Population characteristics of cephalolichen Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm. at the northern limit of its range (Northwest Russia, Republic of Karelia)

The populations of Lobaria pulmonaria and their characteristics were studied at the northern limit of its range in the Republic of Karelia (Northwest Russia). The study was carried out in northernmost boreal zone on 8 permanent 100 × 100 m sample plots with last disturbance 180–270 years ago. It was found that in the north of the region, the number of substrate units on which lichen grows decreases with an increase of the time since last disturbance from 25 to 11 per ha. In the ontogenetic spectrum (excluding juvenile and immature thalli), virginal thalli prevailed. The proportion of generative thalli in forests in the mid-succession stages (mixed spruce-birch forests) was 2%, and they were absent at later stages (in preclimax spruce forests). In the studied forests, the main substrate of Lobaria pulmonaria was the trunks of living Populus tremula and Salix caprea. With an increase in the diameter and area of the trunk of Populus tremula, the number of thalli increased, and their average area decreased. An important role for Lobaria pulmonaria was played by the individual characteristics of the tree trunk, such as the height above ground, exposure, angle of inclination. The optimal conditions for the growth and development of this species were formed on the aspen trunks. Due to the collecting shape of crown and its wide radius, a large amount of precipitation flowed down the trunk during rain. Moreover, due to the wide and dense crown, the trunks were wet longer than other tree species. Comparison of the obtained data with similar studies done in the subzone of the middle taiga showed that at the limit of the range, the number of substrate units colonized by Lobaria pulmonaria and the number of thalli was smaller than in the south of Karelia. The share of generative thalli in the ontogenetic spectrum of species populations in forest communities of the north taiga subzone was 3 times smaller than in the middle taiga forests

Ексергетичний аналіз когенераційної системи утилізації скидної теплоти промпідприємств

