Volume 4, Number 1 (2018)
Energy Saving from Tap Water Home Treatment Devices
Laura Canale, Gino Cortellessa, Giorgio Ficco , Aldo Russi, Fabrizio Zuena
University of Cassino and Southern Lazio, Department of Civil and Mechanical Engineering,
Via Di Biasio 43, Cassino, 03043, Italy
Received: February 20, 2018. Revised: March 30, 2018. Accepted: April 06, 2018
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University
Abstract
Water is the only liquid used in human eating which presents different production and transportation processes. All the alimentary liquids, in fact, need production and sanification processes in controlled environments and transportation on carriers. On the other hand, besides more simple production processes, water can rely both on distribution networks and transportation on carriers. In the last years, bottled water consumption greatly increased not only for healthy needs but also for non-essential ones. In fact, only in few cases bottled water is used for a real need of specific characteristics and more and more its use is due to the perceived poor quality of tap water. Recent studies demonstrated that energy consumption related to bottled water can be up to 2000 times bigger than the ones related to tap water. In fact, energy consumptions for bottled waters come out mainly from the production of PET bottles, from the bottling process and, finally, from transport/distribution. In this paper, avoiding a comparison between bottled and tap water about the chemical-physical, microbiological and gustative characteristics, the authors present the results of an experimental study aimed to measure energy consumption of tap water domestic treatment devices. Moreover, the potential energy savings coming from the use of treated tap water are focused.
Keywords: tap water; bottled water; energy saving; water treatment.
Економія енергії завдяки побутовим пристроям
очищення водопровідної води
Лаура Канале, Джіно Кортелесса, Джорджіо Фікко, Альдо Руссі, Фабріціо Зена
Університет м. Кассіно та Південного Лаціо, кафедра будівництва та механіки,
вул. Біазіо, 43, Кассіно, 03043, Італія
Анотація
Вода – єдина рідина, що використовується в їжі людини, яка представляє різні процеси виробництва та транспортування. Усі харчові рідини фактично потребують процесів виробництва та очищення в контрольованих середовищах, а також транспортування перевізниками. А воду, крім того, що процес її виробництва простіший, можна постачати як розподільними мережами, так і шляхом транспортування перевізниками. В останні роки споживання пляшкової води значно зросло не тільки для потреб здоров’я, але й для інших потреб. На практиці, лише в деяких випадках воду в пляшках використовують для реальної потреби в особливих умовах, а все більше її використовують через погану якість водопровідної води. Недавні дослідження показали, що споживання енергії, пов’язаної з пляшковою водою, може бути в 2000 разів більшим, ніж споживання енергії, пов’язане з водопровідною водою. Споживання енергії для пляшкової води головним чином зумовлене виробництвом пластикових пляшок, процесом розливу та транспортуванням / дистрибуцією. У цій праці, уникаючи порівняння між пляшковою та водопровідною водою щодо хіміко-фізичних, мікробіологічних та смакових характеристик, автори подають результати експериментального дослідження, спрямованого на вимірювання енергоспоживання пристроїв побутового очищення водопровідної води. Крім цього, зосереджено увагу на можливих способах економії енергії під час використання очищеної води з-під крана.
Ключові слова: водопровідна вода; пляшкова вода; економія енергії; очищення води.
References – 29
Analytical Studies of Coolant Temperature in Solar Panel
Mariana Kasуnets , Stepan Shapoval, Khrystyna Kozak, Bohdan Hulai
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: March 19, 2018. Revised: May 10, 2018. Accepted: May 17, 2018
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University
Abstract
An analysis of existing solar heating systems has been carried out. The dependence of the annual flow of solar radiation on the solar panel on the azimuthal angle γ and the angle of inclination of the surface, which can be used for studying surfaces with an arbitrary number of orientations, was obtained. The thermal balance for a given solar panel is presented for a certain period of time. Dependences for determining the amount of energy coming from the Sun on each of the surfaces of the solar panel and the amount of accumulated heat by the solar panel was obtained during the research. The losses of convection from the coating of the solar panel and radiation heat losses from the surface of the coating to the environment, as well as thermal losses due to thermal insulation from the back side and the side walls of the heliopanel, are analyzed. The dependence of the coolant temperature in the heliopanel depending on the annual solar radiation inflow and the total heat loss of the heliopanel has been obtained.
Keywords: solar collector; heliopanel; solar energy; coolant temperature; thermal accumulation.
