2022 № 3 Інтегровані технології та енергозбереження
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Аналіз технологій переробки альтернативних видів палива(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Сінкевич, Ірина Валеріївна; Мардупенко, Олексій ОлександровичУ статті приводяться результати порівняльного аналізу та досвідченої апробації ефективності технологічних процесів по переробці деяких видів альтернативних енергоносіїв у паливо для транспортних двигунів. Накопичений дослідницький досвід в області розробок бортових систем конверсії (реакторів) традиційних моторних палив показує, що рівень їх технічної та технологічної складності непорівнянний с еколого-економічним ефектом від застосування в енергоустановці АТЗ. Високий температурний рівень процесу переробки цих палив обумовлює необхідність додаткових витрат енергії на організацію конверсійного процесу (наприклад, спалювання частини палива на підтримку необхідного теплового режиму роботи в термохімічних реакторах), а присутність з'єднань сірки в моторному паливі виключає можливість використання високоефективних каталізаторів. Крім того, великий відносний зміст інертних (негорючих) компонентів у складі цільових продуктів конверсії створюють додаткові складності при їх спалюванні у двигуні. У загальному виді, вибір прийнятного альтернативного носія енергії як сировинного продукту для виробництва моторного палива є компромісом, що враховують його енергетичну цінність, температурні умови конверсії, спектр газів, що утворюються при конверсії, вартість, наявність сировинної бази, можливість адаптації до умов АТЗ і ін. З комплексу розглянутих вище факторів можна зробити висновок про те, що на сьогоднішній день метанол є одним з найбільше енергетично вигідних джерел дешевого й ефективного водневмісного палива для двигунів АТЗ. Слід відмітити, що в майбутньому у світі розвитку технологій і відповідних сировинних баз може виявитися економічно виправданим використання й інших з'єднань, які за своїми характеристиками зможуть відповідати енергетично вигідним умовам у технологічній структурі реалізації бортової конверсії. Це дозволить створювати стійку паливно-енергетичну базу, що практично не залежить від вуглеводневого палива, що привозять.Документ Комплексна теплова інтеграція процесу ректифікації із використанням термокомпресії(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Рищенко, Ігор Михайлович; Биканов, Сергій Миколайович; Бабак, Тетяна Геннадіївна; Горбунов, Костянтин ОлександровичПроцес ректифікації знаходить широке розповсюдження в багатьох галузях промисловості і потребує значних витрат енергії. Пошук технологічних схем процесу ректифікації, яке забезпечує максимальне зниження енерговитрат, є актуальною задачею. Один з сучасних підходів до проектування технологічних схем, що спрямовані на забезпечення ресурсо- і енергозбереження, є пінч-аналіз. В даній роботі було вирішено застосувати методи пінч-аналізу і тепловий насос (термокомпресію) для комплексної теплової інтеграції процесу ректифікації суміші метанол-вода. На основі матеріального і теплового балансу ректифікаційної колони було розраховано характеристики основних технологічних потоків процесу ректифікації суміші метанол-вода: їх витрати, температури, питому теплоємність, потокову теплоємність та зміну потокової ентальпії (теплове навантаження). Сформовано потокову таблицю. Побудовано складені криві процесу для мінімальної різниці температур ΔТmin, визначено точку пінча і мінімальні значення потужності гарячих та холодних утиліт. На основі розрахованих даних побудовано сіткову діаграму і розташовано теплообмінники у відповідності із пінч-правилами, що дозволяє досягнути максимальної рекуперації тепла, яка відповідає обраному ΔТmin. For the use of heat pump (thermocompression), the required degree of steam compression in the P₂/P₁. Вона була обрана з урахуванням необхідної температури пари, яка достатня для обігріву куба колони. На основі цих розрахунків розроблено технологічну схему процесу ректифікації метанол-вода із тепловим насосом (термокомпресією) і тепловою інтеграцією основних технологічних потоків. Така схема дає значну економію гарячих та холодних утиліт у порівнянні із проведенням процесу ректифікації суміші метанол-вода за принциповою технологічною схемою.Документ Енергозберігаюча екологічно чиста технологія кремнеземних будівельних матеріалів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Нагорний, Андрій ОлеговичУ промисловості будівельних матеріалів найбільш широко використовуються керамічна і силікатна цегла. Високе енергоспоживання та деякі екологічні проблеми роблять їх виробництво все дорожчим. Зростаючий ринок будівельних робіт і постійне розширення об’єктів нерухомості збільшує попит на дешеві та нові матеріали з бажаними характеристиками. В результаті багаторічних інтенсивних наукових досліджень з’явилася практична можливість запропонувати альтернативну і унікальну технологію виробництва продуктів на основі піску і води (цегла, стінова, підлогова і покрівельна плитка, сантехнічні матеріали, теплоізоляційні та кислототривкі матеріали, декоративні вироби тощо) – усі вони бажаного розміру, форми та кольору. Досвід розвитку технології конструкційних матеріалів свідчить про те, що у порівнянні з традиційними, у матеріалів з ультрадисперсною структурою у декілька разів