На первом заседании оргкомитета Кубка по рационализации и производительности Корпорация ТЕХНОНИКОЛЬ и Агентство развития профессионального мастерства (Ворлдскиллс Россия) подписали соглашение о сотрудничестве. Достигнутые договоренности предполагают совместную работу по формированию в стране новой производственной культуры в рамках национального проекта «Производительность труда».
В майских указах Президента РФ Владимира Путина, ставших основой нацпроектов, обозначена цель к 2024 г. обеспечить ежегодный рост не менее 5% производительности труда на средних и крупных предприятиях базовых несырьевых отраслей экономики. Для этого с 2021 года дан старт комплексу мероприятий для развития человеческого капитала и массового вовлечения сотрудников в повышение производительности труда на предприятиях через формирование движения рационализаторов, изобретательство и инновации.
Ключевыми механизмами реализации станут корпоративные центры по рационализации (Точки кипения Hi-Tech) и центры по опережающей подготовке, направленные на эффективный обмен знаниями между участниками проекта о новых производственных решениях и передовых технологиях, а также – профессиональной ориентации и ускоренного профессионального обучения.
«На нашем примере могу сказать, что большинство российских компаний обладает огромным потенциалом роста производительности труда. За последние 10 лет мы увеличили этот показатель более чем на 200%. Уверен, наш опыт и совместная работа станут катализаторами технологического рывка российской экономики и помогут многим компаниям выйти на новый уровень благодаря заимствованию лучших промышленных и управленческих технологий, – комментирует Сергей Колесников, совладелец и управляющий партнер ТЕХНОНИКОЛЬ. – Экономике всегда необходима сильная и стабильная обрабатывающая промышленность. Для обеспечения качественного рывка необходимо мотивировать и вовлекать производственный персонал в повышение эффективности труда и работу с улучшениями».
Сегодня в состав ТЕХНОНИКОЛЬ входят 55 производственных площадок в разных странах мира, производительность труда в Корпорации к концу 2020 г. достигла 18,7 миллионов рублей на сотрудника в год, на некоторых предприятиях этот показатель по итогам 2020 года превышает 45 млн рублей.
Напомним, Корпорация также сотрудничает с Министерством экономического развития и Федеральным центром компетенций в рамках программы «Повышение производительности труда и поддержка занятости» в субъектах Российской Федерации. Компания реализует программы обучения для участников проекта и организует экскурсии на производства.
В Комитет по природопользованию поступило сообщение о загрязнении акватории Каботажной гавани в районе сквера Инчхон в Кронштадте.
Незамедлительно на место была направлена бригада аварийно-спасательного формирования ГУП «ПИЛАРН». Произведён визуальный мониторинг, информация о загрязнении нефтепродуктами подтвердилась. Специалисты ГУП «ПИЛАРН» начали работы ликвидации аварийного разлива нефти и нефтепродуктов – в месте разлива собрано 1,3 тонны нефтеводяной смеси.
Активная фаза работ аварийной службой ГУП «ПИЛАРН» продолжилась 25, 26, 27 и 28 марта. Дополнительно собрано 850 килограмм нефтеводяной смеси.
Информация о наличии загрязнения передана в Балтийско-Арктическое межрегиональное управление Федеральной службы по надзору в сфере природопользования для принятия мер в рамках полномочий.
Состояние акватории находится под контролем специалистов ГУП «ПИЛАРН». Работы по сбору нефтепродуктов продолжаются.
Инженерная практика демонстрирует разнообразные эффекты самоорганизации, которые зачастую не воспринимаются как таковые, становятся помехой в технических решениях и превращаются в источники непредусмотренных потерь. В аппаратуре инженерных систем и в самих помещениях нередко возникают такие явления, как отрывные течения, циркуляционные зоны, прилипание струй к ограждениям, автоколебания и пр. Усилия, часто безуспешные, направляются на их прямое подавление вместо осознания неизбежности и освоения того или иного явления.
В отдельных случаях самоорганизация играет положительную роль. Так, колесо радиального вентилятора с лопатками, загнутыми вперед, демонстрирует неожиданное упорядочение течения и многократный рост характеристик при переходе из свободного состояния в спиральный корпус [1].
Показано, как одно и то же явление самоорганизации в разных технических ситуациях может быть конструктивным и деструктивным. В последнем случае стараются найти нетривиальное решение проблемы.
Явления самоорганизации изучаются синергетикой [2]. Синергетика делает четкое различие между процессами организации структур и самоорганизации. Под организацией понимается принудительное детерминированное выстраивание структуры переноса субстанций (вещества, массы, импульса, энергии) в открытой неравновесной системе, которая в силу незначительной удаленности от равновесия может считаться квазиравновесной. Когда удаление от равновесия достигает критической величины, случайные возмущения перестают рассасываться. Происходит их нелинейный рост, приводящий к деформации и разрушению монотонной потоковой структуры. На ее месте самопроизвольно возникает новый вид порядка, обеспечивающий перенос субстанций с потоками более высокой плотности. Перестройка совершается за счет внутренних стимулов сложной нелинейной системы и обозначается термином самоорганизация. Примерами могут служить в теплопереносе — ячейки Бенара, в гидродинамике — вихри Тейлора, дорожки Кармана, в химии — реакции Белоусова — Жаботинского, процессы в лазерах, тепловые режимы с обострением.
Широко распространенные случаи самоорганизации в инженерных системах связаны с движением жидкостей, в частности, с ситуациями, которые порождают высокий поперечный градиент скорости, тонкий свободный сдвиговый слой. В идеальной жидкости такие течения отображаются поверхностями разрыва тангенциальной скорости или идеальными вихревыми слоями. В реальных течениях — это оторвавшиеся от обтекаемого тела или уступа сдвиговые слои или слои смешения на начальном участке затопленной струи. Особое значение имеют течения с вихревыми слоями противоположных знаков завихренности или, например, направленные навстречу друг другу струи.
