2021 № 4 Інтегровані технології та енергозбереження

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/76931

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 10 з 10

Отримання дизельного палива з поліпшеними властивостями
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Троценко, О. В.; Григоров, Андрій Борисович; Назаров, В. М.
Відомо, що одним із шляхів підвищення рівня експлуатаційних властивостей дизельних палив є введення до їх складу спеціальних компонентів – присадок. Цей шлях на сьогоднішній день є досить раціональним та економічно доцільним для України, особливо в умовах відсутності якісної нафтової сировини для виробництва палив, що у свою чергу призводить до значної імпортозалежності. Спектр присадок, які використовуються у дизельних паливах, є вельми різноманітним, що вносить певні складності до підбору їх збалансованого пакету, особливо з огляду на їх ефективність та сумісність одна з одною. Дещо спростити цю процедуру можливо за рахунок додавання до дизельних палив поліфункціональних присадок, використанню яких присвячено багато періодичної літератури. Спираючись на актуальність напрямку наукових досліджень, пов’язаного з поліпшенням властивостей дизельного палива, яке виробляється на підприємствах нафтопереробної галузі України, нами було запропоновано використовувати у складі дизельних палив речовину, яка відноситься до класу ароматичних діазосполук та володіє поліфункціональними властивостями. Так, дана присадка додавалася до прямогонної дизельної фракції (240–350 °С) у кількості до 1,0 %, з подальшим дослідженням властивостей отриманої суміші. Дослідження показали, що присадка значно поліпшує низькотемпературні властивості (на -10 °С), сприяє підвищенню густини і віскозності та додатково надає стійкий колір (від жовтого до помаранчевого) дизельному паливу. Отже, може бути використана у складі товарних дизельних палив, с підвищеними експлуатаційними властивостями.
Surface water quality in Kharkiv recreational areas: 2006-2020
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Utkina, K. B.; Garbuz, A. G.; Kulyk, M. I.
The aim of the paper is to assess dynamics of water quality in four main recreational areas in Kharkiv and to develop recommendations for water quality improvement. Methods. Field and laboratory methods and analytical data processing. Results. The paper presents analysis of dynamics in water quality for four main recreational areas located in Kharkiv: Zhuravlevskiy Hydropark, Oleksiivskiy Lugopark, Udyanskiy Hydropark and Osnovyanske Lake. Period of study: 2006-2020, time: May-June and August-September. Average data are presented. Samples were analysed at certified Laboratory of Analytical Chemical Research of the Karazin Institute of Environmental Sciences. Laboratory data were compared with national UA standards and European ones. Conclusions were made for the following key parameters: dissolved oxygen and BOD5, total mineralization, biogenic substances content, oil products and surfactants, toxic heavy metals content. There is no specific dynamics on the pollution level. Conclusions. The following recommendations for improvement of water quality were developed: (i) to preform regular monitoring of water quality; (ii) to introduce regular and systematic control by one local authority; (iii) to improve infrastructure of recreational areas; (iv) to introduce regular cleaning of the recreational areas; (v) to install bio-WC; (vi) to install additional waste containers (preferably with separate waste collection); (vii) plant trees for better isolation from highways; (viii) to improve level of water treatment on WWTP; (ix) to create nature protected areas along rivers.
Математичне моделювання теплової ефективності огороджувальних конструкцій багатоповерхових будівель з урахуванням індивідуального утеплення
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ганжа, Антон Миколайович; Семененко, Людмила Василівна; Броневський, Ю. Ф.; Савраєва, Ю. І.
