Вісник № 01. Нові рішення в сучасних технологіях

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/52422

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 16

Конструктивне оформлення та особливості процесів у випалювальних шахтних печах з використанням газоподібного палива
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Витяганець, Валентин Сергійович; Шапорев, Валерій Павлович; Пітак, Інна Вячеславівна; Баранова, Антоніна Олегівна
У статті проаналізовано шахтні печі для виробництва вапна. За способом випалювання шахтні печі бувають пересипні, напівгазові, на газоподібному і рідкому паливі. Встановлено недоліки роботи основних сучасних печей при випалюванні вапна. Основними агрегатами для великотоннажного виробництва вапна є шахтні вапняково-випалювальні печі, в яких в якості палива використовуються доменний кокс або антрацит або сортові вугілля. Як правило тощі види палива застосовують у виробництвах, де поряд у технологічному циклі використовується вуглекислий газ, який міститься у топкових газах з концентрацією 36−40% мас. Дані по експлуатації шести печей на території України на підприємствах показали, що основного поширення набули газові шахтні печі циліндричного і щілинного типу з прямим профілем футерування продуктивністю від 100 до 250 т/добу, діаметром шахти від 3,2 до 5,4 м і висотою 6−8 діаметрів печі. Найчастіше на них використовуються системи опалення з центральним і двома рядами периферійних інжекційних пальників без висову. Найбільш відповідальною частиною усіх печей є розподіл швидкостей газового потоку по перетину шахти печі й глибина радіального проникнення газового потоку в шар матеріалу. Розрахунки τ 1 і τ П проводилися таким чином: для ߬τ 1 вибирали інтервал температур середовища від 1300 до 250−300 °С, для τ П − вибирався інтервал температур для матеріалу від 1000 до 100 °С і враховувалася щільність продукту при ступеня розкладання вапняку 98% (=1700 кг/м3). У зоні підігріву лімітуючою стадією є підведення тепла від газу до кускових матеріалів і при цьому можна прийнятирівним ~ 400−450 кДж/(м2·год·К) і τ 1 оцінюється 0,8÷1 години. Загальний час перебування матеріалу в печі(зоні підігріву і зоні випалу) оцінюється 1,4÷1,5 години, середня швидкість переміщення матеріалу в циліндричної частини печі оцінюється як 0,004 м/с, що дозволяє вважати, що фільтрується шар умовно нерухомим. Зазначені характеристики впливають на якість вапняку і рівномірність випалу вапняку, що і було основою конструктивного оформлення випалювальних печей шахтних з використанням газоподібного палива.
Аналіз гнучких методологій розробки програмного забезпечення для реалізації у командних проєктах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Вавіленкова, Анастасія Ігорівна
У матеріалах статті проаналізовано основні моделі життєвого циклу програмного забезпечення, що лежать в основі гнучких методологій розробки програмного забезпечення для виявлення особливостей їх застосування при реалізації командних проєктів. Виявлено, що використання класичних моделей життєвого циклу, зокрема, каскадної, спіральної, інкрементної, V-подібної та ітеративної, не являється ефективним при реалізації всіх сучасних аспектів розробки програмного забезпечення на основі використання нових інформаційних технологій. Проведено порівняльний аналіз найбільш популярних гнучких методологій розробки програмного забезпечення Agile, Scrum, Kanban, RUP, DSDM, RAD за такими показниками, як модель життєвого циклу, кількість ітерацій, мета створення проєкту та типи проєктів для реалізації, пріоритети, можливість взаємодії із замовником, адаптація до змін. Виявлені переваги та недоліки гнучких методологій розробки програмного забезпечення дали змогу виокремити методологію MSF, що базується на узгодженні каскадної, спіральної та ітеративної моделей життєвого циклу розробки програмного забезпечення та дає змогу обрати шаблон Scrum, як найбільш вдалий для реалізації та демонстрації роботи у навчальних командних проєктах. MSF використовує у роботі підхід, що передбачає поетапне створення робочого продукту з певною функціональністю, яка відображає вимоги до кінцевого продукту на даному етапі. Запропоновано використовувати рішення компанії Microsoft на основі Visual Studio та Team Foundation Server для централізованого керування елементами командного проєкту, використання інструментів візуального моделювання архітектури, можливості управління якістю коду та отримання всіма учасниками команди актуальної інформації про стан проєкту. Це відбувається завдяки тому, що модель MSF об’єднує у собі п’ять основних моделей: модель команди; модель процесу (послідовність дій, яка необхідна для побудови командного проєкту); дисципліну управління проєктами (передбачає комплексне планування всіх етапів командного проєкту, управління бюджетом, ресурсами, витратами, підготовки графіків); дисципліни управління ризиками та дисципліни управління готовністю (оцінювання знань членів командного проєкту для подальшого розподілу ролей у команді). Продемонстровано приклад створення навчального командного проєкту на основі використання шаблону гнучкої методології Scrum у середовищі Visual Studio на базі Team Foundation Server.