Аналітичні дослідження температури теплоносія в геліопанелі
Мар’яна Касинець, Степан Шаповал, Христина Козак, Богдан Гулай
Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
Проаналізовано наявні системи сонячного теплопостачання. Отримано залежність річного над¬ходження сонячної радіації на геліопанель від азимутального кута γ і кута нахилу поверхні, яку можна використати для дослідження поверхонь із довільною кількістю орієнтацій. Представлено тепловий баланс для цієї геліопанелі за певний проміжок часу. Досліджено залежності для визначення кількості енергії, що надходить від Сонця на кожну із поверхонь геліопанелі та кількості тепла, закумульованого геліопанеллю. Проаналізовано втрати конвекцією від покриття геліопанелі та радіаційні тепловтрати із поверхні покриття в навколишнє середовище, а також тепловтрати через теплоізоляцію із тильної сторони та бокових стінок геліопанелі. Отримано залежність температури теплоносія в геліопанелі від річного надходження сонячної радіації та сумарних тепловтрат геліопанелі.
Ключові слова: сонячний колектор; геліопанель; сонячна енергія; температура теплоносія; термоакумуляція.
References – 11
Alternative Energy Source for Heating System of
Woodworking Enterprise
Olena Savchenko , Vasyl Zhelykh, Yurii Yurkevych, Khrystyna Kozak, Serhii Bahmet
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: March 12, 2018. Revised: May 03, 2018. Accepted: May 14, 2018
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University
Abstract
At woodworking enterprises, there is a large amount of wood waste the energy potential of which can be used as an alternative source of energy for the generation of heat energy at boiler houses. Gasification is one of the cheapest and environmentally friendly methods for processing organic wood waste and obtaining an additional source of energy. The process of gasification occurs when wood waste is heated to high temperatures in the presence of oxygen, which results in the generation of combustible gas. Producer gas should be used to save traditional energy sources in the generation of heat energy. This article discusses the design of the gasifier which is intended for utilization of wood waste from a wood-processing enterprise and the simultaneous generation of producer gas. Generted producer gas is used in a boiler-house of a wood-processing enterprise as an alternative source of energy for the preparation of the heating system coolant. The lower heat of generated producer gas combustion is established.
Keywords: waste wood; gasifier; producer gas; heat of combustion.
Альтернативне джерело енергії для системи опалення
деревообробного підприємства
Олена Савченко, Василь Желих, Юрій Юркевич, Христина Козак, Сергій Багмет
Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
На деревообробних підприємствах наявна велика кількість відходів деревини, енергетичний потенціал яких можна використовувати як альтернативне джерело енергії для вироблення теплової енергії на котельнях. Одним з найдешевших та екологічно безпечних способів переробки органічних відходів деревини вважається газифікація. У процесі газифікації утворюється горючий газ, який доцільно використовувати для заощадження традиційних джерел енергії під час вироблення теплової енергії. Розглянуто конструкцію газогенераторної установки, яка призначена для утилізації відходів деревини та одночасного вироблення генераторного газу. Утворений генераторний газ використовується в опалювальній котельні деревообробного підприємства якальтернативне джерело енергії для приготування теплоносія системи опалення. Встановлено нижчу теплоту спалювання виробленого генераторного газу.
Ключові слова: відходи деревини; газогенератор; генераторний газ; теплота спалювання.
References – 8
Preparation of Papers for the Journal EECS
Temperature Dependence Estimation of the Vibration and Frequency
Sensor Resonator Mechanical State
Roman Baitsar, Roman Kvit
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: March 12, 2018. Revised: March 23, 2018. Accepted: April 03, 2018
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University
Abstract
The complex of technological and metrological researches concerning development of filamentous monocrystals application and fixing methods on various materials of substrate (elastic elements) is considered. The ways of uncontrolled distortions avoiding of the initial monocrystal defect-free structure that can occur at the nodes of its mounting and reduce the Q-value of the resonator oscillations, which is the main characteristic of the tensotransducer quality, is shown. With this the monocrystal mechanical state should correspond to the stress at which its heating from the electric power supply current would not cause a noticeable monocrystal compression. The temperature dependence of deformation of a monocrystal resonator, which is a sensitive element of a vibration and frequency sensor in the operation temperature range, is studied. The factors that determine the temperature dependent deformation component of the resonant tensotransducer made of the semiconductor monocrystal are analyzed. The directions of vibration and frequency sensors characteristics optimization are indicated by purposeful control of the monocrystal deformation initial level, which is achieved by the choice of appropriate structural materials, as well as technological methods of their production.
Keywords: filamentous monocrystal; semiconductor; resonator; tensotransducer; frequency; sensor.
