energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2021-64-4-328-335energy-2084Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGНаучно-методические основы эксергетического анализа процессов тепловой обработки бетонных изделий в теплотехнологических установках. Часть 2Scientific and Methodological Bases of Exergetic Analysis of the Processes of Heat Treatment of Concrete Products in Heat Technology Installations. Part 2РоманюкВ. Н.RomaniukV. N.

Адрес для переписки: Романюк Владимир Никанорович – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 293-92-16 pte@bntu.by

Address for correspondence: Romaniuk Vladimir N. – Belаrusian National Technical University, 65/2, Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 293-92-16 pte@bntu.by

pte@bntu.byНияковскийА. М.NiyakovskiA. M.

г. Новополоцк

Novopolotsk

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarusПолоцкий государственный университетБеларусьPolotsk State University (Belarus202121072021644328335Copyright © Романюк В.Н., Нияковский А.М., 20212021Романюк В.Н., Нияковский А.М.Romaniuk V.N., Niyakovski A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2084

В статье представлена вторая часть исследования, посвященного эксергетическому анализу процессов тепловой обработки бетонных изделий в теплотехнологических установках ускоренной гидратации. В первой части на основании фактических данных о составе цементов и продуктов гидратации рассмотрены вопросы расчета эксергии бетонной смеси и твердеющего бетона с учетом всех составляющих эксергии: реакционной, концентрационной и термомеханической. В данной статье предложены количественные эксергетические критерии, позволяющие судить об энергоэффективности режимов работы теплотехнологического оборудования для тепловой обработки бетонных изделий. К ним отнесены: степень термодинамического совершенства теплоэнергетической системы, характеризующая полноту использования эксергетического входа; термодинамический КПДe системы тепловой обработки, представляющий собой степень термодинамического совершенства, рассчитанную без учета суммы транзитных эксергий; термодинамический КПДe системы тепловой обработки с учетом эксергетического КПДe системы производства и транспортировки тепловой энергии; степень технологического совершенства, указывающая, какая часть эксергии, подведенной в теплотехнологическую установку, предназначается для получения технологического результата. Для расчета перечисленных характеристик предложен математический аппарат, учитывающий массу бетонного изделия, удельную массовую эксергию цемента и твердеющего бетона, заданную степень гидратации цемента в бетоне на момент окончания тепловой обработки, эксергетические потоки, подводимые к изделию в теплотехнологической установке, и численные показатели, характеризующие неполноту процесса гидратации цемента. Приведено обсуждение полученных результатов с точки зрения их применимости при выборе режимов тепловой обработки. Полученные результаты могут использоваться при выборе энергосберегающих режимов теплотехнологического оборудования для промышленной тепловой обработки бетонных изделий.

This article is the second part of the research devoted to the exergetic analysis of heat treatment processes of concrete products in heat technology installations. In the first part, the issues of calculating the exergy of a concrete mixture and hardening concrete have been considered, taking into account all the components of the exergy, viz. reaction, concentration and thermomechanical ones. In the present part of the study, exergetic criteria are proposed that make it possible to evaluate the energy efficiency of the operating modes of heat-technological equipment for the heat treatment of concrete products. These include the degree of thermodynamic perfection of a heat-power system, which is used to evaluate the completeness of the use of the exergetic input; thermodynamic efficiency of the system of heat treatment of concrete products in heat technology installations, representing the degree of thermodynamic perfection of the heat power system that is calculated without taking into account all the components of the sum of transit exergies; thermodynamic efficiency of the heat treatment system, taking into account the exergetic efficiency of the system of heat energy production and transportation; the degree of technological perfection that indicates at the portion of the exergy supplied to the heat technology installation for the heat treatment of concrete products is intended to obtain a technological result. To calculate the listed indicators and characteristics, a mathematical apparatus is proposed that takes into account the mass of the concrete product, the specific mass exergy of cement and hardening concrete, the specified degree of hydration of cement in concrete at the end of heat treatment, the exergetic flows supplied to the product in a heat technology installation during its heat treatment, and numerical indicators characterizing the incompleteness of the cement hydration process. The results obtained in this paper are discussed from the viewpoint of their applicability in the selection of heat treatment modes. They can be used in the selection of energy-saving modes of heat-technological equipment for industrial heat treatment of concrete products.

