Топливная характеристика ТЭЦ – объективный показатель ее тепловой экономичности

The paper presents a methodology and an example how to calculate thermo-dynamically  justified specific consumer of reference fuel at combined generation of heat and electric power. The methodology is based on an analytical generalization of mode diagrams of the turbine which installed at the TPP.While calculating self-cost the paper proposes to exclude a conditional division of the equipment into heat- or electric power generating one and heat tariff calculation is carried out on the basis of a market price for electric power. Представлены методика и пример расчета термодинамически обоснованных удельных расходов условного топлива при комбинированной выработке теплоты и электроэнергии. В основу методики положено аналитическое обобщение диаграмм режимов, установленных на ТЭЦ турбин.При вычислении себестоимости предложено отказаться от условного деления оборудования на тепло- или электрогенерирующее, а расчет тарифов на теплоту выполняется исходя из рыночной цены на электроэнергию

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО РАБОЧЕГО УСИЛИЯ В УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ПНЕВМОЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОБРАБОТКИ ШАРОВИДНЫХ ДЕТАЛЕЙ

The paper describes development of the methodology for optimization of parameters for an additional operating force mechanism in a device for pneumo-centrifugal machining of glass balls. Specific feature in manufacturing glass balls for micro-optics in accordance with technological process for obtaining ball-shaped workpieces is grinding and polishing of spherical surface in a free state. In this case component billets of future balls are made in the form of cubes and the billets are given preliminary a form of ball with the help of rough grinding. An advanced method for obtaining ball-shaped work-pieces from brittle materials is a pneumocentrifugal machining. This method presupposes an application of two conic rings with abrasive working surfaces which are set coaxially with large diameters to each other and the billets are rolled along these rings. Rotation of the billets is conveyed by means of pressure medium.The present devices for pneumo-centrifugal machining are suitable for obtaining balls up to 6 mm. Machining of the work-pieces with full spherical surfaces and large diameter is non-productive due to impossibility to ensure a sufficient force on the billet in the working zone. For this reason the paper proposes a modified device where an additional force on the machined billet is created by upper working disc that is making a reciprocating motion along an axis of abrasive conic rings. The motion is realized with the help of a cylindrical camshaft mechanism in the form of a ring with a profile working end face and the purpose of present paper is to optimize parameters of the proposed device.The paper presents expressions for calculation of constitutive parameters of the additional operating force mechanism including parameters of loading element motion, main dimensions of the additional operating force mechanism and parameters of a profile element in the additional operating force mechanism.Investigation method is a mathematical simulation of the operating zone of the device for pneumocentrifugal machining.Разработана методика оптимизации параметров механизма дополнительного рабочего усилия в устройстве для пневмоцентробежной обработки стеклянных шариков. Характерной особенностью изготовления стеклянных шариков для микрооптики по технологии получения шаровидных деталей являются шлифование и полирование сферической поверхности в свободном состоянии. В этом случае заготовки будущих шариков делают в виде кубиков, которым в результате грубого шлифования придают предварительную форму шара. Прогрессивный прием получения шаровидных деталей из хрупких материалов - это применение метода пневмоцентробежной обработки, при реализации которого используются два соосно установленных большими диаметрами друг к другу конических кольца с абразивными рабочими поверхностями, вдоль которых прокатываются заготовки. Вращение последним сообщается посредством рабочей среды под давлением.Имеющиеся устройства для пневмоцентробежной обработки пригодны для получения шариков диаметром до 6 мм. Обработка деталей с полными сферическими поверхностями большего диаметра на этих устройствах непроизводительна из-за невозможности обеспечить достаточное усилие на заготовку в рабочей зоне. Поэтому предлагается усовершенствованное устройство, в котором дополнительное усилие на обрабатываемую заготовку создается за счет верхнего рабочего диска, совершающего возвратно-поступательное движение вдоль оси абразивных конических колец. Это движение реализовано с помощью цилиндрического кулачкового механизма в виде кольца с профильным рабочим торцом, на оптимизацию параметров которого направлены исследования авторов.Получены выражения для расчета определяющих параметров механизма дополнительного рабочего усилия, в частности параметров движения элемента нагружения, основных размеров механизма дополнительного рабочего усилия и параметров профильного элемента механизма дополнительного рабочего усилия.Метод исследования - математическое моделирование рабочей зоны устройства для пневмоцентробежной обработки

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ШАРОВИДНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЗАГОТОВОК КУБИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

