Energy Engineering and Control Systems. – 2015. – Vol. 1, No. 1

Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/30425

Науковий журнал

Засновник і видавець Національний університет «Львівська політехніка». Виходить двічі на рік з 2015 року.

Energy Engineering and Control Systems = Енергетика та системи керування : науковий журнал / Lviv Politechnic National University ; editor-in-chief Yevhen Pistun. – Lviv : Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2015. – Volume 1, number 1. – [80] р.

Browse

Now showing 1 - 14 of 14

High-speed computer simulation of electrical circuits
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Moroz, Volodymyr; Sivyakova, Galina
The well-known numerical-analytic method based on zeroes/poles matching (as z-transform realization) of equivalent transfer function or complex impedance (conductivity) in Laplace domain was proposed for high-speed computer analysis of electric circuits’ transients. The advantages of this method were illustrated on simple examples of the computer models of the first order electric circuit (RC-circuit that correspond to real pole) and second order electric circuit (RLC-circuit that correspond to complex pair of poles). These models were verified to the computer models based on the analytic method using the Laplace transform. The method can be applied to modern computer programs of power systems stability analysis, electrical circuits' transients' calculations and common systems dynamic analysis. Для високошвидкісного комп’ютерного моделювання перехідних процесів в електричних колах запропоновано використати давно відомий метод відповідності нулів/полюсів (як одну з реалізацій z-перетворення) відповідної неперервної передатної функції чи комплексного імпедансу (провідності) в області перетворень за Лапласом. Переваги цього методу показано на простих прикладах комп’ютерних моделей електричного кола першого порядку (RC-коло, яке відповідає одному дійсному полюсу) і кола другого порядку (RLC-коло, яке відповідає парі комплексно-спряжених полюсів). Отримані моделі були перевірені з використанням комп’ютерних моделей, які одержані аналітичним методом з використанням перетворення Лапласа. Метод може використовуватися в сучасних комп’ютерних програмах для аналізу стійкості електроенергетичних систем, розрахунку перехідних процесів в електричних колах та аналізу динаміки інших технічних систем.
Зміст до "Energy Engineering and Control Systems" Volume 1, number 1
(Lviv Polytechnic National University, 2015)
Heat stability in exterior walls in the summer
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Zhelyh, Vasyl; Shapoval, Stepan; Hensetskyy, Mykola; Venhryn, Iryna
One of the main parameters that determine room climate is the internal temperature therein, which depends on projected external construction of the building. So, first of all, the article analyzes the heat resistance of the external construction of the building which is derived from thermal protection of the building, especially in the summer. Thermal effect on the external construction of the building has been analyzed primarily from the point of impact of solar radiation on the construction in the summer. Parameters that affect the thermal resistance of the external construction of the building during the summer season have been investigated, namely the relationship between the solar radiation absorption coefficient by the material of the external construction of the building and dependence of the temperature fluctuations amplitude on the external construction of the building has been examined. The influence of airflow in July, as an important parameter that affects the heat transfer coefficient of the outer surface of the external construction of the building for summer conditions has been analyzed. Одним із основних параметрів, що визначає мікроклімат приміщення, є внутрішня температура у ньому, яка залежать від запроектованого зовнішнього захищення. Тому насамперед у статті проаналізовано теплостійкість захищення, яка є похідною від теплозахисту будівлі, зокрема в літній період. Теплове надходження на зовнішнє огородження проаналізовано переважно з точки впливу сонячної радіації на конструкцію в літній час. Досліджено параметри, які впливають на теплостійкість захищення в літній період року, а саме: розглянуто взаємозв’язок коефіцієнта поглинання сонячної радіації матеріалом зовнішнього захищення й залежності амплітуди коливання температури на внутрішній поверхні захищення. Проаналізовано вплив швидкості повітряного потоку в липні як важливого параметра, що впливає на коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні захищення для літніх умов.
