2023 № 2 Інтегровані технології та енергозбереження
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Інноваційні технології проектування сучасного мінівинзаводу з урахуванням теруару для Піно Нуар(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ходаков, О. Л.У статті надано короткий огляд наукових праць, спрямованих на дослідження впливу теруару, врожаю та технології на якість та специфіку вина. Розглянуто сучасні наукові методи ідентифікації вин із різних регіонів. Сучасні дослідження китайських енологів показали, що низка мікроелементів у вині (Cu, Zn та Mn) може бути індикатором регіону походження вина. Вчені з Австралії, Нової Зеландії, США, Франції та Португалії також отримали цікаві результати ідентифікації вин різних вінтажів та теруарів. Вчені показали, що оригінальність столових вин конкретних регіонів і субрегіонів можна визначати на основі сучасних високочутливих методів аналізу (спектроскопічні методи дослідження сполук з використанням явища ядерного магнітного резонансу; комбіновані методи із спільним використанням ЯМР та дослідження цільової диференціально-сенсорної матриці флуоцитів; та амінів, методи кластерного аналізу та ін.). При визначенні терруару для червоних вин багато дослідників у різних регіонах нашої планети приділяли особливу увагу сорту Піно Нуар. Це з тим, що з даного конкретного сорту терруар грає величезну роль формуванні стилю майбутнього вина. На виноробні "Виноман" спільно з Одеським національним технологічним університетом було проведено порівняльний аналіз червоних столових вин Піно Нуар із трьох теруарів південної частини Одеської області. Крім того, у рамках магістерської кваліфікаційної роботи було запропоновано інноваційний проект реконструкції чинного підприємства, який передбачає реалізацію гравітаційного принципу виноробства. У проекті враховані особливості місцевості, кліматичні умови та асортимент продукції, що випускається. Особливу увагу було приділено реалізації всіх вищезгаданих аспектів у технології виробництва високоякісних червоних столових вин Піно Нуар. В результаті проведеної роботи було вивчено фізико-хімічні показники та проведено сенсорний аналіз вин Болградського, Ізмаїльського та Ренійського теруарів. На підставі отриманих даних зроблено попередні висновки щодо перспективності виробництва червоних столових вин Піно Нуар на підприємстві Виноман із певних теруарів півдня одеського регіону.Документ Вивчення біологічно-активних полімерних гідрогелів для регулювання водно-ліпідного балансу(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Лебедєва, Катерина Олександрівна; Черкашина, Ганна Миколаївна; Савченко, Д. О.; Матюхов, Дмитро Володимирович; Лебедєв, Володимир ВолодимировичУ статті показані дослідження з вивченн біологічно-активних полімерних гідрогелевих матеріалів для регулювання водно-ліпідного балансу. Показано, що сучасним трендом розвитку біологічно-активних полімерів та матеріалів на їх основі є технології створення ефективних системах трансдермальної доставки ліків та активних речовин в організм людини. В рамках літературного огляду доведено, що системи трансдермальної доставки на основі біологічно-активних полімерних матеріалів викликають підвищений інтерес до введення ліків через шкіру, для місцевої терапевтичної дії на уражену шкіру при системній місцевій доставці ліків, також вони широко використовуються в напрямі біологічно-активних матеріалів у вигляді полімерних гідрогелів різного типу. В статті проведено дослідження з визначення особливостей одержання біологічноактивних полімерних гідрогелевих матеріалів для регулювання водно-ліпідного балансу. В роботі використовувався желатин харчової ТМ "Мрія" (Україна), гліцерин, альгінат натрію, гумінові кислоти та дистильовану воду. Проведено розробка та дослідження біологічно-активних полімерних гідрогелевих матеріалів для регулювання водно-ліпідного балансу. Встановлено, що гумінові кислоти у полімерних гідро гелях на основі желатину та альгінату натрію мають високу антибактеріальну активність, повністю зупиняють процеси утворення в них плісняви. Доведено, що найбільш ефективними с точки зору отримання гідрогелів з антибактеріальним ефектом є композиції на основі желатину та альгінату натрію зі вмістом гумінових