Диапазон таких явлений необычайно широк: от огромных пульсирующих вихревых зон за высокими зданиями в потоке ветра до множества мелких циркуляционных зон за трубками поперечно обтекаемого теплообменного пучка. Сюда попадают обдуваемые провода линий электропередачи, телевизионные башни, дымовые трубы, омываемые водой опоры (быки) мостов, отрывные зоны за автомобилями и бегущими спортсменами.
Взаимодействие встречных воздушных потоков давно интересовало ученых, поскольку оно лежит в основе возникновения местных ураганных ветров (боры). Исследования показали, что взаимодействие может носить колебательный характер. В инженерных системах сталкивающиеся струи используются в воздухораспределителях динамического типа «генератор комфорта» [10–12], а также при защите открытых проемов двусторонними боковыми завесами [13].
Мгновенное движение в следе за телом имеет вид шахматной вихревой дорожки. Осреднение во времени создает замкнутые циркуляционные зоны и специфическую эпюру осредненной скорости позади тела, отражающую потерю (рассеяние) импульса. Обтекаемое тело, оказывая силовое воздействие на поток, вносит в него возмущение в виде дефицита импульса, который должен быть возмещен окружающей обтекающей жидкостью. В неограниченных потоках рассеяние локализованных возмущений оставляет только след, в каналах рассеяние приводит к потере давления.
В ближнем следе непосредственно за телом совершается последовательное сворачивание стекающих с тела вихревых слоев. Созревший и выходящий на дорожку вихрь посылает информацию вверх по потоку о необходимости формирования новой структуры для зарождения и созревания вихря с противоположной стороны тела. Область действия этого важнейшего механизма оценивается в 4–5 диаметров от задней стороны цилиндра. Размещение на оси следа за цилиндром тонкой разделительной пластины длиной 5 диаметров прекращает сворачивание вихревых слоев и образование дорожки [3].
Все характерные области течения на цилиндре совершают взаимообусловленные колебания с частотой Струхаля [4]: лобовая и кормовая критические точки перемещаются в диапазоне углов +— 60 и +— 1650 соответственно, точки отрыва пограничного слоя в диапазоне +— (80 – 105)0 , лобовая и кормовая точки движутся всегда навстречу друг другу, точки отрыва – в одинаковом направлении, а лобовая критическая точка и точки отрыва — во взаимно противоположном направлении. В [5] показано, что в стекающей от точки отрыва вихревой пелене один раз за период появляется концентрированное вихревое возмущение, инициирующее сворачивание вихревого слоя. Его зарождение в момент начала движения точки отрыва вверх по потоку формирует вихрь и создает на цилиндре циркуляцию противоположного знака. При этом лобовая критическая точка смещается навстречу рассматриваемой точке отрыва, кормовая следует за точкой отрыва, а подъемная сила меняет направление в сторону, противоположную той, от которой развивается вихрь.
Именно в силу возникновения новой, сложнее упорядоченной структуры существует наиболее устойчивая конфигурация дорожки (с характерным отношением поперечного расстояния между вихрями к продольному), которая, согласно принципу Кронауэра, обеспечивает минимум силового воздействия тела на жидкость [6]. Использование этого принципа позволило автору [6] ввести обобщенное число Струхаля для самых разных плохо обтекаемых тел, включая случаи интерференции в следе от донного вдува или разделительной пластины. Это число оказалось равным ShB = 0,181 в широком диапазоне параметра донного давления К = 1,1 – 1,45 и числа Рейнольдса, охватывающего закритические режимы (Re = 2*106 – 107). Обобщение можно считать надежным подтверждением принципа Кронауэра. А выбор единственной конфигурации, обеспечивающей минимальное силовое воздействие для заданного параметра донного давления, есть важнейший аспект самоорганизации.
С отрывом потока и возникающими циркуляционными зонами прочно связано представление о гидродинамическом сопротивлении, о потере давления в каналах с местными сопротивлениями. Учет и компенсация потерь нередко становятся трудно преодолимой технической проблемой. Однако дело не только в этом. Периодический отрыв вихрей от тела приводит к периодическим изменениям продольной и поперечной составляющей аэродинамической силы, действующей на тело. Упругие колебания тела могут попасть в резонанс с частотой Струхаля. Это переводит самоорганизацию в сугубо инженерную плоскость и требует от конструкторов и проектантов учета устойчивости и прочности оборудования и строительных конструкций.
Даже в таких стесненных системах как поперечно обтекаемые пучки труб теплообменников не прекращается периодическое вихреобразование. Согласно [7], число Струхаля зависит от шахматной, или коридорной, компоновки труб и относительных шагов. Плотная компоновка пучков не допускает образования вихревых дорожек — периодический процесс фактически сводится к деформации вихревых зон за трубками и пульсациям давления на поверхности трубок. Вибрация труб может накладывать ограничения по скорости потока в минимальном сечении пучка во избежание попадания труб в резонанс со струхалевой частотой.
Вместе с тем пульсация потока в межтрубном пространстве оказывает существенно положительное влияние на интенсификацию теплоотдачи в поперечно обтекаемых пучках. Известно, что теплоотдача первого ряда трубного пучка составляет всего 60% от теплоотдачи глубинного ряда, поскольку турбулизация набегающего потока всегда заметно меньше, чем в глубине пучка. Во втором ряду турбулизация нарастает — теплоотдача поднимается до 70%. И только начиная с третьего ряда теплоотдача выравнивается до 100%. Из этого следует, что для двухрядных пучков, чаще всего используемых в воздухонагревателях воздушных завес, теплоотдача не превышает 70% от возможной.
Имеются примеры и полезного применения циркуляционных зон. Так, ряд плохо обтекаемых тел в потоке широко используется для стабилизации пламени в камерах сгорания турбореактивных двигателей. Положительный эффект основан на возвратном движении в следе горящего топлива.
Интересно, что тенденция преодоления сопротивления движущимися телами у живых организмов получила уникальное развитие. Совмещение направленного движения с периодическими поперечными движениями вспомогательных частей тела привело к новой форме самоорганизации. Появились крылья, размахивая которыми удалось формировать обращенные шахматные дорожки вихрей. Вместо дефицита импульса в дорожках Кармана обращенные дорожки создали избыток импульса, т. е. тягу [8].
