Совершенствование методов сбережения в децентрализованных энергетических системах объектов с малым теплопотреблением на основе грунтовых тепловых насосов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.01, кандидат наук Пикалов Александр Анатольевич

• Пикалов Александр Анатольевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Пикалов Александр Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ МЕТОДОВ СБЕРЕЖЕНИЯ В ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ

1.1 Анализ структуры существующих объектов с небольшим энергопотреблением и разработка подходов к энергосбережению

1.2 Анализ конструкции и способа расчета существующих тепловых насосов

1.3 Выбор рабочих агентов в компрессионных тепловых насосах,

исходя из требований защиты озонового слоя

1.4 Анализ влияния рабочих агентов, используемых в тепловых насосах,

на потепление климата

1.5 Определение температурных условий в тепловом насосе, использующем

в качестве рабочих агентов предельные углеводороды и их смеси

1.6 Обоснование состава рабочего агента в тепловых насосах. Выбор направления исследований

Выводы по главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СБЕРЕЖЕНИЯ

В ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ОБЪЕКТОВ МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ НА ОСНОВЕ ГРУНТОВЫХ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

2.1 Разработка метода определения теплового потока к горизонтальному грунтовому теплообменнику теплового насоса для теплоснабжения малого объекта

2.2 Разработка принципа сбережения на основе многофункциональности отдельных элементов при их размещении в одном корпусе оборудования, расположенного внутри объектов с малым энергопотреблением

2.3 Определение экономии энергоносителя в децентрализованных энергетических

системах объектов с малым энергопотреблением за счет

многофункциональности используемых элементов

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ОБОСНОВАНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОГО НАСОСА С ГРУНТОВЫМ ТЕПЛООБМЕННИКОМ

3.1 Применение основных положений системного анализа при обосновании теплового насоса с грунтовым теплообменником

3.2. Разработка математической модели обоснования применения предлагаемого варианта ДЭС

3.3. Выявление условий сопоставимости конкурирующих вариантов ТН

с трубными испарителями

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДА ТЕПЛОВОГО

ГРУНТОВОГО ТЕПЛООБМЕННИКА ТЕПЛОВОГО НАСОСА

4.1. Задачи экспериментальных исследований, описание экспериментальной

установки

4.2 Методика определения экспериментального значения длины участка, необходимого для полного испарения смеси рабочего агента

Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов сбережения в децентрализованных энергетических системах объектов с малым теплопотреблением на основе грунтовых тепловых насосов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время на территории Российской Федерации все более широкое применение получают удаленные объекты с малым теплопотреблением, например жилые дома усадебного типа, специальные здания, метео- и геологические объекты, установки очистки и распределения природного газа, нефти, воздуха, воды и другие аналогичные объекты, оснащенные децентрализованными энергетическими системами (ДЭС). Применение здесь органического топлива и электроэнергии на его основе для выработки теплоты приводит к истощению его запасов, выделению парниковых газов в воздушный бассейн, потеплению климата. Для устранения этой проблемы актуальным является применение нетрадиционных возобновляемых видов энергии, направленных на защиту окружающей среды. В Российской Федерации, расположенной преимущественно в холодной и умеренной климатических зонах, наиболее целесообразно применение тепловых насосов (ТН), оснащенных грунтовыми трубными теплообменниками, учитывая также наличие территории для их размещения. Это позволяет значительно сократить выбросы парниковых газов за счет исключения сжигания топлива на цели испарения рабочего агента. Применение грунтового массива в холодной и умеренной климатических зонах позволяет в отличие от других возобновляемых источников позволяет обеспечить гарантированный подвод теплоты для целей децентрализованного теплоснабжения, так как грунт имеет здесь широкую доступность, практическую неиссякаемость и достаточно высокую температуру - плюс 5,0о С на глубине 2,5 м в самый холодный месяц, что является неоспоримым преимуществом по сравнению с наружным воздухом, имеющим среднюю температуру минус 15 - минус 25о С в этот же период. Кроме этого, в отличие от возобновляемых источников энергии, расположенных над поверхностью грунта (солнечные гелиоколлекторы, ветроэлектрогенераторы), обеспечивается надежность энергоснабжения при стихийных ситуациях: сильное понижение температуры, длительные снегопады, обмерзание.

Особенно важным при децентрализованной выработке теплоты от возобновляемого источника является устройство сберегающих подсистем теплопотребления. Подсистемы выработки теплоты на основе ТН и подсистемы теплопотребления объединены общими целями - это сбережение энергии и снижение выбросов парниковых газов. Согласно данным Энергетической комиссии ЮНЕСКО, количество углекислого газа в децентрализованных энергетических системах с тепловыми насосами с электроприводом компрессоров сокращается более чем в два раза по сравнению с закольцованными системами электроснабжения на базе конденсационных станций.

В связи с этим целью работы является совершенствование методов сбережения в децентрализованных энергетических системах объектов с малым теплопотреблением на основе грунтовых тепловых насосов.

Соответствие паспорту заявленной специальности. Децентрализованные сберегающие энергетические системы малых объектов понимаются как совокупность подсистем выработки и потребления энергии, объединенных едиными целями экономии энергии и сокращения вредных выбросов. Тема и содержание диссертации соответствуют паспорту специальности 05.14.01 - Энергетические системы и комплексы, а именно: п. 2. Исследование и разработка нетрадиционных источников энергии и новых технологий преобразования энергии в энергетических системах и комплексах; п. 5. Разработка и исследование в области энергосбережения и ресурсосбережения при производстве тепловой и электрической энергии.

Задачи исследования:

1. Предложить метод по определению теплопроизводительности горизонтального грунтового теплообменника теплового насоса для теплоснабжения малого объекта, учитывающие циклическое промерзание и оттаивание окружающего его грунтового массива в зависимости от сезона эксплуатации

2. Применительно к установкам очистки природного газа разработать принцип экономии тепловой энергии на основе размещения фильтрующих элементов тонкой очистки внутри элементов грубой очистки в одном корпусе.

3. Разработать уравнение по определению минимальной тепловой мощности на обогрев установок газовой очистки, учитывающее влияние минимального расстояния между фильтрующими элементами грубой и тонкой очистки.

4. Оценить энергетическую эффективность грунтовых тепловых насосов в ДЭС объектов с малым теплопотреблением.

5. Разработать математическую модель обоснования для предлагаемого варианта ДЭС с грунтовым тепловым насосом с горизонтальным трубным испарителем.

Методы исследования и достоверность результатов: моделирование процесса теплообмена между горизонтальным трубным испарителем грунтового теплового насоса и промерзающим или оттаивающим грунтом, системный подход при разработке модели обоснования грунтового теплового насоса с горизонтальным испарительным трубопроводом, натурный физический эксперимент.

Результаты экспериментов на опытно-промышленных образцах объектов с малым теплопотреблением подтверждают адекватность разработанных моделей и хорошую сходимость результатов.

Научная новизна: 1. На основе принципа квазистационарных состояний. предложен метод по определению теплопроизводительности горизонтального грунтового теплообменника теплового насоса для теплоснабжения малого объекта, учитывающий циклическое промерзание и оттаивание окружающего его грунтового массива в зависимости от сезона эксплуатации

2. Применительно к установкам очистки природного газа предложен принцип экономии тепловой энергии путем размещения фильтрующих элементов тонкой очистки внутри элементов грубой очистки в одном корпусе на минимальном расстоянии, при котором достигаются необходимая пропускная способность установок очистки и минимальная тепловая мощность на ее обогрев (патент Ки 196974Ш от 23.03.2021).