The energy efficiency of the solar heating system with combined solar collector
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Shapoval, Stepan
This article analyzes the influence of transparent coating on the efficiency of the combined solar collector. The prospects of solar heating systems’ usage, their main problems and their solutions are described. Heat of roofing material of the building was shown to be effectively used. The task is to increase the efficiency of the combined solar collector. The results of researches of the amount of solar radiation on the combined solar collector in the gravitational system of solar heating are described. The corrugated heat sink was shown to improve the efficiency of solar collector. The importance of the protection of solar collectors by the transparent coating was described. The matrix planning of three-factor experiment with interaction of factors was composed. The analytical and graphical dependences of the efficiency of the combined solar collector with a transparent coating and without it on the angles of incidence of the heat flux and its intensity were described. The changes in the effectiveness of the combined solar collector with transparent coating were shown. Проаналізовано вплив прозорого покриття на ефективність комбінованого геліоколектора. Описано перспективи використання систем сонячного теплопостачання, основні їхні проблеми та способи їх вирішення. Показано, що можна ефективно використовувати тепло покрівельного матеріалу будівлі. Поставлено завдання підвищити ефективність комбінованого геліоколектора. Описано результати досліджень надходження сонячного випромінювання на комбінований геліоколектор у гравітаційній системі сонячного теплопостачання. Показано, що гофрований теплопоглинач дає змогу підвищити ефективність геліоколектора. Описано важливість захисту геліоколекторів прозорим покриттям. Cкладено матрицю планування трифакторного експерименту із урахуванням взаємодії факторів. Відображено аналітичні та графічні залежності ефективності комбінованого геліоколектора з прозорим покриттям та без нього від кутів падіння теплового потоку та його інтенсивності. Показано, наскільки змінюється ефективність комбінованого геліоколектора під час покриття його прозорим захищенням.
Титульний аркуш до "Energy Engineering and Control Systems" Volume 1, number 1
(Lviv Polytechnic National University, 2015)
До 75-річчя академіка НАН України Геннадія Григоровича Півняка
(Lviv Polytechnic National University, 2015)
Fuzzy identification of technological objects
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Horbiychuk, Mykhailo; Humeniuk, Taras; Povarchuk, Dmytro
In practice, information on statistical characteristics of series mode interference is available only in certain cases. Moreover, for this or that reason input variables are measured inexactly, and their values can be specified with some uncertainty. The identification task is significantly complicated when the measuring signal passes through a natural channel with unknown statistical characteristics. This is, for instance, the case with well drilling when axial weight on the drilling bit and drilling bit rotations per minute are gauged by above-ground devices. The study resulted in developing a method of building polynomial empirical models for a case when input factors are fuzzy variables with known Gaussian membership functions. The output variable of the model was shown to be also a fuzzy variable in such conditions; the corresponding membership function on the basis of which the identification task is formulated was obtained. To determine the parameters of the model with fuzzy input factors, the least square method was applied, which allowed obtaining a respective formula incorporating the information on input factors fuzziness. На практиці інформація про статистичні характеристики адитивної перешкоди є доступною лише в окремих випадках. Більш того, вхідні величини з тих чи інших причин вимірюються неточно і їхні значення можна вказати з деякою непевністю. Задача ідентифікація значно ускладнюється у тих випадках, коли вимірювальний сигнал проходить через природний канал з невідомими статистичними характеристиками. Така ситуація трапляється, наприклад, під час буріння свердловин, коли осьове навантаження на долото і частота його обертання вимірюються наземними приладами. Розроблено метод побудови емпіричних моделей поліноміального вигляду для випадку, коли вхідні фактори є нечіткими величинами з відомими функціями належності гаусового типу. Показано, що за таких умов вихідна величина моделі є також нечіткою величиною та отримана відповідна функція належності, яка є основою для формування задачі ідентифікації. Для визначення параметрів моделі з нечіткими вхідними факторами використано метод найменших квадратів, що дало змогу отримати відповідну формулу, у структуру якої входить інформація про нечіткість вхідних факторів.
