Исследование процесса теплообмена в теплообменниках, размещённых в недрах Земли с помощью электрогидроимпульсной технологии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ахмадиев Бектурсын Айтжанович

• Ахмадиев Бектурсын Айтжанович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Ахмадиев Бектурсын Айтжанович

ВВЕДЕНИЕ

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ СКВАЖИН ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛА ИЗ НЕДР ЗЕМЛИ

1.1 Современное состояние применения тепловых насосов за рубежом и в Республике Казахстан для получения тепла

1.2 Эффективность функционирования тепловых насосов

1.3 Использование горизонтальных теплообменных агрегатов для получения тепла и результаты применения полиэтиленовых труб для теплосъема

1.4 Общеизвестные методы и способы бурения скважин

1.5 Электрогидроимпульсное бурение вертикальных скважин для тепловых насосов

1.6 Инженерно-геологическое районирование Карагандинской области

1.7 Выводы по главе

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В ГРУНТОВЫХ ТЕПЛООБМЕННИКАХ

2.1 Исследование гидродинамики жидких потоков в каналах и трубопроводах различного переменного сечения

2.2 Исследование процессов теплообмена в теплосборных трубопроводах типа «труба в трубе» и «грунт-вода»

2.3 Расчет процесса теплообмена типа «грунт-вода» горизонтального расположения

2.4 Исследование влияния влажности грунта на теплообменные процессы

в грунтовом теплообменнике горизонтального расположения

2.5 Модель и-образного теплообменного агрегата для съема тепла грунта

2.6 Результаты лабораторных опытов при фиксированных временных параметрах и краткое описание математической модели для подбора грунтового теплообменника

2.7 Малогабаритные буровые установки для подготовки скважин теплового насоса

2.8 Выводы по главе

3 ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СКВАЖИН И РАЗМЕЩЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ ТРУБ ДЛЯ ТЕПЛОСЪЕМА

3.1 Принципиальные схемы электрогидроимпульсной установки

3.2 Переносная электрогидроимпульсная установка с буром для дробления

и разрушения материалов

3.3 Результаты разрушения природных и специальных камней с помощью электрогидравлического бура

3.4 Результаты бурения скважин с помощью шнекового и электрогидравлического бура для теплообменников теплового насоса в лаборатории

3.5 Результаты натурных работ на полигоне для подготовки скважин для теплонасосных установок и подключение к тепловому насосу

3.6 Результаты натурных испытаний теплового насоса в режиме реального времени

3.7 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ТЕРМИНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Акт внедрения результатов научно-исследовательской

работы в учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Решение о выдаче инновационного патента

ПРИЛОЖЕНИЕ В Инновационный патент, входящий в перечень Derwent lnnovations lndex на базе Web of Science

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование процесса теплообмена в теплообменниках, размещённых в недрах Земли с помощью электрогидроимпульсной технологии»

Введение

Мировое потребление энергии растёт вслед за устойчивым увеличением численности населения. Классические отрасли и сервисы становятся более инновационными и эффективными, расширяется использование альтернативных источников энергии. Однако, несмотря на ускоренное развитие возобновляемой энергетики, спрос на энергию растёт ещё быстрее.

Казахстан, наряду со значительными запасами ископаемого топлива, обладает крупными ресурсами возобновляемой энергии: солнечной, ветровой, гидро-, геотермальной, из биомассы и ТБО, а также водородной и иных альтернативных источников. Технический потенциал ВИЭ только по ветру оценивается примерно в 1 820 млрд кВтч/год, что в 25 раз превышает суммарное потребление топливно-энергетических ресурсов в стране; экономический потенциал - более 110 млрд кВт ч/год, то есть около 1,5 раза выше годового внутреннего потребления энергоресурсов. В этой связи задача широкомасштабного и эффективного внедрения ВИЭ является ключевой для экономики Казахстана: при наличии необходимых предпосылок их доля на рынке электроэнергии пока остаётся ограниченной.

На мировом рынке альтернативных источников энергии инновационные процессы подкрепляются серьёзным госфинансированием: в США в 2005 г. из федерального бюджета было выделено около 275 млн долл. США; в Японии ежегодное финансирование составляет приблизительно 273 млн долл. США; в европейском бюджете за 2002-2006 гг. на эти цели предусмотрено свыше 2 млрд евро. Эти данные подтверждают актуальность и значимость инновационного применения альтернативных источников энергии для укрепления стратегического, научного, экономического и социального потенциала страны.

Очевидно, что для устойчивого роста экономик как развитых, так и развивающихся стран необходимо приоритизировать и решать задачи по внедрению и расширению инновационных методов использования альтернативных источников энергии.

Для обеспечения эффективного применения возобновляемых ресурсов и источников энергии как фактора устойчивого развития экономики Республики Казахстан Министерством охраны окружающей среды, в соответствии с Концепцией перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 20072024 годы, утверждённой Указом Президента Республики Казахстан от 14 ноября 2006 года, разработана «Стратегия эффективного использования энергии и возобновляемых ресурсов Республики Казахстан в целях устойчивого развития до 2024 года» [1].

Для реализации Стратегии предусмотрено:

- увеличение доли использования альтернативных источников энергии в Республике Казахстан: до 0,05 % к 2012 году; 0,5 % к 2018 году; 1,1 % к 2026 году;

- обеспечение замещения альтернативными источниками энергии: к 2009 году - 0,065 млн т условного топлива; к 2012 году - 0,165 млн т условного топлива; к 2018 году - 0,325 млн т условного топлива; к 2026 году - 0,688 млн т условного топлива; к 2030 году - 1,139 млн т условного топлива;

- повышение показателя эффективности использования ресурсов (ЭИР): до 33 % к 2009 году; 37 % к 2012 году; 43 % к 2018 году; 53 % к 2026 году;

- обязательное внедрение пилотных проектов в области энергетических технологий;

- контроль за снижением объёмов выбросов парниковых газов.

Проведённый нами мониторинг исследований по применению

неклассических и возобновляемых источников энергии показывает, что их использование актуально и необходимо, поскольку дефицит не возобновляемых энергоресурсов быстро нарастает и ведёт к увеличению их стоимости.

В качестве одного из решений мы предлагаем использование тепловых насосных установок (ТНУ). Интерес к ним обусловлен следующими факторами:

- экологическая чистота;

- экономическая эффективность, основанная на извлечении тепла от низкопотенциальных источников;

- возможность применения для отопления и горячего водоснабжения в жилых зданиях.

Характерный исторический пример - опыт Швеции в период после нефтяного кризиса 1970-х годов: за полвека (1970-2019 гг.) страна снизила долю ископаемого топлива в энергобалансе с 80 % до 37 %. Значительную роль в этом сыграло внедрение и широкое применение тепловых насосов; планировался полный отказ от жидкого топлива, а также от сжигания газа и угля к 2023 г. [2].

Отметим, что в ТНУ процессы преобразования низкопотенциальной энергии в высокопотенциальную являются основой их энергетической эффективности. Высокая эффективность достигается при корректном проектировании и эксплуатации ТНУ и выражается в:

- максимальном сроке службы;

- экологической чистоте;

- простоте использования;

- высокой степени автоматизации.

Именно эти факторы предопределяют целесообразность их активного и широкого внедрения в настоящее время. Кроме того, многочисленные типы ТНУ, разработанные исследователями и применяемые миллионами людей в быту и промышленности, подтвердили свои ключевые характеристики - надёжность и экономичность.

Актуальность темы диссертации. Актуальность темы исследований очевидна, её инновационность напрямую соотносится со Стратегией эффективного использования энергии Республики Казахстан. Тепловая энергия грунта и её извлечение с помощью тепловых насосов лежат в основе энергосбережения. Преимущество данной технологии - экологичность, поскольку она не требует сжигания топлива и не сопровождается выбросами в атмосферу, что является важным фактором для инновационных разработок. Следовательно,

целесообразно активнее внедрять тепловые насосы; для этого необходима разработка и создание новых ТНУ для использования альтернативных источников энергии.

Решение проблемы видится в комплексной перестройке структуры энергетического сектора Республики Казахстан. Экологические вызовы и рост стоимости ископаемого топлива на рынке повышают актуальность исследований и стимулируют поиск экологически чистых решений теплоснабжения.

Первоначальная технологическая задача - подготовка скважины; в данном направлении хорошо зарекомендовали себя системы с вертикальными грунтовыми теплообменниками. Бурение мягких пород выполняется механическим методом, тогда как для повышения эффективности проходки каменистых грунтов применяется электрогидроимпульсный метод. По сравнению с механическим, он отличается меньшей энергозатратностью и большей эффективностью бурения.