Взаимодействие двух встречных затопленных плоских струй демонстрирует характерный эффект самоорганизации, выражающийся в периодическом развороте струй в противоположные стороны [9]. В отличие от предыдущего, струи вносят возмущение не в виде дефицита импульса, а в виде его избытка. При относительно небольшом избытке импульса возможно появление симметричной картины растекания сталкивающихся струй. Однако такое течение быстро теряет устойчивость. Развивается автоколебательный режим, при котором струи целиком периодически заворачивают в противоположные стороны, как показано на рис. 1.
Взаимодействие сталкивающихся струй нашло свое использование в воздухораспределителях динамического типа «генератор комфорта» [10–12]. Это устройство представляет собой прямоугольное отверстие в стенке, перекрытое аркой. При подаче воздуха к арке возникают два соосно направленных навстречу друг другу потока, которые соударяются, поворачивают на 900 и выходят через прямоугольное отверстие в помещение. Физические эксперименты и численное моделирование показали, что в отличие от классического симметричного лобового соударения потоков или струй под аркой развивается автоколебательный режим с попеременным выходом масс через прямоугольное отверстие от левого и правого потоков. Как результат, истекающая в помещение струя совершает колебания значительной амплитуды в плоскости подачи потоков и распадается на чередующиеся трехмерные вихревые структуры. При распадении начальных вихрей на все более мелкие происходит эффективное снижение скорости подаваемого в помещение воздушного потока, расширение области пространства аэрации и улучшения перемешивания воздуха в этом пространстве.
При относительно небольших потоках импульса рассмотренные системы остаются стационарными и симметричными диссипативными потоковыми структурами. Однако имеются две особенности. Во-первых, струйные течения практически не бывают ламинарными из-за быстрой потери устойчивости. Поэтому в отличие от классических диссипативных систем [2] в струйных системах участвует не только движение микроуровня (молекулярная вязкость, теплопроводность), но и макроскопические движения: конвекция, естественная турбулентность, крупномасштабные структуры. Во-вторых, если в пристенных (канальных) течениях с сохраняющимся расходом импульс снижается за счет его переноса через пограничные слои (толщина потери импульса), то в струйных системах поток импульса струи остается неизменным по длине, тогда как расход наращивается за счет эжекции. Таким образом, диссипативный механизм пристенного течения заключается в тривиальной потере импульса при трении движущихся масс о стенку. В струйных же движениях импульс затрачивается на вовлечение в движение прилегающих к струе масс (эжекцию) и диссипативность может быть интерпретирована как переход импульса от ядра постоянного расхода струи к эжектированным массам.
Если говорить о заданной целенаправленности системы на рассеяние импульса, то эжекция струи есть основной механизм реализации такой целенаправленности.
Многочисленные экспериментальные исследования струй (см. ссылки в [15]) показали, что за осредненной картиной турбулентных струй стоит не только классическое турбулентное перемешивание, но и такие явления, как когерентные структуры в основном участке струи, поперечные колебания плоской струи с характерной частотой fd/um ≈ 0,11, амплитудой Δδ/δ ≈0,2 и конвективной скоростью uc/um ≈ 0,57 – 0,75. Возникновение когерентных структур в струйных течениях не является результатом принуждения элементами системы. Оно обусловлено гидродинамической неустойчивостью и может считаться как минимум предтечей самоорганизации. Результаты численного моделирования затопленной плоской струи [15] показывают, что чем дальше от места истечения, тем сильнее расплываются когерентные структуры. Струя буквально разрушается, рассеивая поток импульса в пространстве.
Чтобы дать объяснение переходу от симметричной структуры к периодическим заворотам встречных струй по [9], примем следующее:
сток импульса — пространство, в котором происходит рассеяние импульса;
процесс переноса субстанции — конвективный, вместе с ядром постоянного расхода струи и эжектированными массами;
заданная целенаправленность системы — ликвидация возмущения среды — рассеяние избыточного импульса в пространстве;
конвективное сопротивление переносу (рассеянию) субстанции — неподвижная окружающая жидкость, а также любое механическое противодействие, в частности, встречная симметричная струя.
Исходя из симметрии, поперечное растекание встречных струй является напрашивающейся структурой, которая, однако, становится очевидным препятствием для рассеяния импульса. В симметричной структуре возникает напряженное состояние из-за «упругости» искривленных потоков под действием центробежных сил. При этом крупномасштабные вихри в структуре струй готовят разрушение симметричной области взаимодействия. Перемещаясь вниз по потоку, вихри одной струи «бомбардируют» область разворота встречной струи. Наиболее напряженная область структуры — пятно соприкосновения и растекания струй – подвержено самым сильным возмущениям. Случайный характер возмущений постоянно нарушает симметрию и деформирует пятно растекания. Линии раздела (растекания) потоков отходят от осей симметрии струй и формируют части с неравными расходами. Возникают поперечные колебания
растекающихся от места соударения струй. Далее, предположительно, они распадаются на отдельные вихри противоположных знаков. Реконструкция этого этапа опирается на многочисленные физические и численные эксперименты по распаду и перестройке возмущенных вихревых слоев [15, 16].
Появление критически избыточной асимметрии расходов включает положительную обратную связь: нарушенное равновесие моментов инициирует усиление асимметрии расходов непосредственно в пятне взаимодействия и устремление к «проскальзыванию» одной струи по другой. Положительная обратная связь, как нелинейная функциональная особенность системы, усиливает и закрепляет новые признаки возникшей структуры.
Дальнейшее движение может носить импульсный характер взаимной переброски струй без перехода через симметричную структуру растекания: мгновенное прохождение встречного направления с локальным повышением давления в зоне встречи и последующий выброс траекторий в противоположные стороны. Так завершается переход к более упорядоченному механизму интенсивного рассеяния импульса.
Согласно [9], период колебания струй равен Т = 6L/uc, где L — расстояние между соплами струй, uc — скорость свободной струи на длине L/2. Если понимать под uc среднемассовую скорость, то, пользуясь обычными расчетными формулами для струй [14], выражение для периода колебаний можно переписать в виде
Sh = L/T uo = 0,303/√F̅, (1)
где uo— скорость струи на выходе из сопла, F̅ = LH/2δH = L/2δ — параметр, аналогичный отношению площади проема к площади воздуховыпускных отверстий двусторонних боковых завес [14], Н — размах сопла, δ — ширина сопла. В отличие от [12] в выражении (1) принят коэффициент качества струи ζ = 1.