кислот 15 %. Отримано та досліджено ефективні біологічно активні полімерні гідрогелеві матеріали на основі желатину та альгінату натрію, модифіковані різним вмістом гумінових кислот. Модифікація біополімерних гідрогелів на основі желатину гуміновими кислотами дозволяє отримати біологічно активні полімерні гідрогелеві матеріали з підвищеним ступенем набухання та здатністю суттєво покращувати волого-ліпідний баланс шкіри: з вихідних показників вологи 34–36 % та жирності 8–10 % шкіри підвищує їх до 58–66 % та 52–60 %, відповідно. Фактично, завдяки використанню розроблених біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів на основі желатину та альгінату натрію, модифікованих гуміновими кислотами, стає можливим перетворення стану від слабоволого-жирної жорсткої до сильно волого-жирної еластичної шкіри. Ефект покращення волого-ліпідного балансу шкіри посилюється разом із вмістом гумінових речовин.Документ Технологічний комплекс вторинної конденсації виробництв аміаку як об'єкт системного аналізу(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бабіченко, Анатолій Костянтинович; Кравченко, Яна Олегівна; Бабіченко, Юлія Анатоліївна; Красніков, Ігор Леонідович; Лисаченко, Ігор ГригоровичВстановлені особливості апаратурно-технологічного оформлення технологічного комплексу вторинної конденсації (ТКВК) діючих в Україні агрегатів синтезу аміаку серії АМ-1360, недоліком якого є надмірне споживання електроенергії внаслідок застосування турбокомпресорного з електроприводом холодильного агрегату. Сформовано напрямок дослідження ТКВК як технічної системи з позицій системного аналізу з визначенням його переваг у розв’язанні винахідницьких задач. Розглянуто поелементно технічну систему з визначенням основних задач керування, що виконує оператор ТКВК. У зв'язку з чим, зроблено висновок про несамостійність будь-якої технічної системи, що обумовлює необхідність представлення ТКВК як підсистеми по відношенню до антропометричної системи. Виділені та проаналізовані корисні, обслуговуючі та шкідливі функції ТКВК, визначення та приналежність яких обумовлено певними властивостями елементів технічної системи, що забезпечуються головною корисною функцією. Показано, що головна корисна функція є по суті похідною від потреб оператора, а отже антропометрична система по відношенню до технічної системи виступає як надсистема. Вищенаведений аналіз ТКВК забезпечив встановлення адміністративних, технічних та фізичних протиріч у відповідності з визначеною головною корисною функцією – підвищення енергоефективності ТКВК. Показано застосування системного підходу для забезпечення цілеспрямованої системи дій, що оперує такими термінами як наочна ситуація , ціль, оператори досягнення цілі, ресурси, побічні продукти (явища). Визначено оператор покращення (Q-новація) технічної системи та "безкоштовні" ресурси (R-новація) для реалізації оператора цілі, що дозволило здійснити синтез нової технічної системи ТКВК, підвищення енергоефективності (тобто виконання головної корисної функції) якої забезпечується зниженням споживання електроенергії на 3,6 тис. кВт·год навіть в умовах підвищення температури атмосферного повітря понад 30 °С.Документ 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. Перенос сполук сірки на великі відстані призводять до відкладання двооксиду сірки в ґрунтах і водних шляхах. 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 методу утворюються фосфорні методи та сірчана кислота. Содовий метод заснований на поглинанні двооксиду сірки суспензією СаО. Вапняний 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. Розімкнені схеми відрізняються простотою апаратурного оформлення, а також малою енергією на 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. Показано, що для виробництва поверхнево-активних речовин краще використовувати розімкнені схеми 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.