2023 № 3 Інтегровані технології та енергозбереження

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/69115

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 7 з 7

Аналіз методів очищення відхідних газів від двооксиду сірки
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Дзевочко, Олександр Михайлович; Подустов, Михайло Олексійович; Дзевочко, Альона Ігорівна; Пашко, А. І.
Показано, що двооксид сірки є одним з найпоширеніших компонентів шкідливих викидів в атмосферу. Наведено, що велика кількість SO₂ викидається в атмосферу у виробництвах сірчаної кислоти, при спалюванні палива в теплоенергетичних установках, у сучасних виробництвах поверхнево-активних речовин. Показано, що двооксид сірки є відповідальним за утворення кислотних дощів, які є однією з поширених форм забруднення в усьому світі. Наведено, що усі відомі методи очищення відхідних газів поділяються на три основні групи: аміачні методи, методи нейтралізації SO₂, каталітичні методи. У загальному випадку абсорбційні методи поділяються на розімкнені і циркуляційні схеми очищення. Показано, що аміачно-кислотні методи є економічними, але вимагають витрати дефіцитного продукту – аміаку.Аміачно-сірчано-кислотний метод полягає в обробці бісульфіту амонію сірчаною кислотою. При використанні аміачно-фосфорно-кислотного способу очищення утворюються фосфорні добрива і SO₂ який може бути далі перероблений в сірчану кислоту. Содовий метод заснований на поглинанні двооксиду сірки суспензією СаО. Наведено, що при використанні розчину гідроксиду натрію як абсорбенту застосовуються як розімкнуті, так і циркуляційні схеми очищення. Показано, що каталітичні методи очищення відхідних газів не потребують використання абсорбенту. Однак необхідно використовувати дороговартісний каталізатор. Найчастіше такий метод застосовують на першому етапі очищення, а на другому – вище перелічені методи очищення. Наведена таблиця з порівняльними техніко-економічними показниками, вибір того чи іншого методу очищення залежить від конкретних умов виробництва. Показано, що для виробництва поверхнево-активних речовин краще використовувати розімкнені схеми очищення, які відрізняються простотою апаратурного оформлення, а також малоювитратою енергії на очищення. Наведено, що абсорбентом можна вибрати розчин гідроксиду натрію. У разі вмісту невеликих кількостей сульфіту натрію в розчині гідроксиду натрію його можна використовувати як нейтралізуючий агент при нейтралізації продуктів сульфатування.
Аналіз технології генерації НВЧ випромінення з визначенням адаптивного типу діодів для подальшого конструювання апаратів для знезараження
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Кунденко, Микола Петрович; Мардзявко, В. А.; Руденко, А. Ю.
Потреба в пошуку актуального методу знезараження зернової продукції як ніколи актуально стоїть в наш час. Потреби агровиробників повинні уособлюватися в багатофункціональних приладах, що дають можливість впливати не тільки на аспект знезараження, а й дозволяли б стимулювати біологічні процеси. До такої методики відносять використання надвисокочастотного (НВЧ) випромінення. Установки, що використовуються для вирішення питань знезараження мають одну головну схожу рису, а саме використання в системі генерації діодів. Розглядаючи основну типову конструкцію генератора НВЧ, можливо спостерігати основну проблему втрат корисної дії системи генерації – це втрати в діодах. Для якісного використання та впровадження потрібно враховувати якість обробки зернової продукції, високих показників можна досягти за рахунок використання радіотехніки. Модернізація загалом відбувається методом заміни застарілої генеруючої частини установки на нову з кращими технічними показниками та більшою варіативністю діапазонів частот та потужностей. Насамперед, про що це нам говорить – кожна сільськогосподарська культура має власні радіо-фізичні характеристики, цей фактор важливий для збільшення ефективності обробки. Дослідження показують, що гнучкість та керованість установки для обробки сільськогосподарської забезпечується використанням модернізованих діодів. В роботі досліджено основні види діодів, що використовуються в генеруючих установках, описано основні три зони втрат, загалом та безпосередньо в лавинно-пролітному діоді (діод Ріда). При дослідженні втрат, поверхнево розглянуто матеріали котрі використовують в напівпровідниковій техніці, з метою покращення провідності діода. На основі проведеного дослідження зроблено обґрунтовані висновки відповідно до теми дослідження. Базовим елементом установки є використання імпульсних генераторів, але використання застарілих генераторів є нераціональним та безглуздим. Зрозуміло, що успіх цього методу обробки залежить від розвитку радіотехніки. Постійні зусилля в цьому напрямку допоможуть зберегти та покращити ефективність цієї технології.
Буре вугілля – сировина для отримання водорозчинних сорбентів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Сініцина, Анастасія Олександрівна; Карножицький, Павло Павлович
Досить значні запаси бурого вугілля зосереджені в Дніпровському буровугільному басейні України. Вигідним є його видобування відкритим способом, адже залягання пластів є незначним. Українське буре вугілля переважно землисте, суббітумінозне, що в свою чергу характеризується підвищеним вмістом вільних гумінових кислот. Незважаючи на значні запаси бурого вугілля в Україні та сприятливі умови залягання, його видобуток є незначним. Основна частина бурого вугілля, використовується як паливо, а незначна частина його як сировина. Нами було досліджено буре вугілля Олександрійського родовища України, яке містить велику кількість (близько 80 %) гумінової кислоти, яка являється основою для отримання ефективних водорозчинних сорбентів. У статті досліджені та визначено ефективність використання бурого вугілля Олександрійського родовища для отримання гумінових речовин, їх елементний склад та вихід гумінових кислот з них. Визначено ефективність використання гумінових речовин отриманих з бурого вугілля Олександрійського родовища при зв’язуванні іонів важких металів (Pb2+, Cd2+) із застосуванням методу комплексоутворювання – ультрафільтрація. Визначено продуктивність ультрафільтраційних мембран з розчином гуматів. Розраховано коефіцієнт затримки іонів металів, який залежить від концентрації гумінових речовин. Проведені дослідження дозволяють стверджувати, що застосування методу ультрафільтрація-комплексоутворення з використанням комплексоутворювачів на основі гумінових речовин бурого вугілля Олександрійського родовища, дозволяє значно підвищити ступінь очищення водних розчинів від іонів важких металів. Дані дослідження є актуальними та розширюють можливості застосування бурого вугілля. Показано, що на основі українського бурого вугілля можна отримувати екологічний та дешевий комплексоутворювач. Важливим пріоритетом використання водорозчинних гумінових речовин є великі запаси бурого вугілля в Україні, що також може сприяти поліпшенню економічних показників. Також, проведені дослідження дозволяють стверджувати, що застосування комбінованого методу, що поєднує ультрафільтрацію з комплексоутворенням при використанні комплексоутворювачів на основі гумінових речовин бурого вугілля, дозволяє значно підвищити ступінь очищення від іонів важких металів.
Вплив рідких комплексних біотехнологічних препаратів на метаболізм нітрогену при формуванні продуктивних органів пшениці озимої
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Чечуй, О. Ф.; Близнюк, Ольга Миколаївна; Масалітіна, Наталія Юріївна; Бєлінська, Анна Павлівна; Варанкіна, Олександра Олександрівна; Бєлих, Ірина Анатоліївна; Дьякова, Наталія Миколаївна
Досліджено вплив комплексних препаратів на метаболізм Нітрогену на ранніх стадіях органогенезу пшениці озимої. Визначено активність ключових ензимів азотного обміну, ТБК-активних продуктів, концентрацію NH3, вміст хлорофілу за умов експерименту. Виявлено тенденцію до підвищення активності АсАТ, в той час суміші макроелементів на ензиматичну активність іншого ензиму, навпаки, в середньому, на 23 % за впливу макроелементого комплесу на посіви пшениці озимої. Відбувається підвищення активності АсАТ, в середньому, на 41 %, а АлАСТ ‒ на 36,3 % за препарату Аватарм-2 у листі пшениці озимої. Виявлено зниження активності обох ключових ензимів метаболізму Нітрогену за впливу комплесу препарату Аватарм-2-м, в середньому, на 27,2 % та 32,5 %, відповідно, що свідчить про сталізізацію мікроелементами метаболічного спрямування продуктів та субстратів за метадобічного стану клітин листя пшениці озимої. За впливу Аватарм-2-ст відбувається зниження активності АлАТ, в середньому 26,6%, в той час прояв сукцитату на активність АсАТ виявився більш істотним ‒ в середньому на 48,3 %, адже біотехнологічний препараті Аватарм-2-ст містить сукцинат, в той час як Аватарм-2-м ‒ яблучну кислоту. В реакціях АлАТ утворюється піруват ‒ ключовий субстрат глюкогеногенезу, підвищення якого може сприяти активації синтезу вуглеводів, необхідних для ростових процесів рослини. Ензими АсАТ та АлАТ відіграють ключову роль у метаболізму аспартату, аланіну та глутамату, крім того, ці два ензими використовуються для утворення амідів ‒ аспарагіну і глумаміну, тому підвищення їх активності є умовою накопичення цих амідів в якості резерву NH4+. Концентрація NH3 за впливу Аватарм-2 підвищується на 42 %, а за Аватарм-2-м та Аватарм-2-ст концентрація не змінюється, що свідчить про регуляторний ефект малату та сукцинату на активацію та ступінь використання цієї форми Нітрогену в альтертетивних процесах перетворення амінокислот. Вміст хлорофілу за впливу препарату PKД-макро підвищується, в середньому, у, за впливу Аватарм-2– у 2,8 разів, в той час, вплив кислот у складі препаратів Аватарм-2-м та Аватарм-2-ст ‒ по-різному виявляється, але напрямок зниження вміту цього показника відносно препарату Аватарм-2 знижується, проте, у порівнянні із контролем підвищує цей критерій, в середньому, у 1,9 та 1,7 разів, відповідно. Зроблено висновок щодо оптимізації метаболізму Нітрогену в листі пшениці озимої за дії наночастинок хелатованих металів із органічними кислотами малатом та сукцинатом на критичній стадії її органогенезу ‒ трубкування в процесі формування продуктивних пшениці озимої.
Дослідження вибірок експериментальних даних на наявність викидів: порівняння методів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Потаніна, Тетяна Володимирівна; Михайленко, І. В.
Задача виявлення викидів (промахів, аномальних значень, результатів, що різко виділяються, результатів, що відірвалися) є однією з найактуальніших, складних і неоднозначних при обробці експериментального матеріалу. Такими значеннями вважаються результати експерименту, які знаходяться аномально далеко від інших точок із серії паралельних спостережень. Джерелом викидів нерідко є похибки вимірювань. Серед таких є невірний запис результатів експерименту, можливе неправильне кодування даних, некоректне проведення експерименту тощо. Грубі похибки виникають при різкій зміні умов проведення дослідження, несправностях в роботі апаратури й т.і. Одночасно викиди можуть свідчити про неочікувану, неординарну поведінку вимірюваної величини, яка є проявом ще не з’ясованої властивості процесу. І тому потрібен аналіз з застосуванням надійного математичного інструментарія. Методи виявлення викидів різноманітні і численні. Параметричні тести мають більшу чутливість до розміру вибірки і до ймовірнісного розподілу значень сукупності. Більш гнучкими є непараметричні тести, які можна застосувати, якщо не можна зробити припущення про нормальність вибіркової сукупності або обсяг вибірки малий; такі критерії дають кращий результат в асиметричних розподілах, тому що застосовують медіану замість середнього; їх можна застосовувати для порядкових або номінальних даних, а також в ситуації аберрантного значення викиду. Методи інтервального аналізу, зокрема інтервальної статистики, є альтернативним гнучким інструментарієм для отримання більш точного та повного аналізу експериментальних даних за наявності неповної інформації, шумів, викидів вимірювань, наявності аномальних та аберрантних точок. Проведено порівняння результатів застосування параметричних критеріїв (-критерій, -критерій, Львовського) та непараметричних критеріїв (правило «скриньки з вусами») виявлення викидів, а також обчислення методами інтервальної статистики. Один з викидів був визначений таким непараметричним критерієм, -критерієм і процедурою виявлення поодинокого викиду інтервальними методами. Ще два значення були виявлені, як підозрілі викиди за допомогою правила «скринька з вусами» і алгоритму розпізнання з інтервальної статистики. Методи виявлення викидів методами інтервального аналізу є не менш ефективними, ніж застосування непараметричних тестів.
Застосування ВВКМ для виготовлення високотемпературних нагрівачів теплових вузлів з автоматичним регулюванням температури
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Гурін, І. В.; Невлюдов, Ігор Шакірович; Овчаренко, В. Є.; Токарєва, О. В.
В статті обґрунтовано використання високотемпературних нагрівачів з вуглець-вуглецевого композиційного матеріалу (ВВКМ) для теплового вузла камери ростової установки вирощування великогабаритних монокристалів кремнію. Проведений аналіз підтверджує, що електричні властивості композиційних матеріалів, а саме їх питомий опір, дозволяють створювати нагрівальні елементи для високотемпературних вакуумних печей або печей з інертною атмосферою, які працюють при температурах до 2200 ºС. Застосування нагрівачів з вуглець-вуглецевого композиційного матеріалу виключає головний недолік графітових нагрівачів - неконтрольоване енерговиділення в процесі резистивного нагрівання за рахунок наявності перехідного електричного опору в місцях з'єднань графітових пластин, і забезпечує більш рівномірне температурне поле за об'ємом камери. Можливості за максимально допустимою температурою такого нагрівача з ВВКМ більш ніж удвічі перевищують робочу, що також позитивно впливає на термін експлуатації. Режими теплових процесів, що протікають при вирощуванні кристалів модифікованим методом із застосуванням погружного обертаючого формоутворювача із розплаву, визначаються технологічним процесом залежно від складу вихідної сировини та вимагають високої рівномірності нагріву робочої зони теплової камери, високої точності та стабільності підтримки температурного режиму нагрівача. Для точного регулювання теплового режиму, запропоновано додатково вимірювати інтегральну температуру в камері непрямим методом, який заснований на вимірюванні сили електричного струму, що протікає через нагрівач, який знаходиться в умовах термодинамічної рівноваги з об'єктом. Таким чином, нагрівач розглядається як деяка система, схильна до різних теплових впливів, які визначають процес теплоперенесення і характер зміни температури всередині камери та в зоні розташування тігля теплового вузла. Запропоновано удосконалену структурну схему екстремальної системи крокового типу для автоматичного регулювання температури високотемпературного нагрівача із застосуванням сучасної силової електроніки, датчиків, мікропроцесорів. Для забезпечення швидкодії та точності регулювання температури був застосований метод імпульсно-фазового керування випрямлячами реалізований на сучасному спеціалізованому термоконтролері з ПІД-регулюванням. Проведені експериментальні випробування на установці "Редмет-30" в заводських умовах підтверджують енергоефективність застосування високотемпературних нагрівачів з ВВКМ.
Інтеграція роботи регенераторів скловарних печей
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Селіхов, Юрій Анатолійович; Горбунов, Костянтин Олександрович
Матеріал статті відноситься до скляної промисловості, а саме до обладнання для охолодження склепіння регенераторів скловарних печей і може бути використаний під час будівництва нових або реконструювання діючих регенераторів. При руйнуванні вогнетривів промислових скловарних печей відбувається інтенсивне зменшення товщини стінки варильного басейну, що призводить до значного підвищення температури зовнішньої поверхні стін і, відповідно, збільшення теплових втрат. Максимальне руйнування вогнетривкої кладки стін варильного басейну спостерігається на рівні дзеркала розплаву скломаси. Має місце неоднаковий її знос по висоті та периметру басейну. Швидкість руйнування кладки визначається стійкістю вогнетривів, що застосовуються, температурним режимом варіння скла, конструктивними особливостями агрегатів. Технічною задачею статті є: збільшення терміну експлуатації вогнетривкої кладки склепіння регенератора скловарної печі; утилізація теплоти зовнішньої поверхні кладки склепіння регенератора, а також удосконалення системи її охолодження шляхом застосування водяного охолодження зовнішньої поверхні склепіння регенератора; економія палива, яке витрачається для нагріву такої ж кількості теплоносія у котельному устаткуванні. Запропоноване охолодження зовнішньої поверхні склепіння регенератора дозволяє: зменшити температуру зовнішньої поверхні склепіння до рівня 30 °С і одночасно найбільш повно використати тепло зовнішньої поверхні склепіння регенератора, яке раніше не використовувалось, наприклад, для отримання гарячої води системи теплопостачання, а це дає можливість економити витрати палива, яке необхідно для роботи котельного устаткування для нагрівання такої ж кількості теплоносія; забезпечити більш рівномірний розподіл температурних полів по всій площині склепіння регенератора, шляхом застосування пласких колекторів спеціальної конструкції, що, в свою чергу, дає можливість уповільнити процес руйнування вогнетривкої кладки склепіння регенератора. Встановлені у трубопроводах термопари дають можливість слідкувати за зміною температури теплоносія в колекторах і в разі збільшення температури поверхні колекторів автоматика збільшує подачу теплоносія в трубопроводах. Колектори оснащені клапанами тиску, коли температура теплоносія в колекторі буде вище 100 °С він у колекторі може закипіти і тоді клапан тиску вирівняє тиск у колекторі.