В столкновении струй над прямоугольным отверстием, перекрытым аркой (в «генераторе комфорта»), в физическом эксперименте исследован автоколебательный режим [10–12], в котором реализуется максимально интенсивное рассеяние импульса в когерентных структурах с быстрым падением скоростей растекающихся воздушных потоков и идеальным выравниванием температуры. При достаточно малом начальном импульсе затекающих под арку струй и, соответственно, при малом расходе воздуха возникло бы стационарное симметричное слабо взаимодействующее вытекание струй в прямоугольное отверстие. Его нельзя путать с искусственно созданной при численном моделировании стационарной симметричной структурой (рис. 3.7 в [12]).
Реальное периодическое течение имеет место не только на выходе из прямоугольного отверстия, но и под аркой, и на входе в арку, и вокруг арки (рис. 3.3 в [12]). В целом все движения жидкости приблизительно соответствуют поперечному обтеканию, например, пластины, за которой образуется шахматная вихревая дорожка. Вокруг арки формируется переменная циркуляция, порождающая на выходе из отверстия вихри противоположных знаков и управляемая обратной связью (т. е. информацией) от формирующейся вихревой дорожки. Несмотря на то, что вихри быстро размываются и дорожка как таковая не наблюдается, просматривается очевидная аналогия с обтекаемым цилиндром (см. п. 3).
Шиберующая защита проема двусторонней боковой завесой до некоторой степени аналогична воздухораспределителю «генератор комфорта». Роль арки играет противодействующая разность давлений в проеме. Направленные навстречу друг другу (или под некоторым углом) плоские струи — аналоги потоков, втекающих с двух сторон под арку. Открытый проем — аналог прямоугольного отверстия, через которое взаимодействующие струи вытекают в помещение. Различие только в том, что в защитной структуре проема часть воздушных масс может уходить наружу и наоборот, а в воздухораспределителе арка не допускает этого.
Под действием разности давлений струи завес заворачивают в проем. В зависимости от соотношения ширины проема, разности давлений и потока импульса струй могут сложиться три схемы течения:
а) струи затекают в проем, не соприкасаясь друг с другом, между ними в проем втекает наружный воздух (проем не защищен);
б) струи затекают полностью, соприкасаясь без взаимодействия, наружный воздух не проходит между ними — реализуется так называемый предельный режим защиты [14];
в) струи затекают взаимодействуя — это форсированный режим, при котором часть струйных масс, эжектированных наружными сторонами струй, отделяется и уходит на улицу.
В форсированном режиме наблюдаются автоколебательные движения струй [13], что также относится к явлениям самоорганизации. Число Струхаля по экспериментально определенному периоду составляет Sh = L/(uоT) = 0,046 для показателя защиты q = 0,78 и отношения площадей проема и воздуховыпускных отверстий завесы F̅ = 40.
Рис. 2 демонстрирует хорошее совпадение данных по числам Струхаля в зависимости от параметра F̅ для всех исследованных объектов:
расчетных для «генератора комфорта» [12] (для воздухораспределителя F̅ — это отношение площади прямоугольного выпускного отверстия и входных отверстий под арку),
теоретической оценки для двусторонней боковой завесы [13],
экспериментальной для двусторонней боковой завесы [13],
опытных данных для затопленных встречных струй по (1) [9].
Это свидетельствует о внутреннем единстве объектов.
Аналогично «генератору комфорта», в пространстве за струями завесы
разворачивается интенсивное рассеяние импульса, сопровождаемое активным перемешиванием масс с различной температурой. Результатом этого становится заполнение пространства воздухом с температурой, приближающейся к температуре смеси. Внутренние стороны струй эжектируют воздух с этой температурой вместо более высокой внутренней температуры. Уже одно это понижает температуру смеси. Но самое главное состоит в том, что в современных модулях завес всасывание воздуха происходит в непосредственной близости от воздуховыпускных отверстий вдоль всего модуля. Через короткое время после раскрытия ворот и включения завесы на всасывание начинает поступать воздух с температурой смеси. Такая положительная обратная связь быстро понижает температуру смеси, если расчетная ее величина была меньше внутренней температуры. Понятно, что эффект самоорганизации в данном случае играет отрицательную роль. К сожалению, это обстоятельство не учитывается в проектных расчетах.
С помощью расчетных выражений [14] можно показать, что даже при полной защите проема (показатель защиты q = 1, относительные потери тепла Q̅ ≈ 0,5) быстро наступит режим, когда температура смеси будет превышать наружную температуру на величину подогрева воздуха в воздухоподогревателях завесы. Иными словами, идеально защищенный в аэродинамическом отношении проем будет выхолаживать помещение потоком смеси с отрицательной температурой. Если же завеса без источника тепла, то температура смеси будет равна наружной.
Возникает вопрос, можно ли что-нибудь сделать для исправления ситуации, исключая замену боковой завесы на верхнюю? Имеются тривиальные способы. Во-первых, возможно дорогостоящее повышение тепловой мощности завес до уровня, обеспечивающего поддержание температуры смеси, равной внутренней температуре помещения на весь период открытых ворот. Во-вторых, раздельная тепловая и аэродинамическая защита позволит сэкономить до 50% тепловой мощности при полной защите (q = 1) и доведении температуры смеси до внутренней [14]. Для этого следует защищать проем холодными завесами, а тепловую компенсацию смесительного типа организовать отдельными воздухонагревателями, заполняя нагретым воздухом пространство за областью взаимодействия встречных струй. В-третьих, устройство интенсивного вдува теплого воздуха из верхней части помещения в пространство за областью взаимодействия обеспечит поддержание на некоторое время более высокой температуры смеси.