The object of research is the energy processes occurring in the cogeneration system for the utilization of waste heat of industrial enterprises, consisting of a steam turbine plant and an absorption heat pump. One of the most problematic places during the development and design of such systems is that the thermal calculation of absorption heat pumps as a whole is a rather difficult task. This is due to the presence of several interconnected heat exchangers and the complexity of the thermodynamic and mass transfer processes occurring in them. During the research, modern methods of analysis of thermodynamic systems were used, based on the application of the theoretical apparatus of technical thermodynamics and the theory of heat and mass transfer. On the basis of mathematical modeling of heat and mass transfer processes for the cogeneration system under consideration, a software package for calculating its thermodynamic and exergy characteristics is built with the aim of conducting numerical studies of its energy efficiency indicators. A database is obtained for calculating the thermophysical properties of a water-ammonia solution taking into account changes in its concentration to identify the solution state parameters at the nodal points of the cycles. Based on a numerical experiment, the energy and exergy parameters of the system are analyzed with a variation of 4 factors:1) condensation temperature of the spent water steam in a steam turbine plant;2) heating process water temperature at the inlet to the steam generator of the steam turbine plant;3) reverse delivery water temperature at the inlet to the heat pump;4) mass flow rate of delivery water.A generalized regression equation of the functional relationship of the exergy efficiency of the elements of the cogeneration system and the entire system as a whole is obtained. The impact coefficients of exergy efficiency of elements on the thermodynamic perfection of the entire system are analyzed. Thanks to the method of exergy analysis used in the research, it is possible to identify the nature of external and internal losses both in cycles in general and in individual elements of the cogeneration system under consideration. And also the ways to improve its scheme and design are outlined.Объектом исследования являются энергетические процессы, происходящие в когенерационной системе утилизации сбросной теплоты промпредприятий в составе паротурбинной установки и абсорбционной теплонасосной установки. Одним из самых проблемных мест в ходе разработки и проектирования таких систем является то, что тепловой расчет абсорбционных теплонасосных установок в целом представляет собой достаточно трудную задачу. Это связано с наличием нескольких взаимосвязанных теплообменных аппаратов и сложности протекающих в них термодинамических и массообменных процессов. В ходе исследования использовались современные методы анализа термодинамических систем, основанные на применении теоретического аппарата технической термодинамики и теории тепло- и массопереноса. На основе математического моделирования тепло- и массообменных процессов для рассматриваемой когенерационной системы построен программный комплекс расчета её термодинамических и эксергетических характеристик с целью проведения численных исследований показателей её энергетической эффективности. Получена база данных для расчета теплофизических свойств водоаммиачного раствора с учетом изменения его концентрации для идентификации параметров состояния раствора в узловых точках циклов. На основе численного эксперимента проведен анализ энергетических и эксергетических показателей системы при варьировании 4-х факторов:1) температуры конденсации отработанного водяного пара в паротурбинной установке;2) температуры греющей технологической воды на входе в парогенератор паротурбинной установки;3) температуры обратной сетевой воды на входе в тепловой насос;4) массового расхода сетевой воды.Получено обобщенное регрессионное уравнение функциональной взаимосвязи эксергетических КПД элементов когенерационной системы и всей системы в целом. Проанализированы коэффициенты влияния эксергетических КПД элементов на термодинамическое совершенство всей системы. Благодаря применяемому в исследовании методу эксергетического анализа обеспечивается возможность выявить природу внешних и внутренних потерь как по циклам в целом, так и по отдельным элементам рассматриваемой когенерационной системы. А также наметить пути улучшения её схемы и конструкции.Об'єктом дослідження є енергетичні процеси, що відбуваються в когенераційній системі утилізації скидної теплоти промпідприємств у складі паротурбінної установки і абсорбційної теплонасосної установки. Одним з найбільш проблемних місць в ході розробки і проектування таких систем є те, що тепловий розрахунок абсорбційних теплонасосних установок в цілому являє собою досить важку задачу. Це пов’язано з наявністю кількох взаємозалежних теплообмінних апаратів і складності термодинамічних і масообмінних процесів, що протікають в них. В ході дослідження використовувалися сучасні методи аналізу термодинамічних систем, що засновані на застосуванні теоретичного апарату технічної термодинаміки і теорії тепло- і масопереносу. На основі математичного моделювання тепло- і масообмінних процесів для даної когенераційної системи побудовано програмний комплекс розрахунку її термодинамічних і ексергетичних характеристик з метою проведення чисельних досліджень показників її енергетичної ефективності. Отримано база даних для розрахунку теплофізичних властивостей водоаміачного розчину з урахуванням зміни його концентрації для ідентифікації параметрів стану розчину в вузлових точках циклів. На основі чисельного експерименту проведено аналіз енергетичних і ексергетичних показників системи при варіюванні 4-х чинників:1) температури конденсації відпрацьованої водяної пари в паротурбінній установці;2) температури гріючої технологічної води на вході в парогенератор паротурбінної установки;3) температури зворотної мережевої води на вході в тепловий насос;4) масової витрати мережевої води.Отримано узагальнене регресійне рівняння функціонального взаємозв'язку ексергетичних ККД елементів когенераційної системи і всієї системи в цілому. Проаналізовано коефіцієнти впливу ексергетичних ККД елементів на термодинамічну досконалість всієї системи. Завдяки методу ексергетичного аналізу, що використовується в дослідженні, забезпечується можливість виявити природу зовнішніх і внутрішніх втрат як по циклах в цілому, так і по окремих елементах розглянутої когенераційної системи. А також намітити шляхи поліпшення її схеми і конструкції

Ексергетичний аналіз когенераційної системи утилізації скидної теплоти промпідприємств