The paper contains mathematical description of regularities pertaining to movement of a workpiece having a cubic form in the operational zone of a device for pneumatic centrifugal machining of ball-shaped parts made of brittle materials. An analytical expression that describes a law of variations in cube volume while it is turning into a ball has been obtained in the paper. The paper proposes a methodology for intensity calculation pertaining to stock removal from the cubic workpiece while forming a ball at various stages of ball burnishingВыполнено математическое описание закономерностей движения заготовки кубической формы в рабочей зоне устройства для пневмоцентробежной обработки шаровидных деталей из хрупких материалов. Получено аналитическое выражение, описывающее закон изменения объема куба при его превращении в шар. Предложена методика расчета интенсивности съема припуска с кубической заготовки в процессе формообразования шара на различных стадиях галтовки

Моделирование процесса формообразования стеклянных шариков по методу свободного притирания

Mathematical modeling of  the processing of balls by the method of free lapping using a tool in the form of a hollow thin-walled cylinder (tool bushings) has been performed. An analytical expression has been obtained for calculating the cutting  paths, which, according to the formula of F. Preston, are proportional to the amount of material removal from the workpiece being processed. The calculation of the cutting paths in the diametrical sections of the ball during its rotation by a total angle of 4000 radians was carried out. The calculation is performed for various values of such adjustment parameters of the base machine as the amplitude of the reciprocating rotational movement of the device with tool bushings fixed in it, the distance between the symmetry axes of the tool bushings and the axis of rotation of the device, the speed of rotation of the input link of the actuator mechanism of the base machine and a faceplate fixed on its spindle and serving to communicate relative rotation to the ball blanks. In this case, the section with the greatest divergence of cutting paths was considered and the relative value of these paths was determined, which is proportional to the accuracy of processing. Studies have been carried out that have made it possible to identify at least three locations of tool bushings, in which the minimum value of the relative cutting paths on the machined ball surface is achieved, i. e. maximum accuracy of processing, which makes it possible in practice to combine the operations of preliminary, main and final grinding of the parts under consideration. It is shown that the degree of correlation between experimental and theoretical results is at the level of 80–85 %, and the polishing performance according to the proposed scheme increases by about 30 % in comparison with the classical scheme for performing this operation.Выполнено математическое моделирование обработки шариков по методу свободного притирания с помощью инструмента в виде полого тонкостенного цилиндра (инструментальные втулки). Получено аналитическое выражение для расчета путей резания, которые, согласно формуле Ф. Престона, пропорциональны величине съема материала с обрабатываемой заготовки. Проведен расчет путей резания в диаметральных сечениях шарика за время его поворота на суммарный угол 4000 рад. Расчет выполнен для различных значений таких наладочных параметров базового станка, как: амплитуды возвратно-вращательного движения устройства с закрепленными в нем инструментальными втулками, расстояния между осями симметрии инструментальных втулок и оси вращения устройства, скорости вращения входного звена исполнительного механизма базового станка и планшайбы, закрепленной на его шпинделе и служащей для сообщения заготовкам шариков относительного вращения. При этом рассматривали сечение с наибольшим расхождением путей резания и определяли относительное значение этих путей, которое пропорционально точности обработки. Выполнены исследования, позволившие выявить по меньшей мере три местоположения инструментальных втулок, в которых достигается минимальное значение относительных путей резания на обрабатываемой поверхности шарика, т. е. максимальная точность обработки, что дает возможность на практике совместить операции предварительного, основного и окончательного шлифования рассматриваемых деталей. Показано, что степень корреляции экспериментальных и теоретических результатов находится на уровне 80–85 %, а производительность полирования по предлагаемой схеме увеличивается примерно на 30 % в сравнении с классической схемой выполнения этой операции

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПУЧКА ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЯ ИЗ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕБРИСТЫХ ТРУБ

The paper presents a scheme and description of a new aerodynamic stand that has a 300x300 mm cross-section operating channel. The stand is used for studying thermal and aerodynamic characteristics of bundles made of finned tubes of actual dimensions in crossflow. The paper provides results of an exploratory test pertaining to heat transfer and resistance of four row staggered bundle made of tubes with aluminium spiral fins having outside diameter of 26 mm which are used in the systems of ventilation, air-conditioning and heating of buildings and also in transport heat exchangers.Приведены схема и описание нового аэродинамического стенда с поперечным сечением рабочего канала 300´300 мм для изучения теплоаэродинамических характеристик поперечно обтекаемых пучков из ребристых труб натурных размеров. Даны результаты опытного исследования теплоотдачи и сопротивления четырехрядного шахматного пучка из труб со спиральными алюминиевыми ребрами наружным диаметром 26 мм, применяемых в системах вентиляции, кондиционирования и отопления зданий, а также в транспортных теплообменниках

