Нові надходження

• Вантажиться...

  Тип елементу:Документ,

  Метод оптимізації ресурсів в багаторівневих IoT архітектурах

  (Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2025) Знайдюк, В. Г.; Удовіна, М. Є.

  Показати більше
• Вантажиться...

  Тип елементу:Документ,

  Розвиток міжнародної логістики в умовах інформатизації світової економіки

  (Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2025) Новік Ірина Олексіївна; Гришин М. О.

  Показати більше
• Вантажиться...

  Тип елементу:Документ,

  Валідація та аналіз моделі обчислювальної гідродинаміки (CFD) теплообмінника у процесі підігріву нафти на установці елекрознесолення та атмосферно-вакуумної трубчастої установки (ЕЛЗУ-АВТ)

  (Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2025) Кубах, Сергій Олегович; Цапар, Віталій Степанович

  Показати більше

  Представлено результати дослідження моделі обчислювальної гідродинаміки (CFD) кожухотрубного теплообмінника у процесі початкового підігріву нафти, яка є обов’язковою технологічною операцією. Оптимізація цього процесу безпосередньо впливає на енергозбереження, енергоефективність, надійність та економічні показники всієї системи. Наукова новизна роботи полягає в розробці та валідації тривимірної CFD-моделі процесу в теплообмінному апараті для підвищення енергетичної ефективності, яка враховує специфічні температурно-залежні фізичні властивості (в’язкість, густина, теплоємність) нафти, що видобувається у родовищах України. Це дозволяє підвищити точність прогнозування теплогідравлічних характеристик порівняно зі стандартними моделями, що використовують усереднені або загальні властивості. Для моделювання використовувалася скінченно-елементна CFD-модель апарату в середовищі програмного комплексу Comsol з визначенням відповідних параметрів роботи теплообмінника. Верифікація проводилася для випадку початкового нагрівання нафти в процесі опріснення. Для аналізу результатів CFD-моделювання використовувалися показники полів швидкості та температури реагуючих потоків. За допомогою графічного аналізу полів швидкостей (CFD) було виявлено, що причиною розбіжності є утворення значних застійних зон за сегментними перегородками, які ігноруються аналітичною методикою. Показано, що відхилення значень температури в середині CFD-моделі від даних, взятих з доступної літератури та інших наукових робіт, не перевищує 5,05 %, що дозволяє використовувати її як науково-обґрунтований інструмент для аналізу та оптимізації роботи промислових теплообмінників як альтернативу узагальнених аналітичних методик. Перевірена комп’ютерна модель дозволить створити карту режимів, оптимізувати роботу енергетичного устаткування та отримати дані ідентифікації для подальшої розробки системи керування та коригування характеристик теплообмінника. The scientific novelty of the work lies in the development and validation of a three-dimensional CFD model of the process in a heat exchange apparatus to increase energy efficiency, which takes into account the specific temperature-dependent physical properties (viscosity, density, heat capacity) of oil produced in Ukrainian fields. This allows for an increase in the accuracy of predicting thermo-hydraulic characteristics compared to standard models that use averaged or general properties.The paper presents the results of a study of a computational fluid dynamics (CFD) model of a shell-and-tube heat exchanger in the initial oil heating process, which is a mandatory technological operation. The optimization of this process directly affects the energy savings, energy efficiency, reliability, and economic performance of the entire system. The scientific novelty of the work lies in the development and validation of a three-dimensional CFD model of the process in a heat exchange apparatus to increase energy efficiency, which takes into account the specific temperature-dependent physical properties (viscosity, density, heat capacity) of oil produced in Ukrainian fields. This allows for an increase in the accuracy of predicting thermo-hydraulic characteristics compared to standard models that use averaged or general properties. For the simulation, a finite-element CFD model of the apparatus was used in the Comsol software environment, with the determination of the corresponding operating parameters of the heat exchanger. Verification was carried out for the case of initial oil heating in the desalination process. To analyze the results of the CFD modeling, indicators of the velocity and temperature fields of the reacting flows were used. Graphical analysis of the (CFD) velocity fields revealed that the discrepancy is caused by the formation of significant stagnant zones behind the segmental baffles, a phenomenon that the analytical method ignores. It has been shown that the deviation of temperature values within the CFD model from data taken from available literature and other scientific works does not exceed 5,05 %, which allows it to be used as a scientifically-grounded tool for analyzing and optimizing the operation of industrial heat exchangers as an alternative to generalized analytical methods. The validated computer model will allow for the creation of a regime map, optimization of the operation of power equipment, and obtaining identification data for the further development of a control system and adjustment of the heat exchanger's characteristics.

  Показати більше
• Вантажиться...

