующих на коленчатый вал, с учетом различных конструктивных параметров для

использования при численном моделировании рабочих процессов энергосредства.

4. Методика предварительного обоснования конструктивных параметров энергосредства с внешним подводом тепла при помощи численного моделирования на базе реализации обратного рабочего цикла (холодильной машины).

5. Методика обоснования конструктивных параметров энергосредства с внешним подводом тепла, работающего на отходах лесопиления и лесозаготовки, при помощи численного моделирования, на базе реализации прямого рабочего цикла.

6. Верификация предложенной методики при сравнении с реальным опытным образцом энергосредства с внешним подводом тепла.

7. Апробация методики обоснования конструктивных параметров энергосредства с внешним подводом тепла при заданной проектной мощности и теплотворной способности биотоплива.

8. Технологические и технические решения для повышения эффективности энергетических машин на базе энергосредств с внешним подводом тепла, работающих на отходах лесозаготовки и лесопиления.

9. Технико-экономические параметры внедрения технологий генерации энергии с использованием биотоплива в технологические процессы глубокой переработки леса в условиях лесных терминалов. Достоверность исследований. Достоверность результатов исследований

подтверждается данными натурных экспериментов, а перспективность научного направления - результатами других исследователей по схожей тематике.

Реализация работы. Основные результаты работы используются при разработке научно-исследовательских стратегических проектов по тематике использования биотоплива в виде отходов лесозаготовки и лесопиления в качестве автономного энергообеспечения производственных площадок глубокой переработки круглого леса в условиях лесных терминалов и верхних складов в следующих организациях:

• Министерство природных ресурсов и экологии Республики Карелия;

• Производственная компания по переработке древесины ООО «Листвин»;

• Производитель транспортного и технологического оборудования лесозаготовки и лесопереработки ООО «Амкодор»;

• ООО «Технопарк «Онежский»;

• ФГБОУ ВО Петрозаводский государственный университет. Технические решения, разработанные в процессе выполнения

исследований, признаны Роспатентом патентоспособными.

1. АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ЦЕПОЧЕК ПРЕДПРИЯТИЙ ЛЕСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Согласно распоряжению Правительства Российской Федерации № 312-р [1], лесная промышленность Российской Федерации делится на следующие отрасли:

• лесозаготовка;

• целлюлозно-бумажная промышленность;

• производство пиломатериалов;

• производство древесных плит;

• производство фанеры;

• производство мебели;

• производство биотоплива;

• деревянное домостроение;

• лесная химия.

Рассмотрим отрасли с точки зрения энергетического баланса: энергоемкости операций и энергетического потенциала технологических отходов и продукции.

1.1. Лесозаготовительный сектор

Результатом работы лесозаготовительного сектора являются сортименты, доставленные на лесоперерабатывающее предприятие. При этом различные технологии обуславливают появление сортиментов на различных этапах производственного цикла. Признаком, по которому классифицируются технологические процессы лесосечных работ, является вид вывозимой с лесосеки древесины. На сегодняшний момент древесина с лесосек может вывозиться в следующих формах: целые деревья, полудеревья [2], хлысты, сортименты и щепа. В целом в Российской Федерации наиболее распространенной является

технология лесосечных работ с вывозкой сортиментов [3]. Это объясняется, прежде всего, истощенностью и снижением качественных характеристик древостоев в освоенных и многонаселенных регионах страны, ухудшением уровня концентрации лесосечного фонда, развитием дорожно-транспортной сети лесоперерабатывающей инфраструктуры, вовлечением в эксплуатацию низкобонитетных, малоценных лесонасаждений и различных видов выборочных рубок.

Развитию сортиментной технологии лесосечных работ способствует также закрытие отечественных заводов лесного машиностроения и приход на российский рынок зарубежного лесозаготовительного оборудования, в частности многооперационных машин для лесосечных работ (харвестеры, форвардеры) [4]. В таблице 1.1.1 отражены основные технологические процессы всех групп лесосечных работ [5]. Следует отметить, что технологические процессы с углубленной обработкой древесины в настоящее время развиты слабо.

Условные обозначения, приведенные в таблице 1.1.1: В - валка деревьев; Пр - продольная распиловка;

Ос - очистка деревьев от сучьев; Ок - окорка;

Р - раскряжевка; Рщ - рубка в щепу;

Фп - формирование пакета; Д - деревья;

П - погрузка на лесовозный транспорт; Х - хлысты;

Дл - деление деревьев; С - сортименты;

Пд - полудеревья; Щтех - щепа технологическая;

Пр - продольная распиловка; Пм - пиломатериалы.

Щтоп - щепа топливная;

Таблица 1.1.1 - Технологические процессы лесосечных работ

Группа № технологического процесса Операции, выполняемые на лесосеке Вид трелюемого леса Операции, выполняемые на верхнем складе или погрузочном пункте Вид вывозимого леса

Хлыстовая 1 В-Фп Д П Д

2 В-Фп Д Ос-П Х

3 В-Ос-Фп Х П Х

Полудеревьями 4 В-Дл-Фп Пд П Пд

5 В-Фп Д Дл-П Пд

Сортиментная 6 В-Ос-Фп Х Р-П С

7 В-Фп Д Ос-Р-П С

8 В-Ос-Р-Фп С П С

9 В-Ос-Р-Фп-П - - С

С углубленной обработкой 10 В-Фп Д Ос-Р-Пр-П Пм

11 В-Ос-Ок-Р-Фп С Рщ-П ^Цтех

12 В-Фп Д Рщ-П ^Цтоп

13 В-Рщ-Фп ^Цтоп П ^Цтоп

Технологический процесс № 1 позволяет свести к минимуму число операций, выполняемых на лесосеке, и перенести их выполнение на более производительное стационарное оборудование нижних складов и деревоперерабатывающих предприятий. Кроме того, также уменьшить трудозатраты на очистку лесосек и использовать сучья, вершины, хвою и листья на производство полезной продукции (топливной и технологической щепы, арболита, хвойно-витаминной муки и др.).

Однако при трелевке деревьев, особенно за комли, труднее сохранить подрост и предотвратить повреждения оставляемых на корню деревьев. Вывоз кроновой части делает менее плодородными лесные почвы. Главным недостатком технологии с вывозкой деревьев является крайне низкий коэффициент

полнодревесности воза. Кроме того, древесина оказывается сильно загрязненной, что затрудняет ее переработку, в том числе крон и ветвей на щепу.

Технологический процесс № 2 позволяет сконцентрировать порубочные остатки на верхнем складе, что уменьшает трудозатраты на очистку лесосеки, улучшаются условия для применения высокопроизводительных мобильных сучкорезных машин, лучше используется грузоподъемность лесовозного транспорта, однако происходит увеличение числа операций, выполняемых в лесу.

Технологический процесс № 3 отличается от процесса № 2 тем, что трелевка хлыстов позволяет уменьшить степень повреждаемости подроста и оставляемых на корню деревьев, появляется возможность использования порубочных остатков для укрепления трелевочных волоков при слабой несущей способности грунтов. Но при этом увеличиваются затраты на последующую очистку территории лесосеки, затруднено и обычно невозможно последующее применение порубочных остатков для производства полезной продукции, в том числе - биотоплива.

Технологический процесс № 4 (заготовка древесины полудеревьями) предусматривает, что после валки выполняется деление деревьев на два отрезка:

• комлевое долготье (до диаметра 20-15 см);

• вершинную часть с кроной.

Комлевая и вершинная части укладываются в отдельные пакеты.

Пакеты вершинных отрезков и долготья укладываются вдоль волока. Трелевочная машина производит раздельный сбор отрезков долготья и вершинной части и их доставку к верхнему складу или погрузочному пункту в полностью погруженном положении. Это позволяет не производить очистку деревьев от сучьев на лесосеке или на верхнем складе, что существенно уменьшает трудозатраты на очистку лесосек от порубочных остатков, а также позволяет увеличить объем древесины, доставляемой на лесопромышленный склад, до 18 % [6] с каждого гектара лесосеки, чем при вывозке лесоматериалов в виде хлыстов или сортиментов.

Значительно уменьшается загрязненность лесоматериалов минеральными веществами, из-за трелевки в погруженном положении. Уменьшается расход горюче-смазочных материалов, т. к. сопротивление перемещению пачки при трелевке в полностью погруженном положении существенно меньше, чем в полупогруженном или полуподвешенном.

Уменьшаются удельные затраты на проектирование, строительство и эксплуатацию лесовозных дорог (до 18 % [6]), за счет увеличения объема древесины, вывозимого с единицы лесопокрытой площади. Уменьшается общая удельная себестоимость заготавливаемой древесины, за счет получения дополнительного объема сверх баланса.