3. Разработано уравнение по определению минимальной тепловой мощности на обогрев установок газовой очистки, учитывающее влияние

минимального расстояния между фильтрующими элементами грубой и тонкой очистки.

4. Разработана математическая модель обоснования грунтового теплового насоса с горизонтальным теплообменником, позволяющая учитывать противоположно направленное влияние управляющего параметра на капвложения и эксплуатационные расходы в условиях динамики развития децентрализованных энергетических систем в близлежащей перспективе.

Степень разработанности темы. Решению отдельных вопросов этой важной задачи посвящены труды Кутателадзе С.С., Курицына Б.Н., Альтшуллера Д.М., Сухих А.А., Рэя Д., Генералова К.С,. Форхгеймера Г., Гребера, Г., Карслоу Г., Егера Д., Акимова И.А., Шорина С.Н., Букина В.Г., Кузьмина Ю.А., Ким М. Тугунова П.И. и ряда других российских и зарубежных авторов, труды МЭИ, Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Астраханского ГТУ и других научных учреждений. Однако в указанных работах нет данных по определению теплопроизводительности горизонтального испарительного трубопровода грунтового теплового насоса в условиях реальной эксплуатации при наличии циклического промерзания и оттаивания грунта вокруг трубопровода.

Положения, выносимые на защиту:

1. Метод по определению теплопроизводительности горизонтального грунтового теплообменника теплового насоса в условиях циклического промерзания и оттаивания окружающего грунта вокруг него.

2. Принцип экономии тепловой энергии путем размещения фильтрующих элементов тонкой очистки внутри элементов грубой очистки в одном корпусе.

3. Уравнение по определению минимальной тепловой мощности на обогрев установок газовой очистки, учитывающее влияние минимального расстояния между фильтрующими элементами грубой и тонкой очистки.

4. Математическая модель обоснования грунтового теплового насоса с горизонтальным теплообменником, учитывающая противоположно направленное влияние управляющего параметра на капвложения и эксплуатационные расходы.

5. Результаты экспериментальной проверки достоверности предложенных теоретических зависимостей и внедрения энергосберегающих решений в нормативной технической документации и на объекте эксплуатации.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается: в разработке метода по определению теплопроизводительности горизонтального грунтового теплообменника теплового насоса для теплоснабжения малого объекта, учитывающего циклическое промерзание и оттаивание окружающего его грунтового массива в зависимости от сезона эксплуатации; разработке принципа экономии тепловой энергии путем размещения фильтрующих элементов тонкой очистки внутри элементов грубой очистки в одном корпусе на минимальном расстоянии, при котором достигаются необходимая пропускная способность установок очистки и минимальная тепловая мощность на ее обогрев (патент Ки 196974Ш от 23.03.2021),

разработке уравнения по определению минимальной тепловой мощности на обогрев установок газовой очистки, учитывающего влияние минимального расстояния между фильтрующими элементами грубой и тонкой очистки; разработке математической модели обоснования грунтового теплового насоса с горизонтальным теплообменником, позволяющей учитывать противоположно направленное влияние управляющего параметра на капвложения и эксплуатационные расходы.

Данные материалы включены в раздел 1 стандарта СТО 03321549-047- 2018 «Рекомендации по совершенствованию методов сбережения в децентрализованных энергетических системах малых объектов» (Саратов: АО «Гипрониигаз», 2018. 42 с.), по которым «Ассоциация производителей газового оборудования», АО «Гипрониигаз», ООО «Новопром» осуществляют подготовку к производству предлагаемого образца. Годовой экономический эффект, полученный в результате внедрения компрессионных ТН производительностью 1000 Вт в опытно-производственном центре АО «Гипрониигаз», составляет 13,4 тыс. рублей в год в ценах 2021 г.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на: конференции «Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем

газоэнергоснабжения» (Саратов, СГТУ, 2015-2021); Международной научной конференции «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» (ТТННП-2018) «Oil and gas engineering» OGE-2018 (Омск, 2018), международной выставке «РосГаз - Экспо» (Санкт-Петербург, 2019).

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 8 печатных трудах, в том числе 3 - в изданиях, индексируемых в системе Scopus, 2 - в издании, рекомендованном ВАК Минобрнауки России, 1 патент,

Личный вклад автора заключается в разработке выражений по определению теплопроизводительности и длины грунтового теплообменника ТН в условиях циклического промерзания и оттаивания окружающего грунта, в разработке принципа экономии тепловой энергии путем размещения фильтрующих элементов тонкой очистки внутри элементов грубой очистки в одном корпусе на минимальном расстоянии,

-в разработке уравнения по определению минимальной тепловой мощности на обогрев установок газовой очистки, учитывающего влияние минимального расстояния между фильтрующими элементами грубой и тонкой очистки, в разработке принципа экономии тепловой энергии ряда однотипных объектов на основе размещения одного элемента внутри другого в объеме установленного в них оборудования, разработке математической модели обоснования грунтового теплового насоса с горизонтальным теплообменником, позволяющей учитывать противоположно направленное влияние управляющего параметра.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает введение, четыре главы, основные выводы и рекомендации, список использованной литературы, включающий 132 наименования, приложение; содержит 111 страниц машинописного текста, 17 рисунков, 4 таблицы.

ГЛАВА 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ МЕТОДОВ СБЕРЕЖЕНИЯ

В ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ

1.1 Анализ структуры существующих объектов с небольшим энергопотреблением и разработка подходов к энергосбережению

В общем балансе малых объектов энергопотребления Российской Федерации все больший удельный вес занимают малые предприятия по выращиванию, переработке и хранению сельскохозяйственной продукции.

Особенно широкое распространение получают индивидуальные фермы и частные подворья по откорму птиц, свиней и крупного рогатого скота, а также мини-цеха модульного типа по переработке животноводческой продукции и получению колбасных изделий, копченостей, мясомолочной продукции. Их доля в общем производстве скота и птицы в 2020 году составила 70 %, по молоку -65 %, яйцу - 60 %.

Значительное распространение фермерских хозяйств по выращиванию пшеницы, ржи, гречихи, семян подсолнечника, рапса, других злаковых культур в сочетании с высокотехнологичными мини-пекарнями, маслобойнями, модулями по обдирке, дроблению и обжарке зерен позволило уже сейчас насытить продовольственный рынок качественными хлебобулочными изделиями, крупами и растительным маслом. Сейчас Россия занимает первое место в мире по экспорту пшеницы.

Важной особенностью современного этапа становления мелких сельскохозяйственных предпринимателей в России является их добровольная интеграция в агрокомбинаты, агрофирмы и иные формирования по совместному хранению и переработке сельскохозяйственной продукции. Такое объединение мелких фермеров значительно ослабляет их финансовую зависимость от

существующих монополий и является необходимым условием успешного развития этого важного звена сельскохозяйственного комплекса.

Значительная рассредоточенность и, как правило, удаленность малых объектов от существующих поселений обуславливают дальнейшую тенденцию к развитию небольших поселений и хуторов, соответствующих объектов социальной инфраструктуры.

В настоящее время получают значительное развитие отдельно стоящие коттеджи, метеорологические станции, геологические и другие специальные объекты, например установки очистки и распределения природного газа, нефти, воздуха. Возрастающие объемы строительства объектов с малым энергопотреблением требуют разработки и внедрения новых, прогрессивных систем энергоснабжения.