Существует и нетривиальное решение проблемы — использование предельного режима, при котором, как было сказано, струи полностью затекают в проем, соприкасаясь вдоль плоскости симметрии, но без взаимодействия друг с другом. Представления о предельном режиме ошибочно связаны с недостаточным уровнем аэродинамической защиты проема. Чаще всего ограниченность расхода воздуха в сочетании со значительной гидравлической длиной струй способствует обильному затеканию в проем эжектированных снаружи масс, а это понижает показатель защиты — параметр q — в конце концов до предельного уровня.
В [14] на примере верхней завесы показано (раздел 2-3), что предельный режим определяется не расходом воздуха, а характерным предельным потоком импульса струй, при котором принципиально возможны все режимы защиты от полной (q = 1) до отсутствия защиты. При этом все режимы остаются предельными, т. е. струя верхней завесы целиком заворачивает в проем, касается пола, а между струей и полом отсутствует протекание неэжектированных наружных масс внутрь помещения. В [14] дано объяснение того, что совмещение режимов полной защиты и предельного (q = q* = 1) не является противоречивым в рамках принятой модели.
Полученные в [14] результаты для верхней завесы в проеме 4х4 м легко распространяются на боковую завесу поворотом схемы защиты на 900 и заменой пола (верхней завесы) вертикальной плоскостью симметрии проема при двусторонней защите. При этом схема верхней завесы работает на половине ширины нового проема, имеющего ширину 8 м (от сопел теперь уже боковой завесы до плоскости симметрии проема). Для иллюстрации воспроизведем частично табл. 2.1 из [14] как результат расчета предельных режимов верхней завесы при защите проема 4х4 м холодной завесой с t1 = — 40 0C, t2 = 15 0C, ветром 5 м/с, ΔРпр = 8,9 Па, α = 300, предельным потоком импульса завесы Iз* = 94,9 Н (см. табл. 1).
Таблица 1. Параметры завесы в предельном режиме при Iз* = 94,9 Н
Скорость в сопле, м/с
25
20
15
10
5
4
Параметр F̅
129,0
81,6
46,5
20,6
5,1
3,3
Коэффициент эжекции λ*
6,74
5,39
4,04
2,69
1,35
1,08
Показатель защиты q*
0,26
0,31
0,40
0,54
0,85
0,96
Ширина сопла bз, м
0,031
0,049
0,086
0,194
0,778
1,22
Расход завесы Gз, кг/час
13615
17220
22660
34080
68340
85730
Температура смеси tсм, 0С
-8,4
-7,4
-5,7
-2,7
+7,8
+13,0
Ширина втекающего потока смеси bсм, м
1,41
1,42
1,41
1,40
1,42
1,42
В табл. 1 прослеживаются характерные тенденции вариации завесы при постоянном потоке импульса (в данном случае предельном). Уменьшение скорости в сопле гидравлически укорачивает струю (убывание F̅) с одновременным ее утолщением. Как следствие, падение коэффициента эжекции приводит к росту показателя защиты q*, в пределе до единицы. Последний столбец табл. 1 наиболее ярко иллюстрирует эту тенденцию. Поскольку в предельном режиме потери теплоты с уходящими наружу массами отсутствуют, температура смеси определяется исключительно вносимым струей холодным эжектированным снаружи воздухом, т. е. показателем защиты q*. С ростом q* растет температура смеси.
Последняя строка таблицы иллюстрирует постоянство ширины втекающего потока смеси (по среднемассовой скорости) во всем диапазоне предельных режимов. Она не превышает 36% от полуширины проема (от 4 м). Понятно, что в отсутствие взаимодействия боковых струй поток смеси затекает в помещение, не перемешиваясь с окружающим воздухом. Поэтому не только на всасывание в завесы поступает воздух с внутренней температурой, но и на внутреннюю эжекцию. Этим исключается положительная обратная связь, приводящая к быстрому понижению температуры в ареале проема.
Нетривиальный вариант организации защиты имеет свою цену. Стремление к работе на предельном режиме с пониженными скоростями струи не только увеличивает габаритные размеры оборудования, но и требует использования вентиляторов большой производительности и низкого напора. Это обстоятельство детально рассматривалось в работе [17], один из выводов которой звучал так: «…в ряде случаев речь может идти о разработке специальных вентиляторов с низконапорными и относительно высокорасходными характеристиками…».
рассеяние собственного потока импульса (а также теплоты и вещества). В одних задачах такое рассеяние носит конструктивный характер, в других рассеяние оказывает существенно негативное влияние. Преодоление негативных последствий как тривиальными, так и нетривиальными способами имеет свою цену или в энергетических затратах, или в увеличении габаритных размеров оборудования и строительных конструкций.
Заключение
В явлениях самоорганизации гидродинамических систем просматривается пространственно-временная структура с воздействиями последующих движений на предшествующие. За информационным аспектом этой структуры стоят общие законы гидродинамики. При этом система не испытывает жесткого принуждения к той или иной форме упорядочения. Сложный нелинейный характер систем допускает возникновение масштабных динамических новообразований под воздействием слабых информационных посылов.
В зависимости от характера технической задачи самоорганизация может оказаться как позитивным (конструктивным) фактором, так и негативным. В последнем случае не следует пытаться задавить явление — его нужно или использовать, или обойти каким-либо способом.
Литература
Марр Ю. Н. Еще раз о феномене радиального колеса типа Ц14-46 // Инженерные системы — АВОК Северо-Запад. № 1. 2020. С. 6–12.
Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. — М.: Наука, 1994. — 236 с.
Roshko A. On the wake and drag of bluff bodies. Journal of the Aeronautical Sciences, 22,
№ 2, 124–132 (1955), (имеется перевод на русский).
Швегжда С. А., Марр Ю. Н., Жюгжда И. И., Жукаускас А. А. Нестационарность течения около цилиндра, поперечно обтекаемого потоком воздуха // Труды АН Литовской ССР, серия Б, т. 6 (103) (1977). — С. 73–78.
Марр Ю. Н., Швегжда С. А. Особенности движения жидкости вблизи поверхности поперечно обтекаемого цилиндра // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа, № 4, 1989. — С. 65–71.
Bearman P.W. On vortex street wakes// J. Fluid Mech. (1967), vol. 28. Part 4. pp. 625–641.