В связи с этим актуальны исследования динамики эволюции разрядного пространства и давления в жидкости при подводном искровом разряде. Параметры математических расчётов и данные о температуре в глубине скважины позволяют разрабатывать оптимальные и энергосберегающие технологии.

Степень разработанности темы исследования. Процессы теплообмена в геотермальных системах остаются предметом активных исследований в течение последних десятилетий в связи с возрастающим интересом к альтернативным и возобновляемым источникам энергии. В классических работах [3, 4] подробно рассмотрены тепловые поля грунта, динамика распределения температур и эффективность теплообменников в грунтовых условиях. Отдельное внимание уделено теплообменным процессам в вертикальных и горизонтальных геотермальных зондах, их теплотехническим характеристикам, а также взаимодействию теплоносителя с окружающей породой.

В последние годы развивается направление применения электрогидроимпульсной (ЭГИ) технологии в инженерной геотермии благодаря

её способности модифицировать геологическую среду, повышать проницаемость и улучшать тепловой контакт между теплообменником и грунтом. Ряд исследований [5-7] подтверждает эффективность ЭГИ-технологий для формирования развитой трещиноватости в породе, что способствует интенсификации теплообмена. Показателен также подход Л. В. Юткина (1950-е годы) к электрогидравлическому бурению, основанный на разрушении горной породы в заполненном водой забое скважины гидроударом, создаваемым разрядом тока высокого напряжения (до 200 кВ). Отличительной особенностью электрогидравлического бура является конструкция, в которой внутри стальной трубы размещён износостойкий центральный электрод с тарельчатым концом, а коронка бура выполняется гладкой и снабжается двумя рядами отверстий для отвода воды в породу.

Несмотря на накопленные знания о механизмах ЭГИ-воздействия и существующие обобщённые модели теплообмена в пористых и трещиноватых средах, комплексные исследования теплообмена в теплообменниках, расположенных в недрах, с применением ЭГИ-технологии пока ограничены. Имеющиеся теоретические модели зачастую не учитывают локальные изменения структуры горных пород после ЭГИ-воздействия, а экспериментальные работы нуждаются в расширении в условиях, приближённых к реальной геотермальной эксплуатации.

В рамках настоящей диссертации разработано устройство с генератором импульсного тока (с источником питания) и электрогидроимпульсными буровыми кабелями с неизолированным электродом-проводником. Внутренняя часть устройства выполнена в виде стального параболоида для обеспечения кумулятивного эффекта: ударная энергия концентрируется в заданном направлении параболическим отражателем. Размещение электродного кабеля между фокусом и вершиной параболического отражателя обеспечивает кумулятивное усиление мощности ударной волны и повышение эффективности

бурения за счёт увеличения концентрации энергии ЭГИ-удара и давления на ограниченной площади забоя.

Таким образом, тема исследования остаётся актуальной и находится на этапе активного научного развития, требующего детального изучения взаимосвязи между параметрами ЭГИ-воздействия, характеристиками модифицированной геосреды и эффективностью теплообмена. Данная проблематика пока частично освещена в специальной литературе и нуждается в дальнейшей разработке.

Связь темы диссертации с приоритетными научными направлениями, крупными научными программами (проектами), основными научно -исследовательскими работами, проводимыми образовательными и научными учреждениями. Диссертационная работа выполнена в рамках научно-исследовательских проектов финансируемых грантовой поддержкой:

- Тема № 507-Ф-12 «Электрогидроимпульсная технология создания теплообменников для извлечения теплоты грунта на малых глубинах» (рег. ном. № 0112РК00668) 2012-2014гг.

- Тема № 533-Ф-15 «Разработка эффективной технологии теплосъема из теплонасосных скважин на основе электрогидроимпульсной технологии» (рег. номер № 0115РК00971) 2015-2017 гг. Комитета науки Министерство образования и науки Республики Казахстан.

- Тема № 07-ВГ-22 «Разработка и создание теплообменников для обеспечения тепловой энергией технопарка тепловым насосом за счет аккумулирования тепла от низкопотенциальных источников»», выполненный в рамках внутривузовского гранта Карагандинского университета имени академика Е.А. Букетова на научно-исследовательские работы. (2022г.)

- Технические разработки узлов электрогидроимпульсной установки подтверждены инновационным патентом № 30251 от 20.07.2015 г. РК.

- Проект № АР14870433 «Создание энергосберегающей установки для повышения эффективности теплоотдачи промышленных теплообменников» в рамках Национального научного совета МНВО РК (2022-2024 гг.).

Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование процесса теплообмена в теплообменниках, размещенных в недрах Земли с помощью электрогидроимпульсной технологии.

Основные задачи для решения поставленной цели сформулированы следующим образом:

1. Создать экспериментальный стенд для исследования гидродинамики жидких потоков в каналах и трубопроводах различного переменного сечения;

2. Исследовать процессы теплообмена в теплосборных трубопроводах типа «труба в трубе» и «грунт-вода»;

3. Разработать и изготовить рабочий узел электрогидроимпульсной установки - электрогидравлического бура;

4. Определить оптимальную энергию разрушения природных материалов в зависимости от их толщины;

5. Установить параметры теплонасосной установки при различных температурах внешней среды, геометрии теплообменного контура и характеристик грунта;

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Впервые количественно показана зависимость удельного теплового съёма и-образного грунтового теплообменника от теплофизических свойств и влажности грунта, рост влажности повышает теплопроводность и тепловой съём, снижение - уменьшает их.

2. Экспериментально установлено более быстрое охлаждение песка в зоне у трубы по сравнению с удалёнными точками из-за направленного потока теплоносителя и локального температурного градиента.

3. Создан и испытан электрогидравлический бур с коронками 115 и 160 мм, показано усиление разрушения породы отражённым от коронки импульсным разрядом.

4. Оптимизированы режимы дробления камней и энергия разряда в зависимости от толщины: 30-40 мм - 150-200 импульсов; 70 мм - 300-420 разрядов; оптимальная энергия 900 Дж (53 мм), 1600 Дж (70 мм), 2600 Дж (78 мм).

5. Выполнен круглогодичный полевой мониторинг температур на глубинах 2, 7, 12, 17 и 22 м (8,5-9,5 °С); показано, что при наружной температуре -28...-35 °С ТНУ сохраняют работоспособность, определены параметры системы, минимизирующие температурные колебания при разных скоростях теплоносителя.

Объекты исследования: бурение скважин для грунтовых теплообменников тепловых насосов.

Методы диссертационного исследования. Методологическую основу диссертации составляют экспериментальные и численные методы, выбранные в соответствии с задачами исследования. В дополнение к электрогидравлической установке применялись переносная буровая установка мощностью 4 кВт (МГБУ ЧЗБО АКУАВЦК-В-5Е) и шарошечное долото диаметром 215,9 мм. Высоковольтная электрогидравлическая установка включает три блока: пульт управления, высоковольтный генератор с воздушными разрядниками и накопитель энергии с системой защиты. Расчёты выполнены с использованием программного комплекса Тетр.Кеерег.

Теоретическая и практическая значимость научных исследования. Теоретическая значимость настоящей диссертационной работы заключается в развитии научных представлений о механизмах и закономерностях теплообмена в геотермальных условиях при воздействии электрогидроимпульсной технологии. В ходе исследования уточнены и обобщены физические модели теплообменных

процессов в условиях повышенных температур и давлений, характерных для недр Земли.

Полученные теоретические положения расширяют фундаментальные знания в области теплотехники, геотермальной энергетики и физики высокоэнергетических процессов в пористых средах.

Кроме того, установлены новые зависимости между параметрами электрогидроимпульсного воздействия (напряжение, энергия разряда) и эффективностью теплообмена, что позволяет формировать научно обоснованные подходы к проектированию и оптимизации глубинных теплообменников. Эти результаты имеют важное значение для дальнейшего развития методов теплового моделирования и расчетов в инженерной практике.

Исследован способ электрогидравлического бурения и рассмотрены вопросы его применения для решения задач, поставленных в диссертационной работе. Исследование теплового насоса обусловлено необходимостью уменьшения энергозатрат, появлением новых возможностей в промышленности с целью создания экологически чистой технологической системы теплоснабжения.

Полученные результаты исследования могут быть использованы при реализации технологического процесса подготовки теплообменных скважин в сложных грунтовых условиях на производственных объектах с целью усовершенствования технологического процесса.