В Российской Федерации, расположенной преимущественно в холодной и умеренной климатических зонах наиболее целесообразно применение тепловых насосов, оснащенных грунтовыми трубными теплообменниками. Это позволяет значительно сократить выбросы парниковых газов за счет отсутствия сжигания топлива на цели испарения рабочего агента. Применение грунтового массива в холодной и умеренной климатических зонах позволяет в отличие от других возобновляемых источников обеспечить гарантированный подвод теплоты для целей децентрализованного теплоснабжения, так как грунт имеет здесь широкую доступность, практическую неиссякаемость и достаточно высокую температуру -плюс 5,0 оС на глубине 2,5 м в самый холодный месяц, что является неоспоримым преимуществом по сравнению с наружным воздухом, имеющим среднюю температуру минус 15 - минус 25 оС в этот же период.

В отличие от возобновляемых источников энергии, расположенных над поверхностью грунта (солнечные гелиоколлекторы, ветроэлектрогенераторы), обеспечивается надежность энергоснабжения при стихийных ситуациях: сильное понижение температуры, длительные снегопады, обмерзание.

Особенно важным при децентрализованной выработке теплоты от возобновляемого источника является устройство сберегающих подсистем

теплопотребления. Подсистемы выработки теплоты и подсистемы теплопотребления объединены общими целями - это сбережение энергии и снижение выбросов парниковых газов. Согласно данным Энергетической комиссии ЮНЕСКО, количество углекислого газа в децентрализованных энергетических системах с тепловыми насосами с электроприводом компрессоров сокращается более чем в два раза по сравнению с закольцованными системами электроснабжения на базе конденсационных станций. При тепловой мощности объекта, позволяющей установку привода от двигателей внутреннего сгорания с утилизаторами теплоты дымовых газов и системы охлаждения, количество выбросов сокращается в три раза.

С целью энергосбережения малые объекты, согласно [76], рекомендуется оснащать: наружными ограждениями с тепловым сопротивлением 3,5 - 4,0 м2 К/кВт и окнами с трехслойными стеклопакетами; теплоутилизаторами уходящего вентиляционного воздуха и горячей воды. Особенно актуальным является оснащение внутреннего пространства помещений многофункциональным оборудованием с размещением в одном корпусе сразу нескольких устройств, например размещение в одном корпусе принтера, сканера, копировального аппарата. Трудность здесь заключается в том, что в разных типах помещений устанавливаются разные типы оборудования. При таком разнообразии оборудования требуются разные подходы к энергосбережению.

Особенно злободневно применение принципа многофункциональности применительно к установкам очистки и распределения природного газа. Здесь в объеме помещения размешены сразу несколько единиц оборудования аналогичного назначения.

В первую очередь это наиболее габаритные и металлоемкие фильтры грубой и тонкой очистки. В отечественной практике нашли применение металлопористые [11, 15, 20], сетчатые [7, 17, 19] и волокнистые [5, 23, 24] фильтры. Анализ показывает [45, 46, 49, 75, 77, 81, 85-91, 85, 96, 99], что наиболее целесообразно применение для грубой очистки фильтров сетчатого типа, а для тонкой очистки - фильтров волокнистого типа.

В связи с этим целью работы является совершенствование методов сбережения в децентрализованных энергетических системах объектов с малым теплопотреблением на основе грунтовых тепловых насосов.

Особый интерес в вопросах тепловой эффективности обусловлен таким уникальным свойством: на один атом углерода в молекуле метана приходится 4 атома водорода, тогда как в жидких топливах на один атом углерода приходится только 2 атома водорода. В этом случае в атмосферу выделяется значительно меньше парникового газа СО2.

Для повышения энергоэффективности существующих малых объектов энергопотребления требуется решить ряд актуальных задач:

1. Разработать методы энерго- и ресурсосбережения для существующих малых объектов энергопотребления путем сокращения площади наружных ограждающих конструкций и тепловой нагрузки помещений.

2. Разработать методы определения тепловой нагрузки тепловых потерь малых объектов для предлагаемого варианта в зависимости от изменения геометрических параметров.

3. Составить аналитические уравнения для определения тепловой мощности грунтового теплового насоса (ТН) в условиях промерзания и оттаивания вокруг него грунтового массива.

4. Разработать математическую модель обоснования предлагаемого варианта грунтового теплового насоса с горизонтальным трубным испарителем.

Рассмотрим предпосылки и выберем направления исследований по решению поставленных задач.

1.2 Анализ конструкции и способа расчета существующих тепловых насосов

Схема компрессорной грунтовой теплонаносной установки для теплоснабжения отдельного здания [9, 10] приведена на рисунке 2.1.

Вопросы теплового взаимодействия между грунтом и подземными теплообменниками исследовались многими авторами.

Решение отдельных вопросов этой важной задачи приводится в работах [14, 18, 21].

Исследованиями в этом направлении занимались С.С. Кутателадзе [34], Л.М. Альтшулер [1], Б.Н. Курицын [31, 32], Сухих А.А., Генералова К.С, Акимова И.А. [63], Букина В.Г. [9, 10], Огуречникова Л.А. [43, 45], Шорина С.Н. [84], Кутателадзе С.С. [34], Ким М. и ряд других зарубежных авторов [64, 102, 113, 115, 117, 118] и многие другие ученые. Подробная библиография по данному вопросу приводится в работе [1] и в условиях натурного эксперимента [36].

Существующее уравнение теплового баланса горизонтального трубного теплообменника грунтового теплового насоса, полученное указанными авторами [34, 84], в конечно-разностной форме формулируется следующим образом: количество теплоты, поступающей из окружающего полуограниченного массива q1, численно равно количеству теплоты, поступающей к теплообменной трубе теплового насоса q2, то есть

q1 = q2. (11)

Обобщенное уравнение теплового баланса (1.1) в развернутом виде, справедливое при постоянной температуре на поверхности грунта trp = const и отсутствии температурного градиента по глубине, можно представить в следующем виде:

2n(tи -to )(тк -тн ) = 2пХт (tгр -tи )(тк -тн)

Irl , 4h , (12)

—ln— + — ln—

X r ar r

и o o и

где hT - коэффициент теплопроводности талого грунтового массива. Вт/м-К; trp - естественная температура грунта на глубине укладки трубного теплообменника, °С;

tH - температура на поверхности антикоррозионной изоляции, °С; ги, го - радиус антикоррозионной изоляции и трубного теплообменника, м; а - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубного теплообменника к рабочему агенту, протекающему внутри трубного теплообменника, Вт/(м2-К).

Обобщенное уравнение теплового баланса (1.2) не учитывает теплоту промерзания и оттаивания грунта вокруг трубопровода. Неучет этого параметра может привести к значительной погрешности, поскольку его величина соизмерима с тепловым потоком q2, поступающим из талого грунта. Таким образом, в настоящее время отсутствуют достоверные методы расчета трубных теплообменников тепловых насосов для продолжительного зимнего периода теплоснабжения при наличии промерзания и оттаивания грунта вокруг трубопровода.

1.3 Выбор рабочих агентов в компрессионных тепловых насосах, исходя из требований защиты озонового слоя

Рабочие вещества, используемые в тепловых насосах, не должны разрушать озоновый слой атмосферы [17-23]. Озон О3 образуется за счет воздействия солнечного ультрафиолетового излучения на молекулу атмосферного кислорода (О2), в результате чего к ней присоединяется третий атом кислорода, то есть О2 +О = О3. На рисунке 1.1 последовательность образования молекулы озона показана как 1^2 ^3.