теплотехнологиитеплотехнологические установкиэнергоэффективностьтепловая обработка бетонных изделийэксергия бетонаэксергетический балансэксергетические критерии энергетической эффективностиheat technologythermal technological equipmentenergy efficiencyheat treatment of concrete productsexergy of concreteexergetic balanceexergetic criteria of energy efficiencyReferencesРоманюк, В. Н. Научно-методические основы эксергетического анализа процессов тепловой обработки бетонных изделий в теплотехнологических установках. Ч. 1 / В. Н. Романюк, А. М. Нияковский // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 3. С. 259–274. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-3-259-274.Romaniuk V. N., Niyakovskii A. M. (2021) Scientific and Methodological Bases of Exergetic Analysis of the Processes of Heat Treatment of Concrete Products in Heat Technology Installations. Part 1. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 64 (3), 259–274. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-3-259-274 (in Russian).Бродянский, В. М. Эксергетический метод термодинамического анализа / В. М. Бродянский. М.: Энергия, 1973. 296 с.Brodyanskii V. M. (1973) Exergetic Method of Thermodynamic Analysis. Moscow, Energiya Publ. 296 (in Russian).Бродянский, В. М. Принципы определения КПД технических систем преобразования энергии и вещества / В. М. Бродянский, М. В. Сорин // Известия высших учебных заведений Министерства высшего и среднего специального образования СССР. Энергетика. 1985. № 1. С. 60–65.Brodyanskii V. M., Sorin M. V. (1985) Principles for Determining the Efficiency of Technical Systems for Energy and Substance Conversion. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii Ministerstva Vysshego i Srednego Spetsial’nogo Obrazovaniya SSSR. Energetika [News of Higher Educational Institutions of the USSR Ministry of Higher and Secondary Specialized Education. Energy], (1), 60–65 (in Russian).Бродянский, В. М. Эксергетический метод и его приложения / В. М. Бродянский, В. Фратшер, К. Михалек; под ред. В. М. Бродянского. М.: Энергоатомиздат, 1998. 288 с.Brodyanskii V. M., Fratsher V., Mikhalek K. (1998) The Exergetic Method and its Applications. Moscow, Energoatomizdat Publ. 288 (in Russian).Романюк, В. Н. Интенсивное энергосбережение в теплотехнологических системах промышленного производства строительных материалов / В. Н. Романюк. Минск: БНТУ, 2010. 365 с.Romaniuk V. N. (2010) Intensive Energy Saving in Thermo-Technological Systems of Industrial Production of Construction Materials. Minsk, BNTU. 365 (in Russian).Повышение энергетической эффективности теплотехнологического оборудования на основе численного моделирования нестационарных процессов / А. М. Нияковский [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 2. С. 177–191. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-2-177-191.Niyakovskii A. M., Romaniuk V. N., Yatskevich Yu. V., Chichko A. N. (2019) Improving the Energy Efficiency of Heat-Technical Equipment on the Basis of Numerical Simulation of Non-Stationary Processes. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 62 (2), 177–191. https://doi.org/10.21122/1029-74482019-62-2-177-191 (in Russian).Верификация нестационарной математической модели твердения бетона в теплотехнологических установках / А. М. Нияковский [и др.] // Наука и техника. 2019. Т. 18, № 2. С. 137–145. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-2-137-145.Niyakovskii A. M., Romaniuk V. N., Chichko A. N., Yaczkevich Yu. V. (2019) Verification оf Non-Stationary Mathematical Model оf Concrete Hardening in Thermal Technological Installations. Nauka i Tekhnika = Science and Technique, 18 (2), 137–145. https://doi.org/10. 21122/2227-1031-2019-18-2-137-145 (in Russian).Дискретная оптимизация программно управляемых режимов тепловой обработки бетонных изделий в теплотехнологических установках / А. М. Нияковский [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 3. С. 280–292. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-3-280-292.Niyakovskii A. M., Romaniuk V. N., Yatskevich Yu. V., Chichko A. N. (2019) Discrete Optimization of Software-Controlled Modes of Heat Treatment of Concrete Products in Heat-Technological Facilities. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 62 (3), 280–292. https://doi.org/10.21122/1029-74482019-62-3-280-292 (in Russian).Метод расчета эволюции теплоэнергетических характеристик процесса ускоренной гидратации бетонных изделий / А. М. Нияковский [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 4. С. 307–324. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-4-327-324.Niyakovskii A. M., Romaniuk V. N., Chichko A. N., Yatskevich Yu. V. (2019) The Method of Calculation of the Evolution of Thermal and Energy Characteristics of the Accelerated Hydration Process of Concrete Products. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 62 (4), 307–324. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-4-327-324 (in Russian).Нестационарная модель процесса гидратации железобетонного изделия, находящегося в программно-нагреваемой среде / А. М. Нияковский [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. 2019. Т. 63, № 4. С. 496–505. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2019-63-4-496-505.Niyakovski A. M., Ramaniuk U. N., Chychko А. N., Yatskevich Yu. V. (2019) Unsteady Model of the Hydration Process of a Reinforced Concrete Product at Software-Controlled Heating. Doklady Natsional’noi Akademii Nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 63 (4), 496–505. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2019-63-4-496-505 (in Russian).Эксергетический анализ процессов химической технологии (на примере технологии цемента) / М. А. Вердиян [и др.]. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2004. 68 с.Verdiyan T. M. [et al.] (2004) Exergetic Analysis of Chemical Technology Processes (on the Example of Cement Technology). Moscow, D. I. Mendeleev RCTU Publ. 68 (in Russian).Способ управления процессом приготовления бетонной смеси: пат. RU 2334713, МПК B 28B 11/00 / Т. М. Вердиян, Р. Т. Лукманов. Опубл. 27.09.2008.Verdiyan T. M., Lukmanov R. T. (2008) Method for Controlling the Process of Preparing a Concrete Mixture. Patent RU No 2334713 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.