Результативные данные могут быть рекомендованы для применения в учебном процессе в разделе «Геотермальная энергетика» спецкурса «Нетрадиционные источники энергии», в разделе «Методы восстановления эксплуатационных характеристик теплообменников» спецкурса «Методы интенсификации теплопередачи», в разделе «Тепловой расчет теплообменников» спецкурса «Тепломассообмен» при проведении лекционных занятий и лабораторных работ.

Технические разработки узлов электрогидроимпульсной установки подтверждены Инновационым патентом № 30251 от 20.07.2015 г. РК.

Выносимые на защиту положения:

1. Технические идеи, конструкции их реализации экспериментального стенда для исследования процессов теплообмена Ц-образного теплообменника горизонтального и вертикального расположения в теплосборных трубопроводах типа «труба в трубе» и «грунт - вода» с целью увеличения теплосъема при различных процентах влажности грунта (от 1% до 7%).

2. Энергоэффективные параметры переносной электрогидроимпульсной установки (напряжение на выходе от 15 кВ до 50 кВ; емкость конденсаторной батареи от 0,1мкФ до 3 мкФ; межэлектродное воздушное расстояние от 5 мм до 18 мм) с электрогидравлическим буром диаметрами бура 115 мм и 160 мм для дробления и разрушения материалов.

3. Разрушение природных и специальных камней толщиной от 30 до 70 мм с помощью электрогидравлического бура в форме эллиптического параболоида при количестве разрядов от 150 до 420 ударов в минуту при межэлектродном расстоянии 9 мм. Оптимальная энергия разряда для разрушения камней толщиной 53 мм составляет 900 Дж, а для камней толщиной 78 мм - 2600 Дж.

4. Результаты термодатчиков с поверхности и-образного подземного теплообменника (трубы) с глубины 2 м (О^; 7 м (Э2); 12 м Э4, Э3, Э5, Э9); 17 м (Эб) и 22 м (Э7). Температура почвы на глубине от 6 м до 25 м составляет в пределах от 8.5оС до 9.5оС, круглогодично. Выходная средняя температура ТНУ равна 52оС через 30 минут после запуска при температуре наружного воздуха -28оС.

Личный вклад соискателя. Личный вклад соискателя состоит в выборе путей и методов достижения цели диссертации, проведении исследований, анализе результатов, обобщении результатов и выводов, написании и публикации научных статей.

Автор принимал участие в планировании эксперимента. Автором проведен анализ теоретических и практических исследований совместно с научным руководителем.

Автором самостоятельно проведены эксперименты и обработаны результаты измерений по измельчению электрогидроимпульсной установкой для бурения грунта природных камней, встречающихся в почве.

Степень достоверности результатов проведенного исследования. Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных методов теоретического анализа и экспериментальных исследований, соответствующих актуальным научно-техническим требованиям.

В процессе работы были использованы уравнения теплопереноса и гидродинамики, адаптированные к условиям воздействия

электрогидроимпульсной энергии в геосреде. Расчёты выполнены с использованием специализированных программных комплексов, прошедших верификацию на известных задачах.

Экспериментальные данные, полученные в лабораторных и натурных условиях, подтверждает адекватность используемого программного обеспечения Теmр.Keeper и принятых допущений.

Повторяемость экспериментов и воспроизводимость параметров теплообмена при различных режимах электрогидроимпульсного воздействия дополнительно подтверждают достоверность выводов.

Также важным элементом является сопоставление результатов исследования с ранее опубликованными данными отечественных и зарубежных авторов, что подтверждает научную обоснованность и надежность полученных зависимостей и выводов.

Апробация результатов исследований. Результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на международных конференциях: 8-й Международной научной конференции, посвящённой 40-летию КарГУ имени академика Е.А. Букетова «Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент» (Караганда, Республика Казахстан, 18-20 июня 2012 г.), Fifth International Scientific Conference «Mathematics and Natural Science (FMNS 2013)» (Благоевград, Болгария, 12-16 июня 2013 г.), V Международной конференции

«Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (Москва, Россия, 2629 ноября 2013 г.), International Scientific Colloquium «Modelling for Electromagnetic Processing» (Ганновер, Германия, 16-19 сентября 2014 г.), Международной научно-практической конференции «Наука, образование и производство - ведущие факторы стратегии "Казахстан-2050" (Сагиновские чтения № 6)» (Караганда, Республика Казахстан, 26-27 июня 2014 г.), Международной научной конференции «Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент» (Караганда, Республика Казахстан, 18-20 июня

2015 г.), Sixth International Scientific Conference «Mathematics and Natural Science (FMNS 2015)» (Благоевград, Болгария, 10-14 июня 2015 г.), VI Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов (DFMN-15)» (Москва, Россия, 10-12 ноября 2015 г.), Международной научно-практической конференции «Уалихановские чтения - 19» (Кокшетау, Республика Казахстан, 17-18 апреля 2015 г.), Международной научно-практической заочной конференции «Инновационные направления интеграционных процессов в Евразии» (Астана, Республика Казахстан, 2015 г.), VIII Международной заочной научно-практической конференции «Развитие науки в XXI веке» (Харьков, Украина, 28 ноября 2015 г.), LVIII Международной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике» (Новосибирск, Россия, 25 мая 2016 г.), Республиканской научно-практической конференции «ЭКСПО-2017: Технологии будущего» (Караганда, Республика Казахстан, 21-22 октября

2016 г.), III Международной научно-практической конференции «Интеграция современных научных исследований в развитие общества» (Кемерово, Россия, 29 сентября 2017 г.), Международной научно-практической конференции «Эволюция современной науки» (Уфа, Россия, 18 февраля 2017 г.), Международной научно-практической конференции «Наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Нефтекамск, Россия, 1 февраля 2017 г.), Международной научно-практической конференции «Приоритеты современной науки: от теории к практике» (Талдыкорган, Республика Казахстан, 27-28 октября

2017 г.), Международной научно-практической конференции «Инновации в информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте» (Кемерово, Россия, 29-30 ноября 2017 г.), II Международной научно-практической конференции «Информационные технологии Сибири» (Кемерово, Россия, 7 мая

2018 г.), Международной научно-практической конференции «Шокан окулары -22» (Кокшетау, Республика Казахстан, 27 апреля 2018 г.), Республиканской научно-практической конференции «Актуальные проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики» (Караганда, Республика Казахстан, 28 сентября 2018 г.), Международной научно-практической конференции «Наука, образование и производство в условиях четвёртой промышленной революции» (Караганда, Республика Казахстан, 3-4 августа 2018 г.), 11-й Международной научной конференции «Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент» (Караганда, Республика Казахстан, 22-23 ноября 2019 г.), 82-й Международной научной конференции «Итоги науки в теории и практике - 2021» (Москва, Россия, 24-25 декабря 2021 г.), XII Международной научно-практической конференции (Москва, Россия, 7 июня 2021 г.).

Полнота отражения результатов диссертации в публикациях. По теме диссертации опубликована 51 работа, в том числе 6 статей в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, ученой степени доктора наук (из них 3 статьи в зарубежном научном журнале, входящем в Web of Science; 1 статья в казахстанском научном журнале, входящем в Scopus; 2 статьи в российском научном журнале, входящем в Web of Science); 18 статей в прочих научных журналах, 26 статей в сборниках материалов республиканских и международных научных и научно-практических конференций; получен 1 патент Республики Казахстан.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка условных обозначений и сокращений,

списка терминов и определений, списка использованной литературы и 3 приложений. Содержит 110 рисунков, 9 таблиц, 135 библиографических источника.

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ СКВАЖИН ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ТЕПЛА ИЗ НЕДР ЗЕМЛИ

1.1 Современное состояние применения тепловых насосов за рубежом и в Республике Казахстан для получения тепла

В современных условиях экономия топливно-энергетических ресурсов является приоритетным направлением в энергетической политике каждой страны. Структура мирового использования энергоресурсов представлена на рисунке 1.1.

Источник данных: Росстат Рисунок 1.1 - Мировая структура использования энергоресурсов

В настоящее время активно развиваются энергосберегающие технологии. Наиболее эффективными и широко используемыми среди таких устройств являются тепловые насосы (ТНУ).

Современное состояние применения тепловых насосов за рубежом и в Республике Казахстан для получения тепла является объектом исследования многих учёных. Тепловая энергия грунта и её преобразование с помощью

теплового насоса лежат в основе энергосбережения. Актуальность темы исследования очевидна.

