ЭТАЛОННЫЙ ЦИКЛ ЭДВАРДСА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО И ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ

Useful physical regularities of a reversible thermodynamic cycle for heat engines have been established in the paper. The engines are using fuel combustion products as a heat source, and the environment - as a heat sink that surpasses Carnot cycle according to efficiency factor.Установлена полезная физическая закономерность обратимого термодинамического цикла для тепловых двигателей, использующих продукты сгорания топлива в качестве источника теплоты, а окружающую среду – в качестве теплового стока, превосходящего по КПД цикл Карно

Топливная характеристика ТЭЦ как показатель ее тепловой эффективности

It is proposed to calculate values of specific consumptions of conventional fuel for generating heat and electric power in a combined electrical installation (Thermal Power Station) on the basis of a thermal and dynamic approach or an exergetic balance of a turbine plant. It is shown that a fuel characteristic of Thermal Power Station is an objective index of a thermal electrical installationПредложено значения удельных расходов условного топлива на выработку теплоты и электроэнергии в комбинированной электроустановке (ТЭЦ) вычислять на основе термодинамического подхода или эксергетического баланса турбоустановки. Показано, что топливная характеристика ТЭЦ является объективным показателем тепловой энергоустановк

Synthesis and Luminescent Properties of Bismuth Titanates Bi1.6HoxTi2O7 – δ and Bi1.6Mg0.1HoxTi2O7 – δ

Abstract: Pyrochlores Bi1.6HoxTi2O7 – δ and Bi1.6Mg0.1Ho xTi2O7 – δ, where x = 0, 0.01, 0.05, and 0.1, and Bi1.5HoxTi2O7 – δ, where x = 0.25 and 0.5, have been synthesized and their structural, optical, and luminescence properties have been studied. As a result of analyzing the data obtained experimentally and the available theoretical data, it is shown that the intrinsic luminescence of the samples is due to the O2p ↔ Bi6p and Bi6s ↔ Bi6p electron transitions and the impurity luminescence is due to the f–f transitions in Ho3+ and the O2p → Ho3+ charge transfer. © 2019, Pleiades Publishing, Ltd.Russian Foundation for Basic Research, RFBR: 19-03-00642The reported study was funded by RFBR according to the research project 19-03-00642

ПУТИ СНИЖЕНИЯ НОРМАТИВНЫХ ТЕПЛОПОТЕРЬ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ

A simplified method for calculation of standard coefficient for heat transfer in a residential building has been developed in the paper. Investigations have been carried out with the purpose to determine influence of building size, level of thermal insulation in external enclosures and share of heat regeneration in ventilation system on total heat losses. The paper considers buildings of a simple geometrical form (“matchbox”) with number of floors 1, 2, 4, 8, 16 and living area from 100 up to 25600 m2 at the level of thermal resistance of walls 1; 3 and 5 m2 ⋅°C/W and share of heat regeneration in ventilation air stream of 0; 0.5 and 0.66. The investigation results have shown that while increasing building size then there is a sudden transformation of dimensions and structure in external enclosures: share of overlapping area is reduced by 3-fold and share of wall area is increased by 2-fold. Surface area of building external envelope is reduced by 6-fold in comparison with its heated area. An average coefficient of building heat transfer assigned to heated area is decreased by 3-fold. It has been shown that the most efficient methods for further decrease of standard heat losses for residential buildings are the following: heat recovery in the ventilation system: it is deeper if heat protection rate is higher and climate of a building construction zone is colder; enlargement of building size through decrease of their number; limit-exceeding increase in heat protection of small apartment buildings and cottages; cubic form of 2–3-floor buildings for Far North.Разработана упрощенная методика расчета нормативного коэффициента теплопередачи жилого здания. Выполнены исследования по влиянию на суммарные теплопотери размеров здания уровня теплоизоляции наружных ограждений и доли регенерации теплоты в системе вентиляции. Рассмотрены здания простой геометрической формы («спичечный коробок») с числом этажей 1, 2, 4, 8, 16, жилой площадью от 100 до 25600 м2 при уровне теплового сопротивления стен 1; 3 и 5 м2×оС/Вт и доли регенерации теплоты вентиляционного потока воздуха 0; 0,5 и 0,66. Результаты исследования показали, что при увеличении габаритов здания происходит резкая трансформация размеров и структуры наружных ограждений: доля площади перекрытий сокращается в три раза, доля площади стен увеличивается в два раза. В шесть раз уменьшается доля площади поверхности наружной оболочки здания по сравнению с ее отапливаемой площадью. Отнесенный к отапливаемой площади средний коэффициент теплопередачи здания становится меньше в три раза. Показано, что для дальнейшего снижения нормативных теплопотерь жилых зданий наиболее эффективными путями являются: рекуперация теплоты в системе вентиляции (и тем глубже, чем выше уровень теплозащиты и холоднее климат зоны сооружения здания); укрупнение размеров зданий за счет уменьшения их числа; сверхнормативное повышение теплозащиты малоквартирных зданий и коттеджей; кубическая форма двух-, трехэтажных зданий для Крайнего Севера