  Тип елементу:Документ,

  Аналіз фізичних основ ультразвукової деагломерації пігментів у процесі виробництва суперконцентратів полімерних барвників методом екструзії

  (Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2025) Денисюк, Віталій Вікторович; Швед, Микола Петрович

  Показати більше

  У статті проведено аналіз фізичних механізмів ультразвукової деагломерації пігментів у процесі екструзії суперконцентратів полімерних барвників. Розглянуто дію кавітаційних ефектів, шокових хвиль і мікроструменів, що утворюються під впливом ультразвуку в полімерному розплаві та сприяють руйнуванню агломератів пігментів. Обґрунтовано вплив ультразвуку на реологічні властивості полімерної матриці, зокрема зниження в’язкості та покращення плинності розплаву, що забезпечує більш рівномірний розподіл частинок барвника. Представлено математичні моделі динаміки кавітаційних бульбашок, фрагментації агломератів і зміни в’язкості під дією ультразвуку. Наведено приклади застосування ультразвуку для диспергування пігментів TiO₂ та CaCO₃ у поліетилені, поліпропілені та інших полімерах. Встановлено оптимальний діапазон частот (20–40 кГц), за якого спостерігається максимальне зменшення в’язкості та інтенсифікація кавітації. Показано, що ультразвукова екструзія дозволяє покращити якість суперконцентратів, зменшити витрати енергії та підвищити стабільність кольору кінцевих матеріалів. Отримані результати мають практичне значення для вдосконалення технології виробництва полімерних барвників і створення високоефективних композиційних матеріалів. The article analyzes the physical mechanisms of ultrasonic deagglomeration of pigments during the extrusion process of polymer dye super-concentrates. The action of cavitation effects, shock waves, and microjets, which are formed under the influence of ultrasound in the polymer melt and facilitate the breakdown of pigment agglomerates, is examined. The influence of ultrasound on the rheological properties of the polymer matrix, particularly the reduction of viscosity and improvement of melt fluidity, which ensures a more uniform distribution of dye particles, is substantiated. Mathematical models of cavitation bubble dynamics, agglomerate fragmentation, and viscosity changes under the action of ultrasound are presented. Examples of using ultrasound for dispersing TiO₂ and CaCO₃ pigments in polyethylene, polypropylene, and other polymers are provided. The optimal frequency range (20–40 kHz), at which the maximum reduction in viscosity and intensification of cavitation are observed, has been established. It is shown that ultrasonic extrusion allows for improving the quality of superconcentrates, reducing energy consumption, and increasing the color stability of the final materials. The obtained results have practical significance for improving the technology of polymer dye production and creating highly effective composite materials.

  Показати більше
• Вантажиться...

  Тип елементу:Документ,

  Підготовка та очищення сировини для каскадної екструзії плоских полімерних ниток

  (Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2025) Денисюк, Владислав Вікторович; Швед, Микола Петрович

  Показати більше

  У статті розглядається проблема підготовки сировини для каскадної екструзії плоских полімерних ниток, що залишається надзвичайно актуальною через зростання вимог до якості в текстильній, пакувальній та автомобільній галузях. Традиційні методи, такі як сушіння гарячим повітрям і механічне очищення, не можуть адекватно видалити мікрозабруднення та вологу (>0,1%), що призводить до дефектів поверхні та рівня браку від 2% до 5%. Дана робота розробляє інтегровану систему підготовки для каскадного дисково-шестеренного екструдера, що включає ультразвукове очищення (20–40 кГц, ефективність 95–99%), адаптивне вакуумне/мікрохвильове сушіння (вологість <0,01%) та спектроскопію в ближній інфрачервоній області (NIR) (800–2500 нм). Методологія базується на математичних моделях кавітації, дифузії вологості та спектрального аналізу. Результати демонструють зниження рівня браку до 0,5%, енергоспоживання 0,25 кВт·год/кг та стабільність тиску ±0,5%. Практичне значення полягає в імпортозаміщенні та ресурсоефективності для малих і середніх підприємств. Загалом, розроблена система забезпечує високу якість ниток і повністю відповідає сучасним стандартам сталого розвитку. Дане дослідження пропонує комплексне рішення для модернізації переробки полімерів. The study investigates the problem of raw material preparation for cascade extrusion of flat polymer threads, which remains highly relevant due to increasing quality requirements in textile, packaging, and automotive industries. Traditional methods, such as hot air drying and mechanical cleaning, fail to adequately remove micro-contaminants and moisture (>0.1%), leading to surface defects and reject rates between 2% and 5%. This research develops an integrated preparation system for a cascade disk-gear extruder, incorporating ultrasonic cleaning (20–40 kHz, 95–99% efficiency), adaptive vacuum/microwave drying (moisture <0.01%), and Near-Infrared (NIR) spectroscopy (800–2500 nm). The methodology is based on mathematical models of cavitation, moisture diffusion, and spectral analysis. Results demonstrate a reject rate reduction to 0.5%, energy consumption of 0.25 kWh/kg, and pressure stability of ±0.5%. The practical significance lies in import substitution and resource efficiency for small and medium enterprises. Overall, the system ensures high thread quality and aligns with modern sustainable development standards. This study provides a comprehensive solution for polymer processing modernization.

  Показати більше