Преимущество данной технологии заключается в ее экологичности, так как не требует сжигания топлива и не предполагает выброса газов в атмосферу. Поэтому разработка и создание новых ТНУ для использования альтернативных источников энергии являются актуальными для использования альтернативных источников энергии. Решение проблемы связано с необходимостью перестройки энергетического сектора Республики Казахстан. Экологические проблемы и рост стоимости ископаемого топлива делают данное направление особенно актуальным и требуют поиска экологически чистых технологий теплоснабжения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ахмадиев Бектурсын Айтжанович, 2026 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. О проекте Указа Президента Республики Казахстан «О Стратегии эффективного использования энергии и возобновляемых ресурсов Республики Казахстан в целях устойчивого развития до 2024 года»: Постановление Правительства Республики Казахстан от 24.01.2008 № 60 [Электронный ресурс]. -URL: https://adilet.zan.kz/rus/docs/P0800000060 (дата обращения: 07.02.2025).

2. Алимгазин А. Ш. Проект ПРООН/ГЭФ «Устранение барьеров для повышения энергоэффективности коммунального теплоснабжения». Концепция использования возобновляемых источников энергии в системах теплоснабжения ЖКХ на пилотных территориях: отчет / А. Ш. Алимгазин. - Астана, 2011.

3. Филатов С. О. Тепловой расчет вертикальных грунтовых теплообменников / С. О. Филатов // Энергетика : Междунар. науч.-техн. журнал. -2013. - № 4. - С. 81-91.

4. Штым А. С. Системы теплосбора для геотермальных тепловых насосов / А. С. Штым, И. А. Маркелова // Вестник Волгоградского гос. архитектурно-строительного ун-та. Сер. Строительство и архитектура. - 2011. - № 23 (42). -

C. 126-133.

5. Zhgun D. V. Electro-pulse method of rock fracturing and drilling wells /

D. V. Zhgun, V. F. Vazhov, M. Yu. Zhurkov // Journal of Mining Institute. - 2001. -Vol. 148, is. 2. - P. 146-152.

6. Cai Z. Experimental investigation and mechanism analysis on rock damage by high voltage spark discharge in water: effect of electrical conductivity / Z. Cai, H. Zhang, K. Liu, Y. Chen, Q. Yu // Energies. - 2020. - Vol. 13, № 20. - 5432. - DOI: 10.3390/en13205432.

7. Zhang Q. High Voltage Electric Pulse Drilling: A Study of Variables through Simulation and Experimental Tests / Q. Zhang, G. Wang, X. Pan [et al.] // Energies. -2023. - Vol. 16, № 3. - 1174. - DOI: 10.3390/en16031174.

8. Попель О. С. Тепловые насосы - эффективный путь энергосбережения / О. С. Попель // Проблемы энергосбережения. - 1999. - № 1. - С. 25-32.

9. Рей Д. Тепловые насосы / Д. Рей, Д. Макмайкл; пер. с англ. - М.: Энергоиздат, 1982. - 224 с.

10. Федянин В. Я. Использование грунтовых теплообменников в системах теплоснабжения / В. Я. Федянин, М. К. Карпов // Ползуновский вестник. - 2006. -№ 4. - С. 98-103.

11. Калнинь И. М. Энергосберегающие, экологически чистые технологии теплоснабжения производственных и жилых помещений [Электронный ресурс] / И. М. Калнинь, Л. Я. Лазарев, А. И. Савицкий. - 1999. - URL: http://www.ekip-tnu.ru (дата обращения: 07.02.2025).

12. Боровков В. М. Энергосберегающие теплонасосные системы теплоснабжения / В. М. Боровков // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2007. - № 1-2. - С. 42-47.

13. Васильев Г. П. Эффективность использования низкопотенциального геотермального тепла в климатических условиях территории России / Г. П. Васильев [и др.] // Известия Российской академии наук. Энергетика. - 2015. - № 3. - С. 30-38.

14. He M. M. Study of geothermal seasonal cooling storage system with energy piles / M. M. He, H. N. Lam // Proceedings Ecostock. - New Jersey, 2006. - 6 p. [Электронный ресурс]. - URL: http://intraweb.stockton.edu/eyos/energy_studies/ content/docs/FINAL_PAPERS/11A-2.pdf (дата обращения: 07.02.2025).

15. Швеция, Финляндия: обзор рынка тепловых насосов // Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха. - 2002. - № 1. - С. 40-41.

16. Бубялис Э. Возможности и перспективы применения тепловых насосов в производстве низкопотенциальной теплоты / Э. Бубялис, К. Марцинаускас, Р. Шкема // Промышленная теплотехника. - 2000. - Т. 22, № 3. - С. 53-56.

17. Доброхотов В. И. Использование геотермальных ресурсов в энергетике России / В. И. Доброхотов, О. А. Поваров // Теплоэнергетика. - 2003. - № 1. -С. 2-11.

18. Беляев В. Е. Теплонасосные установки нового поколения и их использование в качестве высокоэффективной энергосберегающей и экологически чистой энерготехнологии для горячего водоснабжения / В. Е. Беляев, А. С. Косой, Ю. Н. Соколов // Новости теплоснабжения. - 2006. - № 8. -С. 43-48.

19. Фоменко Д. Ф. Обоснование применения геотермального теплового насоса в системе отопления общественных зданий (на примере здания НИЛ ПНИПУ) / Д. Ф. Фоменко, Б. С. Юшков // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: матер. Междунар. науч.-практ. конф. - Пермь: ПНИПУ, 2012. - Т. 4. - С. 384-390.

20. Об утверждении Концепции развития топливно-энергетического комплекса Республики Казахстан до 2030 года: Постановление Правительства Республики Казахстан от 28.06.2014 № 724.

21. Алимгазин А. Ш. Экологические аспекты применения теплонасосных технологий для теплоснабжения различных объектов в Республике Казахстан / А. Ш. Алимгазин, С. Г. Бахтиярова, А. Н. Бергузинов // Вестник Павлодарского гос. ун-та. Сер. Энергетическая. - 2010. - № 1. - С. 42-52.

22. Васильев Л. Л. Использование энергии Земли с помощью тепловых труб / Л. Л. Васильев // Инженерный физический журнал. - 1990. - Т. 59, № 3. -С. 488-491.

23. Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли / Г. П. Васильев. - М.: Граница, 2006. - 173 с.

24. Kussaiynov K. Electro-hydraulic pulse technology of drilling wells for installation of heat exchange elements of heat pumps / K. Kussaiynov, N. N. Shuyushbaeva, G. M. Shaimerdenova, G. A. Bulkairova, D. A. Ospanova // Life Science Journal. - 2014. - Vol. 11, № 11. - P. 469-472.

25. Басок Б. И. Анализ экономической эффективности при реализации теплонасосных систем для теплоснабжения / Б. И. Басок, Т. Г. Беляева, А. А.

Рутенко, А. А. Лунина // Промышленная теплотехника. - 2008. - Т. 30, № 4. -С. 56-63.

26. Georgiev A. Borehole for implementing of Thermal Response Test in the Technical University Sofia, branch Plovdiv / A. Georgiev, A. Popov, S. Stavrev // Proceedings of the Conference on Energy Efficiency and Agricultural Engineering. -Rousse, 2009. - P. 525-530.

27. Амерханов Р. А. Тепловые насосы и их роль в решении проблем энергосбережения и защиты окружающей среды / Р. А. Амерханов // Менеджер-эколог. - 2008. - № 3. - С. 65-68.

28. Климат Казахстана / под ред. А. С. Утешева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1959. - 360 с.

29. Ramming K. Bewertung und Optimierung oberflächennaher Erdwärmekollektoren für verschiedene Lastfälle: Dissertation (Dr.-Ing.) / K. Ramming. - Dresden: TU Dresden, 2007. - 149 p.

30. Климат Казахстана [Электронный ресурс]. - URL: http://moxnpn.ru/kazakhstan/53-raspredelenie-temperatury-vozduxa-na-territorii-kazaxstana.html (дата обращения: 7.02.2025).

31. Фролов Н. М. Гидрогеотермия / Н. М. Фролов. - М.: Недра, 1976. -

280 с.

32. Есенова Г. Т. Перспективы развития возобновляемой энергетики в Казахстане / Г. Т. Есенова // Известия НАН РК. Сер. общественных наук. - 2008. -№ 4. - С. 31-34.

33. Филатов С. О. Исследование работы грунтового теплообменника теплового насоса / С. О. Филатов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: труды Междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. -Томск, 2011. - Т. 2. - С. 19-22.

34. Филатов С. О. Тепловой расчет вертикальных грунтовых теплообменников / С. О. Филатов // Энергетика: Междунар. науч.-техн. журнал. -2013. - № 4. - С. 81-91.