Investigation of mill balls metal deterioration in mills KBM 370/850 (Sh-50А) when fuel not envisaged in the mill design is used at thermal power plants
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Mysak, Stepan; Voronchak, Taras
Method for determining mill balls metal deterioration rate in a ball mill KBM 370/850 (Sh-50А) of dust-system of coal-dust boilers TPP-210А and TPP-312 300МW of thermal power plants is described in the paper. The research is aimed at the development of the determination method of the mill balls deterioration rate in a ball mill, which would allow predicting the regulated refill of the ball mill by the mill balls. The research tasks were to analyze existing literature, to develop the calculation method of the mill balls deterioration rate in the mill, to carry out analytic calculations and obtain analytic relationships of mill balls deterioration rate, and based on this to develop generalized regularities for any dust-systems of thermal power plants. The rank of coal being grinded in the mill, the mill operation mode, design features of dust-system and boiler etc. influence the mill balls deterioration rate. Описано метод визначення темпу зношення металу молольних куль кульового барабанного млина 370/850 (Ш-50А) пилосистем пиловугільних котлів ТПП-210А та ТПП-312 300 МВт енергоблоків теплових електричних станцій. Метою досліджень є розроблення методу визначення темпу зношення молольних куль для КБМ, який дає змогу вести прогнозування регламентного поповнення барабана млина молольними кулями. Задачею дослідження було провести аналіз існуючих джерел, розробити метод визначення темпу зношення молольних куль для КБМ та провести аналітичний розрахунок та отримати аналітичні залежності темпу зношення металу молольних куль і на основі цього розробити узагальнені залежності для інших пилосистем енергоблоків ТЕС. На темпи зношення малольних куль впливає марка вугілля, що розмелюється в КБМ, режими його роботи, конструктивні особливості пилосисетми котла та інші фактори.
Methodology for improving mathematical model of ultrasonic flowmeter to study its error at distorted flow structure
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Matiko, Fedir; Roman, Vitalii; Baitsar, Roman
The paper presents a methodology for improving mathematical model of ultrasonic flowmeter (USM) results through the application of CFD simulation along with experimental reference data on measured consumption. On the basis of the proposed methodology, USM errors research method in terms of distortion of the flow structure has been developed. Using the proposed methodology mathematical model of two-path chordal USM has been improved and its study in terms of distortion of the flow structure after seven types of fittings has been conducted. According to the research results, concrete recommendations on the location of the USM towards the considered fittings have been proposed. The proposed recommendations will improve the accuracy of flow measurement by two-path USM by eliminating additional error due to the presence of distortions in flow structure. Testing of the proposed technique proves its correctness and application for any type of USM and various types of fittings. Запропоновано методологію удосконалення математичної моделі ультразвукового витратоміра шляхом застосування результатів CFD-моделювання поряд із експериментальними еталонними даними про вимірювану витрату. На базі запропонованої методології розроблено методику дослідження похибки ультразвукового витратоміра в умовах спотворень структури потоку. Використовуючи запропоновану методологію, удосконалено математичну модель двоканального хордового ультразвукового витратоміра та виконано її дослідження в умовах спотворень структури потоку після семи типів місцевих опорів. За результатами досліджень запропоновано конкретні рекомендації щодо місця встановлення ультразвукових витратомірів відносно розглянутих місцевих опорів. Запропоновані рекомендації дають змогу підвищити точність вимірювання витрати двоканальними ультразвуковими витратомірами шляхом усунення додаткової похибки зумовленої наявністю спотворень структури потоку. Апробація запропонованої методики підтверджує її правильність і можливість застосування для будь-якого типу ультразвукових витратомірів та різного типу місцевих опорів.