На даний час проблемі загальної термомодернізації огороджувальних конструкцій будівель приділяється багато уваги як на рівні науковців, так і на рівні споживачів. Це є одним з ефективних шляхів зменшення споживання природного газу, зниження негативного впливу на навколишнє середовище, дотримання і поліпшення комфортних умов у приміщенні. За останнє десятиліття населення стрімко почало утеплювати своє житло з ціллю підвищити внутрішню температуру повітря до комфортної в багатоповерховому житловому секторі. Через недостатню увагу органів влади у житлово-комунальному секторі, недостатню кількість наукових досліджень та широкого інформування населення, відбувається масове утеплення огороджувальних конструкцій мешканцями багатоквартирних будинків в межах власних квартир. Але дослідження теплових процесів, які протікають при індивідуальному (несистемному) утепленні огороджувальних конструкцій, їх ефективності, на даний час повністю не завершено. Тому поставлена проблема, особливо в умовах значного подорожчання природного газу та електроенергії є актуальною. У роботі виконано математичне моделювання фрагменту частково утепленої стіни огороджувальної конструкції з визначенням теплового потоку шляхом розв'язання тривимірного диференціального рівняння теплопровідності з граничними умовами II, III та IV роду та розподілом характеристик шару будівельних конструкцій та ізоляції. Ці результати можуть бути використані при аналізі ефективності індивідуального утеплення будинку в цілому з урахуванням фрагментарних утеплень та порівнянні з системною термомодернізацією. У результаті моделювання визначені температурні поля поверхонь стін, які є тривимірними, є додаткові теплові потоки (теплові мости), які не враховуються у спрощеному одновимірному розрахунку. У одновимірному розрахунку при утепленні тепловий потік від стіни зменшується в 2,43 рази. При врахуванні сумарного теплового потоку від бокових поверхонь біля вікна (теплових мостів) та системному утепленні – в 1,75 разів. При клаптиковому утепленні та врахуванні сумарного теплового потоку від бокових поверхонь біля вікна – в 1,6 разів. Наступним етапом розрахунків є визначення фактичних температур повітря у приміщеннях багатоповерхового будинку з урахуванням фактичного стану огороджувальних конструкцій та системи опалення, нагрівальних приладів, режимних параметрів теплоносія та параметрів зовнішнього повітря. Методи та засоби цього аналізу можуть враховувати підсумкові дані коригування тепловтрат після математичного моделювання, наведеного у цій роботі. У підсумку результати будуть враховуватись у проектах термомодернізації будівель, реконструкції систем теплопостачання, раціональному розміщенні джерел, підборі обладнання та регулюванні роботи приладів.
Алгоритмічне забезпечення прийняття рішень щодо ефективності експлуатації абсорбційно-холодильних установок виробництв аміаку
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Бабіченко, Анатолій Костянтинович; Бабіченко, Ю. А.; Кравченко, Яна Олегівна; Красніков, Ігор Леонідович
Встановлені особливості апаратурно-технологічного оформлення діючих в Україні агрегатів синтезу аміаку серії АМ-1360, основна з яких полягає у застосуванні у комплексі вторинної конденсації тепловикористуючих водоаміачних абсорбційно-холодильних установок. Проведений аналіз функціонування абсорбційно-холодильних установок. Встановлена суттєва залежність їх ефективності роботи від дії зовнішніх збурень, таких як температура та вологість атмосферного повітря. Це обумовлює значні коливання температури охолодження циркуляційного газу у випарниках абсорбційно-холодильних установок, що в значній мірі впливає на економічність роботи виробництва аміаку в цілому. За результатами аналізу існуючої інформаційної системи, що реалізована на базі мікропроцесорного комплексу TDC-3000, розроблені рекомендації щодо її удосконалення, наявність яких дозволяє відмовитись від проведення щодобових аналізів та здійснювати лише контрольні для перевірки засобів вимірювання. Розроблено алгоритмічне забезпечення, що реалізовано в пакеті MATLAB та апробовано за даними промислової експлуатації абсорбційно-холодильних установок агрегату синтезу аміаку. Це дозволяє оператору в реальних умовах виробництва отримувати оперативну інформацію по чисельним показникам ефективності експлуатації абсорбційно-холодильних установок, що в найбільшій мірі характеризують їх роботу (кратність циркуляції, холодопродуктивність, температура охолодження циркуляційного газу та тепловий коефіцієнт), та приймати рішення щодо можливості зниження температури охолодження циркуляційного газу у випарниках шляхом зміни кратності циркуляції розчинів. Створене алгоритмічно-програмне забезпечення в середовищі MATLAB дозволяє вбудовувати модуль клієнтської частини, так званий ОРС-клієнт. Останній забезпечує технологію вільного програмування доступу до поточних даних.
Інтеграція роботи поновлюваних джерел енергії для гарячого водопостачання та опалювання будівель
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Селіхов, Юрій Анатолійович; Горбунов, Костянтин Олександрович; Стасов, В. А.