Оцінювання температурної залежності механічного стану
резонатора вібраційно-частотного сенсора
Роман Байцар, Роман Квіт
Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
Розглянуто комплекс технолого-метрологічних досліджень щодо розроблення методів посадки і закріплення ниткоподібних монокристалів на різних матеріалах підкладок (пружних елементів). Показано шляхи уникнення неконтрольованих спотворень вихідної бездефектної структури монокристала, які можуть виникати у вузлах його кріплення і знижувати добротність коливань резонатора, яка є основною характеристикою якості тензоперетворювача. Механічний стан монокристала повинен відповідати напруженню, за якого його нагрівання від електричного струму живлення не спричинило би помітного стиску монокристала. Досліджено температурну залежність деформації монокристалічного резонатора – чутливого елемента вібраційно-частотного сенсора в робочому температурному діапазоні. Проаналізовано чинники, що визначають температурно-залежну складову деформації резонансного тензоперетворювача з напівпро¬відникового монокристала. Вказано напрями оптимізації характеристик вібраційно-частотних сенсорів шляхом цілеспрямованого контролю початкового рівня деформації монокристала, що досягається вибором відповідних конструкційних матеріалів, а також технологічними способами їх виготовлення.
Ключові слова: ниткоподібний монокристал; напівпровідник; резонатор; тензоперетворювач; частота; сенсор.
References – 12
Analysis of Methods for Extending the Life Cycle of a TP-100A Boiler
Stepan Lys , Oksana Yurasova, Nadiya Lashkovska
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: January 31, 2018. Revised: March 13, 2018. Accepted: March 29, 2018
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University
Abstract
Reconditioning of the TP-100А boiler can be implemented via a number of engineering solutions, including a complete replacement of the heating surface of the primary and secondary steam superheating circuits, boiler drum replacement, pulverized coal system closing, installation of gas-tight water walls; replacement of all the tanks of the water economizer, replacement of all the tanks of the tubular air heater (TAH); replacement of the check and control valves, replacement of all the steam pipelines in a boiler room. Closing the pulverized coal system will make it possible to avoid the discharge of the pulverized coal onto the electrostatic precipitators, thereby reducing the fuel consumption for electricity generation. Installation of gas-tight water walls provides for decreasing the cold air inflow into the furnace, which will have a positive effect on the output-input ratio and liquid slag output, while the replacement of all the heaters of the water economizer and air heater enables heating the feed water and, respectively, the cold air to the calculated value (before the reconstruction, the temperatures did not reach the calculated values). Replacement of the check and control valves provides for quality regulation of the main parameters of the steam, the pressure and temperature, with an increased speed of the power generating unit manoeuvring and reduced overburning of the fuel during the manoeuvring. In addition to the extended life cycle, the above listed operations will result in at least 2 % increase in the output-input ratio of the boiler and significantly improve the manoeuvrability of the power generating unit.
Keywords: boiler; boiler life cycle; boiler reconditioning; power generating unit manoeuvring.
Аналіз методів збільшення терміну експлуатації
котлоагрегату ТП-100А
Степан Лис, Оксана Юрасова, Надія Лашковська
Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
Для реконструкції котельного агрегату ТП-100А необхідно прийняти низку технічних рішень: заміна 100 % поверхонь нагріву первинного і вторинного контуру перегріву пари; заміна барабана котла; замкнення пилосистеми; встановлення газощільних екранних поверхонь нагріву; заміна всіх кубів водяного економайзера; заміна всіх кубів трубчастого повітропідігрівника (ТПП); заміна запірної та регулівної арматури; заміна всіх паропроводів у межах котельного відділення. Замкнення пилосистеми дасть змогу уникнути скидання вугільного пилу на електрофільтра, що зменшить витрату палива на виробництво електричної енергії. Встановлення газощільних екранів дасть змогу зменшити присоси холодного повітря в топку, що позитивно відобразиться на ККД котла і виході рідкого шлаку, а заміна кубів водяного економайзера і ТПП дасть можливість підігріти живильну воду, і відповідно, холодне повітря до розрахункової величини (до реконструкції температури не досягали розрахункової величини). Заміна запірної та регулівної арматури допоможе якісно регулювати основні параметри пари (тиск та температуру), до того ж збільшиться швидкість маневрування енергоблоку і зменшиться величина перепалів палива під час маневрування. Крім того, що вище вказані операції збільшують термін експлуатації, вони також приведуть до підвищення ККД котла, як мінімум на 2 % і значно підвищать маневреність енергоблоку загалом.
Ключові слова: котельний агрегат; термін експлуатації котлоагрегату; реконструкція котельного агрегату; маневрування енергоблоку.
References – 8.
Physical Modeling of Thermal Processes of the Air Solar Collector
with Flow Turbulators
Vasyl Zhelykh, Khrystyna Kozak , Olexandra Dzeryn, Volodymyr Pashkevych
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: March 12, 2018. Revised: April 16, 2018. Accepted: April 27, 2018
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University
Abstract
The analysis of existing systems of solar air heating has been carried out. The physical model of the solar air collector (SAC) with additionally installed flow turbulators, which are located in the air channel of the solar collector, is presented to improve its thermal characteristics and efficient use in temperate climates. The energy balances for the five key elements of the SAC have been presented and the balance equations system has been written. To determine the geometrical and heat engineering parameters of the flow turbulators, a number of graphical dependencies have been recorded. We found out that in the air channel of the solar collector there is a transitional movement of the heat carrier, and the maximum coefficient of convective heat exchange between the turbulator of flow and air is observed at the angle of inclination of the heat absorber of 45 deg. The computer simulation of thermal processes occurring in the air channel of the solar collector was carried out and we discovered that the power of the proposed SAC increased by 23 % compared to the solar collector with a flat heat-absorbing plate.
Keywords: solar air collector; physical model; flow turbulator; coolant (transfer medium); air duct.
Фізичне моделювання теплових процесів повітряного сонячного колектора із турбулізаторами потоку
Василь Желих, Христина Козак, Олександра Дзерин, Володимир Пашкевич
Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
Проаналізовано існуючі системи сонячного повітряного теплопостачання. Представлено фізичну модель повітряного сонячного колектора (ПСК) із додатково встановленими турбулізаторами потоку, які розміщено у повітряному каналі сонячного колектора для покращення його теплових характеристик та ефективного використання у регіонах з помірним кліматом. Наведено енергетичні баланси для п’яти ключових елементів ПСК та записано систему балансових рівнянь. Для визначення геометричних та теплотехнічних параметрів турбулізаторів потоку записано ряд графічних залежностей. Визначено, що в повітряному каналі сонячного колектора спостерігається перехідний рух теплоносія, а максимальний коефіцієнт конвективного теплообміну між турбулізатором потоку та повітрям спостерігається за кута нахилу теплопоглинача 45 градусів. Здійснено комп’ютерне моделювання теплових процесів, які відбуваються у повітряному каналі сонячного колектора і отримано, що потужність запропонованого ПСК зросла на 23 % порівняно із сонячним колектором з плоскою теплопоглинальною пластиною.
Ключові слова: повітряний сонячний колектор; фізична модель; турбулізатор потоку; теплоносій; повітряний канал.
References – 12
Modeling of Hydraulic Load of Electric Drive
in Electrical Complex of Pumping Station
Vladyslav Lysiak , Mykhailo Oliinyk, Yurii Shelekh
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: January 23, 2018. Revised: February 12, 2018. Accepted: March 12, 2018
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University
Abstract
The paper analyses the contemporary state of the electric drive hydraulic load modelling in the pumping stations’ electrotechnical complex applications. It was found that in the vast majority of cases, mathematical models do not allow taking into account the specificities of fluid pumping and its consumption at the same time with a balanced degree of detail. The studies conducted provide sufficient ground for making a conclusion that when modelling the electric drive operation, the centrifugal hydraulic load cannot be presented in a general case as the resistant torque with the fan mechanical characteristic. It was shown that to present such hydraulic load of the electric drive correctly, one need to use the mathematical models that simultaneously account for the effect of the pump impeller rotation speed, fluid viscosity and hydraulic network’s spatial structure on both the fluid’s pumping modes and the modes of its consumption. A complete mathematical model of the hydraulic load of the pumping station’s electric drive in steady-state modes was proposed, which takes into account both the internal parameters of the centrifugal pump and the spatial distribution of the pipeline.
Keywords: hydraulic network; pipeline; centrifugal pump; pumping station; electric drive.
Моделювання гідравлічного навантаження електроприводу
у складі електротехнічного комплексу помпової станції
Владислав Лисяк, Михайло Олійник, Юрій Шелех
Національний університет “Львівська політехніка”, вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
Проаналізований сучасний стан моделювання гідравлічного навантаження електроприводу у складі електротехнічного комплексу помпових станцій. Виявлено, що більшість математичних моделей не дає можливості зі збалансованим ступенем деталізації враховувати особливості процесів помпування та споживання рідини одночасно. Проведені дослідження дають підстави зробити висновок про неможливість представлення у загальному випаду відцентрового гідравлічного навантаження у вигляді моменту опору з “вентиляторною” механічною характеристикою під час моделювання роботи електроприводу. Показано, що для коректного відображення такого гідравлічного навантаження електроприводу необхідно застосовувати такі математичні моделі, які одночасно враховують вплив кутової швидкості обертання робочого колеса помпи, в’язкості рідини та просторової будови гідравлічної мережі як на режими помпування рідини, так і на режими її споживання. Запропоновано повну математичну модель гідравлічного навантаження електроприводу помпової станції в усталених режимах з урахуванням як внутрішніх параметрів відцентрової помпи, так і просторового розподілу трубопроводу.
Ключові слова: гідравлічна мережа; трубопровід; відцентрова помпа; помпова станція, електропривод.
References – 12
Вимоги до оформлення статей для подання
до друку в журнал EECS
|