Документ Intelligent models for control of jet hydro-processing of rolled steel defects(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ilyunin, O.; Khodak, M.; Pyrohov, V.; Pasholoc, O.; Tryhuba, M.; Serdiuk, S.The structure of an intelligent control system for the hydro-processing of surface defects in rolled products is presented, which corresponds to the concept of the European program "Industry 4.0" in the direction of energy saving and total automation of processes. The considered local RBNN hydro-processing models are tuned using the KaczmarzWidrow-Hoff algorithm. The model for identifying the current task of the pressure of the processing fluid takes into account the relationship between the thickness of the processed defect, changes in the composition of the working fluid and, as a result, its abrasive properties. To form a given pressure in the corresponding jet, the following neural model estimates the duration and polarity of the voltage that controls the electric drive of the jet control valve in real time. The small-dimensional models’ conveyor is a promising solution for controlling waterjet processing of metals in such areas as rounding sharp edges; grinding and polishing complex surfaces; deburring and cleaning of welds; surface preparation for coating; removal of defects from the surface; high-precision waterjet cutting of metals. The solution will increase the speed of TP from 1.2 to 1.96 [m/s]. Taking into account the small dimensions of the models and the relatively low speed of the TP, a software application based on the proposed models can be implemented in the control system for the hydro-processing of rolled metal products in the form of an inexpensive IIOT microcontroller module.Документ Моделювання коливань молекул води за допомогою моделі двочастотного маятника в Ян-Теллерівському потенціалі(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Малафаєв, Микола Тимофійович; Гапонова, Олена ОлександрівнаРозглянуто потенціал взаємодії для молекул води, що відповідає наявності вигинів водневих зв'язків у ній. Для пояснення природи цього явища застосовано теорію ефекту Яна-Теллера (ЕЯТ). Була побудована модель Ян–Теллерівського потенціалу (ЯТП), що має мінімум при деякому куті Θ. Для моделювання коливань молекул води запропоновано корекцію кутового потенціалу U₁ у потенціалі спрямованих сил (ПСС) міжмолекулярної взаємодії за допомогою внеску типу вейвлета ΔU₁ = c cos(mΘ)/exp(sΘ²). Підібрано параметри для вейвлета, виходячи з величини вигину водневих зв'язків у воді (m=s=8, с=0…0,1). Проведено моделювання обертальних коливань молекул в ЯТП за допомогою моделі двочастотного маятника, яка враховує відношення моментів інерції молекули (маятника) по осях k=3 і має показник ПСС n=8 ЯТП Uₙ =U₁ⁿ. Визначено нові типи коливань маятника в ЯТП, порівняно з вихідним ПСС (с=0) та їх особливості. Встановлено, що для цього потенціалу спостерігаються декілька типів коливань. Це нові: секторні, обертання маятника у жолобі потенціалу – неупорядковані або впорядковані, а також типи для ПСС: двочастотні незалежні коливання (НК) по осях та еліпсоподібні коливання (ЕПК) на одній частоті. Коливання в жолобі ЯТП спостерігаються для основного інтервалу початкових швидкостей усередині стисненого по осі Y еліптичного кільця, і лише для ЕПК – у витягнутій уздовж цієї осі еліптичної області, як у ПСС. Удосконалено методику розрахунків та аналізу параметрів коливань двочастотного маятника. Визначено межі типів коливань для заданих параметрів потенціалу та ряду вихідних даних. Встановлено відмінність картин коливань для випадків, коли початкове зміщення маятника більше або менше положення мінімуму ЯТП. Показано, що швидкості на межі переходу від обертання маятника у жолобі потенціалу до НК корелюють із величиною максимуму ЯТП на осі маятника. Наявність стійких поперечних коливань в ЯТП для протонів молекул води, мабуть, можна розглядати як новий ступінь свободи для коливань молекул води, що може вести до пояснення великого вкладу мод обертальних коливань у величину її теплоємності.Документ Використання гетерогенної системи Фентона для очищення органовмісних стічних вод(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Курилець, О. Г.; Макідо, О. Ю.; Хованець, Г. І.; Васійчук, В. О.