Рисунок 1.1 - Последовательность образования и разрушения озонового слоя атмосферы под воздействием ультрафиолетового излучения. Ключ: 1^2 ^3 -

последовательность образования молекулы озона О3 под воздействием ультрафиолетового излучения; последовательность разрушения молекулы озона показана как 1^4^-5 ^6^7 ^8 под воздействием ультрафиолетового излучения

Чем больше озона в атмосфере, тем больше ультрафиолетового излучения он поглощает. Однако озоновый слой атмосферы очень тонок. Если всем озоном атмосферы равномерно покрыть площадь в 45 квадратных километров, то получится слой толщиной всего в 0,3 см. Подсчитано [24, 25], что уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы на 1 % вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 4-6 %. ультрафиолетовые лучи оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая человека и животных более восприимчивыми к инфекционным заболеваниям, а также разрушают клетки растений.

Выявлено [24], что отдельные марки рабочих агентов, особенно фреоны, в молекулах которых содержатся атомы хлора и брома, применяющиеся в тепловых насосах, оказывают наиболее разрушающее воздействие на озоновый

слой. Это приводит к образованию «озоновых дыр» в атмосфере, к проникновению ультрафиолетового и гамма-излучения на землю. Оказавшись в воздухе, фреоны очень медленно в течение 100-150 лет поднимаются в стратосферу, достигая высот в 15-40 км, то есть той самой области, где располагается озоновый слой. Здесь молекулы фреонов взаимодействуют с молекулами озона. Под действием солнечной радиации молекулы фреона выделяют хлор и бром, которые расщепляют молекулы озона с образованием атомарного и обычного кислорода. В месте такого взаимодействия озон исчезает.

Значение вреда, наносимого озоновому слою, неодинаково для разных типов фреонов. Разрушающая способность фреона зависит, помимо других факторов, от количества атомов хлора и брома в молекуле, и от продолжительности его сохранения в атмосфере до саморазрушения. На рисунке 1. 1 последовательность разрушения молекулы озона показана как

Способность рабочего агента нанести вред озоновому слою оценивается потенциалом разрушения озонового слоя (ОВР). Потенциал разрушения озонового слоя - сравнительная мера и описывает, насколько вредным является вещество по сравнению с широко распространенным и наиболее опасным рабочим агентом - хлорофторуглеродом Я11, (химическая формула СБСЬ3) потенциал истощения озона которого принят за 1,0. Отсюда следует, что агент с потенциалом разрушения озона ОЭР = 2,0 является в два раза более вредным, чем Я11, а агент с ОЭР, равным 0,2, в пять раз менее вреден, чем Я11.

По степени разрушающей активности озонового слоя Земли рабочие агенты разделены на 3 группы [26]:

1. Хлорфторуглероды ХФУ, например такие как: Я11, Я12, Я13, Я113, Я114, Я115, Я500, Я502, Я503, Я12Б1, Я13Б1, обладают высокой озоноразрушающей активностью.

2. Гидрохлорфторуглероды ГХФУ, например такие как: Я21, Я22, Ю41Ь, R142b, R123, R124, имеют низкую озоноразрушающую активность.

3.а) Гидрофторуглероды ГФУ, например такие как: Я134, Я134а, Я152а, Я143а, Ю25, Я32, Я23, Я218, Я116, ЯС318, Я717 (БС), считаются полностью озонобезопасными.

3.б) Предельные углеводороды (НС), например такие как: Я290, Я600, R600a, R601, R601а, R601b, считаются также полностью озонобезопасными.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пикалов Александр Анатольевич, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Альтшуллер, Л. М. Температурное поле в массиве [Текст] / Л.М. Альтшуллер // ЖТФ XXVII. - 1957. - № 7. - С. 97-112.

2. Андриевский, Р. А. Пористые металлокерамические материалы [Текст] / Р. А. Андриевский. - М.: Металлургия, 1964. - 111 с.

3. Андрющенко, А. И. Термодинамические расчеты оптимальных параметров тепловых электростанций [Текст] / А. И. Андрющенко. - М.: Высш. шк., 1969. - 248 с.

4. Андрющенко, А. И. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых станций [Текст] / А. И. Андрющенко, Р. З. Аминов. - М.: Высш. шк., 1983. - 225 с.

5. Белоусов, В. В. Теоретические основы процессов газоочистки [Текст] / В. В. Белоусов. - М.: Металлургия, 1988. - 256 с.

6. Берхман, Е. И. Экономика систем газоснабжения [Текст] / Е. И. Берхман. - Л.: Недра, 1976. - 375 с.

7. Биргер, М. И. Справочник по пыле- и золоулавливанию [Текст] / М. И. Биргер, А. Ю. Вальдберг, Б. И. Мягков. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 312 с.

8. Будкин, А. Тосол или антифриз? [Текст] / А. Будкин // За рулем. - 1998. -№ 7. - С. 96-97.

9. Букин, В. Г. Холодильные машины, работающие на неазеотропных смесях хладагентов [Текст] / В. Г. Букин, А. Ю. Кузьмин. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2007. - 156 с.

10. Букин, В. Г. Экспериментальное исследование малых холодильных машин на смеси R22/R142b [Текст] / В. Г. Букин, А. Ю. Кузьмин // Холодильная техника. - 1996. - № 5. - С. 12-14.

11. Вальдберг, А. Ю. Технология пылеулавливания [Текст] / А. Ю. Вальдберг, Л. М. Исянов, Э. Я. Тарат. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1985. - 192 с.

12. Вильямс, А. Ф. Сжиженные нефтяные газы [Текст] / А. Ф. Вильямс, В. Л. Ломм. - 2-е изд., перераб. - М.: Недра, 1985. - 339 с.

13. Высокотехнологичные ГРП - путь к повышению надежности газораспределительных сетей [Текст] /А. Л. Шурайц [и др.] // Газ России. - 2010. -№ 4. - С. 56-60.

14. Гребер, Г. Основы учения о теплообмене [Текст] / Г. Гребер. - М.: Изд-во иностранной литературы, 1958. - 561 с.

15. Грин, X. Аэрозоли, пыли, дымы и туманы: пер. с англ. [Текст] / X. Грин, В. Лейн. - М.: Химия, 1969. - 428 с.

16. Единая система газоснабжения. Проблемы перехода к рынку [Текст] / под ред. Ю. И. Боксермана, В. А. Смирнова. - М.: ИЭН РАН Энергоцентр, 1993. - 224 с.

17. Зиганшин, М. Г. Проектирование аппаратов пылегазоочистки [Текст] / М. Г. Зиганшин, А. А. Колесник, В. Н. Посохин. - М.: Экопресс-ЗМ, 1998. - 505 с.

18 .Ингерсолл, Л.Р. Теплопроводность, ее применение в технике и геологии [Текст] / Л.Р. Ингерсолл, О.Д. Зобель, А.К. Ингерсолл. - М.-Л.: Машгиз, 1959. -259 с.

19. Ионин, А. А. Газоснабжение [Текст] / А А. Ионин. - М.: Стройиздат, 1989. - 438 с.

20. Карякин, Е. А. Промышленное газовое оборудование: справочник [Текст] / Е. А. Карякин. - 6-е изд., перераб. и доп. - Саратов: Газовик, 2013. - 1240 с.

21.Карслоу, Г. Теплопроводность твердых тел. Пер. с англ. [Текст] / Г. Карслоу, Д. Егер. - М.: Наука, 1964. - 487 с.

22. Киотский протокол к рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата [Электронный ресурс]. - URL: http://bellona.ru/2007/05/08/kiotskij-protokol-k-ramochnoj-konvents/(дата обращения 21.02.20 г.).