збільшується мікротвердість, а питома поверхня на порядок, що сприяє зниженню температури спікання порошків. Запропонована технологія виробництва матеріалів будівельного призначення відкриває один з перспективних напрямків у розвитку нанотехнологій – створення надтвердих і надміцних матеріалів для будівельної індустрії. Цей вид виробництва дуже вигідний для країн, де повсюдно розташовані поклади піску, який видобувається за дуже низькими цінами. Порівняно зі звичайними будівельними матеріалами вироби з піску та води (гідросуспензій кремнезему) на механохімічному в’яжучому продовжуватимуть набирати популярність завдяки таким перевагам: низьке енергоспоживання та низька ціна на вироби; екологічна безпека процесу виробництва і готової продукції; хороші механічні та конструктивні властивості; вологостійкість і морозостійкість; відсутність необхідності випалу виробів; відсутність усадки виробів після сушіння; простота у виготовленні різноманітних виробів; доступність і гнучкість дизайну; відсутність відходів виробництва.Документ Вивчення особливостей гелеутворення та реологічних властивостей гідрогелей на основі агар-агару(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Лебедєва, Катерина Олександрівна; Черкашина, Ганна Миколаївна; Савченко, Дмитро Олександрович; Лебедєв, Володимир ВолодимировичУ статті показані дослідження з вивчення кінетики гелеутворення та особливостей реологічних властивостей гідрогелей на основі агар-агару. Встановлено, що гідрогелі привернули значну увагу в останні 50 років завдяки своїй винятковій можливості застосування в широкому діапазоні. Вони володіють певним ступенем гнучкості, дуже схожі на натуральні тканини через великий вміст води. В рамках літературного огляду показано, що полімерні гідрогелі зазвичай отримують полімеризацією водорозчинних ненасичених сполук у присутності біфункційного агента перехресної зшивки або структуруванням попередньо приготованих реакційно-здатних преполімерів. Здатність полімерних гідрогелів до об’ємних переходів між набухлою та сколапсованою фазами під дією зовнішнього середовища є однією з найбільш важливих та універсальних властивостей цих матеріалів. Показано, що відомі полімерні гідрогелі, які використовуються як інертні матриці для контрольованого виділення попередньо абсорбованих біологічно-активних речовин. В цьому випадку швидкість виділення біологічно-активної речовини визначається природою та структурою полімерного каркаса гідрогелів. В статті проведено дослідження з вивчення кінетики гелеутворення та особливостей реологічних властивостей гідрогелей на основі агар-агару з метою отримання сучасних біосумісних матеріалів для медичної, косметологічної та фармацевтичної галузей. Показано, що у композиціях, які складаються виключно з агар-агару та води спостерігається найменший час втрати липкості та плівкоутворення. При цьому, при збільшенні вмісту агар-агару с 25 до 50 % можна побачити найбільш швидкі процеси втрати липкості та плівкоутворення. Визначені композиції з найбільшим часом втрати липкості та плівкоутворення, які містять 25% агар-агару та 50 % молока та меду, тому що саме для них буде характерний якнайдовший час дифузії активних речовин до організму людини. Наукова новизна дослідження пов’язана з вивченням ефективності гелеутворення в умовах висококонцентрованих розчинів агар-агару з різним вмістом полімерної частини та активних речовин на основі якого запропоновані склади композицій для отримання масок для обличчя та медичних тейпів.Документ Дослідження ефективності інокуляції сої біотехнологічними препаратами(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Коляда, О. В.; Близнюк, Ольга Миколаївна; Масалітіна, Наталія Юріївна; Бєлінська, Анна Павлівна; Варанкіна, Олександра Олександрівна; Бєлих, Ірина АнатоліївнаСоя є потужними біологічними фіксатором молекулярного азоту. Підвищенню інтенсифікації азотфіксації культури сприяє інокуляція – заселення прикореневої зони ефективними штамами симбіотичних бульбочкових бактерій. Бульбочкові симбіотичні бактерії фіксують молекулярний азот і трансформують його в доступну для культур форму. Також бульбочкові бактерії синтезують амінокислоти й вітаміни групи В та інші біологічно активні речовини, що в цілому позитивно впливає на ріст і розвиток сої та забезпечує високу продуктивність культури. Особливості взаємодії бобових рослин і бульбочкових бактерій у польових умовах залежать від ряду факторів, таких як генотип рослин, видовий склад, чисельність та активність азотфіксаторів, властивості ґрунтів, їх водний і температурний режими та рівень агротехніки. Проаналізовано ефективність інокуляції сої біотехнологічними препаратами на основі азотфіксувальних мікроорганізмів. В Україні на сьогодні на основі бульбочкових бактерій створено та апробовано ряд біотехнологічних препаратів, таких як Нітрагін, Ризотрофін, Ризоактив, Ризобофіт, Ризогумін, Азотофіт, Азорхіс. Численними експериментами науковців доведено, що їх внесення за вирощування бобових культур сприяє підвищенню урожайності зеленої маси на 50,0–54,0 %, зерна – на 11,0–40,0 %, забезпечує зростання збору протеїну, підвищення стійкості рослин до хвороб, та сприяє формуванню активного симбіотичного апарату. Відповідно до результатів аналізу наукової літератури та проведених досліджень встановлено позитивний вплив застосування біотехнологічних препаратів на формування бульбочок на коренях сої та підвищення інтенсивності азотфіксації. Також прослідковано позитивні зміни показників структури врожаю культури під впливом інокуляції. Підтверджено підвищення урожайності сої за застосування біотехнологічних препаратів на основі симбіотичних азотфіксувальних бактерій. Доведено, що інокуляція сої біотехнологічними препаратами є ефективним заходом, що забезпечує підвищення продуктивності сої, покращення якості отриманої продукції, сприяє інтенсифікації утворення бульбочок на коренях, і як наслідок, посилює фіксацію атмосферного азоту.