Сонячна енергія широко використовується в сонячних системах, де поєднуються економічність та екологія. А саме це є важливим моментом в епоху виснаження енергетичних ресурсів. Використання сонячної енергії є перспективною статтею економії для всіх країн світу, відповідаючи їхнім інтересам ще й щодо енергетичної незалежності, завдяки чому вона впевнено завойовує стійкі позиції у світовій енергетиці. Вартість тепла, одержуваного за допомогою використання сонячних установок, значною мірою залежить від радіаційно-кліматичних умов місцевості, де застосовується сонячна установка. Кліматичні умови нашої країни, особливо південь, дозволяють використовувати енергію Сонця для покриття значної частини потреб у теплоті. Зменшення запасів органічного палива та його подорожчання призвели до розробок оптимальних технічних рішень, ефективності та економічної доцільності застосування сонячних установок. І сьогодні це вже не пуста цікавість, а усвідомлене прагнення домовласників зберегти не лише свій фінансовий бюджет, а й здоров'я, що можливе лише при використанні альтернативних джерел енергії, таких як: двоконтурні сонячні установки, геотермальні теплові насоси (ТН), вітроелектрогенератори. Особливо гостро проблема в теплопостачанні об'єктів житлово-комунального господарства (ЖКГ), де витрати палива на виробництво теплоти, перевищують у кілька разів витрати на електропостачання. Основними недоліками централізованих джерел теплопостачання є низька енергетична, економічна та екологічна ефективність. А високі транспортні тарифи на доставку енергоносіїв та часті аварії на теплотрасах ускладнюють негативні фактори, притаманні традиційному централізованому теплопостачанню. Одним із ефективних енергозберігаючих способів, що дають можливість економити органічне паливо, знижувати забруднення навколишнього середовища, задовольняти потреби споживачів у технологічному теплі є застосування теплонасосних технологій виробництва теплоти.
Оцінка еколого-генетичного різноманіття роду Vigna savi з використанням біотехнологічних методів – ISSR маркерів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Головань, Л. В.; Чуприна, Ю. Ю.; Близнюк, Ольга Миколаївна; Масалітіна, Наталія Юріївна; Бєлінська, Анна Павлівна; Бєлих, Ірина Анатоліївна
The world's genetic resources of plants are the main source of improving crops for decades to come. The gene pool of plants has a hidden resource of new genes, or their combinations, including - selection-important features. The study of the potential of the plant gene pool with the main biological and economic characteristics allows to expand the genetic base of crops for the successful implementation of breeding programs in various areas. The genus Vigna has about 200 species that are grown in warm regions of the planet. The centers of origin of the species are in Africa, but mung beans, urd, azuki and rice beans are of Asian origin. The collection includes 20 specimens belonging to 7 species of the genus Vigna: V. aconitifolia (Jacq.) Marechal (willow aconitolista, mott) – 3 specimens, V. angularis (Willd.) Ohwi et Ohashi (adzuki) – 4, V. radiata (L.) R. Wilczek (mash) – 4, V. umbellata (Thunb.) Ohwi et Ohashi (vigna rice) – 4, V. unguiculata (L.) Walp. (Chinese) – 5. These are mainly local varieties, about 10 % are breeding varieties and 1% are forms that grow in nature. The multifaceted use of cultivated species of the genus Vigna contributed to their spread throughout the tropical, subtropical and temperate zones of the globe. They are economically important crops in many developing countries. Geographical analysis showed that most of the samples came from the areas of world agriculture and crop formation. most samples of V. radiata, V. mungo, V. aconitifolia, V. trilobata, V. umbellata were obtained from India and Pakistan, V. angularis – from East Asia and China, V. unguiculata – East Africa (Ethiopia, Kenya), V unguiculata – from China. However, the exact place of domestication of this culture has not been established, and in numerous sources of literature can be found different opinions of scientists on the origin of cowpea and the centers of its diversity. Recently, using the methods of molecular genetics (RAPD, AFLP and others) it was confirmed that the northern part of Africa is the center of origin of the cultured, because the wild types of West Africa are closer to cultural forms than the wild types of East and South Africa. It should be noted that the species of cowpea have a significant intraspecific polymorphism. The samples showed strong variability of morphological and economically valuable features. Such a wide range of variable variability is due to the places of cultivation of samples, different environmental conditions (plains, mountains, climate). According to the results of the evaluation of the DNA polymorphism of cowpea using molecular genetic markers, it was found that the species of cowpea involved in the study are characterized by a high level of DNA polymorphism, which averaged 78.6 %. 145 loci were identified, including 31 unique, specific to a particular sample, and 31 monomorphic, characteristic of all samples. Monomorphic loci are conserved regions of DNA that indicate the common origin of the species of cowpea involved in the work, and can be used as genus and species-specific markers. Unique loci indicate genetic divergence of the studied material and can serve as markers of certain samples. The average level of intrapopulation polymorphism of cowpea DNA (37.2–93.8 %, depending on the genotype) was established, which indicates the existence of significant variability in the studied samples of cowpea. It shows a high level of genetic divergence of cowpea species and testifies in favor of the polyphyletic theory of their origin.