Технологический процесс № 5 предусматривает трелевку деревьев и их деление на комлевой и вершинный отрезки на верхнем складе при помощи процессора.

Эта технология имеет недостатки, связанные с трелевкой леса деревьями, но позволяет использовать на верхнем складе многооперационные сучкорезно-раскряжевочные машины (также называемые процессорами).

Технологический процесс № 6 отличается от процесса № 3 только тем, что на верхнем складе осуществляется раскряжевка с отгрузкой сортиментов.

Технологический процесс № 7 отличается от процесса № 2 наличием раскряжевки на верхнем складе, что позволяет вывозить с верхнего склада сортименты.

Технологические процессы № 8 и 9 являются классическим примером так называемой «скандинавской» технологии заготовки леса. На валке леса используются либо бензиномоторные пилы, тогда на очистке деревьев от сучьев и раскряжевке применяются процессоры, либо валочно-сучкорезно-раскряжевочные машины (также называемые харвестеры). Применение харвестеров находит все более широкое распространение [7].

На трелевке используются сортиментоподборщики (также называемые форвардеры) с колесным или, реже, гусеничным движителем. Технологический процесс № 9 предусматривает так называемую «прямую вывозку леса», т. е. без

выделения специальной операции трелевки и перегрузки на лесовозный транспорт. Работа по такой схеме будет эффективной при небольшом расстоянии вывозки.

Технологию с углубленной обработкой древесины можно признать перспективной, ее развитие в настоящее время сдерживается отсутствием мобильной техники, способной качественно и с большой производительностью выполнять деревообрабатывающие операции - продольную распиловку, окорку, рубку в щепу. Разработка такой техники находится сейчас на стадии активного проектирования и экспериментальных исследований.

Технологический процесс № 10 предусматривает проведение на лесосеке и погрузочном пункте всех технологических операций по выработке пиломатериалов. В настоящий момент применяется в основном за рубежом. На данное время такая технология заготовки не получила промышленного распространения в связи с отсутствием высокопроизводительной техники, способной производить продольную распиловку круглых лесоматериалов в условиях лесосеки. В то же время данная технология позволяет получить значительное количество отходов - потенциального биотоплива.

Технологический процесс № 11 позволяет получать технологическую щепу. Он перспективен в условиях плантационного лесовыращивания. Однако на современном этапе развития лесопромышленного комплекса получение технологической щепы в условиях лесосеки затруднено из-за отсутствия машин, способных производить качественную окорку в данных условиях.

Получение топливной щепы в условиях лесосеки активно внедряется в технологический процесс лесозаготовок в последние годы. При этом технологический процесс № 10 предусматривает в основном, использование трехмашинного комплекса: валочно-пакетирующей машины (ВПМ), трактора с пачковым захватом (скиддера) и мобильной рубительной машины на верхнем складе. Вместо ВПМ и скиддера может использоваться валочно-трелевочная машина (ВТМ) [8].

Технологические процессы № 12 и № 13 направлены на получение топливной щепы. Процесс № 13 - предпочтительней, если лесные дороги позволяют щеповозам добираться до лесосеки.

Более подробно технологии с углубленной обработкой древесины будут рассмотрены далее.

Рассмотрим приведенные выше технологии с точки зрения этапов, при выполнении которых появляется биотопливо - порубочные остатки (см. таблицу 1.1.2).

Таблица 1. 1.2 - Ресурсный анализ технологических процессов

Группа № технологического процесса Операции, выполняемые на лесосеке Вид трелюемого леса Операции, выполняемые на верхнем складе или погрузочном пункте Вид вывозимого леса

Хлыстовая 1 В-Фп Д П Д

2 В-Фп Д Ос-П Х

ПО

3 В-Ос-Фп Х П Х

ПО

Полудеревьями 4 В-Дл-Фп Пд П Пд

5 В-Фп Д Дл-П Пд

Сортиментная 6 В-Ос-Фп Х Р-П С

ПО ПО

7 В-Фп Д Ос-Р-П С

ПО

8 В-Ос-Р-Фп С П С

ПО

9 В-Ос-Р-Фп-П - - С

ПО

Условные обозначения, приведенные в таблице 1.1.2: ПО - порубочные остатки.

Исходя из данных таблицы 1.1.2, технологические процессы лесозаготовки полудеревьями в дальнейшем рассматриваться не будут.

Рассмотрим технологический процесс № 2. Порубочные остатки, появляющиеся на верхнем складе, нерационально использовать для укрепления волоков. Следовательно, их можно использовать для отопления объектов погрузочного пункта. При этом использовать ПО в виде дров достаточно затруднительно и потребует значительного ручного труда. Рубка ПО в топливную щепу и дальнейшее использование для отопления позволит сократить издержки и обеспечить повышение энергетической устойчивости и увеличения автономности верхнего склада. Однако процесс рубки в щепу достаточно энергоемкий, что значительно снижает экономический эффект от внедрения дополнительной операции в технологический процесс. Одним из вариантов решения данной проблемы является применение в качестве топлива для рубительных машин щепы, производимой самими машинами. Это возможно, если в качестве источника механической энергии либо для генерации электроэнергии будет использоваться двигатель с внешним подводом тепла, способный работать на биотопливе.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Тихонов Евгений Андриянович, 2022 год

Список литературы

1. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 11.02.2021 № 312-р. - Москва : Москва, 2021.

2. Михайленко Е. В. Повышение эффективности лесозаготовительных работ путем перехода на заготовку древесины полудеревьями / Е. В. Михайленко // Наука сегодня: история и современность : материалы междунар. научно-практич. конф., Вологда, 31 октября 2018 года : в 2 ч. / Научный центр «Диспут». -Вологда : ООО «Маркер», 2018. - С. 34-36.

3. Суханов В. С. О развитии технологии лесозаготовок в России / В. С. Суханов // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. -2012. - № 4. - С. 46-49.

4. Григорьев И. В. Стратегия развития лесного машиностроения в России / И. В. Григорьев, В. А. Кацадзе // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. - Т. 3, № 2-2 (13-2). - С. 209-212. -DOI 10.12737/11071. - Текст : электронный.

5. Особенности функциональной логистики лесозаготовок / А. П. Соколов, В. С. Сюнев, Ю. В. Суханов, А. А. Селиверстов // Resources and Technology. -2014. - Т. 11, № 1. - С. 50-65. - DOI 10.15393/j2.art.2014.2781. - Текст : электронный.

6. Плюсы деления и обработки. Лесозаготовка. Бизнес и профессия. - URL: http://lesozagotovka.com/rybriki/tekhnologii-lesozagotovok/plyusy-deleniya-i-obrabotki/ (дата обращения: 02.06.2021). - Текст : электронный.

7. Сюнёв В. С. Сравнение технологий лесосечных работ в лесозаготовительных компаниях Республики Карелия / В. С. Сюнёв, А. П. Соколов. - Йоэнсуу : НИИ леса Финляндии, 2008. - 126 с.

8. Системы машин для заготовки и переработки низкотоварной древесины на топливную щепу в условиях лесосеки / И. В. Григорьев, И. И. Тихонов, Б. М. Локштанов, О. А. Куницкая // Инновации в промышленности и социальной сфере : материалы республ. научно-практич. конф., Петрозаводск, 16 марта 2015

года / Петрозаводский государственный университет. - Петрозаводск : OOO «Verso», 2015. - С. 30-33.

9. Григорьев И. В. Технологические процессы лесосечных работ с углубленной обработкой древесины / И. В. Григорьев // Февральские чтения : сб. материалов научно-практич. конф. профессорско-преподавательского состава Сыктывкарского лесного института по итогам научно-исследовательской работы в 2015 году, Сыктывкар, 16-19 февраля 2016 года. - Сыктывкар : Сыктывкарский лесной институт (филиал) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова», 2016. -С. 121-126.

10. Оценка объемов и возможные пути использования отходов лесозаготовок на примере Красноярского края / В. И. Дитрих, А. А. Андрияс, А. И. Пережилин, В. П. Корпачев // Хвойные бореальной зоны. - 2010. - Т. 27, № 3-4. - С. 346-351.

11. PTH 30.70 MOTOR. Лесной элемент. - URL: https://leselement.ru/catalog/drobilki-drevesiny/drobilki-drevesiny-pezzolato/barabannye-drobilki-pezzolato/pth-30-70-motor/ (дата обращения: 12.07.2021). - Текст : электронный.

12. Influence of lignin distribution, physicochemical characteristics and microstructure on the quality of biofuel pellets made from . from four different types of biomass / H. J. Pegoretti, L. de Souza, F. Muñoz [et al.] // Renewable Energy. - 2021. -Vol. 163. - P. 1802-1816. - ISSN 0960-1481. - URL: https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.10.065. - Text. Image : electronic.