Жукаускас А. А. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука. — 1982. — 472 с.
Голубев В. В. Труды по теории машущего крыла. Библиотека русской науки. Труды по аэродинамике. Государственное издательство технико-теоретической литературы. М. — Л. 1957. — 972 с.
Денщиков В. А., Кондратьев В. Н., Ромашов А. Н. О взаимодействии двух встречных струй // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. № 6.1978. С. 165–167.
Бурцев И. С., Денисихина Д. М. Расчетное исследование течений, формирующихся при истечении воздуха из прямоугольных отверстий, перекрытых аркой // Сб. «Материалы Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции». Москва. 2005.
Баландина Л. Я., Бурцев С. И., Денисихина Д. М., Мальгин Ю. В., Терехова С. А. Эффективное распределение воздуха с помощью «генератора комфорта» // Инженерные системы — АВОК Северо-Запад. 2007. № 4 (31). С. 68–71.
Гримитлин А. М., Дацюк Т. А., Денисихина Д. М. Математическое моделирование в проектировании систем вентиляции и кондиционирования. — СПб: АВОК Северо-Запад. 2013. — 192 с.
Марр Ю. Н. Автоколебания встречных струй в проеме, защищенном двусторонней боковой завесой // Инженерные системы. АВОК Северо-Запад. № 3. 2012.
Марр Ю. Н. Воздушно-тепловые завесы. Расчет и проектирование завес для защиты проемов промышленных и общественных зданий. — СПб.: АО «НПО «Тепломаш», 2017. — 160 с.
Белоцерковский С. М., Гиневский А. С. Моделирование турбулентных струй и следов на основе метода дискретных вихрей. М.: Физматгиз, 1995. — 368 с.
Алексеенко С. В., Куйбин П. А., Окулов В. Л. Введение в теорию концентрированных вихрей. М.: Институт компьютерных исследований. 2005. — 504 с.
Булыгин В. Г., Марр Ю. Н. Анализ сетевых характеристик при организации защиты проемов завесами // Инженерные системы. АВОК Северо-Запад. № 4. 2015. С. 24–32.
С 23 по 25 марта в конгрессно-выставочном центре «Экспофорум» состоялся XX Международный форум «Экология большого города».
Девиз Форума «Экология – взгляд в будущее!» как нельзя лучше передал атмосферу и настрой последующих месяцев 2021 года. 30 участников-экспонентов в течение трех дней презентовали посетителям свои лучшие инновационные разработки. На стенде Комитета по природопользованию можно было познакомиться с работой Комитета и подведомственных организаций.
За три дня событие посетили 1580 человек. Широко были представлены регионы России (более сорока), форум привлек специалистов из Москвы и Московской области, Санкт-Петербурга и Ленинградской области, Республики Карелия, Псковской, Самарской, Тверской, Свердловской, Сахалинской, Челябинской, Томской областей, Ханты-Мансийского автономного округа и мн. других. Выставку посетили и в формате онлайн к деловой программе присоединились коллеги из Финляндии, Словакии, Франции, Южной Кореи, Японии.
Ключевая идея «Экологии большого города» – диалог государственных структур, бизнес-сообщества, населения и эко-активистов. Мероприятие значимо не только для Санкт-Петербурга и Ленинградской области, но и для всей страны в целом.
Живой интерес у посетителей вызвала деловая программа, на повестке стояли вопросы, касающиеся экологии и движения к устойчивому развитию. На 28 мероприятиях деловой программы (круглые столы, секционные заседаний, конференции, мастер-классы и семинары) специалисты обсудили раздельный сбор мусора и обращение с отходами, реформы природоохранного законодательства, загрязнение пластиком Мирового океана и развитие экотуризма.
Поприветствовал всех собравшихся на торжественном открытии Форума Денис Беляев, председатель Комитета по природопользованию. Он отметил, что Губернатор Санкт-Петербурга объявил 2021 год Региональным годом экологии в Петербурге и поэтому все ключевые решения будут направлены на улучшение экологической обстановки.
Одна из уникальностей Форума нынешнего года – гибридный формат, что особенно актуально для зарубежных участников, у которых нет возможности лично присутствовать в Экспофоруме.
Ключевыми событиями стали пленарное заседание «Экология – взгляд в будущее», японо-русская межрегиональная экологическая конференция «Чистое море», круглый стол «Устойчивое развитие городской среды», заседание международного координационного совета по зеленой модернизации и зеленому финансированию «Зеленая модернизация и финансирование», круглый стол «Зеленый бизнес», конференция «Результаты гильотины: обращение с отходами производства и потребления, в том числе с ТКО» и конференция «Реформа системы обязательных требований природоохранного законодательства». В рамках проекта традиционно прошла межрегиональная конференция «Лучшие практики в развитии познавательного туризма и волонтерства на особо охраняемых природных территориях федерального и регионального значения».
Органичным дополнением «Экологии большого города» стал XXI Международный экологический Форум «День Балтийского моря», отражающий актуальные экологические тенденции региона и освещает результаты международных проектов (NarvaWatMan, EnviTox, BSR Water, «Балтийский промышленный симбиоз»), реализуемые при поддержке программ приграничного сотрудничества и Программы ИНТЕРРЕГ Балтийского моря.
Компания Daikin, мировой лидер в области создания климатической техники, представила новые крышные кондиционеры серии UATYA-BBAY1.
Новые модели впервые используют для работы хладагент R-32, который обеспечивает снижение эквивалента выбросов CO2 благодаря низкому потенциалу глобального потепления хладагента. Кондиционеры работают также в режиме теплового насоса (с возможностью обогрева помещений).
Номенклатурный ряд включает 48 моделей, также предлагается на выбор обширный пакет опций, устанавливаемых на производстве для повышения вариативности монтажа и простоты обслуживания, предоставляется возможность заказа адаптированных для объекта размеров и дополнительных опций.
Производительность крышных кондиционеров расширена до 190 кВт, компрессор с инверторным приводом устанавливается в моделях до 120 кВт.