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

НОРМАТИВНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЖИЛОГО ЗДАНИЯ

The paper offers a simple but sufficiently accurate technique of the mid-normative heattransfer coefficient for any dwelling house applying the known dimensions, required thermalprotection level and specified facade-glazing portion. The authors present the ascertainment technique of the mid-normative heat-transfer coefficient for a dwelling house with the number of stories from 1 to 16 and the required level of thermal protection. They establish the theoretical dependence and parameters affecting the rate of heat-losses through the external building borders. The article considers the thermal-protection level effect on the heating load and the heating-season fuel consumption rate and finds the correlation between the regulatory requirements to the thermal resistance of certain elements of the building.The authors note the effect of the building geometrical characteristics on the heat-losses rate of the wall portion in the total area of the external borders and its relative quantity as compared with the floor-space of the heated accommodations. The comparison of the specific heat-losses computation results for buildings of 1-, 2-, 4-, 8and 16-storeys with the SNiP 23-02–2003 maximum permissible values show the computational results being less than the maximum values on average by 12 %. This permits recommending the normative heat-transfer coefficient of dwelling houses for evaluating heat-loses at the concept-design stage with the building external-borders engineering constructions being indeterminate or yet under development.Предложен простой, но достаточно точный способ вычисления среднего нормативного коэффициента теплопередачи для любого жилого здания по известным размерам с требуемым уровнем тепловой защиты и заданной долей остекления фасадов. Изложена методика определения среднего нормативного коэффициента теплопередачи жилого здания с числом этажей от 1 до 16 и требуемым уровнем теплозащиты. Установлены теоретическая зависимость и параметры, влияющие на величину теплопотерь через наружные ограждения здания. Рассмотрено влияние уровня теплозащиты на нагрузку отопления и расход топлива за отопительный период. Найдены соотношения между нормативными требованиями к уровню теплового сопротивления определенных элементов здания.Отмечено влияние геометрических характеристик здания на величину теплопотерь доли стен в общей площади наружного ограждения и его относительной величины по сравнению с площадью отапливаемых помещений. Сравнение результатов вычисления удельных теплопотерь для 1-, 2-, 4-, 8и 16-этажных зданий с предельно допустимыми величинами теплопотерь из СНиП 23-02–2003 показало, что расчетные значения ниже предельных в среднем на 12 %. Это позволяет рекомендовать нормативный коэффициент теплопередачи жилых зданий для оценки теплопотерь на предпроектной стадии, когда строительные конструкции наружных ограждений здания еще не определены или находятся в стадии разработки

Effect of Li and Li-RE Co-Doping on Structure, Stability, Optical and Electrical Properties of Bismuth Magnesium Niobate Pyrochlore

New Bi1.5Mg0.9-xLixNb1.5O7–δ (x = 0.25; 0.40) and Bi1.4RE0.1Mg0.5Li0.4Nb1.5O7–δ (RE – Eu, Ho, Yb) compounds with the pyrochlore structure were synthesized. The displacements of the A-site atoms (96g) and O' ones (32e) as well as the Li and RE atoms distribution in the A-sites were determined. The dopant distribution was proven by ab initio calculations. The most preferable (Bi1.5Li0.5)(Nb1.5Mg0.5)O7 model was predicted with a direct band gap of 3.18 eV corresponding to the experimental Eg for Bi1.5Mg0.5Li0.4Nb1.5O7–δ. The thermal stability of the compounds in air up to 1100–1220 °C and the reducing atmosphere up to 400 °C was determined. The charge disbalance in the A2O' sublattice and the oxygen vacancies predetermine the dielectric behavior of the ceramics up to 200 °C, the mixed conductivity at high temperatures (T > 200 °C), and the proton transport up to 400 °C. © 2021 Elsevier Ltd.This work is supported by the German-Russian Interdisciplinary Science Center (G-RISC) funded by the German Federal Foreign Office via the German Academic Exchange Service (DAAD) (the research project No M-2020a-4_d), and by RFBR according to the research project No 19-03-00642 A. The study was performed using the equipment of the Center for Shared Use of Scientific Equipment ?Khimiya? of the Institute of Chemistry FRC Komi Science Center, Ural Branch of the Russian Academy of Science. We acknowledge DESY (Hamburg, Germany), a member of the Helmholtz Association HGF, for the provision of experimental facilities. Parts of this research were carried out at PETRA III using beamline P02.1