The object of research is the energy processes occurring in the cogeneration system for the utilization of waste heat of industrial enterprises, consisting of a steam turbine plant and an absorption heat pump. One of the most problematic places during the development and design of such systems is that the thermal calculation of absorption heat pumps as a whole is a rather difficult task. This is due to the presence of several interconnected heat exchangers and the complexity of the thermodynamic and mass transfer processes occurring in them. During the research, modern methods of analysis of thermodynamic systems were used, based on the application of the theoretical apparatus of technical thermodynamics and the theory of heat and mass transfer. On the basis of mathematical modeling of heat and mass transfer processes for the cogeneration system under consideration, a software package for calculating its thermodynamic and exergy characteristics is built with the aim of conducting numerical studies of its energy efficiency indicators. A database is obtained for calculating the thermophysical properties of a water-ammonia solution taking into account changes in its concentration to identify the solution state parameters at the nodal points of the cycles. Based on a numerical experiment, the energy and exergy parameters of the system are analyzed with a variation of 4 factors:1) condensation temperature of the spent water steam in a steam turbine plant;2) heating process water temperature at the inlet to the steam generator of the steam turbine plant;3) reverse delivery water temperature at the inlet to the heat pump;4) mass flow rate of delivery water.A generalized regression equation of the functional relationship of the exergy efficiency of the elements of the cogeneration system and the entire system as a whole is obtained. The impact coefficients of exergy efficiency of elements on the thermodynamic perfection of the entire system are analyzed. Thanks to the method of exergy analysis used in the research, it is possible to identify the nature of external and internal losses both in cycles in general and in individual elements of the cogeneration system under consideration. And also the ways to improve its scheme and design are outlined.Объектом исследования являются энергетические процессы, происходящие в когенерационной системе утилизации сбросной теплоты промпредприятий в составе паротурбинной установки и абсорбционной теплонасосной установки. Одним из самых проблемных мест в ходе разработки и проектирования таких систем является то, что тепловой расчет абсорбционных теплонасосных установок в целом представляет собой достаточно трудную задачу. Это связано с наличием нескольких взаимосвязанных теплообменных аппаратов и сложности протекающих в них термодинамических и массообменных процессов. В ходе исследования использовались современные методы анализа термодинамических систем, основанные на применении теоретического аппарата технической термодинамики и теории тепло- и массопереноса. На основе математического моделирования тепло- и массообменных процессов для рассматриваемой когенерационной системы построен программный комплекс расчета её термодинамических и эксергетических характеристик с целью проведения численных исследований показателей её энергетической эффективности. Получена база данных для расчета теплофизических свойств водоаммиачного раствора с учетом изменения его концентрации для идентификации параметров состояния раствора в узловых точках циклов. На основе численного эксперимента проведен анализ энергетических и эксергетических показателей системы при варьировании 4-х факторов:1) температуры конденсации отработанного водяного пара в паротурбинной установке;2) температуры греющей технологической воды на входе в парогенератор паротурбинной установки;3) температуры обратной сетевой воды на входе в тепловой насос;4) массового расхода сетевой воды.Получено обобщенное регрессионное уравнение функциональной взаимосвязи эксергетических КПД элементов когенерационной системы и всей системы в целом. Проанализированы коэффициенты влияния эксергетических КПД элементов на термодинамическое совершенство всей системы. Благодаря применяемому в исследовании методу эксергетического анализа обеспечивается возможность выявить природу внешних и внутренних потерь как по циклам в целом, так и по отдельным элементам рассматриваемой когенерационной системы. А также наметить пути улучшения её схемы и конструкции.Об'єктом дослідження є енергетичні процеси, що відбуваються в когенераційній системі утилізації скидної теплоти промпідприємств у складі паротурбінної установки і абсорбційної теплонасосної установки. Одним з найбільш проблемних місць в ході розробки і проектування таких систем є те, що тепловий розрахунок абсорбційних теплонасосних установок в цілому являє собою досить важку задачу. Це пов’язано з наявністю кількох взаємозалежних теплообмінних апаратів і складності термодинамічних і масообмінних процесів, що протікають в них. В ході дослідження використовувалися сучасні методи аналізу термодинамічних систем, що засновані на застосуванні теоретичного апарату технічної термодинаміки і теорії тепло- і масопереносу. На основі математичного моделювання тепло- і масообмінних процесів для даної когенераційної системи побудовано програмний комплекс розрахунку її термодинамічних і ексергетичних характеристик з метою проведення чисельних досліджень показників її енергетичної ефективності. Отримано база даних для розрахунку теплофізичних властивостей водоаміачного розчину з урахуванням зміни його концентрації для ідентифікації параметрів стану розчину в вузлових точках циклів. На основі чисельного експерименту проведено аналіз енергетичних і ексергетичних показників системи при варіюванні 4-х чинників:1) температури конденсації відпрацьованої водяної пари в паротурбінній установці;2) температури гріючої технологічної води на вході в парогенератор паротурбінної установки;3) температури зворотної мережевої води на вході в тепловий насос;4) масової витрати мережевої води.Отримано узагальнене регресійне рівняння функціонального взаємозв'язку ексергетичних ККД елементів когенераційної системи і всієї системи в цілому. Проаналізовано коефіцієнти впливу ексергетичних ККД елементів на термодинамічну досконалість всієї системи. Завдяки методу ексергетичного аналізу, що використовується в дослідженні, забезпечується можливість виявити природу зовнішніх і внутрішніх втрат як по циклах в цілому, так і по окремих елементах розглянутої когенераційної системи. А також намітити шляхи поліпшення її схеми і конструкції

Methodological provision for the assessment of audit risk during the audit of tax reporting