Heat exchange between thermometer well and pipe wall in natural gas metering systems
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Fedoryshyn, Roman; Matiko, Fedir
This paper deals with the accuracy of gas flow temperature measurement in natural gas metering systems. The effect of heat exchange between thermometer well and the pipe wall on the accuracy of gas flow temperature measurement is investigated. A mathematical model is proposed to calculate the additional systematic error of gas flow temperature measurement caused by heat exchange between thermometer well and the pipe wall. Calculation results were compared to the corresponding experimental values of this error. The maximum relative deviation of calculation results from experimental values does not exceed 6 %. The effect of gas flow temperature measurement error on the accuracy of gas flow rate and volume measurement is analyzed. Measures are proposed to minimize the additional systematic error of gas flow temperature measurement and to improve the accuracy of natural gas metering. Досліджено точність вимірювання температури потоку природного газу в системах його обліку. Виконано дослідження впливу теплообміну між гільзою термоперетворювача та стінкою трубопроводу на точність вимірювання температури потоку газу. Запропоновано математичну модель для розрахунку додаткової систематичної похибки вимірювання температури потоку газу, зумовленої теплообміном між гільзою термоперетворювача та стінкою трубопроводу. Виконано порівняння результатів розрахунку цієї похибки з відповідними експериментальними значеннями. Максимальне відносне відхилення результатів розрахунку від експериментальних значень не перевищує 6 %. Проаналізовано вплив похибки вимірювання температури потоку газу на точність вимірювання витрати та кількості газу. Запропоновано заходи для мінімізації додаткової систематичної похибки вимірювання температури потоку газу та для підвищення точності обліку природного газу.
The method of signal processing when measuring non-stationary values
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Tykhan, Myroslav; Ivakhiv, Orest; Teslyuk, Vasyl
Nowadays the problem of quick-changing non-stationary values measurement is extremely actual in various modern technical systems (parameters control of engine combustion chamber, testing of aerospace complex products, scientific researches etc.). There are sufficiently effective ways of such measurement. However, increase in the speed of such methods is needed urgently. The attempt of finding the new approach to the problem of sensor output signal processing when measuring non-stationary values using the example of non-stationary pressure measurement by piezoresistive sensors is presented. Piezoresistive sensors of diaphragm type are widely used in pressure measurement in the high-speed automatic systems. У багатьох сучасних технічних системах (контроль параметрів у камерах згорання двигунів, відпрацювання виробів аерокосмічного комплексу, наукові дослідження тощо) вкрай актуальною є проблема вимірювання швидкозмінних нестаціонарних величин у реальному, чи близько до цього, часі. Сьогодні існують достатньо ефективні способи таких вимірювань. Однак підвищення швидкодії таких способів є нагальною потребою. У цій роботі робиться спроба нового підходу до проблеми опрацювання вихідних сигналів сенсорів під час вимірювання нестаціонарних величин на прикладі вимірювання нестаціонарного тиску тензорезистивними сенсорами. Для вимірювання тиску у швидкодіючих системах автоматики широко використовуються тензорезистивні сенсори мембранного типу.
Methodical framework of the support and decision-making system for the collection and disposal of organic raw materials
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Shvorov, Sergei; Komarchuk, Dmitry; Ohrimenko, Peter; Chyrchenko, Dmitry
Topical and important issue is the national problem of introduction of biomethane production and the Ukrainian gas transportation system. This problem can be addressed through the use of information technology based on the monitoring and forecasting the prospective base of knowledge organic raw materials and optimal scheduling of seeding, harvesting and conversion of crops and other organic waste into biogas energy. Based on the analysis of problems of management and factors affecting the efficiency of the biogas complexes (BGC) functional structure of decision support systems that is best adapted to the challenges of planning for the organization cultivation, collection and processing of organic raw materials into biomethane has been developed. Актуальною та важливою загальнодержавною проблемою є видобуток та введення біометану до Української газотранспортної системи. Одним із можливих напрямків вирішення цієї проблеми є використання сучасних інформаційних технологій, а саме використання автоматизованих систем, які будуть виконувати моніторинг та прогнозування з створенням перспективної бази знань органічної сировини і оптимального планування засіву, збору та перетворення на біогаз енергетичних культур та інших органічних відходів підприємства. На основі проведеного аналізу задач управлінської діяльності та факторів, що найбільше впливають на ефективність функціонування біогазового комплексу (БГК), розроблена функціональна структура системи підтримки прийняття рішень, яка максимально пристосована до вирішення завдань щодо організації планування вирощування, збору та переробки органічної сировини для виробництва біометану.