Зі зростанням населення Землі проблема дефіциту чистої води стає глобальною. І для виживання людству необхідно суттєво зменшувати обсяги шкідливих стічних вод, які забруднюють довкілля. Великої шкоди навколишньому середовищу завдають стоки, забруднені органічними речовинами, зазвичай утворені виробництвами барвників та харчовою промисловістю. Теоретично обґрунтовано доцільність каталітичного окиснення для очищення органовмісних стоків. Як каталізатори запропоновано використовувати нові наноструктуровані композити типу "ядро-оболонка" на основі оксидів перехідних металів (CoFe₂O₄/SiO₂/CuO) для системи Фентона. Окисником у цій системі обрано Н₂О₂, який використовують у "зелених технологіях". Досліджено, що ступінь деструкції барвника метиленового синього (МС) залежить від складу каталізатора, співвідношення концентрацій каталізатора і барвника та наявності попередньої стадії адсорбції барвника. Досліджуваний каталізатор апробований на імітатах молочних стоків. Дослідження проводили у апараті барботажного типу (фільтр Шота). Для системи "молочні стоки – CoFe₂O₄/SiO₂/CuO–О₂–Н₂О₂" ступінь очищення молочних стоків становлять 63 %, а залишкове значення ХСК – 39,52 мгО₂/дм³. Встановлено, що у процесі очищення каталізатором CoFe₂O₄/SiO₂/CuO утворюються активні окисні сполуки, які відчутно інтенсифікують процес. Таким чином, є підстави стверджувати про перспективність розроблення високоефективної технології каталітичного окиснення у системі Фентона для очищення стоків, які містять органічні забрудники. А одержані результати та зроблені висновки про технологічну доцільність використання у ролі каталізатора CoFe₂O₄/SiO₂/CuO можуть знайти практичне застосування для реалізації замкнутих за водою технологічних схем і в інших технологіях водоочищення стоків, зокрема харчових виробництв.Документ Аналітичний огляд сучасних нетрадиційних джерел енергії(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Селіхов, Юрій Анатолійович ; Горбунов, Костянтин Олександрович ; Самойлов, А. В.; Стасов, В. А.Структура світового енергогосподарства склалася так, що 80 % споживаної електроенергії виходить при спалюванні палива на електростанціях, де хімічна енергія палива перетворюється спочатку на теплоту, теплота на роботу, а робота на електрику. Відчутний відсоток дає і гідроенергетика (близько 15 %), решта покривається іншими джерелами, переважно атомними електростанціями. Потреби людини зростають, людей стає дедалі більше і це викликає величезні обсяги виробництва енергії та темпи зростання її споживання. Сьогодні традиційні джерела енергії (різні палива, гідроресурси) та технології їх використання вже не здатні забезпечувати необхідний рівень енергоозброєності суспільства, бо це джерела, які не поновлюються. І хоча розвідані запаси природних палив дуже великі, проблема виснаження природних комор за нинішніх і прогнозованих темпів їхньої розробки перетворюється на реальну і недалеку перспективу. Вже сьогодні низка родовищ через виснаження виявляється непридатною для промислової розробки, і за нафтою і газом, наприклад, доводиться йти на важкодоступні, віддалені території, океанські шельфи тощо. Прогноз доводить, що при збереженні нинішніх обсягів і темпів зростання енергоспоживання у 5–7 % запаси органічних палив повністю вичерпаються через 70–150 років. Іншим фактором, що обмежує значне збільшення обсягів вироблення енергії за рахунок спалювання палив, є все зростаюче забруднення навколишнього середовища відходами енергетичного виробництва. Ці відходи значні за масою і містять велику кількість різних шкідливих компонентів. Ось звідки кислотні дощі, зникнення озону, отруєння сільгоспугідь та водойм. Причому природа вже не в змозі природними фізико-хімічними та мікробіологічними способами переробити ці забруднення та самовідновитись. У ядерній енергетиці виникають екологічні проблеми іншого роду. Вони пов'язані з необхідністю виключити попадання ядерного пального у навколишнє середовище та надійно поховати ядерні відходи, що за сучасного розвитку техніки і технологій пов'язані з великими труднощами. Не менш шкідливим є і теплове забруднення навколишнього середовища, здатне призвести до глобального потепління клімату Землі, танення льодовиків та підвищення рівня світового океану. У світлі вище викладеного все більш актуальним стає широке практичне використання нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії, які є ще й екологічно чистими, які не забруднюють довкілля. У статті коротко представлено аналітичний огляд сучасних нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії.