2022 № 1 Інтегровані технології та енергозбереження

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/65761

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 9 з 9

Determination of the coefficient sliding friction value in the contact the cutting tool-composite
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Khavin, G. L.; Hou, Zhiwen
One of the most important characteristics in calculating the cutting tool wear in contact with the processed composite is the friction coefficient. In most calculations, including the finite element method, the friction coefficient is traditionally set as a constant, the value of which is often taken from experience without any reason. However, when machining reinforced composites, there are too many mechanical and technological factors that have a very strong effect on the friction coefficient value. This influence is associated not only with the initial heterogeneity of the composite, but also with the constant actual change in the contact conditions over time, caused by the wear of the tool cutting part. The friction coefficient value in real conditions of contact interaction has a very complex physical content due to the presence of products of fibers and binder destruction in the contact, partial a binder melting at a temperature in contact, and the unevenness of the cut fibers presence. This article presents a formulation that allows you to calculate the value of the friction coefficient depending on the volumetric content and the inclination angle of the reinforcing elements. It is proposed to calculate the friction coefficient value as the product of two factors, one of which is responsible for the filler volumetric content, and the other for the reinforcing elements orientation. The calculations use the mixtures theory relations. The presented expressions for calculations are based on the use of limited experimental information presented by various authors. The available data are often contradictory and relate, as a rule, to predicting the processed surface quality of unidirectional glass and carbon fiber reinforced plastics. At the same time, the friction coefficient value in the calculations has a significant impact on the representation of tool wear and life. The model does not take into account the contact pressure effect, mutual sliding velocity and temperature on the friction coefficient value, which will be the subject of further research in this direction.
Аналіз процесу теплообміну в трубчастому плівковому абсорбері при сульфатуванні сумішей органічних речовин
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Дзевочко, Олександр Михайлович; Подустов, Михайло Олексійович; Дзевочко, Альона Ігорівна
В статті наведено, що виробництво поверхнево-активних речовин (ПАР) складається з таких стадій: каталітичного окислення двооксиду сірки, сульфатування, нейтралізації та очищення газоподібних викидів. Стадія сульфатування є основною, на якій можливо отримати високоякісні проміжні продукти. Показано, що для процесу сульфатування використовуються трубчасті плівкові абсорбери, в яких створюються м’які умови проходження екзотермічної реакції за рахунок ефективного відводу тепла. Це дає можливість отримати високоякісні ПАР як з точки зору ступеня сульфатування, так і з точки зору світлих продуктів. Наведено, що трубчастий плівковий абсорбер з низпадним потоком фаз представляє собою вертикальну конструкцію з двома потоками: плівка рідинної фази та газоповітряний потік, тобто двофазну систему. Наявність двох фаз змінює не тільки форми руху таких систем, але й їх природу, так як вирішальний вплив має взаємодія між фазами. На відміну від однофазних потоків на границі розділу двофазних потоків проявляються нові сили – сили міжфазного поверхневого натягу, які впливають і на процес масопередачі і на процес теплообміну. Показано, що в періодичних публікаціях мало даних про вплив на процес теплообміну температур та витрат вихідних реагентів. Такі дослідження дадуть можливість створити більш сучасну конструкцію промислового трубчастого плівкового абсорбера. Наведено дані аналізу з вибору температур та витрат використаних реагентів. Більш глибокий аналіз процесів теплообміну проводився методом математичного моделювання. Наведена спрощена математична модель, яка дозволяє провести аналіз процесу теплообміну за довжиною абсорбера. Розроблена програма розрахунку процесу сульфатування суміші органічних речовин в трубчастому плівковому абсорбері з використанням пакету прикладних програм MathLab. Наведено результати математичного моделювання для трьох швидкостей газоповітряного потоку: 16 м/с, 20 м/с, 24 м/с, які були рекомендовані при аналізі витрат вихідних реагентів. Показано, що основна кількість тепла реакції передається охолоджувальній воді по всій довжині абсорбера.
Визначення вмісту основних компонентів топінамбуру у процесі зберігання за допомогою аналітичних та фізико-хімічних методів аналізу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Самойленко, Сергій Іванович; Бєлих, Ірина Анатоліївна; Мироненко, Лілія Сергіївна; Звягінцева, Оксана Вікторівна; Близнюк, Ольга Миколаївна; Масалітіна, Наталія Юріївна
Робота присвячена вивченню біологічно активних речовин топінамбуру за допомогою аналітичних та фізико-хімічних методів аналізу. У ході проведення експерименту було визначено вміст інуліну та вітамінів у топінамбурі за допомогою методів аналітичної хімії: інуліну – 65,43 мкг/100 г, вітаміну С – 100,12 мкг/100 г, бета-каротину – 55,26 мкг/100 г. Досліджено зміну масової частки інуліну при зберіганні топінамбуру за різних температур та у переробленій на порошок сировині. При зберіганні бульб топінамбуру протягом семи місяців за різних температурних умов масова частка інуліну була більша у переробленій на порошок та висушеній сировині – 60 %, менша у морозильній камері – 50 % та найменша у холодильнику – 20 %. Досліджено зміну масової частки аскорбінової кислоти за допомогою титриметричного методу аналізу. У порошку бульб спостерігалось різке зниження вмісту аскорбінової кислоти, це можна пояснити інактивацією вітаміну при дії високих температур у процесі висушування сировини. Вміст аскорбінової кислоти в охолоджених бульбах (4±2) °С до кінця терміну зберігання знизився на 60 %. Найкращі результати були одержані у заморожених бульбах (–20±2) °С, вміст аскорбінової кислоти в них змінився на 12–15 % у порівнянні з контролем. Досліджено вміст бета-каротину, який визначали фотоколориметричним методом за стандартною методикою. У порошку бульб топінамбуру вміст бета-каротину до кінця терміну зберігання знизився на 12 %. У заморожених бульбах (–20±2) °С – на 35 %. У охолоджених бульбах, вміст бета-каротину супроводжувався зниженням масової частки бета-каротину протягом усього терміну та становив 60 %. Найкращі результати були одержані у бульб, які зимували у ґрунті, масова частка вітамінів знизилася лише на 10 %. При зберіганні бульб топінамбуру за різних температурних умов, частка вітамінів більша у бульбах які зимували у ґрунті, менша у морозильній камері і найменша у холодильнику. Надано рекомендації, щодо способу зберігання топінамбуру з максимальним збереженням вмісту біологічно активних речовин. Висушений порошок бульб топінамбуру найбільш придатний для тривалого зберігання з мінімальною втратою інуліну та бета-каротину, що дає змогу використовувати його при виробництві лікувально-профілактичних препаратів.
Впровадження інноваційних технологічних рішень харчової промисловості для продовольчого забезпечення малочисельних груп в умовах розташування поза межами місць дислокації
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Савінок, О. М.; Добринін, Є. В.; Сушинський, Д. О.
В статті наведено аналіз загальних тенденцій продовольчого забезпечення військовослужбовців Збройних Сил України. На даний час, проходить процес імплементації стандартів НАТО в процеси та процедури логістичного забезпечення вітчизняних Збройних Сил. Це стосується забезпечення військовослужбовців свіжими продуктами харчування, багатими есенціальними речовинами, максимального їх збереження при тривалому зберіганні та підготуванні перед споживанням. Проаналізовані інноваційні пропозиції харчової промисловості, які можуть бути впроваджені в продовольче забезпечення Збройних Сил України, надані рекомендації. Для приготування страв доцільно використовувати очищені овочі, упаковані в бар’єрні плівки в умовах вакууму чи з використанням модифікованого газового середовища. М’ясну сировину бажано постачати до споживачів у вигляді упакованих натуральних напівфабрикатів. Підготовлені до термічної обробки очищені овочі та м’ясні напівфабрикати дозволять зменшити об’єми холодильних камер для їх зберігання, виключити появу харчових відходів та брудної води, які потребують утилізації (очищення). Рекомендовано використовувати швидкорозварювані крупи та крупи підвищеної поживної цінності. Такі круп’яні вироби зменшать тривалість процесу приготування страв з 40–60 хв. до 10–15 хв. Рекомендовано випікати хлібобулочні вироби із заморожених напівфабрикатів високого ступеню готовності. Це забезпечить потребу особового складу у свіжому хлібі, виключить щоденне його постачання, загрозу споживання ураженого цвіллю продукту та необхідність в габаритних польових пекарнях. Встановлено, що раціональну організацію харчування малочисельних підрозділів забезпечать напівфабрикати із максимальним ступенем підготування до термічної обробки. Напівфабрикати зменшать: працевитрати кухаря; час на приготування повноцінних раціонів; об’єми питної води; витрати паливо-мастильних матеріалів; частку харчових відходів.
Застосування методів аналітичної хімії та контролю у дослідженні окисних процесів в хімічних, харчових, біотехнологічних та фармацевтичних технологіях
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Самойленко, Сергій Іванович; Бєлінська, Анна Павлівна; Бєлих, Ірина Анатоліївна; Близнюк, Ольга Миколаївна; Масалітіна, Наталія Юріївна; Варанкіна, Олександра Олександрівна
Досліджено окисні процеси, які мають місце у продукті хімічних, харчових, фармацевтичних технологій та біоінженерії – ліпідному розчині β-каротину з біомаси Blakeslea trispora, збагаченого поліненасиченими жирними кислотами і рослинними антиоксидантами за допомогою титрування методом замісника для контролювання технологічних властивостей сировини та готової продукції. Аналітичний метод визначення вмісту пероксидів і гідропероксидів в сировинних компонентах і в розробленому продукті заснований на реакції взаємодії продуктів окиснення ліпідних компонентів (пероксидів і гідропероксидів) з калій йодидом в розчині оцтової кислоти і хлороформу і подальшому кількісному визначенні йоду, що виділився, розчином натрій тіосульфату титриметричним методом. Досліджено вміст первинних продуктів окиснення (пероксидів, гідропероксидів) в сировині для розробленого продукту: ліпідного розчину β-каротину з біомаси гетероталічного гриба Blakeslea trispora; рослинних олій різного жирнокислотного складу і з різним вмістом природних антиоксидантів. Одержані дані пероксидних чисел сировини задовольняють вимогам відповідної нормативної документації. Виготовлено ліпідний розчин β-каротину з біомаси Blakeslea trispora, збагаченого поліненасиченими жирними кислотами і природними антиоксидантами, наступного складу: олія соєва рафінована (70 ± 3,5 %); олія кунжутна рафінована (20 ± 0,8%); олія соняшникова рафінована (10 ± 0,6 %); ліпідний розчин β-каротину з біомаси Blakeslea trispora (0,01 ± 5∙10-4 %). Базуючись на проведених дослідженнях, визначено динаміку окиснення розробленого продукту – ліпідного розчину β-каротину з біомаси Blakeslea trispora, збагаченого поліненасиченими жирними кислотами і природними антиоксидантами. Доведено, що період індукції окиснення виробленого продукту за 85 ± 1 °С у 3,1 рази вище за період індукції контрольного зразку. Проведені дослідження свідчать про доцільність використання титрування методом замісника для контролю технологічних властивостей сировини та готової продукції в означених вище галузях промисловості.
Метод прогнозування напрямку переробки вуглеводневої сировини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Сатер, Набіль Абдель; Григоров, Андрій Борисович
В статті запропоновано раціоналізувати роботу установок з переробки вуглеводневої сировини, за рахунок її класифікації за типами, використовуючи критерій прогнозування (КП) напрямку переробки. Такий підхід у загальному випадку буде сприяти раціональному використанню технологічного обладнання, зниженню металоємності апаратів та схем переробки, зниженню енергетичних витрат за рахунок рекуперації надлишкового тепла та зниження теплообміну з навколишнім середовищем, ефективному використанню насосного обладнання. При цьому, також буде підвищуватися загальна культура виробництва та буде спостерігатися зменшенням шкідливого навантаження на довкілля. Експериментальні дослідження показали, що показники відносної діелектричної проникності (ε), кінематичною в’язкістю (ν20, мм2/с) та коксівністю за Конрадсоном (хк, %) вуглеводневої сировини, суттєво залежать від її хімічного та фракційного складу. Зважаючи на це,запропонований КП повинен базується на урахуванні означених вище показників. Експериментальні дослідження дозволили визначити певні граничні значення КП у відповідності до яких, вуглеводневу сировину можна віднести до певного типу: тип 0 – КП≤1,50; тип 1, 2 – 1,50 ≤ КП≤ 5,50 ; тип 3 – 5,50 ≤ КП≤11,00 ; тип 4 – КП ˃11,00. На підставі розрахованих значень КП, в подальшій перспективі, можна розробити раціональні схеми технологічної переробки вуглеводневої сировини, які будуть відноситися до паливного, оливного та комбінованого напрямку (варіанту). В залежності від потреби у певних видів нафтопродуктів, цільовими компонентами, які отримують при реалізації даних схем є вуглеводневі гази, моторні і котельні палива, змащувальні оливи, нафтовий кокс, бітуми, побічні продукти – гази деструкції, парафін, смоли і асфальтени.
Особливості застосування теплоакумулюючих елементів з фазовим переходом в регенеративних теплообмінниках скловарних печей
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Кошельнік, Олександр Вадимович; Гойсан, С. Б.; Пугачова, Тетяна Миколаївна; Круглякова, Ольга Володимирівна; Павлова, Вікторія Геннадіївна
Підвищення температури повітря горіння в регенеративних теплообмінниках є одним з найбільш ефективних засобів підвищення ККД скловарних печей та зниження витрати палива в них. Величина втрат із димовими газами в печах залишається доволі високою і становить 25–40 %. Внаслідок цього виникає питання у модернізації утилізаторів димових газів скловарних печей, мета якої – збільшення кількості відібраної теплоти від димових газів без суттєвої зміни габаритних розмірів, а також аеродинамічних характеристик теплообмінників. Одним із таких заходів є використання теплоакумулюючих елементів з фазовим переходом в насадці регенераторів. Особливістю таких матеріалів є наявність «залишкової» теплоти фазового переходу, тобто така насадка буде отримувати та передавати більше теплоти на цю величину в порівнянні з традиційною. Однак при вирішенні цього завдання виникає питання вибору плавкої вставки, яка б задовольняла умовам роботи насадки регенеративних теплообмінників скловарних печей. В роботі проаналізовані теплофізичні властивості деяких неорганічних речовини, характеристики яких дозволяють використовувати їх в якості плавкої вставки для елементів насадки. Однак, на даний момент, практичного використання для високотемпературних установок (регенеративні теплообмінники доменних печей металургійного виробництва) набули неорганічні сполуки сульфату барію BaSO₄ та сульфату натрію Na₂SO₄ в поєднанні із магнезитовими та периклазовими вогнетривами. Такі матеріали показали хорошу температурну стабільність та стійкість при циклічних теплових навантаженнях. Дослідження можливості використання матеріалів з фазовим переходом для теплоакумулюючих елементів насадок пов'язано з необхідністю математичного моделювання складних теплообмінних процесів в робочому просторі регенеративних теплообмінників за умов квазістаціонарного режиму їх роботи. Тому остаточні висновки щодо ефективності модернізації регенеративних теплообмінників шляхом використання насадки з фазовим переходом можливо зробити тільки за результатами додаткових досліджень, в яких буде визначено вплив цілого комплексу різних факторів, що впливають на експлуатаційні характеристики теплоакумулюючих елементів даної конструкції.
Прогнозування змін балістичних характеристик пострілів роздільно-гільзового заряджання із зарядами тривалих термінів експлуатації
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Аніпко, О. Б.; Баулін, Дмитро Станіславович; Бірюков, І. Ю.; Гунько, О. О.