13. Анализ процесса переработки порубочных остатков в условиях лесозаготовительных работ / М. А. Зырянов, С. О. Медведев, В. Ю. Швецов, И. Г. Миляева // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. -2021. - № 4-1 (55). - С. 40-42. - DOI 10.24412/2500-1000-2021-4-1-40-42. - Текст : электронный.

14. Мохирев А. П. Исследование зависимости выхода деловой древесины от технологии раскряжевки на примере Высокогорского филиала ОАО

«Лесосибирский ЛДК № 1» / А. П. Мохирев, Д. А. Гуськов // Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2008. - № 21-3. - С. 250-254.

15. Фокин С. В. О фракционном составе древесного топлива, используемого для энергетических целей / С. В. Фокин, О. Н. Шпортько // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. - Т. 3, № 2-2 (13-2). - С. 353-358. - DOI 10.12737/11112. - Текст : электронный.

16. Шегельман И. Р. Рециклинг отходов лесозаготовок: состояние и направления исследований / И. Р. Шегельман // Новое слово в науке: перспективы развития. - 2014. - № 1 (1). - С. 305-306.

17. Галактионов О. Н. Совершенствование сквозных технологических процессов лесосечных работ с рециклингом лесосечных отходов : специальность 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Галактионов Олег Николаевич. - Петрозаводск, 2016. - 22 с.

18. Капитонова Ю. А. Повышение экологической эффективности утилизации отходов в процессе выработки окоренных сортиментов при проведении лесосечных работ / Ю. А. Капитонова, С. Е. Анисимов, Е. М. Царев // Актуальные проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса : материалы IV Междунар. научно-практич. конф., Кострома, 08-11 сентября 2021 года / отв. ред.: А. А. Титунин, Т. Н. Вахнина. - Кострома : Костромской государственный университет, 2021. - С. 137-139.

19. Пат. на полезную модель № 170122 U1 Российская Федерация, МПК A01C 15/00. Устройство для рассеивания древесной золы / Агрис З. А., Каспарс П., Андис Л. [и др.] ; заявитель : Латвийский государственный лесохозяйственный исследовательский институт «Силава». - № 2016124313 ; заявл. 20.06.2016 ; опубл. 14.04.2017.

20. Михайлова В. С. Сравнительный анализ применения двигателя Стирлинга и дизельного генератора для системы электротеплоснабжения объектов в Арктических районах России / В. С. Михайлова // Молодой ученый. - 2016. -Т. 8. - С. 261-265.

21. Лесной элемент. - URL: https://leselement.ru/catalog/drobilki-drevesiny/drobilki-drevesiny-pezzolato/barabannye-drobilki-pezzolato/pth-1000-1000-electric/ (дата обращения: 10.12.2020). - Текст : электронный.

22. Будник П. В. Характеристика энергетических ресурсов, образующихся при оцилиндровке бревен / П. В. Будник // Инновации в промышленности и в социальной сфере : материалы 3-й традиционной республ. научно-практич. конф., Петрозаводск, 11-12 ноября 2016 года / Петрозаводский государственный университет. - Петрозаводск : OOO «Verso», 2016. - С. 22-23.

23. Тарасов В. Г. Использование газогенераторных установок на автомобилях в годы Великой Отечественной войны / В. Г. Тарасов // Научный вестник Вольского военного института материального обеспечения : военно-научный журнал. - 2009. - № 2 (24). - С. 217-220.

24. Андреев Р. Е. Газогенераторные автомобили и рациональность их использования в современных условиях / Р. Е. Андреев // Транспортные и транспортно-технологические системы : материалы Междунар. научно-технич. конф., Тюмень, 20 апреля 2017 года. - Тюмень : Тюменский индустриальный университет, 2017. - С. 14-16.

25. Sepehr Sanaye. Thermo-economic and environmental multi-objective optimization of a novel arranged biomass-fueled gas engine and backpressure steam turbine combined system for pulp and paper mills / Sepehr Sanaye, Navid Khakpaay, Ata Chitsaz // Sustainable Energy Technologies and Assessments. - 2020. - Vol. 40. -P. 100-778. - ISSN 2213-1388. - URL: https://doi.org/10.1016/j.seta.2020.100778. -Text. Image : electronic.

26. В-КИП. Газотурбогенератор ГТГ-100К. - URL: https://v-kip.com/gazoturbogenerator-gtg-100k (дата обращения: 11.12.2020). - Текст : электронный.

27. Моделирование и расчет теплового баланса пиролизной установки для получения альтернативного топлива из биомассы / Г. Н. Узаков, Р. Т. Раббимов, Х. А. Давланов [и др.] // Молодой ученый. - 2014. - № 18 (77). - С. 306-312.

28. Catalogue of CHP technologies. US Environmental Protection Agency, February, 2015.

29. Трохин И. С. Паровые поршневые машины нового поколения / И. С. Трохин // Академия энергетики. - 2013. - № 4 (54). - С. 50-52.

30. Жигалов В. А. Паровая машина вновь востребована / В. А. Жигалов // Ползуновский альманах. - 2004. - № 2. - С. 204-206.

31. Разуваев А. В. Анализ эффективности паропоршневой энергетической установки / А. В. Разуваев // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. - 2016. - Т. 16, № 9. - С. 56-59.

32. Бакшеев В. Н. О коэффициенте полезного действия / В. Н. Бакшеев // Эксплуатация и обслуживание транспортно-технологических машин : межвуз. сб. науч. тр. - Тюмень : Тюменский государственный нефтегазовый университет, 2003. - С. 31-39.

33. Трохин И. С. Эффективность паровых поршневых мини-ТЭЦ по сравнению с паротурбинными / И. С. Трохин // Вестник ВИЭСХ. - 2012. - № 4 (9). -С. 26-30.

34. ООО «Промышленные компоненты КАМАЗ». - URL: http://wintoo.ru/docs/ru/presentation.pdf. (дата обращения: 15.01.2021). - Текст : электронный.

35. Березин С. Р. Определение показателей рабочего процесса паровой винтовой машины / С. Р. Березин, А. Н. Носков, Г. А. Щеглов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2016. - № 1 (670). - С. 50-56.

36. Березин С. Р. Технология энергосбережения с использованием паровых винтовых машин / С. Р. Березин // Теплоэнергетика. - 2007. - № 8. - С. 40-43.

37. Перспективы улучшения характеристик двигателей Стирлинга / В. С. Кукис, М. И. Куколев, А. И. Костин [и др.] // Двигателестроение. - 2012. - № 3 (249). -С. 3-6.

38. Абрамян Р. М. Изучение КПД машины Стирлинга в условиях, близких к реальным / Р. М. Абрамян // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. - 2013. - № 3. - С. 73-79.

39. Столяров С. П. Стирлинг-генераторы: проблемы и перспективы / С. П. Столяров, А. С. Столяров // Электротехника. - 2017. - № 12. - С. 8-13.

40. Кизка Н. Д. Модель углубленного SWOT-анализа = Model depth SWOT-analysis / Н. Д. Кизка, А. В. Янгиров // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. - 2014. - № 3. - С. 109-115.

41. Колесников Г. Н. Influence of the Angle of Taper of Output Channel of Wedge Gate Valve on the Movement of a Liquid / Г. Н. Колесников, Е. А. Тихонов // Chemical and Petroleum Engineering. - New York : Springer, 2017. - Vol. 52, no. 9. -P. 707-709. - URL: http://link.springer.com/article/10.1007/s10556-017-0256-3. -ISSN 1573-8329. - Text. Image : electronic.

42. Компьютерное моделирование процесса окорки длинномерных лесоматериалов в коротких барабанах / О. А. Куницкая, А. Е. Лукин, Г. Н. Колесников, Е. А. Тихонов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - Воронеж : Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г. Ф. Морозова, 2015. - Т. 3, вып. 9, № 3. - С. 263-267. - URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=25116469. - Текст : электронный.

43. Колесников Г. Н. Влияние конусности выходного канала клинеовой задвижки на движение жидкости / Г. Н. Колесников, Е. А. Тихонов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - Москва, 2016. - № 10. - С. 36-37.

44. Соколов А. П. Функциональная логистика лесозаготовительного предприятия / А. П. Соколов, Ю. Ю. Герасимов. - Петрозаводск : Изд-во ПетрГУ, 2013. - 84 с. - ISBN 978-5-8021-2061-3.