Все модели обладают высокой эффективностью, оснащены спиральными компрессорами, они полностью совместимы с ERP-требованиями и отвечают действующим директивам Ecodesign.
Принятая концепция «plug and play» упрощает установку, так как моноблочный агрегат не требует дополнительных трубопроводов.
Панели с толщиной 25 мм обеспечивают хорошую тепло- и звукоизоляцию, и длительный срок службы.
Новый контроллер pCO5 с цветным сенсорным дисплеем обеспечивает прямую интеграцию с Daikin BMS или BMS стороннего производителя через BACnet или Modbus, возможно простое подключение к Mini-BMS Daikin intelligent Touch Manager.
Аварийный сигнал датчика засорения фильтра позволяет своевременно проводить сервисное обслуживание и стабильно поддерживать качество воздуха и эффективность.
Агрегаты обладают широким диапазоном рабочих температур при охлаждении (-15 ~ 48 °C) и нагреве (-15 ~ 20 °C).
Руководитель службы техподдержки консорциума ЛОГИКА-ТЕПЛОЭНЕРГОМОНТАЖСергей Степанов (консорциум — коллективный член АС «АВОК СЕВЕРО-ЗАПАД») по запросу Научно-образовательного центра ООО «Газпром межрегионгаз инжиниринг» провел расширенное практическое онлайн-занятие для профильных специалистов компании, посвященное работе с корректорами расхода газа СПГ761.1(2) производства АО НПФ ЛОГИКА.
В частности, на занятии были подробно рассмотрены функциональные возможности корректора, защита от фальсификации результатов измерений, формирование базы настроечных параметров прибора, его программирование и эксплуатация.
Участники также научились получать архивные данные СПГ761.1(2) при помощи программы ПРОЛОГ, и адаптера АПС71.
Напомним, семинары консорциума ЛОГИКА-ТЕПЛОЭНЕРГОМОНТАЖ уже более 3-х лет входят в годовую программу повышения квалификации Научно-образовательного центра ООО «Газпром межрегионгаз инжиниринг». Мы стараемся создавать все условия, чтобы специалистам отрасли было еще проще и удобнее работать с нашей продукцией, поэтому с удовольствием делимся своим 30-летним опытом и знаниями с коллегами. Мы всегда открыты для диалога!
Ученые Пермского Политеха создали нейросетевую модель, которая позволит распознавать свойства материалов по цифровым снимкам. Искусственный интеллект и автоматизация процессов помогут предприятиям быстро и недорого производить новые, уникальные по свойствам материалы.
Результаты исследования разработчики опубликовали в журналах «Черные металлы», Integrated Science in Digital Age и Journal of Digital Science.
Сейчас специалисты многих отечественных и зарубежных лабораторий разрабатывают новые функциональные материалы для промышленности. Эти металлы и сплавы должны выдерживать высокие нагрузки при эксплуатации и обладать необходимыми физико-механическими свойствами. Нейросетевые модели, по мнению ученых Пермского Политеха, смогут оптимизировать работу инженеров: сократить временные и финансовые затраты на исследования.
«Чтобы классифицировать материалы, мы создали базу данных размеченных цифровых фотографий микрошлифов материалов. Объектами стали образцы сталей с промышленных предприятий, которые получили в процессе экспериментов с термомеханической обработкой сплавов. Затем на основе базы мы произвели обучение нейронной сети. Она «распознает» свойства материалов, относя каждый из них к определенному классу твердости», – рассказывает автор проекта, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» Пермского ПолитехаАндрей Клюев.
Пермские исследователи использовали для обучения глубокую нейронную сеть VGG и выяснили, что она с высокой точностью классифицирует по твердости микроструктуры сталей. Они обработали исходную информацию с помощью глубокой нейросети ResNet и сравнили результаты с экспериментальными данными. Ученые доказали, что нейросеть можно использовать в качестве ядра интеллектуальной системы для комплексной оценки материалов.
«В отличие от аналогов, мы использовали более глубокие нейросети на реальных, а не синтезированных данных. Нам удалось достичь точности в работе модели от 66,2 % до 92,1 %, по разным оценкам. Кроме того, мы провели уникальное исследование на устойчивость нейросети и выяснили, какое количество ошибочно размеченных снимков может исказить результат», – поясняет ученый.
По словам исследователей, разработка будет интересна предприятиям реального сектора экономики. В частности, в авиастроении с помощью функциональных материалов можно уменьшить массу самолета и двигателей. Это позволит повысить конкурентоспособность судна и снизить затраты на его производство. Кроме того, разработку можно будет применять в технике и строительстве. В перспективе нейросетевая модель станет «интеллектуальным помощником» для инженера на предприятии, который автоматически подберет способ изготовления конструктивных элементов, определит химический состав сплавов и программу их термомеханической обработки.
Разработчики реализовали проект в рамках федеральной целевой программы, направленной на исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России. На исследования они получили грант в размере более 20 млн рублей.
В планах ученых – «расширить кругозор» нейронной сети, чтобы улучшить прогноз физико-механических свойств материалов.
Компания Ariston Thermo, ведущий итальянский производитель систем отопления и горячего водоснабжения, сообщила о своих результатах за 2020 финансовый год. Компания отметила сразу три юбилея: 90-летие международной группы компаний Ariston Thermo Group, 25 лет присутствия компании на российском рынке и 15 лет работы завода во Всеволожске. Среди ключевых активностей также были выделены борьба с последствиями пандемии COVID-19 и реализация программ устойчивого развития.
В 2020 году наблюдалось незначительное снижение дохода компании на 2,7%, что вызвано серьезным сокращением ВВП в странах присутствия, включая Россию. По данным Росстата ВВП России снизился на 3,1% из-за последствий пандемии коронавируса. Прибыль компании по EBITDA составила € 244 млн, а по EBIT – € 169 млн, что на что на 8,6% и 13,4%, соответственно, больше по сравнению с 2019 годом. Денежный поток от операционной деятельности Ariston Thermo за год составил рекордные € 186 млн.