International audienceThe problematics and the goal of the research: The lack of theoretical foundations as well as the practical necessity for organizations to create a methodology for assessing the audit risk in carrying out the audit of tax reporting, determined the research objective: the development of theoretical and practical recommendations regarding the methodological provision for the assessment of audit risks as well as the methodology for establishing the relationship between the adequate tax reporting and the managerial decisions of owners on the basis of tax audit results. Methods used: a method based on the theory of fuzzy sets and the basics of the theory of information asymmetry. Results achieved: the development of a methodology for assessing an audit risk in carrying out the audit of tax reporting and establishment of relationship between the theory of information asymmetry and the effectiveness of the users' managerial decisions. The conclusions of the research: practical implementation of the methodology in organizations with different taxation systems has proved the relationship between the theory of information asymmetry and optimization of the users' managerial decisions. The practical benefits from the obtained results make it possible to increase the efficiency of organizations' activities and to confirm to the tax authorities the timeliness of the calculation and payment of taxes. These methods are the basis for the development of a theory for assessing audit risks in carrying out tax audits Keywords: methodological provision, qualitative assessment, audit risk, tax audit, tax reporting, asymmetric information

Розробка вакуумно-випарного термотрансформатора для системи охолодження атомної електростанції

The study addresses the development of a method for the optimal design of vacuum-evaporative heat pump plants (HPP) for a cooling system of technological equipment of the second circuit at a nuclear power plant (NPP) using modern methods of thermodynamic analysis and thermoeconomic optimization.We have proposed two circuits for inclusion of a vacuum-evaporative HPP into a cooling system of the second circuit at NPP. The first circuit implies the use of HPP in combination with an existing cooling tower. It makes it possible to cool water additionally from 30 °C to 25 °C after a cooling tower. Only HPP cools water to the required parameters in the second circuit.A thermodynamic model to forecast static characteristics of HPP has been developed. We analyzed thermodynamic properties of water as a refrigerant and evaluated their influence on mode parameters and energy efficiency of a vapor compression cycle. It was established that water fully complies with all environmental safety requirements for operation substances of heat pumps. Its use makes it possible to provide high energy performance of a cycle in comparison with synthetic refrigerants. The problematic aspects of water use include high temperature, which is characteristic of a vapor-water cycle at the end of the compression process. However, it is possible to level the influence of temperature on energy and operational parameters of a plant by using a two-section condenser with utilization of heat from vapor overheating.We selected rational circuit-cycle solutions for a vacuum-evaporative HPP using a graph-analytic apparatus for constructing C-curves. The rational circuit-cycle solutions ensure efficient operation of a plant for cooling of technological equipment of the second circuit at NPP. The system’s capital capacity has been estimated as well.We used modeling of thermohydraulic processes in a circulation circuit of a refrigerant, performed thermoeconomic optimization and determined mode-and-structural characteristics of a plant that correspond to the minimum of resulting costs during its operation.Работа посвящена разработке метода оптимального проектирования вакуумно-испарительных теплонасосных установок (ТНУ) для системы охлаждения технологического оборудования второго контура атомной электростанции (АЭС) с использованием современных методов термодинамического анализа и термоэкономической оптимизации.Предложены две схемы включения вакуумно-испарительной ТНУ в систему охлаждения второго контура АЭС. Первая схема предусматривает использование ТНУ в комплексе с существующей градирней и позволяет доохладить воду после градирни с 30 °С до 25 °С. Во второй схеме только ТНУ осуществляет охлаждение воды до необходимых параметров.Разработана термодинамическая модель для прогнозирования статических характеристик ТНУ. Проанализированы термодинамические свойства воды как хладагента, оценено их влияние на режимные параметры и энергетическую эффективность парокомпрессионного цикла. Установлено, что вода полностью соответствует всем требованиям экологической безопасности, предъявляемым к рабочим веществам тепловых насосов. Ее использование позволяет обеспечить высокие энергетические показатели цикла по сравнению с синтетическими хладагентами. К проблемным аспектам использования воды можно отнести характерную для пароводяного цикла высокую температуру в конце процесса сжатия. Однако путем применения двухсекционного конденсатора с утилизацией теплоты снятия перегрева пара влияние этой температуры на энергетические, а также эксплуатационные показатели установки можно нивелировать.С использованием графоаналитического аппарата построения С-кривых осуществлен выбор рациональных схемно-цикловых решений вакуумно-испарительной ТНУ, обеспечивающих эффективную работу установки для охлаждения технологического оборудования второго контура АЭС, оценена капиталоемкость системы.На основе моделирования теплогидравлических процессов в контуре циркуляции хладагента выполнена термоэкономическая оптимизация и определены режимно-конструктивные характеристики установки, соответствующие минимуму приведенных затрат при ее эксплуатацииРоботу присвячено розробці методу оптимального проектування вакуумно-випарних теплонасосних установок (ТНУ) для системи охолодження технологічного обладнання другого контуру атомної електростанції (АЕС) з використанням сучасних методів термодинамічного аналізу та термоекономічної оптимізації.Запропоновано дві схеми включення вакуумно-випарної ТНУ в систему охолодження другого контуру АЕС. Перша схема передбачає використання ТНУ в комплексі з існуючою градирнею і дозволяє доохолодити воду після градирні з 30 °С до 25 °С. За другою схемою тільки ТНУ здійснює охолодження води до необхідних параметрів.Розроблено термодинамічну модель для прогнозування статичних характеристик ТНУ. Проаналізовано термодинамічні властивості води як холодоагенту, оцінено їх вплив на режимні параметри і енергетичну ефективність парокомпресійного циклу. Встановлено, що вода повністю відповідає всім вимогам екологічної безпеки, які пред'являються до робочих речовин теплових насосів. Її використання дозволяє забезпечити високі енергетичні показники циклу в порівнянні з синтетичними холодоагентами. До проблемних аспектів використання води можна віднести характерну для пароводяного циклу високу температуру в кінці процесу стиснення. Однак шляхом застосування двох секційного конденсатора з утилізацією теплоти зняття перегріву пари вплив цієї температури на енергетичні, а також експлуатаційні показники установки, можна нівелювати.З використанням графоаналітичного апарату побудови С-кривих здійснено вибір раціональних схемно-циклових рішень вакуумно-випарної теплонасосної установки, які забезпечують ефективну роботу установки для охолодження технологічного обладнання другого контуру АЕС, оцінено капіталомісткість системи.На основі моделювання теплогідравлічних процесів в контурі циркуляції холодоагенту виконано термоекономічну оптимізацію і визначено режимно-конструктивні характеристики установки, які відповідають мінімуму зведених витрат при її експлуатаці

Organizing of Independent Cognitive Activity of Teachers in the Context of Didactics and Neuroscience

The article substantiates that in the context of organizing the independent cognitive activity of teachers in the post-Soviet space, the process of improving their qualifications, which takes place on the basis of their free choice of forms of education, programs and educational institutions, is of particular importance. At the heart of this choice, decision-making on independent cognitive activity and emotional-motivational resource are not only external stimuli, but also neurophysiological and psychological mechanisms. The purpose of the study is a scientific substantiation of the necessary and sufficient psychological and pedagogical conditions and models of organization of independent cognitive activity of teachers of secondary schools in the process of competence development. The analysis of the experimental data showed a noticeable difference between samples B3 and B4 at the end of the experiment for each of the defined criteria, as well as for the general indicator of the organizing of independent cognitive activity. The results obtained during the pedagogical experiment proved that the organizing of independent cognitive activity of teachers on the basis of the author's model helped to increase the effectiveness of this activity. During the discussion, it was proved that an important component of a person's professional training for any activity, especially in educational, is the development of neurophysiological and psychological potential for subjective self-determination of self-learning, self-improvement, and in micro-development - for independent choice and decision-making in a situation of cognitive or activity-related uncertainty. Therefore, decision-making is a basic component of any constructive activity.</p

Higher Education of Krasnodar Krai: Economic Aspects

The article considers economic aspects relating to the functioning of Krasnodar Krai higher education, analyzes the role of science in the educational process, the author describes the causes of educational sphere imperfection, considers the institutional division of science and education, and also scientific and educational areas integration. Thus, the main aim at the modern stage of education reforming must be a disclosure of potential of the scientific and educational processes interaction in the service organizations in the higher education sphere and justification of tools of these processes integration. DOI: 10.5901/mjss.2015.v6n3s6p22

Аналіз впливу термогідравлічної незворотності процесів в циклі холодильної машини з неазеотропною сумішшю холодоагентів