Документ Fuzzy estimation procedure of the concentration of the components of a sulfuric acid pickling solution(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ilyunin, O.; Khodak, M.; Yurchenko, O.; Sapeha, O.The article is devoted to the issue of determining the level of concentration of individual components of working solutions. The relevance of the topic lies in the fact that some impurities in solutions (for example, when pickling steel) cannot be measured automatically, which reduces the efficiency of the process and increases the load on the solution regeneration section. Also, impurities are hazardous waste for the environment and humans. The development of a method for the operational control of the composition of the pickling solution components in pickling baths is the main task of the work. A detailed substantiation of the choice of the mathematical apparatus of the method is given. The process of fuzzy identification of the composition of the components is carried out by the number of pixels with certain digital color RGB codes from digital images of the control doses of the solution. A set of technical means for providing the method for practical implementation in the technological process is described. A prototype of a graphical user interface (GUI) for the proposed method for identifying the composition of technological liquid solutions, developed in the Processing 3.0 integrated environment using applications from the Open Source Computer Vision Library, is presented. A technique for extracting experimental data for filling the base of a fuzzy classifier with model reference points is proposed. Its essence lies in simultaneous measurements of the concentration of the components of the pickling solution by classical methods of titration and dry residues and the proposed method with a step equal to the regulated accuracy. The results of approbation of the proposed method are presented. The presented technique for obtaining a fuzzy classifier can be used to develop IT tools for the operational control of the composition of various liquid solutions with opaque colored components and color dentification of defects in various flat surfaces, provided that they are color distinguishable and determine the boundaries of RGB - intervals for assessing the color of individual component (defects).Документ Методика проведення експериментального дослідження щодо відновлення характеристик піроксилінових порохів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Баулін, Дмитро СтаніславовичОднією зі складових проблеми національної безпеки в Україні є завантаження складів різноманітними боєприпасами з вичерпаним гарантійним строком зберігання. Досвід зберігання боєприпасів показує, що у процесі тривалого зберігання піроксилінові пороха, які використовуються в боєприпасах, здатні самовільно перетерплювати різні фізико-хімічні перетворення, що негативно відображається на балістичних характеристиках боєприпасів. Відсутність виробництва боєприпасів в Україні призвела до того, що наразі в експлуатації перебувають боєприпаси, час зберігання яких понад 30 років. У цій статті проаналізовано публікації, що присвячені науковим дослідженням щодо проблем безпечної експлуатації піроксилінових порохів. Показано, що однією з головних проблем оцінювання властивостей піроксилінових порохів є ефективний фізико-хімічний моніторинг їх стану та прогнозування змін, що відбуваються на тривалих етапах експлуатації. Вказано на актуальність досліджень фізико-хімічних змін у процесі тривалого зберігання піроксилінових порохів, а також визначення можливості їх відновлення та ефективного подальшого використання. Наведено різні методи оцінки хімічної стійкості порохів та їх аналіз. Пропонується методика визначення змін характеристик піроксилінових порохів, а також методика проведення експерименту щодо визначення можливості регенерації порохових зарядів тривалих термінів експлуатації шляхом обробки їх перекисом водню, а, отже, зміни енергетичних та балістичних характеристик пороху. Подано експериментальну установку для контролю калориметричних властивостей пороху. Цей експеримент проводиться з метою визначення сили пороху на основі балансних співвідношень енергії пороху. Наведено основне балансне рівняння, що лежить в основі запропонованої методики. На основі результатів експериментів передбачається отримати силу пороху, обробленого за розробленою методикою, яка буде відповідати терміну зберігання порохового заряду боєприпасів. Визначено, що на основі вирішення проблеми нітроцелюлозних порохів тривалих термінів експлуатації можуть бути розвинені теоретико-методологічні засади регенерації порохових зарядів для омологації балістичних та енергетичних характеристик боєприпасів.