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

 The article shows the calculation comparison of fuel for producing of heat-line water with a help of different technological installations, transforming (converting) high-grade heat from burning process of fuel or in the process of non-reversible heat exchange with coolant (heating agent), or with a help of heat engines, which allow to decrease losses of working efficiency and thus to reduce the use of fuel. There were considered five types of plants beginning from the  simplest  one  up  to  the  most  complex  in  two  variants,  when  the  heat  exchangers and machines are perfect (ideal) and when equipment has the known degree of efficiency (perfection):1) water-heat boiler station, working on organic fuel;2) electrical boiler station, obtaining energy on power transmission lines from condensing power station;3) line heater of TPP, obtaining steam from heating turbine;4) line heater CPP, powered by steam from pressure reducing unit;5) heat pump, producing energy on power supply lines from TPP.In this article were investigated three ideal reversible ways of transformation of   high- grade heat into low-grade heat with a help of decreasing and increasing and combined (suggested by the authors) heat transformers and their thermodynamic equivalence was shown in this article. And there were suggested universal installation for electric energy generation, cold and heat of two grades for heat-water supply and the heating process on the base of gascompressors   gas turbines. These results are so important (actual) for power engineers of the countries with  increasing consumption  of organic  fuel and  its enhancement in  value and realizing programs of energy saving .The analysis shows, that the quality of produced low-grade heat per unit of used high-grade heat for ideal plants (installations) is: electrical boiler unit – 0.7;  water boiler unit – 1.0; for heat pump, heating turbine, combined heat transformers   – 4.9. Increasing of quality of high-grade heat does not break the Law of Thermodynamics, just on the contrary, thank this the constant heat efficiency is remained. Conversion ratio for real variants of these plants are: 0.415; 0.9; 1.53; 2.8; 1.47. Thus, it is once more proved, that TPP is the most efficient source of heat for heating process and stands head above electrical boiler unit in 7 times, above plants with heat pumps in 2 times. Universal electric power plant is comparable in effi- ciency with heat pump system, but outperforms it due to its multi-functionality.Приведено сравнение расчетов топлива на приготовление горячей сетевой воды с помощью различных технологических установок, преобразующих теплоту высокого потенциала от продуктов сгорания топлива либо в процессе необратимого теплообмена с теплоносителем, либо с помощью тепловых двигателей, позволяющих снизить потери работоспособности и тем самым сэкономить топливо. Рассмотрены пять типов установок – от самой простой до самой сложной в двух вариантах, когда теплообменники и машины идеальны и когда оборудование имеет известную степень совершенства:1) водогрейная котельная на органическом топливе;2) электрокотельная, получающая энергию по линии электропередачи от конденса- ционной электростанции;3) сетевой подогреватель ТЭЦ, получающий пар от теплофикационной турбины;4) сетевой подогреватель КЭС, питаемый паром от редукционно-охладительной установки;5) тепловой насос, получающий энергию по линии электропередачи от ТЭЦ.Исследованы три идеальных обратимых способа трансформации теплоты высокого потенциала в теплоту низкого потенциала с помощью понижающего, повышающего и предложенного авторами комбинированного термотрансформаторов и показана их полная термодинамическая равноценность. Для реализации идеального цикла комбинированного термотрансформатора предложена универсальная установка для выработки электроэнергии, холода и теплоты двух потенциалов для горячего водоснабжения и отопления на базе газовых компрессоров и газовых турбин. Данные результаты представляются весьма актуальными для энергетиков стран с неуклонным ростом потребления органическо- го топлива и его стоимости, реализующих программы энергосбережения.Анализ показал, что количество полученной теплоты низкого потенциала на единицу затраченной теплоты высокого потенциала составило для идеальных установок: электрокотельной – 0,7; водяной котельной – 1,0; для теплового насоса, теплофикационной турбины и комбинированного термотрансформатора – 4,9. Увеличение количества теплоты низкого потенциала по сравнению с затраченной теплотой высокого по тенциала не является нарушением законов термодинамики, а наоборот, прямым их следствием, поскольку при этом преобразовании сохраняется постоянной работоспособность теплоты. Для реальных вариантов этих установок коэффициенты преобразования составили соответственно: 0,415; 0,9; 1,53; 2,8; 1,47. Таким образом, еще раз получено, что ТЭЦ является самым эффективным источником теплоты для отопления и  превосходит  электрокотельную  в  семь  раз,  а  установки  с  тепловыми  насосами  – в два раза. Универсальная энергоустановка сопоставима по эффективности с тепловым насосом, но превосходит его благодаря своей многофункциональности