The object of research is the effect of thermohydraulic irreversibility of energy processes in the cycle of a refrigeration machine using an ozone-safe non-azeotropic mixture as a refrigerant on its energy efficiency. One of the most problematic places during the development and design of such refrigeration machines is that, due to the peculiarities of the thermodynamic properties associated with the different chemical composition of the components, non-azeotropic mixtures are characterized by differences in the equilibrium concentrations of the components in the liquid and vapor phases. This property of non-azeotropic mixtures presents a certain difficulty for their effective application in refrigeration machines and heat pumps. During the study, modern methods of analysis and synthesis of thermodynamic systems are used, based on the application of the theoretical apparatus of technical thermodynamics, thermoeconomics, the theory of heat and mass transfer, as well as elements of the theory of systems engineering. The issue of assessing the energy efficiency of the cycles of refrigeration units operating on a non-azeotropic mixture of refrigerants is considered, taking into account the variability of the composition of the components of the mixture. A method has been developed for the formation of the composition of a multicomponent mixture, taking into account the influence of the non-isobarity of processes in the hydraulic circuit of the refrigerant circulation on the energy efficiency of the refrigeration machine. Based on a numerical experiment, the influence of changes in the concentrations of the components of the mixture R32, R125, R134a on the non-isothermal phase transition in the evaporator and condenser, as well as on pressure losses in the hydraulic circuit elements of an autonomous air conditioner, is established. The effect of friction at a temperature level below ambient temperature on the exergy efficiency of the refrigeration machine is analyzed. An advanced exergy analysis of the refrigeration cycle with a non-azeotropic mixture is carried out, as a result of which the avoidable and unavoidable, as well as the endogenous and exogenous components of the destruction of exergy in the elements are determined. The proposed method, due to its visibility, can significantly simplify the finding of the thermodynamic parameters of the refrigerant at the nodal points of the refrigeration machine cycle during numerical simulation.Объектом исследования является влияние термогидравлической необратимости энергетических процессов в цикле холодильной машины, использующей озонобезопасную неазеотропную смесь в качестве хладагента, на её энергетическую эффективность. Одним из самых проблемных мест в ходе разработки и проектирования таких холодильных машин является то, что в силу особенностей термодинамических свойств, связанных с разным химическим составом компонентов, неазеотропные смеси характеризуются различием равновесных концентраций компонентов в жидкой и паровой фазах. Это свойство неазеотропных смесей представляет определенную сложность для их эффективного применения в холодильных машинах и тепловых насосах. В ходе исследования использовались современные методы анализа и синтеза термодинамических систем, основанные на применении теоретического аппарата технической термодинамики, термоэкономики, теории тепло- и массопереноса, а также элементов теории системотехники. Был рассмотрен вопрос оценки энергетической эффективности циклов холодильных установок, работающих на неазеотропной смеси хладагентов, с учетом вариативности состава компонентов смеси. Разработана методика формирования состава многокомпонентной смеси с учетом влияния неизобарности процессов в гидравлическом контуре циркуляции хладагента на энергетическую эффективность холодильной машины. На основе численного эксперимента установлено влияние изменения концентраций компонентов смеси R32, R125, R134a на неизотермичность фазового перехода в испарителе и конденсаторе, а также на потери давления в элементах гидравлического контура автономного кондиционера. Проанализирована роль трения на температурном уровне ниже температуры окружающей среды на эксергетическую эффективность холодильной машины. Проведен углубленный эксергетический анализ холодильного цикла с неазеотропной смесью, в результате которого определены неизбежная и устранимая, а также эндогенная и экзогенная составляющие деструкции эксергии в элементах. Предложенная методика в силу своей наглядности позволяет существенно упростить нахождение термодинамических параметров хладагента в узловых точках цикла холодильной машины при численном моделировании.Об'єктом дослідження є вплив термогідравлічної незворотності енергетичних процесів в циклі холодильної машини, що використовує озонобезпечну неазеотропну суміш як холодоагент, на її енергетичну ефективність. Одним з найбільш проблемних місць в ході розробки і проектування таких холодильних машин є те, що в силу особливостей термодинамічних властивостей, що пов'язані з різним хімічним складом компонентів, неазеотропні суміші характеризуються відмінністю рівноважних концентрацій компонентів в рідкій і паровій фазах. Ця властивість неазеотропних сумішей представляє певну складність для їх ефективного застосування в холодильних машинах і теплових насосах. В ході дослідження використовувалися сучасні методи аналізу і синтезу термодинамічних систем, що засновані на застосуванні теоретичного апарату технічної термодинаміки, термоекономіки, теорії тепло- і масопереносу, а також елементів теорії системотехніки. Було розглянуто питання оцінки енергетичної ефективності циклів холодильних установок, що працюють на неазеотропній суміші холодоагентів, з урахуванням варіативності складу компонентів суміші. Розроблено методику формування складу багатокомпонентної суміші з урахуванням впливу неізобарності процесів в гідравлічному контурі циркуляції холодоагенту на енергетичну ефективність холодильної машини. На основі чисельного експерименту встановлено вплив зміни концентрацій компонентів суміші R32, R125, R134a на неізотермічність фазового переходу в випарнику і конденсаторі, а також на втрати тиску в елементах гідравлічного контуру автономного кондиціонера. Проаналізовано роль тертя на температурному рівні нижче температури навколишнього середовища на ексергетичну ефективність холодильної машини. Проведено поглиблений ексергетичний аналіз холодильного циклу з неазеотропною сумішшю, в результаті якого визначені неминуча і переборна, а також ендогенна і екзогенна складові деструкції ексергії в елементах. Запропонована методика в силу своєї ілюстративності дозволяє істотно спростити визначення термодинамічних параметрів холодоагенту в вузлових точках циклу холодильної машини при чисельному моделюванні