Використання методики аналізу іммобілізованих дріжджів saccharomyces cerevisiae в біотехнологічній промисловості
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Бєлих, Ірина Анатоліївна; Самойленко, Сергій Іванович; Висеканцев, І. П.; Бєлінська, Анна Павлівна; Варанкіна, Олександра Олександрівна; Близнюк, Ольга Миколаївна; Масалітіна, Наталія Юріївна; Мироненко, Лілія Сергіївна; Кукушкін, А. І.
Робота присвячена сучасному стану та проблемам іммобілізації клітин мікроорганізмів, а також довгостроковому зберіганню систем іммобілізованих клітин для потреб біотехнологічних виробництв. В експериментальній частині розроблені умови іммобілізації дріжджових клітин S. cerevisiae в альгінатному гелі та визначення їх життєздатності, що давало високу повторюваність результатів дослідів. Результати експериментів показали, що життєздатність іммобілізованих клітин була вище, чим вільних клітин дріжджів. Так, при заморожуванні дріжджів в 1 % розчині альгінату натрію зі швидкостями 1, 5, 10, 15°С/хв. і при зануренні в рідкий азот кількість життєздатних клітин становила: 90,8; 74,5; 38,1; 16,0; 1,8 %. На основі аналізу літературних джерел, можна зробити висновок що, гелева матриця проявляє кріопротективну дію на клітини дріжджів у процесі заморожування. Вивчено комплексний вплив режимів охолодження та консервуючих захисних середовищ, що містять альгінат натрію, на життєздатність дріжджів. Експериментально показано перевагу зберігання клітин в іммобілізованому стані. Встановлено, що на життєздатність клітин S. cerevisiae в процесі кріоконсервування впливають швидкість охолодження і склад середовища консервування. У всіх середовищах заморожування, як без захисних компонентів, так і з додаванням кріопротектора, найбільш високі результати отримані при охолодженні зі швидкістю 1 °С/хв. Показники життєздатності в зразках становили: 73,1 % – у дистильованій воді; 90,8 % – в 1 % розчині альгінату натрію; 87,1 % – в 5 % розчині ДМСО і 86,1 % – в 1 % розчині альгінату натрію з додаванням 5 % ДМСО. При заморожуванні клітин в 5 % розчині ДМСО і в 1 % розчині альгінату натрію з додаванням 5 % ДМСО, кількість життєздатних клітин також зменшувалася в міру підвищення швидкості охолодження, але вірогідно не відрізнялася від показника життєздатності клітин у зразках заморожених в 1 % розчині альгінату натрію. Для клітин S. cerevisiae найкращі результати за життєздатністю отримані при повільному охолодженні для всіх кріозахисних середовищ. Одержані результати дозволяють рекомендувати альгінат натрію як носій кріоконсервованих іммобілізованих клітин при використанні в біотехнологічних виробництвах для одержання біологічно активних речовин.
Нітроцелюлозні порохові заряди тривалих термінів експлуатації: проблемні задачі та їх можливі рішення
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Баулін, Дмитро Станіславович
Однією 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, привело до того, що в цей час в експлуатації перебувають боєприпаси, час зберігання яких досягає 25–30 років і більше. У даній статті проаналізовані публікації, присвячені науковим дослідженням, що стосуються проблем балістичної стабільності порохів. Наведено ряд факторів, що впливають на фізико-хімічну стабільність порохових зарядів при їх тривалій експлуатації. Приведені узагальнюючі дані зміни основних балістичних характеристик боєприпасів на різних періодах їх зберігання. Передбачається, що одним із шляхів підвищення балістичних та енергетичних характеристик боєприпасів тривалих термінів експлуатації може бути проведення регенерації нітроцелюлозних порохових зарядів. Показано, що в даний час не існує методів регенерації порохових зарядів тривалих термінів експлуатації. Однак, маються обнадійливі дані про обробку порохів перекисом водню, на основі чого може бути розроблена технологія повного або часткового відновлення балістичних та енергетичних характеристик порохового заряду. Наведено, що прогнозна оцінка зміни характеристик боєприпасів тривалих термінів експлуатації не відповідає їх реальним показникам. Визначено, що проблема нітроцелюлозних порохів тривалих термінів експлуатації є комплексною і на основі її рішення можуть бути розвинені теоретико-методологічні основи регенерації нітроцелюлозних порохових зарядів для омологації балістичних та енергетичних характеристик боєприпасів.