В даний час проблемою багатьох країн світу, зокрема України, є наявність в арсеналах, базах та складах великої кількості різноманітних боєприпасів, які знаходяться за межами гарантійних термінів зберігання. Відсутність в Україні виробничих потужностей з виготовлення боєприпасів призвела до того, що в даний час в експлуатації є боєприпаси, час зберігання яких перевищує 30 років. Як показують результати досліджень, при тривалому зберіганні порохи на основі нітроцелюлози, які використовуються в боєприпасах, зазнають різних фізико-хімічних перетворень, що призводить до змін їх властивостей і, в свою чергу, негативних наслідків застосування таких боєприпасів. У цій статті проаналізовано публікації, присвячені науковим дослідженням щодо проблем експлуатації боєприпасів тривалих термінів зберігання, їх впливу на балістичні характеристики озброєння та доцільності застосування таких боєприпасів, як у питаннях безпеки особового складу, так і точності виконання вогневих завдань та експлуатації озброєння в цілому. Подано загальну проблему експлуатації боєприпасів післягарантійних термінів зберігання, а також одне із завдань, пов’язане з можливістю прогнозування зміни властивостей порохових зарядів на різних термінах зберігання. Наведено узагальнюючі дані стрільбового експерименту з використанням 122-мм гаубиці Д-30 та пострілів різних років виготовлення. Показано зміну дальності стрільби залежно від терміну експлуатації боєприпасів, а також зміну деяких балістичних характеристик. На основі експерименту отримано співвідношення, що дозволяє прогнозувати зміни початкової швидкості снаряда, залежно від маси заряду. Показано можливість відновлення властивостей порохових зарядів шляхом обробки їх перекисом водню, а також прогнозну оцінку доцільних термінів проведення регенерації нітроцелюлозних порохових зарядів для омологації балістичних та енергетичних характеристик боєприпасів.
Підвищення екологічності автомобільних бензинів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Троценко, Олександр Володимирович; Григоров, Андрій Борисович
В статті розглянуто заходи, спрямовані на поліпшення екологічної ситуації великих міст, за рахунок зниження шкідливої дії вихлопних газів, що утворюються при експлуатації автомобільного транспорту. Обґрунтовано, що безпосереднє підвищення екологічності автомобільних бензинів є найбільш перспективним підходом щодо зниження токсичності вихлопних газів. Досягти цього підвищення можливо за рахунок зниження в складі бензинів розчинених вуглеводневих газів (C4H10 та ізоC4H10) і металів (Pb, Fe, Mn); полегшення фракційного складу бензинів (зниження температури кін-ця кипіння); зменшення в бензинах вмісту сірки, ароматичних вуглеводнів та олефінів. Зниження цих небажаних, з екологічної точки зору, компонентів, дозволить підвищити якість автомобільних бензинів до прийнятих в Україні, вимог Євро-5, а також значно подовжити термін експлуатації спеціальних каталізаторів, що встановлюються на автомобільний транспорт з метою очищення вихлопних газів. Досліджено вплив на бензинову фракцію (п.к. – 180 °С) та товарні автомобільні бензини А-95, оксигенатів (метилтрет-бутилового ефіру та етилового спирту) і 1,3-діфенілтриазену. Встановлено, що використання 1 % мас. 1,3-дифенілтріазену, в складі прямогоного бензину дозволяє підвищити його стійкість до детонації на 12 пунктів, знизити токсичність вихлопних газів на 24 % за вмістом СО та 17 % за вмістом СН. Визначено, що додавання до товарних бензинів А-95 1,3-дифенілтріазену в кількості 1 % мас., на відміну від оксигенатів, не призводить до змінення випаровуваності бензинів та їх фізичної стабільності. Використання в складі товарних автомобільних бензинів 1,3-дифенілтріазен, завдяки його позитивним властивостям, в майбутньому, дозволить оптимізувати використання інших присадок, зокрема оксигенатів, які сьогодні широко застосовуються в технології виробництва товарних автомобільних бензинів.