Аналіз впливу термогідравлічної незворотності процесів в циклі холодильної машини з неазеотропною сумішшю холодоагентів

The object of research is the effect of thermohydraulic irreversibility of energy processes in the cycle of a refrigeration machine using an ozone-safe non-azeotropic mixture as a refrigerant on its energy efficiency. One of the most problematic places during the development and design of such refrigeration machines is that, due to the peculiarities of the thermodynamic properties associated with the different chemical composition of the components, non-azeotropic mixtures are characterized by differences in the equilibrium concentrations of the components in the liquid and vapor phases. This property of non-azeotropic mixtures presents a certain difficulty for their effective application in refrigeration machines and heat pumps. During the study, modern methods of analysis and synthesis of thermodynamic systems are used, based on the application of the theoretical apparatus of technical thermodynamics, thermoeconomics, the theory of heat and mass transfer, as well as elements of the theory of systems engineering. The issue of assessing the energy efficiency of the cycles of refrigeration units operating on a non-azeotropic mixture of refrigerants is considered, taking into account the variability of the composition of the components of the mixture. A method has been developed for the formation of the composition of a multicomponent mixture, taking into account the influence of the non-isobarity of processes in the hydraulic circuit of the refrigerant circulation on the energy efficiency of the refrigeration machine. Based on a numerical experiment, the influence of changes in the concentrations of the components of the mixture R32, R125, R134a on the non-isothermal phase transition in the evaporator and condenser, as well as on pressure losses in the hydraulic circuit elements of an autonomous air conditioner, is established. The effect of friction at a temperature level below ambient temperature on the exergy efficiency of the refrigeration machine is analyzed. An advanced exergy analysis of the refrigeration cycle with a non-azeotropic mixture is carried out, as a result of which the avoidable and unavoidable, as well as the endogenous and exogenous components of the destruction of exergy in the elements are determined. The proposed method, due to its visibility, can significantly simplify the finding of the thermodynamic parameters of the refrigerant at the nodal points of the refrigeration machine cycle during numerical simulation.Объектом исследования является влияние термогидравлической необратимости энергетических процессов в цикле холодильной машины, использующей озонобезопасную неазеотропную смесь в качестве хладагента, на её энергетическую эффективность. Одним из самых проблемных мест в ходе разработки и проектирования таких холодильных машин является то, что в силу особенностей термодинамических свойств, связанных с разным химическим составом компонентов, неазеотропные смеси характеризуются различием равновесных концентраций компонентов в жидкой и паровой фазах. Это свойство неазеотропных смесей представляет определенную сложность для их эффективного применения в холодильных машинах и тепловых насосах. В ходе исследования использовались современные методы анализа и синтеза термодинамических систем, основанные на применении теоретического аппарата технической термодинамики, термоэкономики, теории тепло- и массопереноса, а также элементов теории системотехники. Был рассмотрен вопрос оценки энергетической эффективности циклов холодильных установок, работающих на неазеотропной смеси хладагентов, с учетом вариативности состава компонентов смеси. Разработана методика формирования состава многокомпонентной смеси с учетом влияния неизобарности процессов в гидравлическом контуре циркуляции хладагента на энергетическую эффективность холодильной машины. На основе численного эксперимента установлено влияние изменения концентраций компонентов смеси R32, R125, R134a на неизотермичность фазового перехода в испарителе и конденсаторе, а также на потери давления в элементах гидравлического контура автономного кондиционера. Проанализирована роль трения на температурном уровне ниже температуры окружающей среды на эксергетическую эффективность холодильной машины. Проведен углубленный эксергетический анализ холодильного цикла с неазеотропной смесью, в результате которого определены неизбежная и устранимая, а также эндогенная и экзогенная составляющие деструкции эксергии в элементах. Предложенная методика в силу своей наглядности позволяет существенно упростить нахождение термодинамических параметров хладагента в узловых точках цикла холодильной машины при численном моделировании.Об'єктом дослідження є вплив термогідравлічної незворотності енергетичних процесів в циклі холодильної машини, що використовує озонобезпечну неазеотропну суміш як холодоагент, на її енергетичну ефективність. Одним з найбільш проблемних місць в ході розробки і проектування таких холодильних машин є те, що в силу особливостей термодинамічних властивостей, що пов'язані з різним хімічним складом компонентів, неазеотропні суміші характеризуються відмінністю рівноважних концентрацій компонентів в рідкій і паровій фазах. Ця властивість неазеотропних сумішей представляє певну складність для їх ефективного застосування в холодильних машинах і теплових насосах. В ході дослідження використовувалися сучасні методи аналізу і синтезу термодинамічних систем, що засновані на застосуванні теоретичного апарату технічної термодинаміки, термоекономіки, теорії тепло- і масопереносу, а також елементів теорії системотехніки. Було розглянуто питання оцінки енергетичної ефективності циклів холодильних установок, що працюють на неазеотропній суміші холодоагентів, з урахуванням варіативності складу компонентів суміші. Розроблено методику формування складу багатокомпонентної суміші з урахуванням впливу неізобарності процесів в гідравлічному контурі циркуляції холодоагенту на енергетичну ефективність холодильної машини. На основі чисельного експерименту встановлено вплив зміни концентрацій компонентів суміші R32, R125, R134a на неізотермічність фазового переходу в випарнику і конденсаторі, а також на втрати тиску в елементах гідравлічного контуру автономного кондиціонера. Проаналізовано роль тертя на температурному рівні нижче температури навколишнього середовища на ексергетичну ефективність холодильної машини. Проведено поглиблений ексергетичний аналіз холодильного циклу з неазеотропною сумішшю, в результаті якого визначені неминуча і переборна, а також ендогенна і екзогенна складові деструкції ексергії в елементах. Запропонована методика в силу своєї ілюстративності дозволяє істотно спростити визначення термодинамічних параметрів холодоагенту в вузлових точках циклу холодильної машини при чисельному моделюванні