«Мы всегда придерживались долгосрочного планирования. В 2020 году, несмотря на сложные условия, мы добились выдающихся результатов, а также ускорили реализацию многих стратегических инициатив. Мы сосредоточились на цифровой трансформации и пересмотрели многие элементы нашей организационной модели, чтобы лучше усвоить соответствующий рост прошлых лет и подготовиться к новым циклам развития. Забегая вперед, мы продолжаем инвестировать в устойчивое развитие и технологические инновации, и теперь у нас очень хорошие возможности для дальнейшего роста в среднесрочной и долгосрочной перспективе.»-отметил Паоло Мерлони, председатель совета директоров Ariston Thermo.
В целях противодействия распространению пандемии коранавируса компания придерживалась двух ключевых принципов: обеспечение защиты работников на заводах, в офисах и на местах, а также предоставление клиентам качественной продукции и сервиса за счет использования высоких технологий. В марте Ariston Thermo провела ряд мероприятий по корпоративной социальной ответственности (КСО) по всему миру, чтобы поддержать борьбу с COVID-19: В Италии и Европе Ariston Thermo осуществила поставку более 200 000 лицевых масок больницам, медицинским учреждениям, а также всем своим сотрудникам. Центры технической помощи клиентам продолжали свое функционирование в штатном режиме. Кроме того, компания разработала и выпустила в производство стационарный санитайзер IGEA CARE для общественных мест.
Помимо противодействия коронавирусу, компания Ariston Thermo продолжала инвестировать в собственные производственные линии и платформы для разработки новых решений и услуг, отвечающих международным требованиям по продвижению устойчивого развития и обеспечению энергоэффективности, в частности увеличив инвестиции в исследования и разработки (R&D), посвященные возобновляемым решениям, на 29%. Помимо этого, в ноябре 2020 года ATIT — Ariston Thermo Innovation Technologies -, Politecnico di Milano и Fondazione Politecnico di Milano заключили соглашения, в рамках которого компании будут разрабатывать и тестировать инновационные термодинамические циклы, прототипы и отопительные системы в контексте их экологичности, а также изучать принципы интеграции и совершенствования новых технологий, энергетических систем и ВИЭ.
Вопиющее нарушение было обнаружено в жилом доме по пр. Художников, д. 33, корп. 4, лит. А, находящемся в управлении ООО «Петербургский Дом». При снятии параметров теплоносителя в подвальном помещении дома сотрудники ТЭКа наткнулись на сауну, через которую проходит транзитная тепловая сеть ГУП «ТЭК СПб» диаметром 200 мм. Трубопровод проходит почти по всему периметру помещения. В случае возникновения дефекта подвал будет подвержен затоплению горячей водой. Таким образом, подобное соседство несло риск причинения ущерба здоровью потенциальных посетителей сауны.
По факту нарушения режима охранных зон тепловых сетей сотрудники предприятия вынесли индивидуальному предпринимателю, открывшему сауну, предписание о срочном освобождении помещения. Согласно требованиям действующего законодательства, возводить какие бы то ни было постройки, организовывать парковки, свалки, детские площадки, склады в охранной зоне инженерных сетей категорически запрещено. Охранными зонами считаются земельные участки шириной не менее 3 метров в каждую сторону от края строительных конструкций тепловых сетей или от наружной поверхности изолированного теплопровода бесканальной прокладки. В случае дефекта на таких участках возникает потенциальная опасность здоровью и жизни людей, а также причинения ущерба имуществу.
Добавим, что теплоэнергетики установили факт самовольного подключения к сетям горячего водоснабжения дома. При этом в договоре теплоснабжения ТЭКа с управляющей компанией тепловая нагрузка на подвал не была выделена. На момент обследования документов, подтверждающих право собственности и ведения коммерческой деятельности в данном помещении, также предоставлено не было.
Что касается охранных зон, то с начала 2020 года ТЭК активизировал работу по их освобождению от незаконных объектов в целях предотвращения инцидентов, сопряженных с угрозой здоровью, риском для жизни или причинением ущерба имуществу. Год назад предприятие добилось выселения опасного хостела на набережной Черной речки, в котором постояльцы спали прямо на трубах с кипятком. В Невском районе теплоэнергетики провели рейд по подвальным кафе, в результате которого транзитные теплосети с температурой воды 70-150 градусов были обнаружены в залах для гостей и на кухнях заведений. В Красногвардейском и Приморском районах ТЭК в феврале этого года в суде добился выноса детских площадок с придомовой территории, которые находились в опасной близости от теплосетей.
ТЕХНОНИКОЛЬ повышает экологическую безопасность рязанского предприятия и усиливает меры экологической безопасности на рязанском предприятии.
Корпорация ТЕХНОНИКОЛЬ в рамках реализации ежегодной экологической инвестиционной программы установила на производственных линиях рязанского «Завода Лоджикруф» три скруббера. Оборудование предназначено для дополнительной фильтрации воздуха от примесей. После выхода оборудования на проектную рабочую мощность ожидаемый КПД составит не менее 95-97%.
«На предприятии установлена система аспирации воздуха, которая улавливает и поглощает пыль, благодаря чему полностью очищает воздух и делает производство экологичным. Но мы, будучи ответственным производителем, непрерывно работающим над улучшениями, стремимся к минимизации рисков негативного воздействия на окружающую среду и принимаем для этого дополнительные меры. – комментирует Михаил Ольчев, директор «Завода Лоджикруф». – Сейчас мы подбираем оптимальные параметры вентиляции на производственных линиях, при которых оборудование проводило дополнительную очистку от примесей максимально эффективно. Если будет достигнут желаемый результат фильтрации, то мы намерены приобрести еще три скруббера для улучшения качества воздуха, выходящего из системы вентиляции».
В этом году на третьей технологической линии рязанского «Завода ТЕХНО» будет установлено оборудование, которое повысит степень очистки атмосферных выбросов до 93-98% за счет удаления газа с частицами загрязняющих веществ и пыли из камеры полимеризации и участка охлаждения, а также очистку и дожиг оставшихся веществ при температуре 750 градусов в камере сгорания. Совокупный объем инвестиций ТЕХНОНИКОЛЬ в 2021 году в экологическую безопасность предприятий в Рязанской области составит порядка 100 миллионов рублей.