45. Суходолов А. П. Дизельные электростанции Иркутской области и проблемы электроснабжения удаленных населенных пунктов / А. П. Суходолов, В. Ф. Федоров, Д. Ю. Хорохонов // Известия Иркутской государственной экономической академии. - Иркутск, 2004. - № 3. - С. 25-27.

46. Расход дизельного генератора. - URL: http://machineries.ru/a_19.html. (дата обращения: 06.12.2018). - Текст : электронный.

47. История развития двигателя Стирлинга и перспективы его применения / Е. Е. Янголенко, С. И. Любая, А. А. Плужникова, В. А. Гуцевич // Новые технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности с использованием электрофизических факторов и озона. - Ставрополь, 2016. - С. 100-103.

48. Корнеев С. А. Двигатель Стирлинга (история, настояшее и перспективы) / С. А. Корнеев // Проблемы машиностроения и автоматизации. - Москва, 2011. -Т. 2. - С. 132-135.

49. Сюнев В. С. Энергетическое использование древесной биомассы: заготовка, транспортировка, переработка и сжигание / В. С. Сюнев. - Петрозаводск : Изд-во ПетрГУ, 2014. - ISBN 978-5-8021-2233-4.

50. Онучин Е. М. Разработка схемно-конструктивных решений элементов двигателя внешнего сгорания с устройством для приготовления, подачи и сжигания древесного топлива / Е. М. Онучин, П. Н. Анисимов // Труды Поволжского государственного технологического университета. Серия: технологическая. - 2014. - Т. 2. - С. 160-169.

51. Замуков В. В. Выбор воздухонезависимой энергоустановки неатомных подводных лодок / В. В. Замуков, Д. В. Сидоренко // Судостроение. - Москва, 2012. - Т. 4. - С. 29-33.

52. Assessment of the Stirling engine performance comparing two renewable energy sources / Ana Cristina Ferreira, Joao Silva, Senhorinha Teixeira [et al.] // Solar energy and biomass. Renewable Energy. - 2020. - Vol. 154. - P. 581-597. - URL: https://doi.org/10.1016Zj.renene.2020.03.020. - Text. Image : electronic.

53. Fuel and emissions properties of Stirling engine operated with wood powder / Akio Nishiyama, Hidetoshi Shimojima, Akira Ishikawa [et al.] // Fuel. - 2007. -Vol. 2007. - P. 2333-2342. - URL: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2007.01.040. - Text. Image : electronic.

54. Evaluation of the maturity level of biomass electricity generation technologies using the technology readiness level criteria / Fernando Bruno Dovichi Filho, York Castillo Santiago, Electo Eduardo Silva Lora [et al.] // Journal of Cleaner

Production. - 2021. - Vol. 295. - P. 786-791 - URL: https://doi.org/10.1016/jjclepro.2021.126426. - Text. Image : electronic.

55. A systems perspective analysis of an increased use of forest bioenergy in Canada: Potential carbon impacts and policy recommendations / J. Giuntoli, S. Searle, N. Pavlenko, A. Agostini // Journal of Cleaner Production. - 2021. - Vol. 321. - URL: https://doi.org/10.1016/jjclepro.2021.128889. - Text. Image : electronic.

56. Распутин А. Л. Применение двигателя Стирлинга для выработки электроэнергии на вторичных тепловых энергоресурсах / А. Л. Распутин, О. А. Степанов // Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере : материалы Междунар. научно-технич. конф. студентов, аспирантов, ученых. Екатеринбург, 2016. - Т. 1. - С. 239-242.

57. Кудрявцева Л. А. Изучение особенностей горения древесных опилок / Л. А. Кудрявцева // Современные проблемы науки и образования. - 2009. - Т. 6. -С. 85-90.

58. Агапов Д. С. Результаты экспериментального исследования влияния температуры охлаждающей жидкости на экономические и энергетические показатели дизельного двигателя / Д. С. Агапов // Технико-технологические проблемы сервиса. - 2016. - Т. 4. - С. 6-10.

59. Цывин М. М. Использование древесной коры / М. М. Цывин. - Москва : Лесная пром-сть, 1973. - 96 с.

60. Куницкая О. А. Переработка древесины на мобильных линиях лесных терминалов / О. А. Куницкая, А. В. Помигуев // Вестник АГАТУ. - Якутск, 2021. - Т. 3. - С. 82-99.

61. Тамби А. А. Перспективы организации лесопиления на лесных терминалах /

A. А. Тамби, В. В. Швец, В. С. Сажин // ЛесПромИнформ. - 2017. - Т. 8. -С. 100-103.

62. Перспективные направления развития технологических процессов лесосечных работ / И. В. Григорьев, О. И. Григорьева, А. И. Никифорова,

B. М. Глуховский // Труды БГТУ. Лесная и деревообрабатывающая промышленность. - 2016. - Т. 2. - С. 109-116.

63. Тамби А. А. Обоснование необходимости внедрения процессов промышленного лесопиления в структуру лесозаготовительной отрасли / А. А. Тамби, И. В. Григорьев, О. А. Куницкая // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. - Архангельск, 2017. - Т. 6. - С. 76-88. -DOI 10.17238/issn0536-1036.2017.6.76. - Текст : электронный.

64. Колесников Г. Н. Отходы лесопиления (опилки) как сырье для изготовления древесно-цементного материала с микродобавкой аморфного диоксида кремния / Г. Н. Колесников, А. А. Андреев, А. А. Чалкин // Успехи современной науки и образования. - 2016. - Т. 8. - С. 68-71.

65. Пискунов М. А. Лесозаготовительный потенциал регионов, входящих в Арктическую зону России / М. А. Пискунов // Арктика: инновационные технологии, кадры, туризм. - Воронеж, 2018. - С. 312-315.

66. Kuban L. 3D-CFD study of a A-type stirling engine / L. Kuban, J. Stempka, A. Tyliszczak // Energy. - 2018. - P. 142-159. - DOI 10.1016/j.energy.2018.12.009. -Text. Image : electronic.

67. Afikkalp E. Solar driven stirling engine - chemical heat pump - absorption refrigerator hybrid system as environmental friendly energy system / E. Afikkalp, S. Y. Kandemir, M. H. Ahmadi // Journal of Environmental Management. - 2018. -Vol. 232. - P. 455-461. - DOI 10.1016/j.jenvman.2018. - Text. Image : electronic.

68. Dmitry S. Smirnov. Rethinking the dynamics of innovation, science, and technology: The curious case of Stirling engines and Stirling refrigerators / Dmitry S. Smirnov, Kelvin W. Willoughby // Energy Research & Social Science. -2021. - Vol. 79. - URL: https://doi.org/10.1016/j.erss.2021.102159. - Text. Image : electronic.

69. A review of Stirling-engine-based combined heat and power technology / Shunmin Zhu, Guoyao Yu, Kun Liang [et al.] // Applied Energy. - 2021. - Vol. 294. -URL: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.116965. - Text. Image : electronic.

70. Zare S. Passivity based-control technique incorporating genetic algorithm for design of a free piston stirling engine / S. Zare, A. R. Tavakolpour-Saleh, T. Binazadeh

// Renewable Energy Focus. - 2018. - Vol. 28. - P. 66-77. -DOI 10.1016/j.ref.2018.11.003. - Text. Image : electronic.

71. Chahartaghi M. Energy, environmental and economic evaluations of a CCHP system driven by Stirling engine with helium and hydrogen as working gases / M. Chahartaghi, M. Sheykhi // Energy. - 2019. - Vol. 174. - P. 1251-1266. - URL: https://doi.org/10.1016Zj.energy.2019.03.012. - Text. Image : electronic.

72. Андреев С. А. Энергоэффективная сушка древесины / С. А. Андреев, А. А. Семина // Современные инновации в науке и технике : сб. науч. тр. 4-й Междунар. научно-практич. конф. : в 4 т. - Курск, 2014. - С. 58-61.

73. Ahmed F. Numerical modeling and optimization of beta-type Stirling engine / F. Ahmed, H. Hulin, A. M. Khan // Applied Thermal Engineering. - 2018. - P. 385400. - DOI 10.1016/j.applthermaleng.2018.12.003. - Text. Image : electronic.

74. Шегельман И. Р. Патентование для лесного комплекса: новые патенты Воронежского государственного лесотехнического университета / И. Р. Шегельман, А. С. Васильев, П. В. Будник // Научное и образовательное пространство: перспективы развития. - Чебоксары : ЦНС «Интерактив плюс», 2019. - С. 152-153.

75. Лесная машина для производства топливной щепы. RU136285U1 30 04 2013 г. / Анисимов П. Н., Онучин Е. М., Медяков А. А.

76. Мобильная технологическая линия по производству топливной щепы. RU2532053C1 30 04 2013 г.

77. Анисимов, П. Н. Моделирование работы системы энергообеспечения мобильных технологических линий по производству сухой топливной щепы с использованием части производимого биогенного топлива / П. Н. Анисимов, Е. М. Онучин // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2013. - № 89. - С. 518530.

78. Автономная когенерационная установка с двигателем внешнего сгорания на топливной щепе. RU160122U1 16 09 2015 г. / Анисимов П. Н., Онучин Е. М., Медяков А. А.

79. Пат. № 2440504 С1 Российская Федерация, МПК F02G 1/043, F02G 5/04, F25B 27/02. Когенерационная установка с двигателем внутреннего сгорания и двигателем Стирлинга / Жаров А. В., Павлов А. А. ; заявитель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ярославский государственный технический университет». - № 2010118930/06 ; заявл. 11.05.2010 ; опубл. 20.01.2012.

80. Пат. № 2208176 С2 Российская Федерация, МПК F02G 1/04. Роторный двигатель внешнего сгорания (роторный двигатель Стирлинга) / Палецких В. М. -№ 2001119146/06 ; заявл. 10.07.2001 ; опубл. 10.07.2003.

81. Пат. № 2649523 С2 Российская Федерация, МПК F02G 1/05, F02G 1/043. Двигатель внешнего сгорания на основе двигателя Стирлинга гамма-типа, система привода и способ регулирования мощности двигателя / Лайтинен С. -№ 2016118605 ; заявл. 03.12.2014 ; опубл. 03.04.2018.

82. Петров Р. Л. Экологическая оценка мирового автотранспорта и прогнозы развития / Р. Л. Петров // Журнал автомобильных инженеров. - 2014. - № 5 (88). -С. 56-60.

83. Кудеяров В. Н. Современное состояние углеродного баланса и предельная способность почв к поглощению углерода на территории России / В. Н. Кудеяров // Почвоведение. - 2015. - № 9. - С. 1049. - Б01 10.7868/80032180X15090087. -Текст : электронный.

84. Дзювина О. И. Приблизительная оценка депонирующей способности лесов на примере ТУ МЛК Иркутской области по Северному лесничеству / О. И. Дзювина, М. С. Билевич // Состояние окружающей среды, проблемы экологии и пути их решения : материалы Всерос. научно-практич. конф., Усть-Илимск, 20-21 декабря 2021 года. - Иркутск : Байкальский государственный университет, 2022. - С. 72-78.

85. Красуцкий Б. В. Ассимиляционная функция лесов Челябинской области по поглощению углекислого газа / Б. В. Красуцкий // Вестник Оренбургского государственного педагогического университета : электронный научный журнал. - 2017. - № 3 (23). - С. 15-22. - Текст : электронный.

86. Царев А. П. Мировой опыт плантационного лесовыращивания / А. П. Царев // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. - 2010. -№ 6 (111). - С. 42-48. - EDN OJPJYD.

87. Hektor B. Carbon balance for wood production from sustainably managed forests / B. Hektor, S. Backeus, K. Andersson // Biomass and Bioenergy. - 2016. -Vol. 93. - P. 1-5. - ISSN 0961-9534. - URL: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2016.05.025. - Text. Image : electronic.

88. Савченко В. А. Об интенсификации теплого потока в систему охлаждения от деталей цилиндро-поршневой группы двигателя Стирлинга вследствие шатл-эффекта / В. А. Савченко, С. П. Столяров // Труды Санкт-Петербургского государственного морского университета. - 2014. - № 1. - С. 31-37.

89. Лукачев С. В. Термомеханические преобразователи с сильфонными рабочими полостями / С. В. Лукачев, А. И. Довгялло, В. Н. Белозерцев // Проблемы и перспективы развития двигателестроения. - 1998. - № 1. - С. 127139.

90. Бояршинов М. Г. Разработка методики замены натурных испытаний численным моделированием динамических характеристик двигателя / М. Г. Бояршинов, А. А. Скутин // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. - 2015. - № 1. - С. 5-22.

91. Бабкин А. В. Численные методы в задачах физики быстропротекающих процессов / А. В. Бабкин, В. И. Колпаков, В. Н. Охитин. - Москва : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. - 516 с.

92. Пат. № 2372258 Российская Федерация, B 64 G 1 50,F 25 B 45 00. Устройство герметизации емкости с рабочим телом и способ его изготовления / Тестоедов Н. А., Косенко В. Е., Бартенев В. А. ; заявитель и патентообладатель ООО «Информационные спутниковые системы». - № 2008125364/11 ; заявл. 23.06.08 ; опубл. 20.08.09, Бюл. № 23 (II ч.). - 3 с.

93. Free-piston Stirling cryocooler (FPSC) for low-temperature applications down to 110 K / Jiho Park, Hyobong Kim, Junseok Ko [et al.] // International Journal of

Refrigeration. - 2020. - Vol. 117. - P. 218-229. - ISSN 0140-7007. - URL: https://doi.Org/10.1016/j.ijrefrig.2020.04.020. - Text. Image : electronic.

94. Высокотемпературная модель двигателя Стирлинга Альфа-типа, полностью заводское изготовление. Двигатели Стирлинга. - URL: http://www.physicstoys.narod.ru/page/Magazin/Magazin11.html. (дата обращения: 20.03.2020). - Текст : электронный.

95. Уокер Г. Машины, работающие по циклу Стирлинга : пер. с англ. / Г. Уокер. - Москва : Энергия, 1978.

96. Rahim §ibil. Comparison of various turbulence model performance in computational fluid dynamics analyses of the oxidation ditches with experimental validation / Rahim §ibil, Egemen Aras, Murat Kankal // Process Safety and Environmental Protection. - 2021. - Vol. 154. - P. 43-59. - ISSN 0957-5820. - URL: https://doi.org/10.1016/j.psep.2021.07.046. - Text. Image : electronic.

97. Numerical investigation of flat-plate film cooling using Very-Large Eddy Simulation method / Yi Jin, Lu Lu, Ziwei Huang, Xingsi Han // International Journal of Thermal Sciences. - 2022. - Vol. 171. - P. 107-263. - ISSN 1290-0729. - URL: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2021.107263. - Text. Image : electronic.

98. A hybrid immersed boundary/wall-model approach for large-eddy simulation of high-Reynolds-number turbulent flows / Ming Ma, Wei-Xi Huang, Chun-Xiao Xu, Gui-Xiang Cu // International Journal of Heat and Fluid Flow. - 2021. -Vol. 88. - P. 108-769. - ISSN 0142-727X. - URL: https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2020.108769. - Text. Image : electronic.

99. Launder B. E. The numerical computation of turbulent flows / B. E. Launder, D. B. Spalding // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. - 1974. -Vol. 3, issue 2. - P. 269-289. - ISSN 0045-7825. - URL: https://doi.org/10.1016/0045-7825(74)90029-2. - Text. Image : electronic.

100. Farge Marie. Coherent Vortex Simulation (CVS), A Semi-Deterministic Turbulence Model Using Wavelets / Farge Marie, Schneider Kai // Flow, Turbulence and Combustion. - 2001. - Vol. 66 (4). - P. 393-426. -DOI 10.1023/A: 1013512726409. - Text. Image : electronic.

101. Lundgren T. S. Model equation for nonhomogeneous turbulence / T. S. Lundgren // Physics of Fluids. - 1969. - Vol. 12 (3), no. 485-497. -DOI 10.1063/1.1692511. - Text. Image : electronic.

102. Gourlay Michael J. Fluid Simulation for Video Games / Michael J. Gourlay. -Network : Intel Software, 2009.

103. Силовые машины. PTH 40.70 MULTICUT ELECTRIC. - URL: https://leselement.ru/catalog/drobilki-drevesiny/drobilki-drevesiny-pezzolato/barabannye-drobilki-pezzolato/pth-40-70-multicut-electric/

(дата обращения: 03.12.2021). - Текст : электронный.

104. Exploration of a Stirling engine and generator combination for air and helium media / Salem Alarabi Shufat, Erol Kurt, Can Cinar [et al.] // Applied Thermal Engineering. - 2019. - Vol. 150. - P. 738-749. - ISSN 1359-43.

105. А. с. № 1762044 A1 СССР, МПК F16H 1/00. Волновая муфта для передачи вращения в герметизированный объем / Усачев Г. А., Кудрявцев Г. П., Муханов В. М. ; заявитель Предприятие П/Я В-2572. - № 3036545 ; заявл. 01.03.1982 ; опубл. 15.09.1992.

106. Тупицын А. А. Совершенствование конструкции волновых передач. Зубчатая шарнирно-роликовая передача / А. А. Тупицын, В. В. Нечаев, В. Е. Гозбенко // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. -2014. - № 4 (44). - С. 43-49.

107. Тихоходный генератор на постоянных магнитах. Сальмабаш. - URL: http://mahaon-energy.ru/generator-gvu-1000 (дата обращения: 10.11.2021). - Текст : электронный.

108. Средние типоразмеры магнитных муфт MINEX - S SA 75/10 - SF 250/38. Индастриал партнер. - URL: http://ktr.indpart.ru/products/couplings/minex/810002/ (дата обращения: 30.11.2021). - Текст : электронный.

109. Шегельман И. Р. Коэффициент полнодревесности круглых лесоматериалов в условиях Северной Карелии / И. Р. Шегельман, К. В. Полежаев, А. С. Васильев // Глобальный научный потенциал. - 2012. - № 9 (18). - С. 031-033. - EDN PGCEQB.

110. Гомонай М. В. Передвижная система машин для комплексной переработки древесины / М. В. Гомонай, В. Д. Никишов // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2006. - № 6. - С. 87-91. - EDN JKGUDB.

111. Кошелева Н. А. Комплексная переработка древесного сырья / Н. А. Кошелева, О. Н. Чернышев, А. В. Новоселов // Труды БГТУ. № 2: Лесная и деревообрабатывающая промышленность. - 2014. - № 2 (166). - С. 231-234.

112. Корчагин П. Г. Лесной экспорт Приморского края: состояние, проблемы, перспективы / П. Г. Корчагин // Территория новых возможностей. Вестник Владивостокского государственного университета экономики и сервиса. - 2021. -Т. 13, № 2. - С. 217-222.

113. О качестве древесины сосны в лесах Республики Марий Эл / В. И. Федюков, Н. А. Юшкова, Ю. Ю. Иванова, И. Г. Калинина // Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2005. - № 10. - С. 70-71.

114. Куницкая О. А. Переработка древесины на мобильных линиях лесных терминалов / О. А. Куницкая, А. В. Помигуев // Вестник АГАТУ. - 2021. -№ 3 (3). - С. 82-99.

115. Мобильный лесоперерабатывающий комплекс Micromill. Леспром. - URL: https://www.lesprom.com/ru/trade/%D0%9C%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE %D0%BF%D0%B8%D0%BB%D 1 %8C%D0%BD%D 1 %8B%D0%B5_%D 1 %81 %D 1 %82%D0%B0%D0%BD%D0%BA%D0%B8_404/%D0%9C%D0%BE%D0%B1%D0 %B8%D0%BB%D 1 %8C%D0%BD%D 1 %8B%D0%B9_%D0%BB%D0%B5%D 1 %81 %D0%BE%D0%BF%D0%B5%D 1 %80%D0%B5%D 1 %8 (дата обращения: 10.04.2022). - Текст : электронный.

116. Сушильная камера СК-40. Термолес. - URL: https://termoles.ru/sushilnaya-kamera-sk-40/ (дата обращения: 05.04.2022). - Текст : электронный.

117. Сафин Р. Р. Высокоинтенсивный процесс сушки древесины / Р. Р. Сафин, Р. Р. Хасаншин, Р. Г. Сафин // Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2004. -№ 8. - С. 257-259.

118. Влияние сроков хранения древесного сырья и топливной щепы на их теплотворную способность / Е. А. Леонов, Д. В. Клоков, А. А. Гарабажиу,

A. А. Духовник // Труды БГТУ. Серия 1: Лесное хозяйство, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. - 2020. - № 2 (234). - С. 186-191.

119. Бабич Д. П. Расход тепловой энергии при сушке пиломатериалов в конвективных сушильных камерах периодического действия / Д. П. Бабич,

B. Б. Снопков // Труды БГТУ. № 2: Лесная и деревообрабатывающая промышленность. - 2012. - № 2. - С. 154-157.

120. Андронов А. В. Анализ влияния стажа работы оператора на производительность харвестера / А. В. Андронов, В. Ю. Пегов // Научно-техническая конференция Института технологических машин и транспорта леса Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета по итогам научно-исследовательских работ 2017 года : сб. ст. по материалам научно-технич. конф., Санкт-Петербург, 26 января - 02 февраля 2018 года / отв. ред. В. А. Соколова. - Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С. М. Кирова, 2018. - С. 59-65.

121. Рябухин П. Б. Профессиональная подготовка операторов лесозаготовительных машин как основа эффективности производства / П. Б. Рябухин // Философия современного природопользования в бассейне реки Амур : сб. тр. по материалам V междунар. научно-практич. конф., Хабаровск, 04 мая 2016 года / отв. ред. П. Б. Рябухин. - Хабаровск : Тихоокеанский государственный университет, 2016. - С. 5-8.

122. Анализ общих закономерностей влияния стажа работы оператора на производительность технологического процесса производства сортиментов с использованием харвестера / М. Н. Дмитриева, И. В. Григорьев, И. Н. Дмитриева, М. В. Степанищева // Системы. Методы. Технологии. - 2015. -№ 1 (25). - С. 157-161.

123. Дмитриева М. Н. О влиянии человеческого фактора на производительность сортиментной заготовки / М. Н. Дмитриева, Ю. Н. Власов // Актуальные

направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. - Т. 3, № 2-2 (13-2). - С. 218-221. - DOI 10.12737/11074. - Текст : электронный.

124. Тулубенский М. В. Приоритетные направления системной реструктуризации предприятий лесопромышленного комплекса Республики Коми / М. В. Тулубенский // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. - 2015. - № 1 (63). - С. 177-181.

125. Сравнение технологий лесосечных работ в лесозаготовительных компаниях Республики Карелия / В. С. Сюнёв [и др.] ; [ред. А. П. Соколова]. -Joensuu : НИИ леса Финляндии, 2008. - 126 с. - ISBN 9789514021213.

126. Орлов В. В. Повышение эксплуатационных свойств топливной щепы из лесосечных отходов путем ее обезвоживания : автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук : специальность 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства / Орлов Виталий Владимирович. -Санкт-Петербург, 2016. - 160 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Таблица А.1 - Результаты численного расчета коэффициента конвективной

теплопередачи цилиндра вытеснителя

Температура воздуха, °С Температура вытеснителя, °С Площадь поверхности, м2 Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2°С) Тепловой поток, Вт

Мин. Средн. Макс.

1 2 3 4 5 6 7

20 -50 0,0062 0,000002 8,46 39,12 -3,66

20 -49 0,0062 0,000002 8,44 39,02 -3,60

20 -48 0,0062 0,000006 8,34 38,27 -3,51

20 -47 0,0062 1,686543 8,45 38,46 -3,50

20 -46 0,0062 0,000002 8,35 38,73 -3,41

20 -45 0,0062 0,000002 8,32 38,64 -3,34

20 -44 0,0062 0,000002 8,29 38,55 -3,28

20 -43 0,0062 0,000002 8,28 38,46 -3,22

20 -42 0,0062 0,000002 8,25 38,10 -3,16

20 -41 0,0062 0,000002 8,19 38,00 -3,09

20 -40 0,0062 0,000002 8,17 37,91 -3,03

20 -39 0,0062 0,000002 8,14 37,81 -2,97

20 -38 0,0062 0,000002 8,11 37,71 -2,91

20 -37 0,0062 0,000002 8,08 37,61 -2,85

20 -36 0,0062 0,000002 8,05 37,51 -2,79

20 -35 0,0062 0,000002 8,02 37,41 -2,73

20 -34 0,0062 0,000002 7,99 37,30 -2,67

20 -33 0,0062 0,000002 7,96 37,20 -2,61

20 -32 0,0062 0,000002 7,93 37,33 -2,55

20 -31 0,0062 1,982115 7,88 37,24 -2,49

20 -30 0,0062 0,000001 7,83 37,08 -2,42

20 -29 0,0062 0,000001 7,79 36,75 -2,36

20 -28 0,0062 0,000001 7,75 36,84 -2,30

20 -27 0,0062 0,000001 7,72 36,73 -2,24

20 -26 0,0062 0,000003 7,67 36,59 -2,18

20 -25 0,0062 1,887066 7,63 36,47 -2,13

20 -24 0,0062 1,867168 7,59 36,12 -2,07

20 -23 0,0062 1,354002 7,56 35,99 -2,01

20 -22 0,0062 0,000003 7,52 35,88 -1,95

20 -21 0,0062 0,000004 7,48 35,97 -1,90

20 -20 0,0062 0,000003 7,44 35,84 -1,84

20 -19 0,0062 0,000001 7,41 35,49 -1,79

20 -18 0,0062 1,539860 7,36 35,36 -1,73

20 -17 0,0062 0,000001 7,34 35,23 -1,68

20 -16 0,0062 0,000003 7,27 35,22 -1,62

20 -15 0,0062 0,000001 7,23 35,12 -1,57

20 -14 0,0062 0,000004 7,21 34,99 -1,52

20 -13 0,0062 0,000002 7,15 34,83 -1,46

20 -12 0,0062 1,499316 7,12 34,68 -1,41

20 -11 0,0062 0,000002 7,07 34,32 -1,36

20 -10 0,0062 1,422688 7,04 34,28 -1,31

20 -9 0,0062 0,000003 6,97 34,18 -1,25

20 -8 0,0062 0,000002 6,91 33,82 -1,20

20 -7 0,0062 0,000002 6,86 33,83 -1,15

20 -6 0,0062 0,000002 6,83 33,50 -1,10

20 -5 0,0062 1,440609 6,78 33,32 -1,05

20 -4 0,0062 1,414233 6,73 33,22 -1,00

20 -3 0,0062 1,355814 6,69 33,02 -0,95

20 -2 0,0062 1,279308 6,64 32,74 -0,90

20 -1 0,0062 1,204219 6,60 32,46 -0,86

20 0 0,0062 0,000001 6,55 32,25 -0,81

20 1 0,0062 0,000002 6,55 32,11 -0,77

20 2 0,0062 0,000001 6,45 31,90 -0,72

20 3 0,0062 0,000001 6,43 31,64 -0,68

20 4 0,0062 1,084849 6,40 31,43 -0,63

20 5 0,0062 1,015160 6,36 31,19 -0,59

20 6 0,0062 0,996227 6,32 30,95 -0,55

20 7 0,0062 0,908203 6,25 30,66 -0,50

20 8 0,0062 0,830828 6,16 30,41 -0,46

20 9 0,0062 0,748966 6,11 30,12 -0,42

20 10 0,0062 0,678453 6,04 29,83 -0,37

20 11 0,0062 0,564210 5,91 29,51 -0,33

20 12 0,0062 0,373475 5,78 29,17 -0,29

20 13 0,0062 0,191166 5,62 28,79 -0,24

20 14 0,0062 0,092727 5,47 28,37 -0,20

20 15 0,0062 0,097551 5,30 27,88 -0,17

20 16 0,0062 0,079807 5,08 27,35 -0,13

20 17 0,0062 0,066708 4,80 26,72 -0,09

20 18 0,0062 0,055896 4,42 25,87 -0,06

20 19 0,0062 0,044854 3,82 24,38 -0,02

20 20 0,0062 0,000005 0,00 0,00 0,00

Таблица Б.1 - Результаты расчетов приведенных коэффициентов конвективной

теплопередачи цилиндра вытеснителя

Температура вытеснителя, °С Площадь поверхности, м2 Тепловой поток (численно), Вт Удельный аналитический тепловой поток, Вт/К Аналитический тепловой поток, Вт Отклонение аналитического от численного, % Площадь поверхности теплообмена, м2 Приведенный коэфф. теплоотдачи, Вт/(м2К)

1 2 3 4 5 6 7 8

-50 0,0062 -3,66 0,052 -3,67 -0,28 0,0073 7,199

-49 0,0062 -3,60 0,052 -3,61 -0,28 0,0073 7,182

-48 0,0062 -3,51 0,052 -3,52 -0,28 0,0073 7,100

-47 0,0062 -3,50 0,052 -3,51 -0,28 0,0073 7,189

-46 0,0062 -3,41 0,052 -3,42 -0,28 0,0073 7,109

-45 0,0062 -3,34 0,052 -3,35 -0,27 0,0073 7,082

-44 0,0062 -3,28 0,051 -3,29 -0,27 0,0073 7,057

-43 0,0062 -3,22 0,051 -3,23 -0,27 0,0073 7,043

-42 0,0062 -3,16 0,051 -3,17 -0,27 0,0073 7,018

-41 0,0062 -3,09 0,051 -3,10 -0,27 0,0073 6,973

-40 0,0062 -3,03 0,051 -3,04 -0,27 0,0073 6,954

-39 0,0062 -2,97 0,050 -2,98 -0,27 0,0073 6,930

-38 0,0062 -2,91 0,050 -2,92 -0,27 0,0073 6,904

-37 0,0062 -2,85 0,050 -2,86 -0,26 0,0073 6,877

-36 0,0062 -2,79 0,050 -2,80 -0,26 0,0073 6,853

-35 0,0062 -2,73 0,050 -2,74 -0,26 0,0073 6,829

-34 0,0062 -2,67 0,050 -2,67 -0,26 0,0073 6,797

-33 0,0062 -2,61 0,049 -2,62 -0,26 0,0073 6,774

-32 0,0062 -2,55 0,049 -2,56 -0,26 0,0073 6,745

-31 0,0062 -2,49 0,049 -2,49 -0,25 0,0073 6,708

-30 0,0062 -2,42 0,049 -2,43 -0,25 0,0073 6,666

-29 0,0062 -2,36 0,048 -2,37 -0,25 0,0073 6,628

-28 0,0062 -2,30 0,048 -2,31 -0,25 0,0073 6,597

-27 0,0062 -2,24 0,048 -2,25 -0,25 0,0073 6,569

-26 0,0062 -2,18 0,048 -2,19 -0,24 0,0073 6,532

-25 0,0062 -2,13 0,047 -2,13 -0,24 0,0073 6,498

-24 0,0062 -2,07 0,047 -2,07 -0,24 0,0073 6,464

-23 0,0062 -2,01 0,047 -2,02 -0,24 0,0073 6,433

-22 0,0062 -1,95 0,047 -1,96 -0,23 0,0073 6,403

-21 0,0062 -1,90 0,046 -1,90 -0,23 0,0073 6,367

1 2 3 4 5 6 7 8

-20 0,0062 -1,84 0,046 -1,84 -0,23 0,0073 6,331

-19 0,0062 -1,79 0,046 -1,79 -0,22 0,0073 6,307

-18 0,0062 -1,73 0,046 -1,73 -0,22 0,0073 6,267

-17 0,0062 -1,68 0,045 -1,68 -0,22 0,0073 6,243

-16 0,0062 -1,62 0,045 -1,62 -0,21 0,0073 6,190

-15 0,0062 -1,57 0,045 -1,57 -0,21 0,0073 6,154

-14 0,0062 -1,52 0,045 -1,52 -0,20 0,0073 6,135

-13 0,0062 -1,46 0,044 -1,46 -0,20 0,0073 6,088

-12 0,0062 -1,41 0,044 -1,41 -0,20 0,0073 6,060

-11 0,0062 -1,36 0,044 -1,36 -0,19 0,0073 6,017

-10 0,0062 -1,31 0,044 -1,31 -0,19 0,0073 5,991

-9 0,0062 -1,25 0,043 -1,25 -0,18 0,0073 5,934

-8 0,0062 -1,20 0,043 -1,20 -0,17 0,0073 5,882

-7 0,0062 -1,15 0,043 -1,15 -0,17 0,0073 5,840

-6 0,0062 -1,10 0,042 -1,10 -0,16 0,0073 5,816

-5 0,0062 -1,05 0,042 -1,05 -0,15 0,0073 5,768

-4 0,0062 -1,00 0,042 -1,00 -0,14 0,0073 5,732

-3 0,0062 -0,95 0,041 -0,95 -0,13 0,0073 5,691

-2 0,0062 -0,90 0,041 -0,91 -0,12 0,0073 5,651

-1 0,0062 -0,86 0,041 -0,86 -0,11 0,0073 5,618

0 0,0062 -0,81 0,041 -0,81 -0,10 0,0073 5,575

1 0,0062 -0,77 0,041 -0,77 -0,09 0,0073 5,574

2 0,0062 -0,72 0,040 -0,72 -0,07 0,0073 5,492

3 0,0062 -0,68 0,040 -0,68 -0,06 0,0073 5,469

4 0,0062 -0,63 0,040 -0,63 -0,04 0,0073 5,446

5 0,0062 -0,59 0,039 -0,59 -0,02 0,0073 5,410

6 0,0062 -0,55 0,039 -0,55 0,00 0,0073 5,375

7 0,0062 -0,50 0,039 -0,50 0,03 0,0073 5,317

8 0,0062 -0,46 0,038 -0,46 0,06 0,0073 5,243

9 0,0062 -0,42 0,038 -0,42 0,10 0,0073 5,202

10 0,0062 -0,37 0,037 -0,37 0,15 0,0073 5,136

11 0,0062 -0,33 0,037 -0,33 0,20 0,0073 5,028

12 0,0062 -0,29 0,036 -0,29 0,27 0,0073 4,918

13 0,0062 -0,24 0,035 -0,24 0,36 0,0073 4,784

14 0,0062 -0,20 0,034 -0,20 0,48 0,0073 4,653

15 0,0062 -0,17 0,033 -0,16 0,65 0,0073 4,511

16 0,0062 -0,13 0,032 -0,13 0,89 0,0073 4,324

17 0,0062 -0,09 0,030 -0,09 1,31 0,0073 4,084

18 0,0062 -0,06 0,027 -0,05 2,14 0,0073 3,759

19 0,0062 -0,02 0,024 -0,02 4,63 0,0073 3,250

20 0,0062 0,00 0,000 0,00 0,00 0,0073 0,000

Таблица В.1 - Результаты численного расчета коэффициента конвективной

теплопередачи цилиндра поршня

Температура воздуха, °С Температура вытеснителя, °С Площадь поверхности, м2 Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2°С) Тепловой поток, Вт

Мин. Средн. Макс.