The estimation of exergy efficiency and exergy losses in air conditioning systems of operating cleanrooms by a Grassmann diagram
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Harasym, Dmytro; Labay, Volodymyr
An important place in the up-to-date technologies related to energy transformation is occupied by the processes and equipment for which the objective value of energy perfection can be defined only on the basis of the thermodynamic analysis. The simplest method of thermodynamic analysis is the energy method based on the law of energy conservation. It provides the possibility to estimate the absolute and relative energy losses and to reveal equipment and processes with the highest losses. However, this method makes the values of all kinds of energy equal, thermal energy in particular, which is wrong according to the second law of thermodynamics, because any kind of energy can be completely converted into thermal energy, while the reverse process is accompanied by unavoidable losses. An innovative mathematical research model of an existing central straight-flow air conditioning system for operating cleanrooms is presented in this article. The aim of the model is to carry out computer estimation of exergy efficiency of existing air conditioning system and exergy losses of its elements depending on different factors affecting its work. The Grassmann diagram of exergy flows and losses for the existing air conditioning system at an outdoor air temperature of 35 °C has been defined due to this model. У сучасних технологіях, пов’язаних з перетворенням енергії, а саме у СКП, важливе місце займають обладнання і процеси, об’єктивну оцінку ступеня енергетичної досконалості яких можна встановити тільки на основі їх термодинамічного аналізу. Найпростішим методом термодинамічного аналізу є енергетичний, заснований на законі збереження енергії. Він дає змогу оцінити абсолютні і відносні втрати енергії, виявити обладнання і процеси з найбільшими втратами. Однак цей метод прирівнює один до одного цінності всіх видів енергії, зокрема і теплової, що неправильно з позицій другого закону термодинаміки, оскільки будь-який вид енергії може повністю перетворюватись на теплову, зворотний же процес супроводжується неминучими втратами. Використано авторську інноваційну математичну дослідницьку модель впровадженої центральної прямотечійної системи кондиціювання повітря операційних чистих кімнат. Мета моделі – комп’ютерне оцінювання ексергетичної ефективності діючої системи кондиціювання та втрат ексергії в її елементах залежно від різних факторів, що впливають на її роботу. Завдяки цій моделі отримано діаграму Грассмана потоків та втрат ексергії для діючої системи кондиціювання за температури зовнішнього повітря 35 °С.
Drying of antioxidant composite materials based on table beet
(Lviv Polytechnic National University, 2015) Petrovaa, Zhanna; Snezhkіna, Yuriy; Pazyukb, Vadym; Samoilenkoa, Kateryna
Reduction in the cost of energy in the food industry is an important challenge today due to increased prices. Drying process of plant material refers to the complex energy-intensive processes. Solution of this problem is the development of drying methods that would reduce energy consumption by the process. In the drying of plant material, another major factor is the quality indicators of the finished product, which depend mainly on the drying technology. Therefore, in the Institute of Technical Thermal Physics, energy-efficient drying modes of plant material that made it possible to reduce energy consumption at the drying process and to preserve the biologically active substances of the feedstock were developed. Research is devoted to developing energy-efficient drying modes of antioxidant materials based on table beet that provide betanin saving by 95 % and reducing energy consumption by 49 %. Today in Ukraine, there are not enough companies processing plant materials in powder, thus preserving the quality of the feedstock. Зниження затрат енергоносіїв у харчовій промисловості є актуальним завданням сьогодення у зв’язку з підвищенням цін на них. Процес сушіння рослинної сировини належить до складних енергоємних процесів. Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є розробка таких способів сушіння, які б дали змогу знизити енергозатрати на процес. Під час сушіння рослинної сировини ще одним важливим фактором є якісні показники готового продукту, які залежать головно від технології сушіння. Тому в Інституті технічної теплофізики розроблено енергоефективні режими сушіння рослинної сировини, що дали можливість зменшити енерговитрати на процес сушіння та максимально зберегти біологічно активні речовини вихідної сировини. Досліджено розроблення енергоефективних режимів сушіння антиоксидантної сировини на основі буряку, які забезпечують збереження бетаніну на 95% і зменшення витрат енергії на 49 %. Сьогодні в Україні недостатньо виробництва з переробки рослинної сировини в порошки, що дає змогу зберегти якість вихідної сировини.