Technological aspects of application of the phytosorbent with nanotubes in the process of adsorptive oil purification
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Krichkovskaya, Lidiya Vasilevna; Essam, Elnaggar; Dubonosov, Vladimir Leonidovich
In the present article importance of adsorptive purification of vegetable oils is shown as the most responsible technological stage. Insufficiency of scientific developments in the scope of domestic sorbents in Ukraine is pointed out. The phytosorbent with nanotubes from sunflower peel improving some quality parameters of non-refined sunflower and soybean oils to standard values for refined oils has been offered. Some literature data on the main characteristics of a number of sorption materials (carbonaceous, natural, fibrous, and sorbents obtained from agricultural waste - Corylus avellana Lambert nuts) as a result of heat treatment are analyzed. The main sorption properties are considered; dignity; limitations. The effect of temperature on the productivity of pyrolysis of plant raw materials and the properties of the resulting carbonizates in the temperature range 150-600 °C was investigated. The duration of exposure of materials at the final temperature of the process in all experiments was the same and amounted to 1 h. Analysis of the experimental data allows us to conclude that temperature is the main factor affecting the process of carbonization of the initial plant material. Regardless of the pyrolysis atmosphere, the yield of the product from plant raw materials decreases with a significant increase in temperature. At present, the main raw material for the industrial production of adsorbents is in many studies organic substances - wood, fossil coal, peat, remnants of the processing of agricultural raw materials due to their low cost and large amount. Solving the problem of creating sorbents based on plant raw materials with the inclusion of hydrated fullerenes in their composition solved the problem of creating sorbents and environmental problems, since the waste did not always find a useful application. Concentration of water solution of hydrated C60, fast C60FWS, є molecular-coloidal systems and spherical fractal clusters, structural unit of which is micro-hydrophilic, high-hydrophilic supramolecular complex, molecules can be folded to fit into ) 24-hydration of fullerene C60 (C60HyFn). The hydrated cultivation is set in its own well-ordered, structurally heterogeneous watery middle, in which the directness and kinetics of chemical processes are seen in such, that it is necessary to be washed in order to clean.
Вивчення особливостей отримання гелів на основі агар-агару для косметології та медицини з антибактеріальними властивостями
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Лебедєв, Володимир Володимирович; Мірошниченко, Денис Вікторович; Лєндич, Є. С.; Борисенко, Л. М.; Савченко, Дмитро Олександрович; Мазченко, М. В.; Тихомирова, Тетяна Сергіївна; Литвиненко, Євгенія Ігорівна; Ворожбіян, Роман Михайлович
У сучасному світі особлива увага приділяється матеріалам із контрольованими характеристиками. У цьому аспекті полімери та матеріали на їх основі мають ряд специфічних властивостей для ефективного використання в медицині та косметології. Гумінові речовини задовольняють більшість цих особливостей, тому їх використання є дуже актуальним. Вивчення особливостей процесів гелеутворення в полімерних системах типу агар-агар, якій має досить універсальні властивості, дозволяють використовувати його як основу для гелів та полімерних носіїв, а також в процесах отримання медичних та косметологічних матеріалів з різними властивостями , що може мати важливе значення при вирішенні ряду актуальних питань. Зокрема це легкі і дешеві в виробництві антисептичні гелі, пов’язки на ранах з абсорбційними та захисними властивостями, всіляка косметика. В статті проведено дослідження з вивчення процесів гелеутворення та особливостей реологічних властивостей гідрогелів на основі агар-агару з метою отримання сучасних гідрогелів з антибактеріальним ефектом. Встановлено, що введення до складу полімерних гідрогелів гумінових кислот вповільнює процеси структуроутворення, що призводить до зменшення в'язкості всіх досліджуваних композицій. введення до складу полімерних гідрогелів гумінових кислот вповільнює процеси структуроутворення, що призводить до зменшення в'язкості всіх досліджуваних композицій. Також зниження температури топлення студню гідрогелів при збільшенні вмісту гумінових кислот в них свідчить про знижений рівень гелеутворення, що призводить також до збільшення часу втрати липкості полімерних гідрогелів. Показано, що гумінові кислоти у полімерних гідрогелях мають високу антибактеріальну активність, повністю зупиняють процеси утворення в них плісняви. Встановлено, що найбільш ефективними з точки зору отримання гідрогелів з антибактеріальним ефектом є композиції агар-агару зі вмістом гумінових кислот 15%. Таким чином, були розроблені косметологічні полімерні гідрогелі з антибактеріальним ефектом, які можуть бути використані при обробці рук, обличчя та інших відкритих та контактних для людини ділянок шкіри за для боротьби з короновірусними бактеріями.