23. Кирш, В. А. Аэрозольные фильтры из пористых волокон [Текст] / В. А. Кирш // Коллоидный журнал. - 1996. - Т. 58. - С. 786-791.

24. Коузов, П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов [Текст] / П. А. Коузов. - Л.: Химия, 1987. - 264 с.

25. Коузов, П. А. Очистка газов и воздуха в химической промышленности [Текст] / П. А. Коузов, А. Д. Мальгин, Г. М. Скрябин. - СПб.: Химия, 1993. - 320 с.

26. Курицын, Б. Н. Методические вопросы оптимизации систем снабжения сжиженным газом сельской местности [Текст] / Б. Н. Курицын, В. Г. Голик // Методические вопросы энергоснабжения сельской местности: материалы Всесоюз. сем. - Иркутск: Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1989. - С. 183-198.

27. Курицын, Б. Н. Оптимизация геометрических параметров резервуарных установок сжиженного газа [Текст] / Б. Н. Курицын, А. П. Усачев, О. Б. Шамин // Совершенствование систем теплогазоснабжения и вентиляции: межвуз. науч. сб. -Саратов: СГТУ, 1994. - С. 64-71.

28. Курицын, Б. Н. Оптимизация систем теплогазоснабжения и вентиляции [Текст] / Б. Н. Курицын. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1992. - 160 с.

29. Курицын, Б.Н. Системы снабжения сжиженным газом [Текст] / Б.Н. Курицын. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1988. - 196 с.

30. Курицын, Б. Н. Тепловой расчет проточных испарителей [Текст] / Б. Н. Курицын, В. П. Богданов, А. П. Усачев // Жилищное и коммунальное хозяйство. - 1978. - № 1. - С. 36-37.

31. Курицын, Б. Н. Теплообмен в парогенераторах сжиженного углеводородного газа с промежуточным теплоносителем [Текст] / Б. Н. Курицын, А. П. Усачев // Тр. Сарат. науч. центра жил.-коммун. акад. РФ. -Саратов: Надежда, 1997. - Вып. 1. - С. 53-62.

32. Курицын, Б.Н. Теплопроводность массива с изотермической полостью [Текст] / Б.Н. Курицын // XXXIII науч.-техн. конф. - Саратов, 1970. - С. 55-57.

33. Курицын, Б. Н. Экономические предпосылки к выбору источника энергоснабжения зданий [Текст] / Б. Н. Курицын, А. П. Усачев, О. Б. Шамин // V Междунар. съезд АВОК. - М.: Изд-во ГП Информрекламиздат, 1996. - С. 105-110.

34. Кутателадзе, С. С. Основы теории теплообмена [Текст] / С. С. Кутателадзе. - М.: Атомиздат, 1979. - 415 с.

35. Ложкин, А. Н. Исследование теплопотерь подземных трубопроводов методом электротепловых аналогий [Текст] /

A. Н. Ложкин, Ю. В. Голевинский // Тепловые сети: Работы научно-исследовательских институтов и промышленных организаций ОНТИ. - М.-Л., 1936. -С. 58-76.

36.Лукьянов, В.С. Расчет глубины промерзания грунтов [Текст] /

B.С. Лукьянов, М.Д. Головко. - М.: Недра, 1971. - 215 с.

37. Мартыновский, В. С. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов [Текст] / В. С. Мартыновский. - М.: Энергия, 1979. - 285 с.

38. Мелентьев, Л. А. Оптимизация развития и управления больших систем энергетики: учеб. пособие [Текст] / Л. А. Мелентьев. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1982. - 319 с.

39. Мелентьев, Л. А. Системные исследования в энергетике [Текст] / Л. А. Мелентьев. - 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Наука, 1983. - 456 с.

40. Методические рекомендации по оценке эффективности проектов и их отбору для финансирования [Текст]: утв. Госстроем России № 7-12/47 от 31.03.94. -М.: Информэлектро, 1994. - 84 с.

41. Михеев, М. А. Основы теплопередачи [Текст] / М. А. Михеев, И. М. Михеева. - М.: Энергия, 1973. - 320 с.

42. Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой [Текст]. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.un.org/ru/documents/ decl_conv/conventions/pdf/montreal.pdf (дата обращения 21.02.20 г).

43. Накоряков, В. Е. Термодинамическое обоснование выработки электроэнергии на парогазовой смеси с переменным составом компонентов [Текст] / В. Е. Накоряков, Л. А. Огуречников // Известия Российской академии наук. Энергетика. - 2013. - № 6. - С. 3-9.

44. Новая энергетическая политика России [Текст] / под ред. Ю. К. Шафраник. - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 512 с.

45. Огуречников, Л. А. Конденсация R32/R134а в технологии теплонасосного теплоснабжения [Текст] / Л. А. Огуречников // Холодильная техника. - 2011. - № 2. - С. 46-48.

46. Пат. 158000. Российская Федерация, МПК В 01 D 46/00. Установка грубой очистки природного газа с цилиндрическим фильтрующим элементом сетчатого типа [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. В. Рулев, Д. В. Салин. -заявитель и патентообладатель - ОАО «Гипрониигаз. - № 2014151039/05; заявл. 16.12.2014; опубл. 20.12.2015, Бюл. № 35. Приоритет от 16.12.201 г. -8 св.га/аиШогв/ЦвасЬеу/ Usachev_7.pdf.

47. Пат. на изобретение Яи №2658414 С1 Способ получения рабочего агента в компрессионном тепловом насосе [Текст] / А. П. Усачев, А. В. Рулев, Е. Ю. Усачева. -С приоритетом от 20.06.2017. - Опубл. 21.06.2018. - Бюл. № 18.

48. Пат. на полезную модель Яи 196974Ш. Устройство для двухступенчатой очистки от твердых частиц природного газа высокого давления [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. В. Рулев, А. В. Бирюков, А. А. Пикалов. -23.03.2020. - Заявка № 2019132265 от 11.10.2019.

49. Пат. на полезную модель № ЯШ65142Ш. Узел перекрытия люка газового оборудования высокого давления [Текст] / А. Л. Шурайц, А. П. Усачев, А. А. Пикалов, З. М. Усуев. - Зарегистрирован 15.09.2016 г., с приоритетом от 19.01.2016. - Заявка № 2019132265 от 11.10.2019.

50. Пикалов, А. А. Моделирование теплообмена горизонтального одиночного испарительного трубопровода грунтового теплового насоса [Текст] / А. А. Пикалов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения. - 2018. - № 1. -С. 143-150.

51. Пикалов, А. А. Разработка начальных положений системного анализа компрессионных тепловых насосов на основе зеотропных смесей и приведение их

конкурирующих вариантов к единой структуре [Текст] / А. А. Пикалов, А. В. Рулев, Е. Ю. Усачева // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения. - 2018. - № 1. - С. 144-151.

52. Преображенский, Н. И. Сжиженные газы [Текст] / Н. И. Преображенский. -Л.: Недра, 1975. - 227 с.

53. Рулев, А. В. Определение границ режимов течения парожидкостной пропан-бутановой смеси в проточных трубных испарителях [Текст] / А. В. Рулев, А. П. Усачев // Нефтегазовое дело: электронный научный журнал. -2013. - № 1. -С. 547-554. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.ogbu

54. Рулев, А. В. Определение интенсивности теплообмена в проточных испарителях пропан-бутановых смесей с кипением жидкой фазы внутри труб [Текст] / А. П. Усачев, А. В. Рулев // Нефтегазовое дело: электронный научный журнал. - 2012. - № 6. - С. 376-385 [Электронный ресурс]. - URL: http://www.ogbus.ru/authors/Usachev/Usachev_6.pdf

55. Рулев, А. В. Разработка методических положений по тепловому расчету конденсаторов тепловых насосов, использующих в качестве рабочих агентов зеотропные смеси [Текст] / А. В. Рулев, Е. Ю. Усачева // Региональная архитектура и строительство. - 2018. - № 2 (35). - С. 146-151.

56. Симонов, В. Ф. Критерии сопоставления и оптимизации энергосберегающих решений в рыночных условиях [Текст] / В. Ф. Симонов, А. И. Попов, Р. А. Попов // Межвуз. науч. семинар по проблемам теплоэнергетики. - Саратов: СГТУ, 1996. - С. 87-91.

57. Симонов, В. Ф. Разработка алгоритма определения эксергетического КПД децентрализованных сберегающих систем энергоснабжения малых объектов АПК [Текст] / В. Ф. Симонов, А. П. Усачев // Промышленная теплотехника: межвуз. науч. сб. - Саратов: СГТУ, 1998. - С. 57-63.

58. Системные исследования в энергетике в новых социально-экономических условиях [Текст] / В. П. Булатов, Н. И. Воропай, А. З. Гамм и др. -Новосибирск: Наука, 1995. - 189 с.

59. СП 23-01-2004. Свод правил по проектированию тепловой защиты зданий [Текст]. - М.: ФГУП, 2004. - 239 с.

60. Строительные нормы и правила (СНиП 23-02-2003). Тепловая защита зданий [Текст]. - М.:ФГУП, 2004. - 46 с.

61. Строительные нормы и правила (СНиП 23-02-2003)Ютопление, вентиляция [Текст]. - М.: Стройиздат, 2001. - 136 с.

62. Строительные нормы и правила (СНиП 2.01.01-2001). Строительная климатология и геофизика [Текст]. - М.: Стройиздат, 2001. - 136 с.

63. Сухих, А. А. Испытания теплового насоса для теплоснабжения индивидуального дома [Текст] / А. А. Сухих, К. С. Генералов, И. А. Акимов // Техника низких температур на службе экологии: труды МГУИЭ. - М.: МГУИЭ, 2000. - С. 49-53.

64. Теплопередача в двухфазном потоке [Текст]: пер. с англ. / под ред. Д. Баттерворса и Г. Хьюитта.- М.: Энергия, 1980. - 328 с.

65. Тиличеев, М. Д. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов. Вып. 2 [Текст] / М. Д. Тиличеев. - М.-Л.: Гостоптехиздат, 1947. -458 с.

66. Топливно-энергетический комплекс России: ключевые проблемы и приоритеты развития [Текст] / под ред. А. П. Меренкова, М. Б. Чельцова. -Новосибирск: Наука, 1995. - 312 с.

67. Тугунов, П.И. Тепловые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов [Текст] / Тугунов П.И., Новоселов В.Д. - М.: Недра, 1981. -177 с.

68. Усачев, А. П. Выбор направления исследования по разработке цилиндрического газового фильтра предварительной и тонкой очистки [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. О. Хомутов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2017. - С. 57-63.

69. Усачев, А. П. Комплексная оптимизация сберегающих систем энергоснабжения малых агропромышленных предприятий [Текст] / А. П. Усачев //

Современное строительство: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза: Пенз. гос. арх.-строит. акад., 1998. - С. 201-204.

70. Усачев, А. П. Математическая модель оптимизации геометрических параметров фильтров, располагаемых в обогреваемых помещениях [Текст] / А. П. Усачев, С. В. Густов // Нефтегазовое дело. - Уфа, 2014. - № 4. -С. 279-301.

71. Усачев, А. П. Математическое моделирование оптимальной формы фильтров со сварным корпусом [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, С. В. Густов, П. В. Шерстюк // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы Десятой Всерос. науч.-практ. конф. в рамках Х Российского энергетического форума. -Уфа: ИПТЭР, 2010. - С. 63-64.

72. Усачев, А. П. Математическое моделирование и комплексная оптимизация сберегающих систем энергоснабжения малых потребителей [Текст] / А. П. Усачев // Вопросы совершенствования региональных энергетических систем и комплексов: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 1999. - С. 60-66.

73. Усачев, А. П. Обоснование актуальности разработки математической модели по определению оптимального соотношения высоты к диаметру корпуса фильтра при его размещении в отапливаемом помещении [Текст] / С.В. Густов, А. П. Усачев, К.А. Наумов // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XIV Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2014. -С. 234-235.

74. Усачев, А. П. Определение оптимальной величины отношения высоты к диаметру корпуса фильтра размещаемого в обогреваемом помещении [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XIV Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2014. - С. 245-247.

75. Усачев, А. П. Определение тепловой производительности грунтового теплового насоса с горизонтальным трубным теплообменником / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. В. Рулев, А. А. Пикапов // Международный технико-экономический журнал. - 2021. - № 5. - С. 10-19.

76. Усачев, А.П. Применение нетрадиционных возобновляемых источников энергии и топлива в системах теплогазоснабжения и вентиляции: учеб. пособие [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.В. Рулев. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2019. -100 с.

77. Усачев, А. П. Разработка математической модели оптимизации формы фильтров, размещаемых в шкафных газораспределительных пунктах [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, П. В. Шерстюк // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ГУП «ИПТЭР», 2010. - Вып. 4 (82). -С. 145-155.

78. Усачев, А. П. Разработка принципов компоновки и расчета сберегающей децентрализованной системы теплоснабжения установок газовой очистки [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. В. Рулев, А. А. Пикалов // Международный технико-экономический журнал. - 2021. - № 4. - С. 7-17.

79. Усачев, А. П. Структурирование и определение внешних связей сберегающих систем энергоснабжения малых потребителей [Текст] / А. П. Усачев // Вопросы совершенствования региональных энергетических систем и комплексов: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 1999. - С. 74-81.

80. Усачев, А. П. Технико-экономическая модель оптимального функционирования децентрализованной сберегающей системы энергоснабжения [Текст] / А. П. Усачев // Совершенствование архитектурных решений, строительных конструкций, технологий и организации строительства: межвуз. науч. сб. - Саратов: СГТУ, 1998. - С. 179-185.

81. Усачев, А. П. Целевая функция, устанавливающая требования к системе защите, предотвращающей падение давления природного газа на фильтрующем элементе установки очистки сверх максимально допустимого значения [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, С. В. Густов, В. П. Желанов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ИПТЭР, 2011. -Вып. 4 (86). - С. 164-173.

82. Усачев, А. П. Экологически чистые сберегающие системы энергоснабжения малых удаленных агропромышленных предприятий [Текст] / А. П. Усачев // Проблемы охраны производственной и окружающей среды: материалы Междунар. науч.-техн. конф. - Волгоград: ВолгГАСА, 1997. -С. 130-131.

83. Усачева, Е. Ю. Выбор смесей рабочих агентов и их состава в компрессионных тепловых насосах систем теплогазоснабжения и вентиляции для нагрева и охлаждения сред с ограниченной теплоемкостью [Текст] / А. Л. Шурайц, А. В. Рулев, Е. Ю. Усачева // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2017. - № 4 (48). - С. 47-57.

84. Шорин, С. Н. Теплопередача [Текст] / С. Н. Шорин. - М.: Высш. шк., 1964. - 490 с.

85. Шурайц, А. Л. Метод расчета газовых фильтров твердых частиц, обеспечивающий экономию металло- и капиталовложений [Текст] / А. Л. Шурайц, С. В. Густов, А. П. Усачев // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 2010. -С. 44-54.

86. Шурайц, А. Л. Методические основы компоновки фильтрующих картриджей грубой и тонкой очистки газа внутри одного устройства [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. О. Хомутов // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 8-й Междунар. науч.-техн. конф. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2018. - 134-135.

87. Шурайц, А. Л. Методические положения по повышению эффективности установок грубой очистки природного газа от твердых частиц в системах газоснабжения: учеб. пособие [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, С. В. Густов, А. В. Рулев. - Саратов: СГТУ, 2012. - 80 с.

88. Шурайц, А. Л. Обоснование типа системы очистки природного газа, устанавливаемой перед регулирующей, предохранительной, защитной арматурой и узлами учета газорегуляторных пунктов [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц,

С. В. Густов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ИПТЭР, 2011. - Вып. 1 (83). - С. 159-167.

89. Шурайц, А. Л. Определение геометрических параметров фильтрующих элементов сетчатых фильтров [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, С. В. Густов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. -Саратов: СГТУ, 2010. - С. 32-37.

90. Шурайц, А. Л. Определение степени засорения фильтрующего элемента сетчатого типа твердыми частицами, согласно предлагаемой математической модели [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 188-191.

91. Шурайц А. Л. Предпосылки к разработке математической модели для определения падения давления на фильтрующем элементе сетчатого типа в процессе его засорения твердыми частицами [Текст] / А. Л. Шурайц, С. В. Густов // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 181-182.

92. Шурайц, А. Л. Приведение к единой структуре конкурирующих вариантов цилиндрических установок газовой очистки [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. О. Хомутов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2018. - С. 68-75.

93. Шурайц А. Л. Разработка математической модели по определению оптимального соотношения высоты к диаметру корпуса фильтра при его размещении в отапливаемом помещении [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XIV Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2014. - С. 236-237.

94. Шурайц, А. Л. Разработка математической модели технико -экономического обоснования двухступенчатой установки газовой очистки [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. О. Хомутов // Научно-технические

проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч. -практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2018. -С. 80-84.

95. Шурайц, А. Л. Разработка рекомендаций и технических решений по снижению металлоемкости систем очистки природного газа от твердых частиц [Текст] / А. П. Усачев, С. В. Густов, П. В. Шерстюк // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ИПТЭР, 2011. - Вып. 3 (85). -С. 158-165.

96. Шурайц А. Л. Разработка уточненной математической модели для определения падения давления на фильтрующем элементе сетчатого типа в процессе его засорения твердыми частицами [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 185-187.

97. Шурайц, А. Л. Существующее состояние и разработка подходов по снижению металлоемкости и капиталоемкости газовых фильтров [Текст] / А. Л. Шурайц, С. В. Густов // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы ХШ Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2013. - С. 323-324.

98. Шурайц, А. Л. Технико-экономическое обоснование использования цилиндрических фильтрующих элементов предварительной и тонкой очистки, располагаемых в одном корпусе установки газовой очистки [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. О. Хомутов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2018. - С. 80-84.

99. Шурайц, А. Л. Целевая функция по определению перепада давления на фильтрующем элементе сетчатого типа в процессе его засорения твердыми частицами [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов: материалы науч.-практ. конф. в рамках Международного нефтегазового форума «ГАЗ. НЕФТЬ. ТЕХНОЛОГИИ - 2012». - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 346-348.

100. Шур, И. А. Газорегуляторные пункты и установки [Текст] / И. А. Шур. -Л.: Недра, 1985. - 288 с.

101. Энергетический комплекс СССР [Текст] / под ред. Л. А. Мелентьева и А. А. Макарова. - М.: Экономика, 1983. - 264 с.

102. Юсида, Х. Теплообмен при двухфазном течении фреона 12 в горизонтальных трубах [Текст] / Х. Юсида, С. Ямагучи // Достижения в области теплообмена: сб. статей. - М.: Мир, 1970. - С. 252-272.

103. AGA. Tera Demand [Text] /Market place Model. DY/YR: 11/20/92. - 35 p.

104. Billings, C. E. Fabric filter installations for flue gas fly ash control [Text] / C. E. Billings // Powder Technology. - 1977. - Vol. 18. - P. 79-110.

105. Billings, C. E. Handbook of Fabric Filter Technology [Text] / C. E. Billings, J. Wilder. - 1970. - Vol. 1. - 649 p.

106. Borguardt, R. H. Filtration characteristics of fly ash from a pulverized coal-fired power plant [Text] / R. H. Borguardt, R. E. Harrington, P. W. Spaite // J. Air Poll. Contr. Assoc. - 1968. - Vol. 18. - No. 6. - P. 387-390.

107. dogging model for coarse and fine filtering cloths of filtering cylindrical elements, preventing sedimentation of mechanical impurities in their gap -FarEastCon-2020» [Text]: International multi-conference on industrial engineering and modern technologies. To cite this article: A. P. Usachev et al. - 2021. - IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 720 (2021) 012141, doi:10.1088/1755-1315/720/1/012141.

108. Demand Committee Basecase [Text]. - Proposed Final Version, 1994. -

85 p.

109. Dennis, R. Fabric filter cleaning by intermittent reverse air pulse [Text] / R. Dennis, L. Silvermann // ASHRAE J. - 1962. - Vol. 4. - No. 3. - P. 43-52.

110. Filtered absorption a granules calcaires pour gas de fume [Text] // L'Industrie Ceramique [Text]. - 1984. - V. 5. - 783. - P. 341.

111. Forchheimer, G. Uber die Erwarming des Wassers in Leitungen[Text] / G. Forchheimer. - Hannover, 1888. - 245 p.

112. Guo, B. Natural Gas Engineering Handbook: [Text] / B. Guo, A. Ghalambor. - 2nd ed. - Gulf Publishing Company, Houston, Texas, - 2012. XX, -472 p.

113. Jianyong, C. of new refrigeration cycle using mixture R32/R134a for reinstall air conditioner applications [Text] / C. Jianyong, Yu. Janlin // Energy and Buildings. 40. - 2008. - P. 171- 179.

114. Harrop, M. Textile fibers for hot gas filtration [Text] / M. Harrop. -Filtration and Separation. - 1975. - Vol. 12. - No. 1. - P. 26-28

115. Ho-Saeng Lu. Thermodynamic performance of R32/R152a mixture for water source heat pumps [Text] / Ho-Saeng lu, Hyeon-Ju Kim, Dong-Gyu Kang, Djngsoo Jung // Energy 40. - 2012. - P. 251-257.

116. Hutten, I. M. Handbook of Nonwoven Filter Media [Text] / I. M. Hutten. -2nd ed. - Butterworth Heinemann, 2016. - 660 p.

117. Kim, M. Experimental study on the performance of heat pump system ninth refrigerant mixtures composition change [Text] / M. Kim, M.S. Kim, Y. Kim // Energy. -2004. - Vol. 24 - P. 1053-1068.

118. Kim, T. S. Cycle analysis and heat transfer characteristics of heat pump using R22/ R142b refrigeration [Text] / T. S. Kim, T. Y. Shin, M. Kim // Sand Ro S.T. -1994. - Vol. 17. - № 6. - P. 391-399.

119. Kirsch, A. A. The theory of aerosol filtration with fibrous filters [Text] / A. A. Kirsch, J. B. Stechkina // In Fundamental of Aerosol Science. - Fd. Shaw D. -New York, 1978. - P. 165-256.

120. Liu, Z. Improved design of two-stage filter cartridges for high sulfur natural gas purification [Text] / Z. Liu //Separation and Purification Technology. - 2018. -T. 198. - C. 155-162.

121. Mokhatab, S. Handbook of Natural Gas Transmission and Processing. [Text] / S. Mokhatab, W.A. Poe. - 2nd ed. - Elsevier Inc., - 2012. - 802 p.

122. Purchas, D. Handbook of Filter Media [Text] / D. Purchas. - 2nd ed. -Elsevier Science, 2002. - P. 572.

123. Shaw, H. Porous ceramics for filtration and diffusion [Text] / H. Shaw // Filtration and Separation. - 1977. - Vol. 8. - No. 6. - P. 755-759.

124. S.p.A. «Pietro Fiorentini». Cartridg filters HFA/60TRC [Text]. - Milano, Italy, Via Rosellini, 1. - P. 47.

125. Parker, H. W. Air pollution [Text] / H. W. Parker. - New-Jersey, Prentice-Hall Inc., 1977. - 288 p.

126. Sutherland, K. Filters and Filtration Handbook. [Text] / K. Sutherland. - 5th ed. - Elsevier Science, 2008. - 523 p.

127. Tien, Ch. Principles of Filtration [Text] / Ch. Tien. - Elsevier, Oxford, 2013. -

360 p.

128. Trevor, S. Filters and Filtration: Handbook [Text] / S. Trevor. - Elsevier Butterworth Heinemann, 2016. - 5th ed. - 444 p.

129. Usachev, A. P. Method description for arranging coarse and fine gas purification filtering cartridges within one device / A. P. Usachev, A. L. Shurayts, A. O. Khomutov // Oil and Gas Engineering (0GE-2018) AIP Conf. Proc. 2007. 030010-1-030010-7. - URL: https://doi.org/10.1063Z1.5051871

130. Usachev, A. P. Development of Principle and Methodological Provisions for Installation Site and Design of Pressure Drop Sensors for Coarse and Fine Purification Filtering Cartridges Located in a Single Vessel of a Two-Stage Gas Filter [Text] / A. P. Usachev, A. L. Shuraits, A. A. Pikalov. To cite this article: A. P. Usachev et al. 2020 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci.459 022056 View.

131. Usachev, A. P. Feasibility of construction and installation site of differential pressure sensors for gas energy efficient plant for coarse and fine purification. [Text] / A. P. Usachev., A. L. Shuraits, A. A. Pikalov, A. V. Rulev, A. V. Biryukov. - To cite this article: A. P. Usachev et al. - 2021. - IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1089 012045 the article online for updates and enhancements. International Conference on Energy System.

132. Wenqi, F. Feasibility Study on the Ultrasonic Cleaning for the Filter Element of the Nature Gas Filter [Text] / F. Wenqi, N. I. E. Song // Oil-Gas Field Surface Engineering. - 2018. - T. 5. - P. 008.

Приложение А

АО «ГИПРОНИИГАЗ»

ГОЛОВНОЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ГАЗА В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

СТО

03321549-0-2021 _

СТАНДАРТ регистрационный номер

ОРГАНИЗАЦИИ

_2018

год утверждения

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ МЕТОДОВ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБОГРЕВАЕМЫХ УСТАНОВКАХ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Издание официальное

ПРЕДИСЛОВИЕ

108 Саратов 2021

1 РАЗРАБОТАН АО «Гипрониигаз» Головной научно-исследовательский и проектный институт по использованию газа в народном хозяйстве,

ИСПОЛНИТЕЛИ Шурайц А.Л., Усачев А.П., Бирюков А.В., Хомутов А.О., Рулев А.В., Пикалов А.А.

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом № от 2018 г.

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

Нормативные ссылки ..................................................................................................................

1. Выбор направлений исследования по совершенствованию методов энергосбережения в промышленных обогреваемых установках

газовой очистки .......................................................................................................................

1.1. Энергоснабжение существующих двухступенчатых цилиндрических установок грубой и тонкой очистки природного газа.........................................................................

1.2 Анализ конструкции и расчета существующих тепловых насосов..............................

1.3 Выбор рабочих агентов и их состава в компрессионных тепловых насосах

1.4 Определение температурных условий в тепловом насосе, использующем в качестве рабочих агентов чистые вещества и их смеси..................................................

1.5 Обоснование состава рабочего агента в тепловых насосах.

выбор направления исследований.......................................................................................

Выводы ..........................................................................................................................................

2. Разработка методов энергосбережения в промышленных обогреваемых установках газовой очистки..................................................................................................

2.1 Разработка принципов энергосбережения в промышленных обогреваемых установках газовой очистки на основе предлагаемых методов сокращения размеров дцу............................................................................................................................

2.1.1 Разработка принципов энергосбережения в промышленных обогреваемых установках газовой очистки на основе размещения фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки........................................................................................................

2.1.2 Разработка принципов энергосбережения в промышленных обогреваемых установках газовой очистки на основе размещения датчиков перепада давления сразу до и после цфэ грубой и тонкой очистки, устанавливаемых в одном корпусе .

2.1.3. Разработка принципов энергосбережения в промышленных обогреваемых установках газовой очистки на основе новой конструкции узла для демонтажа цфэ грубой и тонкой очистки........................................................................................................

Выводы ..................................................................................................................................

3. Разработка математической модели

обоснования применения теплового насоса

с грунтовым теплообменником...................................................................................

3.1 Применение основных положений системного анализа при обосновании теплового насоса с грунтовым теплообменником ...................................................

3.2. Разработка математической модели обоснования применения предлагаемого варианта............................................................................................................................

3.3. Выявление условий сопоставимости конкурирующих вариантов ТН

с трубными испарителями.............................................................................................

Выводы ..................................................................................................................................

Приложение Б

АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов диссертационной работы Пикалова Александра Анатольевича, выполненной на тему: Совершенствование методов энергосбережения в промышленных обогреваемых установках очистки природного газа»

Задачи, решаемые в диссертационной работе:

1.. Разработать комплекс методов экономии теплоты в промышленных обогреваемых установках газовой очистки на основе: размещения фильтрующих цилиндрических элементов грубой и тонкой газовой очистки в едином корпусе установки очистки один внутри другого.

2. Разработать формулы для определения тепловых потерь помещения для предлагаемого варианта в зависимости от геометрических параметров фильтрующих элементов, размещаемых в одном корпусе установок очистки.

3. Составить аналитические уравнения для определения теплового потока к горизонтальному испарительному трубопроводу грунтового теплового насоса (ТН) в условиях промерзания вокруг него фунта.

4. Разработать математическую модель обоснования для предлагаемого варианта грунтового теплового насоса с горизонтальным трубным испарителем.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в разработке: метода экономии теплоты в промышленных обогреваемых установках газовой очистки на основе размещения фильтрующих цилиндрических элементов грубой и тонкой газовой очистки и датчиков перепада давления внутри одного корпуса установки очистки, а также в разработке уравнений для определения тепловой мощности систем обогрева, равных потерям помещения для размещения промышленных установок газовой очистки предлагаемой установки очистки, учитывающих сокращение геометрических параметров фильтрующих элементов и датчиков перепада давления, размещаемых внутри одного корпуса; аналитических выражений для определения длины и теплового потока к фунтовому теплообменнику для обогрева помещения, учитывающие циклическое промерзание и оттаивание окружающего трубопровод грунта на основе принципа квазистационарных состояний.

Предложенная конструкция установки очистки, защищенная патентом яи 196974 111 от 23.03.2020 г., и методы ее расчета внедрены в стандарт организации СТО АО «Гипрониигаз» 03321549-047-2018.