Моделирование закономерностей формообразования конических поверхностей

The scheme of processing conical surfaces by grinding them to a flat tool is considered and a technical solution for the implementation of such processing is proposed. Using the created device allows implementing the group method of forming conical parts with a deviation of the generatrix of the cone from straightness of not more than ± 0.00012 mm. A mathematical model of the patterns of removal of stock from a conical part with a flat tool is developed. A formula is obtained for calculating the modulus of the sliding velocity at any point on the processed conical surface, which implements engineering methods for controlling the shaping of conical parts without conducting preliminary labor-intensive experimental studies. An optimization technique for the adjustment parameters of technological equipment was proposed. The most effective axicon processing modes were revealed at the stages of preliminary, medium and fine grinding, as well as at the polishing stage, depending on the technological heredity of the workpiece from the point of view of distribution of the stock to be removed over its surface. It has been established that changes in the eccentricity between the axes of rotation of the tool and the faceplate as well as the amplitudes of the reciprocating rotational movements of the latter practically do not affect both accuracy and processing productivity, therefore, in practice, these parameters can not be optimized, but their average values can be assigned. The operating modes of the basic lever grinding and polishing machine are established, at which the required accuracy of the working surface of the tool is provided, which directly affects the straightness of the generatrix of the cone. Studies of the regularities of the shaping of the side surface of a conical lens in the conditions of free grinding are carried out and the adjustment parameters of technological equipment that affect the quality and productivity of the processing process are determined.Рассмотрена схема обработки конических поверхностей посредством их притирания к плоскому инструменту и предложено техническое решение для реализации такой обработки. Использование созданного авторами устройства позволяет реализовать групповой метод формообразования конических деталей с отклонением образующей конуса от прямолинейности не более 0,00012 мм. Разработана математическая модель, устанавливающая закономерности съема припуска с конической детали плоским инструментом. Получена формула для расчета скорости скольжения в любой точке обрабатываемой конической поверхности, реализующая инженерные методы управления формообразованием конических изделий без проведения предварительных трудоемких экспериментальных исследований. Предложена методика оптимизации наладочных параметров технологического оборудования. Выявлены наиболее эффективные режимы обработки аксиконов на стадиях предварительного, основного и окончательного шлифования, а также на этапе полирования в зависимости от технологической наследственности заготовки с точки зрения распределения подлежащего удалению припуска по ее поверхности. Установлено, что изменения эксцентриситета между осями вращения инструмента и планшайбы, а также амплитуды возвратно-вращательных движений последней практически не влияют как на точность, так и на производительность обработки, поэтому на практике эти параметры можно не оптимизировать, а назначать их средние значения. Определены режимы работы базового рычажного шлифовально-полировального станка, при которых обеспечивается требуемая точность рабочей поверхности инструмента, непосредственно влияющая на прямолинейность образующей конуса. Выполнены исследования закономерностей формообразования боковой поверхности конической линзы в условиях свободного притирания и установлены наладочные параметры технологического оборудования, обуславливающие качество и производительность процесса обработки

Численное исследование теплообмена и аэродинамического сопротивления аппаратов воздушного охлаждения с вытяжной шахтой

The article presents the numerical simulation results on heat transfer and hydraulic losses of air-cooled exhaust-shaft apparatuses. Studies were made on air-cooled apparatuses in which four-row bundles of staggered finned tubes were placed. Numerical simulation used a gas dynamic solver Ansys Fluent. Menter’s shear stress transport κ-ω model was invited to close the Reynolds equations. The obtained numerical results allowed us to visualize air flow in the bundle and the exhaust shaft, as well as to establish an inhomogeneous distribution of velocities and temperatures. We found that the temperature distribution in the flow passing through the exhaust shaft depends on the height of the exhaust shaft. We also established that at small shaft heights in the wake behind a bundle because of the wake oscillatory motion, the dynamic and temperature inhomogeneous distributions take place, resulting in the cold air suction through the shaft from the environment. With an increase in the shaft height, the inhomogeneous temperature distribution moves upstream the air flow in the shaft and the inhomogeneous temperature distribution attenuates. We can say that maximum heat transfer at the same hydraulic losses is achieved when mounting a shaft with a height of H > 1.16 m. The results obtained can be used for the modernization of existing air-cooled apparatus, as well as for the design of new devices with an exhaust shaft.Представлены результаты численного исследования теплоаэродинамических характеристик аппаратов воздушного охлаждения с установленной вытяжной шахтой. Исследования проведены для аппаратов воздушного охлаждения с четырехрядными пучками оребренных труб, установленных в шахматном порядке. Численное моделирование осуществлялось с использованием газодинамического решателя Ansys Fluent. Для замыкания уравнений Рейнольдса применялись κ-ω модели переноса сдвиговых напряжений Ментера. Полученные численные результаты позволили визуализировать течение воздуха в пучке и вытяжной шахте, установить неравномерность скоростей и температур. Показано, что распределение температуры в потоке, проходящем через вытяжную шахту, зависит от высоты вытяжной шахты. Установлено, что при малых высотах шахты в следе за пучком из-за колебательного движения следа формируется динамическая и температурная неоднородность, которая приводит к подсосу холодного воздуха через шахту из окружающей среды. При увеличении высоты шахты температурная неоднородность сдвигается вверх по ходу воздуха в шахте, и неустойчивость затухает. Получено, что максимальная теплоотдача при одинаковых гидравлических потерях достигается при установке шахты с высотой H > 1,16 м. Полученные результаты могут быть использованы для модернизации существующих аппаратов воздушного охлаждения, а также при проектировании новых аппаратов с вытяжной шахтой

TPP Fuel Characteristic – Objective Index of Its Cycle Economy

The paper presents a methodology and an example how to calculate thermo-dynamically  justified specific consumer of reference fuel at combined generation of heat and electric power. The methodology is based on an analytical generalization of mode diagrams of the turbine which installed at the TPP.While calculating self-cost the paper proposes to exclude a conditional division of the equipment into heat- or electric power generating one and heat tariff calculation is carried out on the basis of a market price for electric power

MATHEMATICAL SIMULATION OF PROCESS ON FORMATION OF BALL-SHAPED PARTS MADE OF CUBIC WORPIECES

The paper contains mathematical description of regularities pertaining to movement of a workpiece having a cubic form in the operational zone of a device for pneumatic centrifugal machining of ball-shaped parts made of brittle materials. An analytical expression that describes a law of variations in cube volume while it is turning into a ball has been obtained in the paper. The paper proposes a methodology for intensity calculation pertaining to stock removal from the cubic workpiece while forming a ball at various stages of ball burnishin

PARAMETER DETERMINATION FOR ADDITIONAL OPERATING FORCE MECHANISM IN DEVICE FOR PNEUMO-CENTRIFUGAL MACHINING OF BALL-SHAPED WORKPIECES

The paper describes development of the methodology for optimization of parameters for an additional operating force mechanism in a device for pneumo-centrifugal machining of glass balls. Specific feature in manufacturing glass balls for micro-optics in accordance with technological process for obtaining ball-shaped workpieces is grinding and polishing of spherical surface in a free state. In this case component billets of future balls are made in the form of cubes and the billets are given preliminary a form of ball with the help of rough grinding. An advanced method for obtaining ball-shaped work-pieces from brittle materials is a pneumocentrifugal machining. This method presupposes an application of two conic rings with abrasive working surfaces which are set coaxially with large diameters to each other and the billets are rolled along these rings. Rotation of the billets is conveyed by means of pressure medium.The present devices for pneumo-centrifugal machining are suitable for obtaining balls up to 6 mm. Machining of the work-pieces with full spherical surfaces and large diameter is non-productive due to impossibility to ensure a sufficient force on the billet in the working zone. For this reason the paper proposes a modified device where an additional force on the machined billet is created by upper working disc that is making a reciprocating motion along an axis of abrasive conic rings. The motion is realized with the help of a cylindrical camshaft mechanism in the form of a ring with a profile working end face and the purpose of present paper is to optimize parameters of the proposed device.The paper presents expressions for calculation of constitutive parameters of the additional operating force mechanism including parameters of loading element motion, main dimensions of the additional operating force mechanism and parameters of a profile element in the additional operating force mechanism.Investigation method is a mathematical simulation of the operating zone of the device for pneumocentrifugal machining