Термоекономічна оптимізація надкритичної холодильної системи з холодагентом R744 (CO2)

We developed a thermoeconomic model of refrigeration plant that works by the supercritical CO2 cycle as refrigerating medium. The model is built for the plant of the “air – air” type and makes it possible at the optimization of design and the selection of economical operating modes to simultaneously consider both thermodynamic and economic parameters. Resulting expenses for the creation and operation of the system over the projected life cycle were accepted as objective function for analysis of the model. The minimum of resulting expenses corresponds to the optimum system characteristics while maintaining amount and quality of produced cold. Development of the model allowed us to represent objective function in the form of expanded analytical expressions, which consider interrelation between all optimizing parameters of the system.One of the benefits of the method consists in the fact that the obtained unique analytical solution in the form of a system of equations of partial derivatives from objective function of the resulting expenses is applicable for the thermoeconomic optimization of regime parameters of operation of any refrigeration system that works according to the examined scheme and with a similar type of equipment.Numerical solution of the thermoeconomic optimization problem of refrigeration plant of the “air – air” type (conditioner), with CO2 as refrigerant, that works in the supercritical region made it possible to find optimum parameters of the system, which provide for the conditions of reaching minimum level of the resulting expenses at different values of tariffs for electric power. We examined effect of the value of tariff for electric power on the character of optimization of the system.An application of this technique in practice should contribute to the reduction in financial costs for the creation and operation of conditioners that work on CO2, to an increase in their competitivness compared with traditional freon systems and contribute to the creation of conditions for their large-scale implementation in Ukraine.Разработана термоэкономическая модель холодильной установки, работающей по сверхкритическому циклу CO2 в качестве хладагента. Модель построена для установки типа «воздух – воздух» и позволяет при оптимизации конструкции и выборе экономичных режимов работы одновременно учитывать как термодинамические, так и экономические параметры. Приведены результаты оптимизации, обеспечивающие условия достижения минимального уровня приведенных затратРозроблена термоекономічна модель холодильної установки, що працює по надкритичному циклу CO2 у якості холодагенту. Модель побудована для установки типу "повітря – повітря" і дозволяє при оптимізації конструкції і виборі економічних режимів роботи одночасно враховувати як термодинамічні, так і економічні параметри. Приведені результати оптимізації, що забезпечують умови досягнення мінімального рівня приведених витра