ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПОЖЕЖНОЇ ТА ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ ПРИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ АВТОТРАНСПОРТУ З ПОРШНЕВИМИ ПНЕВМО- ТА КРІОДВИГУНАМИ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬ АЗОТ ЯК РОБОЧЕ ТІЛО
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2024.1.10Ключові слова:
теплофізичні властивості, азот, фазова діаграма, математична модель, технології захисту навколишнього середовища, екологічна безпека, енергоустановки, поршневі двигуни, пневмодвигун, кріодвигунАнотація
У дослідженні, метою якого було вдосконалення математичного апарату на основі модифікованої термодинамічної теорії збурень для описання теплофізичних характеристик азоту в газоподібному та рідинному станах як робочого тіла пожежобезпечних та екобезпечних автотранспортних засобів з поршневим пневмо- або кріодвигуном, запропоновано й описано математичну модель для опису термодинамічних властивостей газоподібного та рідкого азоту, яка призначена для розробки нового виду пожежобезпечного та еколігочно ефективного транспортного засобу з поршневим пнемо- або кріодвигуном та проілюстровано її застосування. Об`єктом дослідження є теплофізичні характеристики азоту, що перебуває в рідинному чи газоподібному агрегатному стані, як робочого тіла пожежобезпечних та екобезпечних автотранспортних засобів з поршневим пневмо- або кріодвигуном. Предметом дослідження є математичний апарат на основі модифікованої теорії збурень для описання теплофізичних характеристик азоту в газоподібному та рідинному станах. Наукова новизна результатів дослідження полягає в тому, що вдосконалено математичний апарат на основі модифікованої термодинамічної теорії збурень для вичерпного описання всіх теплофізичних характеристик азоту, який перебуває як у рідинному, так і в газоподібному агрегатному стані, у частині зменшення часу розрахунку та зниження похибки отримання теплофізичних характеристик порівняно з довідниковими та експериментальними даними. Практичне значення результатів дослідження полягає у тому, що вдосконалений математичний апарат придатний для надання точної інформації до складу набору вихідних даних у дослідженнях щодо використання азоту в різних агрегатних станах як робочого тіла пожежобезпечних та екобезпечних автотранспортних засобів з поршневим пневмо- або кріодвигуном.
Посилання
Умеренкова К.Р. Перспективи використання альтер¬на¬тив¬них палив і методика визначення їх теплофізичних ха-рактеристик: монографія / К.Р. Умеренкова, В.Г. Бо¬рисенко. – Х.: НУЦЗУ, 2022. – 92 с.
Umerenkova K. Determination of Thermophysical Properties of Alternative Motor Fuels as an Environmental Aspect of Internal Combustion Engines / K. Umerenkova, V. Borysenko, O. Kondratenko, A. Lievtierov // Engineering Innovations. – 2023. – Vol. 7, pp. 51–59. – DOI: https://doi.org/10.4028/p-4VM7ff.
Кон¬дра¬тенко О.М. Удосконалення математич¬ного описання теплофізичних властивостей альтернативних моторних палив на основі модифікованої термодинамічної теорії збурень. Частина 1 / О.М. Кон¬дра¬тенко, К.Р. Умеренкова, А.М. Лєвтєров, О.П. Стро¬ков, В.Ю. Колосков // Двигуни внутрішнього згоряння. – 2023. – № 1. – рр. 25–32. – DOI: 10.20998 /0419-8719.2023.1.04.
Кон¬дра¬тенко О.М. Удоскона¬лення математичного описання теплофізичних властивостей альтернативних моторних палив на основі модифікованої термодина¬міч¬ної теорії збурень. Частина 2 / О.М. Кондратенко, К.Р. Уме-ренкова, А.М. Лєвтєров, О.П. Строков, В.Ю. Колос¬ков // Двигуни внутрішнього згоряння. – Х: НТУ «ХПІ», 2023. – № 2. – рр. 54–63. – DOI: 10.20998/0419-8719.2022. 2.07.