35. Курицын Б. Н. Грунтовые теплообменники в системах инженерного оборудования зданий / Б. Н. Курицын, А. Н. Юшин // Научно-технический калейдоскоп. - Ульяновск, 2001. - С. 65-67.

36. Штым А. С. Влияние различных наполнителей на процесс теплообмена в грунтовых теплообменниках геотермальных тепловых насосов / А. С. Штым, И. А. Журмилова, А. О. Калинин // Вестник Инженерной школы ДВФУ. - 2013. -№ 4 (17). - С. 45-51.

37. Техническая полиэтиленовая труба: прайс-каталог. - Шымкент: [б. и.], [б. г.]. - 1 с. (Контакты: ул. Акназархан, 8; [e-mail]).

38. Николаенко А. Т. Буровые установки для проходки скважин и стволов: справочник / А. Т. Николаенко, Б. Я. Седов, Н. Д. Терехов, Н. С. Болотских. - М.: Недра, 1985. - 344 с.

39. Брылин В. И. Бурение скважин специального назначения: учеб. пособие / В. И. Брылин. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - 255 с.

40. Мусанов Э. ¥цгыларды б^ргылау : окульщ / Э. Мусанов. - Алматы: Дэуiр, 2013. - 372 б.

41. Тацатаров Т. Суга ^цгыларды б^ргылау / Т. Тацатаров. - Алматы: Респ. баспа кабинет^ 1997. - 372 б.

42. Дмитриев А. Ю. Основы технологии бурения скважин: учеб. пособие / А. Ю. Дмитриев. - Томск: Изд-во ТПУ, 2008. - 216 с.

43. Юткин Л. А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности / Л. А. Юткин. - Л.: Машиностроение, 1986. - 253 с.

44. Ржевский В. В. Электрическое разрушение горных пород / В. В. Ржевский, Ю. И. Протасов. - М.: Недра, 1972. - 205 с.

45. Воробьев А. А. Разрушение горных пород электрическими импульсными разрядами / А. А. Воробьев. - Томск: Изд-во ТГУ, 1961. - 150 с.

46. Лазаренко Б. Р. Электроискровая обработка металлов / Б. Р. Лазаренко, К. П. Лазаренко. - М.: Госэнергоиздат, 1950. - 120 с.

47. Воробьев А. А. Электрические разряды обрабатывают материалы, разрушают твердые тела / А. А. Воробьев // Известия Томского политехнического института. - 1958. - Т. 95. - С. 315-339.

48. Кусаиынов К. Гидродинамика, теплообмен и электрогидравлические явления при движении двухфазных сред в трубах / К. Кусаиынов. - Караганда: Изд-во КарГУ, 1998. - 114 с.

49. Кусаиынов К. Динамика гетерогенного потока при электрогидроимпульсном воздействии / К. Кусаиынов, С. Е. Сакипова // Материалы VII Междунар. конф. - Новосибирск, 2001. - С. 99-101.

50. Кусаиынов К. Исследование гидродинамики двухфазных сред при импульсных воздействиях / К. Кусаиынов, С. Е. Сакипова // Труды Междунар. конф. - Алматы, 2001. - С. 162-164.

51. Донцов В. Е. Исследование отражения волн давления на границе многофазных сред / В. Е. Донцов // Акустика неоднородных сред: сб. науч. тр. -Новосибирск, 1997. - С. 139-147.

52. Артюшкина Г. К. Потери напора в конических диффузорах и конфузорах при малых числах Рейнольдса / Г. К. Артюшкина // Изв. вузов. Энергетика. - 1972. - № 1. - С. 116-122.

53. Stoev M. Electrohydraulic drilling of rocks and research of processes of an erosion of metal part of electrode system of the drill / M. Stoev, K. Kussaiynov, N. N. Shuyushbayeva, B. R. Nussupbekov, M. Karagaeva // Вестник Карагандинского университета. Сер. Физика. - 2014. - № 3. - С. 68-74.

54. Кусаиынов К. Экспериментальная установка и методика измерения параметров электрогидравлического эффекта в гетерогенной среде / К. Кусаиынов, С. М. Мухамедин, Г. О. Олжакельды // Вестник Карагандинского университета. Сер. Физика. - 2001. - № 1 (21). - С. 89-98.

55. Сакипова С. Е. К расчету импульсного давления при электроразрядном воздействии в неоднородной жидкости / С. Е. Сакипова // Вестник ТГУ. - 2009. -№ 1 (5). - С. 74-81.

56. Жанабаев З. Ж. Нелинейные физические свойства гидродинамической турбулентности / З. Ж. Жанабаев, А. К. Иманбаева // Нелинейный мир. - 2007. -Т. 5, № 6. - С. 369-372.

57. Прибатурин Н. А. Исследование зависимости импульса давления от состава дисперсной среды при электрическом разряде / Н. А. Прибатурин, С. М. Мухамедин, Е. Б. Уалиев, В. А. Кабаков // Вестник Карагандинского университета. Сер. Физика. - 2000. - № 1 (17). - С. 170-173.

58. Мухамедин С. М. Мультифрактальность политропического процесса в гетерогенных средах / С. М. Мухамедин // Энергетика, телекоммуникации и высшее образование в современных условиях: тр. 3-й Междунар. науч.-техн. конф. - Алматы, 2002. - С. 43-47.

59. Жанабаев З. Ж. Фракталы. Информация. Турбулентность / З. Ж. Жанабаев, С. Б. Тарасов, А. Ж. Турмухамбетов. - Алматы: РИО ВАК РК, 2000. -226 с.

60. Покусаев Б. Г. Эффекты схлопывания и разрушения пузырей при распространении волн в двухфазной среде / Б. Г. Покусаев, Е. С. Вассерман, И. И. Мулляджанов, Н. А. Прибатурин // Нестационарные процессы в двухфазных потоках. - М.: ИТ СО АН СССР, 1990. - С. 3-27.

61. Tomita Y. Mechanisms of impulsive pressure generation and damage pit formation by bubble collapse / Y. Tomita, A. Shima // Journal of Fluid Mechanics. -1986. - Vol. 169. - P. 535-564.

62. Жанабаев З. Ж. Информационные свойства самоорганизующихся систем / З. Ж. Жанабаев // Доклады НАН РК. - 1996. - № 5. - С. 14-19.

63. Кусаиынов К. О способе электроимпульсного бурения скважин и разрушения твердых тел / К. Кусаиынов, Б. Р. Нусупбеков, Н. Н. Шуюшбаева, Н. К. Танашева, А. К. Хасенов // Журнал технической физики. - 2017. - Т. 87, вып. 6. - С. 852-855.

64. Эпштейн Е. Ф. Новые методы разрушения горных пород / Е. Ф. Эпштейн, Э. И. Арш, Г. К. Виторт. - М.: Гостоптехиздат, 1960. - 87 с.

65. А.с. 730033. Устройство для резания щелей в горных породах электроимпульсным способом / Адам А. М, Коршунов Г. С, Краснятов Ю. А; опубл. 30.10.1993, Бюл. № 39-40. - 3 с.

66. Полуянский С. А. Оптические генераторы и их применение в горном деле / С. А. Полуянский, А. А. Галяс, А. П. Ларкина. - Киев: Наукова думка, 1971. - 102 с.

67. FEFLOW. Finite Element Subsurface Flow and Transport Simulation System. White Papers. Vol. 5. - Berlin: DHI-WASY GmbH, 2010. - 108 p. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.feflow.com (дата обращения: 07.02.2025).

68. Стоянов Н. И. Математическая модель извлечения геотермальной энергии / Н. И. Стоянов, И. А. Гейвандов, С. С. Мирнов // Вестник СевероКавказского гос. техн. ун-та. - 2010. - Т. 24, № 3. - С. 139-147.

69. Hellström G. Earth Energy Designer. Version 2.0. User's manual / G. Hellström, B. Sanner. - Lund : Lund University, 2000. - 43 p.

70. Пат. 730029 Российская Федерация, МПК5 Е 21 С 37/18. Электроимпульсный буровой снаряд / Адам А.М.; заявитель и патентообладатель научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете. - 1561955/03; заявл. 19.03.73; опубл. 30.10.93, Бюл. № 39-40. - 4 с.

71. Пат. 2351762 Российская Федерация, МПК5 Е 21 С 37/18. Способ кумуляции электрогидравлического удара и устройство для электрогидравлического бурения / Латыпов С.А.; заявитель и патентообладатель Латыпов С.А. 2007128531/03; заявл. 24.07.07; опубл.10.04.09. - 3 с

72. «Казахстан»: ¥лттьщ энциклопедия. - Алматы: Казак энциклопедиясы, 2003. - Т. 5. - 720 б.