1 2 3 4 5 6 7

20 20 0,0188 0,000000 0,00 0,00 0,00

20 30 0,0188 0,000000 1,77 24,47 0,33

20 40 0,0188 0,000000 2,29 30,85 0,85

20 50 0,0188 0,000000 2,64 34,46 1,48

20 60 0,0188 0,000000 2,93 36,97 2,19

20 70 0,0188 0,000000 3,20 96,81 2,99

20 80 0,0188 0,000000 3,43 84,62 3,84

20 90 0,0188 0,000000 3,62 75,00 4,73

20 100 0,0188 0,000000 3,78 44,01 5,65

20 110 0,0188 0,000000 3,96 2445,90 6,66

20 120 0,0188 0,000000 4,21 9126,43 7,86

20 130 0,0188 0,000000 4,18 60,26 8,58

20 140 0,0188 0,000000 4,31 2071,85 9,67

20 150 0,0188 0,000000 4,40 59,12 10,68

20 160 0,0188 0,000000 4,48 50,01 11,72

20 170 0,0188 0,000000 4,54 54,67 12,73

20 180 0,0188 0,000000 4,67 61,37 13,96

20 190 0,0188 0,000000 4,72 52,29 15,00

20 200 0,0188 0,000000 4,79 67,58 16,09

20 210 0,0188 0,000000 4,86 53,63 17,26

20 220 0,0188 0,000000 4,92 54,14 18,40

20 230 0,0188 0,000000 4,97 70,53 19,50

20 240 0,0188 0,000000 5,03 55,23 20,68

20 250 0,0188 0,000000 5,08 80,89 21,82

20 260 0,0188 0,000000 5,14 56,29 23,06

20 270 0,0188 0,000000 5,19 56,71 24,23

20 280 0,0188 0,000000 5,23 89,67 25,38

20 290 0,0188 0,000000 5,27 57,65 26,58

20 300 0,0188 0,000000 5,31 58,18 27,80

20 310 0,0188 0,000000 5,36 58,62 29,04

20 320 0,0188 0,000000 5,41 59,15 30,30

20 330 0,0188 0,000000 5,44 59,56 31,51

20 340 0,0188 0,000000 5,46 60,04 32,66

20 350 0,0188 0,000000 5,51 60,44 34,00

20 360 0,0188 0,000000 5,53 60,89 35,11

1 2 3 4 5 6 7

20 370 0,0188 0,000000 5,56 61,38 36,37

20 380 0,0188 0,000000 5,59 61,81 37,60

20 390 0,0188 0,000000 5,65 62,23 39,08

20 400 0,0188 0,000000 5,67 62,60 40,25

20 410 0,0188 0,000000 5,69 62,98 41,44

20 420 0,0188 0,000000 5,71 63,35 42,70

20 430 0,0188 0,000000 5,72 63,89 43,81

20 440 0,0188 0,000000 5,73 64,27 44,99

20 450 0,0188 0,000000 5,77 64,61 46,31

Таблица Г.1 - Результаты расчетов приведенных коэффициентов конвективной теплопередачи цилиндра поршня_

Температура поршня, °С Площадь поверхности, м2 Тепловой поток (численно), Вт Удельный аналитический тепловой поток, Вт/К Аналитический тепловой поток, Вт Отклонение аналитического от численного, % Площадь поверхности теплообмена, м2 Приведенный коэфф. теплоотдачи, Вт/(м2К)

1 2 3 4 5 6 7 8

20 0,0188 0,00 0,000 0,00 0,00 0,0016 0,000

30 0,0188 0,33 0,033 0,33 -1,95 0,0016 20,938

40 0,0188 0,85 0,043 0,86 -0,77 0,0016 27,047

50 0,0188 1,48 0,050 1,49 -0,67 0,0016 31,122

60 0,0188 2,19 0,055 2,20 -0,62 0,0016 34,594

70 0,0188 2,99 0,060 3,01 -0,59 0,0016 37,809

80 0,0188 3,84 0,064 3,87 -0,59 0,0016 40,479

90 0,0188 4,73 0,068 4,76 -0,58 0,0016 42,675

100 0,0188 5,65 0,071 5,68 -0,58 0,0016 44,604

110 0,0188 6,66 0,074 6,70 -0,58 0,0016 46,773

120 0,0188 7,86 0,079 7,90 -0,58 0,0016 49,652

130 0,0188 8,58 0,078 8,63 -0,58 0,0016 49,289

140 0,0188 9,67 0,081 9,73 -0,58 0,0016 50,907

150 0,0188 10,68 0,083 10,74 -0,58 0,0016 51,886

160 0,0188 11,72 0,084 11,79 -0,58 0,0016 52,880

170 0,0188 12,73 0,085 12,81 -0,58 0,0016 53,633

180 0,0188 13,96 0,088 14,04 -0,58 0,0016 55,123

190 0,0188 15,00 0,089 15,09 -0,58 0,0016 55,748

200 0,0188 16,09 0,090 16,19 -0,58 0,0016 56,485

210 0,0188 17,26 0,091 17,36 -0,58 0,0016 57,384

220 0,0188 18,40 0,093 18,51 -0,58 0,0016 58,127

230 0,0188 19,50 0,093 19,61 -0,58 0,0016 58,654

240 0,0188 20,68 0,095 20,80 -0,58 0,0016 59,394

250 0,0188 21,82 0,095 21,95 -0,58 0,0016 59,950

260 0,0188 23,06 0,097 23,19 -0,58 0,0016 60,691

270 0,0188 24,23 0,097 24,37 -0,58 0,0016 61,243

280 0,0188 25,38 0,098 25,53 -0,58 0,0016 61,675

290 0,0188 26,58 0,099 26,73 -0,58 0,0016 62,191

300 0,0188 27,80 0,100 27,96 -0,58 0,0016 62,724

310 0,0188 29,04 0,101 29,21 -0,58 0,0016 63,260

1 2 3 4 5 6 7 8

320 0,0188 30,30 0,102 30,48 -0,58 0,0016 63,812

330 0,0188 31,51 0,102 31,70 -0,58 0,0016 64,225

340 0,0188 32,66 0,103 32,85 -0,58 0,0016 64,479

350 0,0188 34,00 0,104 34,19 -0,58 0,0016 65,089

360 0,0188 35,11 0,104 35,31 -0,58 0,0016 65,238

370 0,0188 36,37 0,105 36,58 -0,58 0,0016 65,647

380 0,0188 37,60 0,105 37,82 -0,58 0,0016 65,984

390 0,0188 39,08 0,106 39,31 -0,58 0,0016 66,737

400 0,0188 40,25 0,107 40,49 -0,58 0,0016 66,922

410 0,0188 41,44 0,107 41,68 -0,58 0,0016 67,136

420 0,0188 42,70 0,107 42,95 -0,58 0,0016 67,449

430 0,0188 43,81 0,107 44,06 -0,58 0,0016 67,508

440 0,0188 44,99 0,108 45,25 -0,58 0,0016 67,672

450 0,0188 46,31 0,108 46,58 -0,58 0,0016 68,049

Таблица Д.1 - Результаты численного расчета коэффициента конвективной

теплопередачи корпуса перепускных каналов

Температура воздуха, С Температура элемента, С Площадь поверхности, м2 Коэфф. теплоотдачи (численно) Вт/(м2К) Тепловой поток (численно), Вт

мин Средн. макс

1 2 3 4 5 6 7

20 -50 0,0185 0,000001 4,82 134,69 -6,16

20 -40 0,0185 0,000000 4,51 132,06 -4,94

20 -30 0,0185 0,000000 4,15 126,64 -3,80

20 -20 0,0185 0,000000 3,81 120,23 -2,79

20 -10 0,0185 0,000001 3,41 111,64 -1,88