Development and generalization of the method for calculating thermodynamic properties and phase equilibrium in hydrocarbon mixtures as fuels for reciprocating ICE with the purpose of their ecologization / O.M. Kondratenko, K.R. Umerenkova, V.Yu Koloskov, H.M. Koloskova, O.P. Stro¬kov, O.O. Lytvynenko // Technogenic and ecological safety. – 2023. – 14(2/2023). – pp. 3–15. – DOI: 10. 52363/2522-1892.2023.2.1.
Umerenkova K. Study of the role of alternative fuels in the energy balance of Ukraine and the countries of the European Union during armed aggression and in the post-war reconstruction of the country's economy and infrastruc¬ture / K. Umerenkova, V. Borysenko, O. Kondratenko, V. Koloskov, O. Strokov, O. Lytvynenko // Technogenic and ecological safety. – 2024. – № 15(1/2024). – рр. 45–69. – doi: 10.52363/2522-1892.2024.1.3.
Umerenkova K. Using of Hyd¬rogen Sorbtion Storing Technology based on Metal Hydrides for Cooling of High-Power Electric Generators with Steam Turbines / K. Umerenkova, O. Kondratenko, H. Koloskovа, O. Lytvynenko, V. Borysenko // Problems of Emergency Situations: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції, 16 травня 2024 р., НУЦЗУ, Харків, 2024. – pp. 345–346.
Умеренкова К.Р. Вычисление теплоемкости азота, используемого на пожаробезопасном транспорте / К.Р. Умеренкова // Проблеми пожежної безпеки. – 2012. – № 31. – С. 216–221.
Kondratenko O. Criteria based assessment of effi¬ci¬ency of conversion of reciprocating ICE of hybrid vehicle on consumption of biofuels / O. Kondratenko, V. Koloskov, S. Kovalenko, Y. Derkach, O. Strokov // 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology, KhPI Week 2020. 05–10 October 2020. – Conference Proceedings, 2020. Kharkiv, Ukraine. – Pp. 177–182. – DOI: 10.1109/KhPIWeek 51551. 2020.9250118.
Kondratenko O. Criteria based assessment of the level of ecological safety of exploitation of electric generating power plant that consumes biofuels / O. Kondratenko, I. Mishchen¬ko, G. Chernobay, Yu. Derkach, Ya. Suchikova // 2018 IEEE 3rd International International Conference on Intelligent En¬ergy and Power Systems (IEPS–2018): Book of Papers. 10–14 September, 2018. Kharkiv, Ukraine. pp. 57-1–57-6. – DOI: 10.1109/IEPS.2018. 8559570.
Kondratenko O.M. The place of DPF with a liquid working body in the classifi¬cation of atmospheric air protection technologies from the complex negative influence of power plants with recipro¬ca¬tion ICE / O.M. Kondratenko, V.A. Krasnov, V.M. Semykin // Technogenic and ecological safety. – 2023. – 14(2/2023). – С. 67–91. – DOI: 10.52363/2522-1892.2023.2.8.
Kondratenko O. De¬ve¬lop¬ment and Use of the Index of Particulate Matter Filter Ef¬fi¬ciency in Environmental Protection Technology for Diesel-Generator with Consumption of Biofuels / O. Kondratenko, V. Andronov, V. Koloskov, O. Strokov // 2021 IEEE KhPI Week on Advanced Technology: Conference Proceedings (13–17 September 2021, NTU «KhPI», Kharkiv). – 2021. – pp. 239–244. – DOI: 10.1109/KhPIWeek53812.2021. 9570034.
Kondratenko O. Research of Technical and Economic Proper¬ti¬es of Material of Porous Fuel Briquettes from the Solid Com-bus¬tible Waste Impregnated with Liquid Combustible Waste / O. Kondratenko, V. Koloskov, S. Kovalenko, Y. Derkach // Materials Science Forum. – 2021. – № 1038. – pp. 303–314. – DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1038. 303.