73. Гидрогеология СССР. Т. XXXIV: Карагандинская область. - М.: Недра, 1970. - 564 с.

74. Канал Иртыш-Караганда. Инженерно-геологические условия / под ред. К. И. Сатпаева. - Алма-Ата: [б. и.], 1965. - 169 с.

75. Кенетаева А. А. Инженерные основы оценки георисков в городе Караганда и Карагандинской области Казахстана / А. А. Кенетаева, Т. В. Кряжева // Известия вузов Кыргызстана. - 2018. - № 11. - С. 31-36.

76. Кутателадзе С. С. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах / С. С. Кутателадзе, В. Е. Накоряков. - Новосибирск: Наука, 1984. - 302 с.

77. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя / Г. Шлихтинг. - М.: Наука, 1974. - 712 с.

78. Худайкулов С. И. Потери напора в конических диффузорах при малых числах Рейнольдса / С. И. Худайкулов, У. Т. Жовлиев, Э. А. Казаков [и др.] // Academic Research in Educational Sciences. - 2021. - Вып. 2, № 9. - С. 974-985. -DOI: 10.24412/2181-1385-2021 -9-974-985.

79. Stoev M. Investigation of heat transfer in tubular elements of ground heat exchangers / M. Stoev, K. Kussaiynov, N. N. Shuyushbayeva, Zh. G. Nurgalieva, B. A. Ahmadiev // Bulletin of the Karaganda University. Physics series. - 2014. - № 2 (74). -P. 57-61.

80. Кусаиынов К. Жер асты жылуалмастыргыштарынын, жылуалмасу процестерш зерттеу / К. Кусаиынов, Н. Н. Шуюшбаева, Г. А. Б^лкайырова, Ж. Г. Нургалиева, Б. А. Ахмадиев // Наука, образование и производство - ведущие факторы Стратегии «Казахстан-2050»: труды междунар. науч.-практ. конф. -Караганда, 2014. - С. 55-58.

81. Kussaiynov K. Research the processes of heat exchangers of the soil of different humidities / K. Kussaiynov, N. N. Shuyushbayeva, M. Stoev, K. M. Shaimerdenova, D. A. Ospanova, B. A. Akhmadiev // Mathematics and Natural Science: Proceedings of the Fifth International Scientific Conference. - Blagoevgrad, 2015. - Vol. 2. - P. 59-65.

82. Татыбеков А. Исследование теплообменных процессов в теплообменниках / А. Татыбеков, Б. А. Ахмадиев, А. Б. Бактыгулова // Известия КГТУ им. И. Раззакова. - 2019. - № 2-1 (50). - С. 320-324.

83. Shuyushbaeva N. N. Study of regularities of changes in the temperature near the U-shaped ground heat exchangers / N. N. Shuyushbaeva, K. Kussaiynov, M. Stoev, K. M. Shaimerdenova, D. A. Ospanova, B. A. Akhmadiev // Bulletin of the Karaganda University. Physics series. - 2015. - № 4 (80). - P. 39-41.

84. Кусаиынов К. U-тэрiздi жер асты жылуалмастыргышындагы жылуалмасу YДерiстерiн зерттеу / К. Кусаиынов, Н. Н. Шуюшбаева, Д. А. Оспанова, Ж. Г. Нургалиева, Б. А. Ахмадиев // Chaos and Structures in Nonlinear Systems. Theory and Experiment : 9-шы халыкарал. тыл. конф. матер. - Караганда, 2015. - Б. 280-283.

85. Karabekova D. Zh. Analysis of the insulation state of underground pipelines in the heating network / D. Zh. Karabekova, R. A. Kissabekova, B. R. Nussupbekov, A. K. Khassenov // Thermal Engineering. - 2021. - Vol. 68, № 10. - P. 802-805. - DOI: 10.1134/S0040601521100013.

86. Nussupbekov B. R. Thermal methods and non-destructive testing instrumentation / B. R. Nussupbekov, D. Zh. Karabekova, A. K. Khassennov // Measurement Techniques. - 2016. - Vol. 59, № 6. - P. 644-648. - DOI: 10.1007/s 11018-016-1024-z.

87. Tanasheva N. K. The results of the research of the heat exchange processes of ground heat exchangers / N. K. Tanasheva, B. Zh. Bolatbekova, B. A. Akhmadiyev, A. Sh. Kurmangaliev // Education and Science without border. - Karaganda, 2016. - Vol. 7, № 14 (2/2016). - P. 117-119.

88. Шуюшбаева Н. Н. Исследование закономерности изменения температуры в окрестности U-образного грунтового теплообменного аппарата / Н. Н. Шуюшбаева, К. Кусаиынов, Б. А. Ахмадиев, Б. Р. Нусупбеков, Н. К. Танашева, Д. Ж. Карабекова // Метрология. - 2017. - № 2. - С. 20-25.

89. Шаймерденова К. М. Жылуалмастыргыш к^быры орналаскан ^дгынын, энергетикалы; параметрлерш талдау / К. М. Шаймерденова, Н. Н. Шуюшбаева, Б. А. Ахмадиев, Н. К. Танашева, Г. С. Алтаева, Д. А. Оспанова // ЭКСП0-2017: технологии будущего: респ. науч.-практ. конф. - Караганда, 2016. - С. 130-133.

90. Ахмадиев Б. А. Исследования процессов теплообмена, протекающих в грунтовом теплообменнике / Б. А. Ахмадиев, Ж. Наушарбан // Информационные технологии Сибири: сб. материалов II Междунар. науч.-практ. конф. - Кемерово, 2018. - С. 9-15.

91. Ахмадиев Б. А. Моделирование теплообменных процессов грунтовых теплообменников [Электронный ресурс] / Б. А. Ахмадиев, А. Татыбеков // Инновации в информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте: матер. Междунар. науч.-практ. конф. - Кемерово, 2017. - С. 204-208. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=32314210 (дата обращения: 07.02.2025).

92. Ахмадиев Б. А. Влияние различных наполнителей на процесс теплообмена в грунтовых теплообменниках / Б. А. Ахмадиев, А. Татыбеков, Н. Н. Шуюшбаева, Н. К. Танашева // Актуальные проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики: матер. респ. науч.-практ. конф., посвящ. 80-летию проф. Ж. С. Акылбаева. - Караганда, 2018. - С. 219-222.

93. Ахмадиев Б. А. Исследование теплообменных процессов трубчатых элементов грунтовых теплообменников / Б. А. Ахмадиев // Известия КГТУ им. И. Раззакова. Сер. Физика. - 2017. - № 2 (42). - С. 92-96.

94. Shuyushbaeva N. N. Study of heat exchange processes on soil heat exchangers of a heat pump / N. N. Shuyushbaeva, M. Stoev, B. A. Akhmadiev, N. K. Tanasheva, G. S. Altaeva // Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент: матер. 11-й Междунар. науч. конф. - Караганда, 2019. - С. 238-241.

95. Ахмадиев Б. А. Исследование процессов теплообмена в теплосборных трубопроводах типа «труба в трубе» и «почва-вода» / Б. А. Ахмадиев // Евразийское научное объединение: матер. Междунар. науч. конф. - М., 2021. -№ 12 (82). - С. 54-57.

96. Шуюшбаева Н. Н. Электр разрядтарынын, тау жынысын ^сактаудагы мацыздылыгы / Н. Н. Шуюшбаева, Б. А. Ахмадиев, М. ^алиаскарова, Э. Какитай, С. Халш // «Шокан окулары - 22»: матер. хальщарал. гыл.-тэж. конф. - Кекшетау, 2018. - Б. 149-153.

97. Nussupbekov B. Technologies and Processes Based on the Electrohydroimpulse Method of Destruction of Materials / B. R. Nussupbekov, A. K. Khassenov, M. M. Bolat6eKOBa, A. K. Kitibayeva, U. B. Nussupbekov. - Караганда: Изд-во НАО «Караганд. ун-т им. акад. Е. А. Букетова», 2022. - 266 p.

98. Кусаиынов К. Разработка электрогидроимпульсной технологии бурения скважин для установки теплосъемных элементов тепловых насосов / К. Кусаиынов, Г. А. Жуандыкова, Б. А. Ахмадиев, Н. Н. Шуюшбаева, Ж. А. Кужуханова // Вестник Карагандинского университета. Сер. Физика. - 2013. -№ 2 (70). - С. 20-23.

99. Kusaiynov K. Development of electro-hydraulic pulse technology of drilling wells for installation of heat exchange elements of heat pumps / K. Kusaiynov, N. N. Shuyushbaeva, J. A. Kuzhuhanova, B. A. Ahmadiev // Mathematics and Natural Science: Proceedings of the Fifth International Scientific Conference. - Blagoevgrad, 2013. - P. 51-56

100. Shuyushbaeva N. N. Influence of pulse electrical discharges on the microstructure of the electrode system drill / N. N. Shuyushbaeva, G. Altayeva, M. Stoev, B. A. Ahmadiev // Eurasian Physical Technical Journal. - 2016. - Vol. 13, № 2(26). - P. 107-111.

101. Ахмадиев Б. А. Исследование степени разрушения природных камней с помощью электрогидроимпульсной технологии / Б. А. Ахмадиев, Б. Р. Нусупбеков, Н. Н. Шуюшбаева, Н. К. Танашева, К. М. Шаймерденова // Физика. -2016. - № 2. - С. 152-157.

102. Шуюшбаева Н. Н. Электрогидроимпульсная технология бурения скважин при различных геологических разрезах / Н. Н. Шуюшбаева, К. Кусаиынов, Б. А. Ахмадиев, Г. С. Алтаева, Г. К. Шокимова // Знание. - 2015. -№ 11-1. - С. 33-36.

103. Akhmadiyev B. A. Preparation of wells using an electrohydraulic drill and modeling of heat transfer processes in heat transfer elements of a heat pump / B. A. Akhmadiyev, G. Zhetimekova, M. Duisenbayeva, A. Sharzadin, B. Nussupbekov //

Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2023. - Vol. 4/1 (124). - P. 96103. - DOI: 10.15587/1729-4061.2023.285179.

104. Кусаиынов К. Электрогидроимпульсный бур: описание изобретения к инновационному патенту KZ A4 30251 от 20.07.2015 [Электронный ресурс] / К. Кусаиынов, Б. Р. Нусупбеков, Н. Н. Шуюшбаева, К. М. Турдыбеков, Б. А. Ахмадиев. - URL: https://kzpatents.com/3-ip30251-elektrogidroimpulsnyjj-bur.html (дата обращения: 07.02.2025).

105. Shrager E. R. Efficiency of electrohydropulse technology when drilling / E. R. Shrager, K. Kussaiynov, N. N. Shuyushbaeva, D. A. Ospanova, Zh. G. Nurgalieva, B. A. Akhmadiev // «Шокан окулары - 19»: матер. междунар. конф., посвящ. 180-летию Ш. Уэлиханова. - Кекшетау, 2015. - Т. 4. - Б. 3-7.

106. Stoev M. The unique benefits of electro-hydraulic pulse technology of drilling wells / M. Stoev, K. Kussaiynov, N. N. Shuyushbaeva, K. M. Turdybekov, B. A. Ahmadiev // Eurasian Physical Technical Journal. - 2014. - Vol. 11, № 1 (21). - P. 3-6.

107. Kussaiynov K. Electro-pulse technology of production heat exchangers for extracting the heat from the ground at shallow depths / K. Kussaiynov, S. E. Sakipova, K. M. Turdybekov, B. A. Ahmadiev, N. N. Shuyushbaeva, J. A. Kuzhuhanova // Eurasian Physical Technical Journal. - 2012. - Vol. 9, № 2 (18). - P. 18-23.

108. Akhmadiyev B. A. Electrohydropulse technology of destruction and crushing of natural stones at different parameters / B. A. Akhmadiyev, A. Tatybekov, N. N. Shuyushbayeva, N. K. Tanasheva // Bulletin of the Karaganda University. Physics series. - 2018. - № 2 (90). - P. 49-55.

109. Ахмадиев Б. А. Разработка технологических режимов электрогидравлического бурения твердой породы / Б. А. Ахмадиев, А. Татыбеков // Инженер. - 2017. - № 15. - С. 90-95.

110. Kusaiynov K. Microstructural analysis of the positive electrode of electrohydraulic drill / K. Kusaiynov, N. N. Shuyushbaeva, B. R. Nussupbekov, K. M.

Turdybekov, K. M. Shaimerdenova, B. A. Akhmadiev // Technical Physics. - 2015. -Vol. 60, № 12. - P. 1884-1886. - DOI: 10.1134/S1063784215120105.

111. Кусаиынов К. Микроструктурный анализ положительного электрода электрогидравлического бура / К. Кусаиынов, Н. Н. Шуюшбаева, Б. Р. Нусупбеков, К. М. Турдыбеков, К. М. Шаймерденова, Б. А. Ахмадиев // Журнал технической физики. - 2015. - Т. 85, № 12. - С. 150-152.

112. Akhmadiyev B. A. Propagation of pulsed pressure during electrohydraulic drilling / B. A. Akhmadiyev, A. Tatybekov, N. N. Shuyushbayeva, N. K. Tanasheva // Technical Physics. - 2019. - Vol. 64, № 4. - P. 455-457. - DOI: 10.1134/S1063784219040029.

113. Ахмадиев Б. А. Распространение импульсного давления при электрогидравлическом бурении / Б. А. Ахмадиев, А. Татыбеков, Н. Н. Шуюшбаева, Н. К. Танашева // Журнал технической физики. - 2019. - Т. 89, вып. 4. - С. 497-499.

114. Nussupbekov B. Development of technology for obtaining coal-water fuel / B. Nussupbekov, A. K. Khassenov, U. Nussupbekov, B. Akhmadiyev, D. Karabekova, V. Kutum, N. Tanasheva // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. -2022. - Vol. 3 (8 (117)). - P. 39-46. - DOI: 10.15587/1729-4061.2022.259734.

115. Курмангалиев А. Ш. Эр тYрлi геологиялык кималы ^чгыларды б^ргылауда электрогидроимпульстж эдют колданудын, тшмдшп / А. Ш. Курмангалиев, К. Кусаиынов, Б. А. Ахмадиев, Ж. К. Нургалиева, Д. Ж. Карабекова // Караганды университетшщ хабаршысы. Физика сериясы. - 2016. -№ 2 (82). - Б. 56-60.

116. Кусаиынов К. Эффективность применения электрогидроимпульсного способа бурения при различных геологических разрезах скважин / К. Кусаиынов, Н. Н. Шуюшбаева, К. М. Турдыбеков, Г. М. Шаймерденова, Б. А. Ахмадиев // Chaos and Structures in Nonlinear Systems. Theory and Experiment : матер. 9-й Междунар. конф. - Караганда, 2015. - С. 284-287.

117. Кусаиынов К. Исследование процесса распространения импульсного давления при электрогидравлическом бурении / К. Кусаиынов, С. Е. Сакипова, Н. Н. Шуюшбаева, Н. Н. Омаров, Б. А. Ахмадиев, К. М. Шаймерденова // Вестник Карагандинского университета. Сер. Физика. - 2014. - № 4(76). - С. 63-68.

118. Kusaiynov K. Optimization of technology of natural material destruction in the course of electrohydropulse drilling / K. Kusaiynov, N. N. Shuyushbaeva, K. M. Turdybekov, B. A. Ahmadiev // Modelling for Electromagnetic Processing: International Scientific Colloquium. - Hannover, 2014. - P. 345-349.

119. Шуюшбаева Н. Н. Табиги тастарды ^сактау кезшдеп электрофизикалык параметрлердi зерттеу / Н. Н. Шуюшбаева, Б. А. Ахмадиев, М. Калиаскарова, Э. Какитай, С. Халш // Заманауи гылымнын, басымдыктары: теориядан тэжiрибеге : матер. халыкарал. гыл.-практ. конф. - Талдыкорган, 2017.

- Т. II. - Б. 449-451.

120. Кусаиынов К. Энергоэффективность электрогидравлического бура при создании скважин для теплообменных аппаратов / К. Кусаиынов, Н. Н. Шуюшбаева, Б. А. Ахмадиев, Ж. А. Кужуханова // Вестник Карагандинского университета. Сер. Физика. - 2014. - № 1 (73). - С. 39-45.

121. Торегельдин М. М. Экспериментальные исследования подводного электрического взрыва в каналах переменного сечения / М. М. Торегельдин, О. Б. Сельдюгаев, Н. Н. Шуюшбаева, Б. А. Ахмадиев, М. М. Тургунов, Ж. К. Нургалиева, Д. А. Оспанова // Технические науки - от теории к практике. - 2016.

- № 58-2. - С. 125-133.

122. Кусаиынов К. Разработка и оптимизация электрогидроимпульсной технологии разрушения горной породы в забойной зоне скважины / К. Кусаиынов, Н. Н. Шуюшбаева, К. М. Турдыбеков, Г. М. Шаймерденова, Б. А. Ахмадиев // VI Междунар. конф. «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (DFMN-15) : сб. материалов. - М., 2015. - С. 347-349.

123. Кусаиынов К. Электрогидроимпульсная технология разрушения природных минералов при бурении теплообменных скважин / К. Кусаиынов, К.

М. Турдыбеков, Б. А. Ахмадиев, Н. Н. Шуюшбаева // V Междунар. конф. «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». - Москва: ИМЕТ РАН, 2013. - С. 660-662.

124. Шуюшбаева Н. Н. ¥шкын разрядтарынын, электрлш сипаттамалары / Н. Н. Шуюшбаева, Б. Р. ^сшбеков, Б. А. Ахмадиев, Н. К. Танашева, Д. Ж. Садвакасова // Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент : матер. 11-й Междунар. науч. конф. - Караганда, 2019. - С. 236-238.

125. Ахмадиев Б. А. Исследование импульсного давления, сопровождающего высоковольтным электрическим разрядом в жидкости / Б. А. Ахмадиев, М. Калиаскарова, Э. Какитай, С. Халш, А. Татыбеков // Интеграция современных научных исследований в развитие общества: сб. материалов III Междунар. науч.-практ. конф. - Кемерово, 2017. - Т. II. - С. 281-286.

126. Ахмадиев Б. А. Импульсное давление электрического взрыва в дисперсных средах / Б. А. Ахмадиев, Д. К. Смагулова, М. I. Амантай // Человек и современный мир: междунар. науч.-исследов. журнал. - Владивосток, 2019. -№ 5 (30). - С. 102-110.

127. Ахмадиев Б. А. Обработка полученных температурных данных в скважинах / Б. А. Ахмадиев // Физика. - 2022. - № 1. - С. 40-49.

128. Талтеева М. И. Жер крйнауынан жылу алу тшмдшгш зерттеуге арналган тэжiрибелiк жылусоргыш зертханасы / М. И. Талтеева, Ж. А. Кужуханова, К. Кусаиынов, К. М. Турдыбеков, Б. А. Ахмадиев // Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент: матер. 8-й Междунар. науч. конф. - Караганда, 2012. - С. 187-191.

129. Ахмадиев Б. А. Топырактагы жылуалмастыргыш к^бырлардын, температура eрiсiн жылу соргыш аркылы зерттеу / Б. А. Ахмадиев, Э. Какитай // Тeртшшi енеркэсштш революция жагдайындагы гылым, бшм жэне eндiрiс: материалдары хальщарал. гыл.-практ. конф. - Караганды, 2018. - Б. 137-142.

130. Нусупбеков Б. Р. Режим работы теплового насоса в тепловой системе, собранной для исследования энергетических характеристик теплообменных

скважин / Б. Р. Нусупбеков, А. К. Хасенов, Б. А. Ахмадиев, А. Ш. Курмангалиев, Б. Ж. Болатбеков // Наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: матер. междунар. (заочн.) науч.-практ. конф. -Нефтекамск, 2017. - С. 47-52.

131. Ахмадиев Б. А. Исследование с помощью программы Temp.Keeper температуры грунта с различной влажностью / Б. А. Ахмадиев, Э. Какитай, М. Толебаев // Эволюция современной науки: матер. междунар. науч.-практ. конф. -Уфа, 2017. - С. 14-16.

132. Ахмадиев Б. А. Исследование процесса и закономерности теплоотдачи в теплообменниках / Б. А. Ахмадиев, А. Татыбеков // Известия КГТУ. - Бишкек, 2017. - № 2(42). - С. 88-91.

133. Татыбеков А. Исследование теплообменных процессов U-образных грунтовых теплообменников / А. Татыбеков, Б. А. Ахмадиев, Г. А. Булкаирова, А. Б. Бактыгулова, Ж. К. Наушарбан // Известия КГТУ им. И. Раззакова. - 2018. -№ 3(47). - С. 200-206.

134. Татыбеков А. Расчет теплообменных процессов U-образных грунтовых теплообменников / А. Татыбеков, Б. А. Ахмадиев, Г. А. Булкаирова, А. Б. Бактыгулова, Ж. К. Наушарбан // Известия КГТУ им. И. Раззакова. - 2018. -№ 3 (47). - С. 207-212.

135. Tanasheva N. K. Кeмiр калдыктарынан алынган сулы-кeмiрлi отыннын, жану YДерiсiн ^йымдастыру / N. K. Tanasheva, B. R. Nussupbekov, L. L. Minkov, A. Zh. Tleubergenova, N. K. Seitzhapparov, B. A. Akhmadiev // Bulletin of the University of Karaganda. Physics. - 2017. - Vol. 2, is. 86. - P. 35-39.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы в учебный

процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Решение о выдаче инновационного патента

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

УДОСТОВЕРЕНИЕ АВТОРА

№ 89244

Настоящим удостоверяется, что Ахмадиев Бектурсын Айтжанович

и Кусаиынов Каппас; Нусупбеков Бекболат Рахишевич; Шуюшбасва Нургуль Найзабековна; Турдыбсков Калкаман Мубаракович

является(ются) автором(ами) изобретения

(11) 30251

(54) Электрогидроимпульсный бур

(73) Патентообладатель: Республиканское государственное предприятие

на праве хозяйственного велении "Карагандинский государственный университет имени академика Е. А. Букетова" Министерства образовании и науки Республики Казахстан

(21) 2014/1457.

(22) 06.11.2014

Заместитель министра юстиции Республики Казахстан

Э. Азимова

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Инновационный патент, входящий в перечень Derwent lnnovations lndex на базе Web of Science

Устройство для бурения скважин под установку теплообменников, имеет генератор импульсного тока, включающий источник питания, и буровые кабели, включающие голый провод, причем внутренняя часть устройства выполнена из стали для обеспечения кумулятивного эффекта.

Изобретатели

Патентообладатель

Основной определяющий номер Дервент

Дата индексации Аннотация

КУСАЙ НОВ К; НУСУП БЕКОВ БР; ШУЮШБАЕВА Н.Н.; ТУРДЫБЕКОВ К.М АХМАДИЕВБ.А. УНИВ КАРАГАНДА МИН ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ (UYKA-Нестандартный)

2019-263475

НОВИЗНА - Устройство имеет генератор импульсного тока, включающий источник питания, и оснащено электрогидроимпульсным и буровыми кабелями, которые включают в себя неизолированный провод. Внутренняя часть устройства выполнена в виде параболоида из стали для обеспечения кумулятивного эффекта, где ударная энергия концентрируется в преимущественном направлении параболическим отражателем.

ПРИМЕНЕНИЕ - Устройство для бурения скважин под установку теплообменников.

ПРЕИМУЩЕСТВО - Па раболоидный отражатель может обеспечить кумулятивное усиление мощности ударной волны и повысить эффективность бурения, когда электродный кабель размещается между одиночным фокусом и двойным фокусом параболического отражателя,увеличивая концентрацию энергии электрогидроимпульсного удара и значение давления для выполнения кумуляции энергии электрогидравлического удара на небольшой площади в забое скважины.

Международная патентная классификация

Коды класса Derwent

Система классификации Дервент

Подробная информация о патенте

Подробная информация о заявке

Информация о приоритетной заявке и дате

Е21В-004/12 Электрические молотки [3]; Е21В-007/08 Специальные устройства для отклонения буровой скважины, например, специальные буровые коронки, шарнирные соединения, клинья-отклонители ИНФОРМАЦИЯ 7331; Е21С-037/18 по электричеству

H01 (Добыча сырой нефти и природного газа, включая разведку, бурение, освоение скважин, добычу и обработку. Общая технология морских платформ и бурения включена вместе с обработкой битуминозных песков и горючих сланцев (C10G, Е21Б).); Q49 (Горное дело (E21J)

H01-B03D; Н01-В04; Н01-Б05Л

Номер патента Дата публикации Основной IPC Неделя Число страниц Язык

К330251-А1 17 авг, 2015 г. Е21Б-0МД2 201Э27 1 РУС

Номер патента Локальный номер помогает Дата

К330251-Л1 KZ001457 06 ноя 201-1

Номер заявки Дата заявки

KZ001457 06 ноя 201-1

Ссылка на патент:

https://www.webofscience.com/wos/alldb/full-record/DIIDW:201926347S