Kondratenko O. Research of Properties and Rational Composition of Ecosafe Building Materials with Ash-and-Slag Waste from Masute Fuel And Coal Combustion / O. Kondratenko, V. Ko¬loskov, H. Koloskova, V. Babakin // Key Engineering Mate-rials. – 2023. – Vol. 935, pp. 85–97. – DOI: 10.4028/p-RwzP9p.
Зольне гранулювання насіння у пакуванні насіння з використанням небезпечних відходів тварин¬ництва / В.Ю. Колосков, Г.М. Колоскова, O.М. Кондра¬тенко, Є.В. Стороженко // Technogenic and ecological safety. – 2022. – № 12(2/2022). – С. 65–71. – DOI: 10. 52363/2522-1892.2022.2.8.
Plummer M.C. Cryogenic heat engine experiment / M.C. Plummer, C.P. Koehler, D.R. Flanders // Proc. of 1997 Cryogenic Eng. Conf., Portland, July 1997, USA. – P. 7.
Туренко А.Н. Экологически чистый криогенный транспорт: современное состояние проблемы / А.Н. Туренко, А.И. Пятак, И.Н. Кудрявцев // Вестн. Харьк. автомоб.-дорожн. техн. ун-та. – 2000. – Вып. 12–13. – С. 42–47.
Бондаренко С.И. Новый вид пожаробезопасного и экологически чистого транспорт¬но¬го средства для аэропортов / С.И. Бондаренко, И.Н. Куд¬ряв¬цев, А.И. Пяток, И.И. Тимченко // III Международная научно-техн. конф. АВИА-2001, Украина, Киев, 24–26 ап¬реля, 2001. – С. 176–180.
Маринин В.С. Теплофи¬зи¬ка альтернативных энергоносителей / В.С. Маринин. – Х.: Форт. – 1999. – 212 с.
Маринин В.С. О возможной модификации метода теории возмущений в статистичес¬кой физике жидкостей / В.С. Маринин, В.В. Пашков // Укр. физ. журн. – 1976. – Т.21. – №10. – С. 1695–1700.
Гуревич Г.Р. Справочное пособие по расчету фазово¬го состояния и свойств газоконденсатных смесей / Г.Р. Гуревич, А.И. Брусиловский. – М.: Недра, 1984. – 264 с.
Сычев В.В Термодинамические свойства азота / В.В. Сычев, А.А. Вассерман, А.Д.Козлов. – М.: Изд-во стандар¬тов, 1977. – 352 с.
Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н.Б. Варгафтик. – М.: Наука, 1972. – 720 с.
Ordonez C.A. Liquid nitrogen fueled, closed Brayton cycle cryogenic heat engine / C.A. Ordonez // Energy Conversion and Manage¬ment. – 2000. – Volume 41. – Issue 4. – pp. 331–341, – https://doi.org/10.1016/S0196-8904(99)00117-X.
Kara¬ca A.E. Development and analysis of new pneumatic based powering options for transit buses: A comparative assess-ment / A.E. Karaca, I. Dincer, M. Nitefor // Energy Conversi¬on and Management. – 2022. – Volume 256. – 115399. – https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115399.
Chris¬to¬dou¬lou F. Per¬for¬mance of a novel liquid nitrogen power system / F. Chris¬to¬dou¬lou, V. Sechenyh, H. Zhao, C.P. Garner, H. Clarke // Ap¬plied Thermal Engineering. – 2021. – Volume 191. – 116896, – https://doi.org/10.1016/ j.applthermaleng.2021. 116896.
Palerm S. The future of cryogenic propulsion / S. Palerm, C. Bonhomme, Y. Guelou, J.N. Chopinet, P. Danous // Acta Astronautica. – 2015. – Vol. 112. – pp. 166–173. – https:// doi.org/10.1016/j.actaastro. 2015.02.015.
Gär¬tner J.W. Numerical and experimental analysis of flashing cryogenic nitrogen / J.W. Gär¬tner, A. Kronenburg, A. Rees, J. Sender, M. Oschwald, G. Lamanna // International Journal of Multiphase Flow. – 2020. – Vol. 130. – 103360. – https://doi.org/10.1016/ j.ijmultiphaseflow. 2020.103360.
Moore J. Chapter 6 – Heat engine-based storage systems, Thermal, Mechanical, and Hybrid Chemical Energy Storage Systems / J. Moore, N.R. Smith, G. Brett, J. Kerth, R. Kurz, S. Freund, M. Abarr, J. Goldmeer, E. Jacquemoud, C.N. Markides, K. Wygant, M. Simpson, R. Riley, S. Hume, J.D. McTigue. – Academic Press, 2021. – pp. 293–450. – https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819892-6.00006-X.
Wang K. Experimental study of cryogenic liquid turbine expander with closed-loop liquefied nitrogen system / K. Wang, J. Sun, P. Song // Cryogenics. – 2015. – Volume 67. – pp. 4–14. – https://doi.org/10.1016/j. cryogenics.2015.01.004.
Korbut M. Modelling of piston pneumatic engine operation using the lumped method / M. Korbut, D. Szpica, M.R.O. Panão // Energy Conversion and Management. – 2024. – Vol. 306. – 118310. – https://doi.org/ 10.1016/j.enconman.2024.118310.
Fang Y. Experimental study of a pneumatic engine with heat supply to improve the overall performance / Y. Fang, Y. Lu, X. Yu, A.P. Roskilly // Ap¬plied Thermal Engineering. – 2018. – Vol. 134 – pp. 78–85. – https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.01.113.
Basbous T. A new hybrid pneumatic combustion engine to improve fuel consumption of wind–Diesel power system for non-in¬terconnected areas / T. Basbous, R. Younes, A. Ilinca, J. Per¬ron // Applied Energy. – 2012. – Vol. 96. – pp. 459–476. – https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.03.005.
Huang K.D. Hybrid pneumatic-power system which recycles exhaust gas of an internal-combustion engine / K.D. Huang, Sh-Ch. Tzeng, W-P. Ma, W-Ch.Chang // Applied Energy. – 2005. – Vol. 82. – Issue 2. – pp. 117–132. – https://doi.org/10.1016/j.apenergy. 2004.10.006.
Stanek W. Thermo-ecological assessment of Stirling engine with regenerator fed with cryogenic exergy of liquid natural gas (LNG) / W. Stanek, T. Simla, B. Rutczyk, A. Ka¬baj, Z. Buliński, I. Szczygieł, L. Czarnowska, T. Krysiński, P. Gładysz // Energy. – 2019. – Vol. 185. – pp. 1045–1053. – https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.07.116.
Mutumba A. Design and development of a direct injection system for cryogenic engi¬nes / A. Mutumba, K. Cheeseman, H. Clarke, D. Wen // Cry¬ogenics. – 2018. – Vol. 91. – pp. 77–86. – https://doi.org/10. 1016/j.cryogenics.2017.12.009.
Li Y. Fundamentals and applications of cryogen as a thermal energy carrier: A critical assessment / Y. Li, H. Chen, Y. Ding // International Journal of Thermal Sciences. – 2010. – Vol. 49. – Issue 6. – pp. 941–949. – https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2009.12.012.
Clarke H. Experimental study of jet structure and pressurisation upon liquid nitrogen injection into water / H. Clarke, A. Mar¬tinez-Herasme, R. Crookes, D.S. Wen // International Journal of Multiphase Flow. – 2010. – Vol. 36. – Issues 11–12. – pp 940–949. – https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2010. 07.005.
Kim T. Numerical study of cryogenic liquid nitrogen jets at supercritical pressures / T. Kim, Y. Kim, S-K. Kim // The Journal of Supercritical Fluids. – 2011. – Vol. 56. – Issue 2. – pp. 152–163. – https://doi.org/10.1016/j.supflu. 2010.12.008.
Wen D.S. Liquid nitrogen injection into water: Pres¬sure build-up and heat transfer / D.S. Wen, H.S. Chen, Y.L. Ding, P. Dearman // Cryogenics. – 2006. – Vol. 46. – Issue 10. – pp. 740–748. – https://doi.org/10.1016/ j.cryogenics. 2006.06.007.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Двигуни внутрішнього згоряння
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