Вплив термічної обробки на штампову сталь 4Х4Н5М4Ф2 та встановлення її фізико-механічних властивостей
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Сидорчук, Олег Миколайович
Наведено результати досліджень після термічної обробки (гартування та відпуску) легованої конструкційної сталі марки 4Х4Н5М4Ф2 в литому та кованому стані. Рекомендовано здійснювати часткову перекристалізацію (неповний відпал) дослідної сталі (4Х4Н5М4Ф2) за температури 750±20 °С. Запропоновано здійснювати термо-деформаційну обробку (ковка за температури 1170±20 °С), що підвищило у два рази бал зерна гартованої сталі та ударну в’язкість у п’ять разів після відпуску. Встановлено оптимальний температурний режим гартування (1095±5 °С) литої та кованої сталі, твердість якої співпадає на рівні 56 HRC. Показано бал зерна в литому та кованому стані (№3 – №6 та №6 – №8, відповідно) дослідженої сталі залежно від температури гартування (1050–1110 °С). Встановлена залежність між твердістю та питомою електричною провідністю сталі після гартування у порівнянні з литим та кованим станом. Встановлено, що при оптимізованих режимів термічної обробки дослідженої сталі визначалось за мінімальним значенням параметру – питомої електричної провідності. Так для оптимального значення за температурою гартування сталі (1095 ºС) питома електрична провідність становила 0,075 Ом·мм2/м, а при відпуску (595 ºС) – 0,0415 Ом·мм2/м. Запропоновано методичний підхід після гартування сталі, що дозволяє проводити контроль температурного режиму при нагріві штампового інструменту. Встановлено, що після гартування сталі, найбільшу провідність має кована, ніж лита сталь. Представлено фізико-механічні властивості (поріг міцності, ударна в’язкість, твердість, мікротвердість у структурі металу та питома електрична провідність) дослідженої гартованої сталі (литої та кованої) після відпуску. Встановлено підвищення твердості та міцності литої сталі при відпуску за температур від 450 до 500°С, що забезпечується виділенням карбідної складової, де спостерігається інтенсивне підвищення мікротвердості. Встановлено, відпускну крихкість дослідженої сталі за температури 475±15 °С. Показано аномальне зниження ударної в’язкості (до15 Дж/см2) та інтенсивне підвищення питомої електричної провідності литої та кованої сталі при відпускної крихкості. Встановлено збільшення мікротвердості сталі, що впливає на підвищення зносостійкості та ресурсу експлуатації штампового інструменту. Встановлено, що при повторному нагріві (відпуску), провідність сталі збільшується, а також інтенсивно змінюється структурно-чутлива механічна характеристика (ударна в’язкість), яка підвищується у два рази в інтервалі температур відпускної крихкості 475±15 ºС. Це дає можливість підвищити ресурс експлуатації пресового інструменту (філь’єри) зі сталі 4Х4Н5М4Ф2 для гарячого деформування алюмінієвого сплаву в інтервалі робочих температур 450-500 °С.
Розрахунок пропускної здатності автомобільного потоку на транспортній розв'язці
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Соларьов, Олександр Олексійович; Мікуліна, Марина Олександрівна; Таценко, Олександр Володимирович
Пропускна здатність ділянки дороги є ключовим елементом та залежить від багатьох факторів, таких як: ширина проїжджої частини, допустимої видимості, уклонів, радіусів поворотів, складу автомобілів, можливості маневрів та конструкції автомобілів. Розвиток автомобілебудування призводить до покращення експлуатаційних можливостей автомобілів та покращенню показників пропускної здатності. Зміна усіх цих складових призводить до зміни пропускної здатності. Склад транспортного потоку під час розрахунку пропускної здатності є одним з ключових факторів. Рухомий транспортний потік характеризується складом в ньому різних (за віком та призначенням) транспортних засобів. Склад транспортного потоку відображається в процентному відношенні. Отримання та аналіз алгоритму визначення пропускної здатності транспортного потоку на певній ділянці дороги (розв’язці). Зроблено аналіз існуючого стану автомобіле-використання в Україні та вибір оптимального алгоритму для отримання реальних даних потоку на ділянці дороги. Основною задачею інженера під час проектування певної ділянки дороги є забезпечення максимальної пропускної здатності ділянки дороги. Максимальна пропускна здатність досягається шляхом покращення дорожнього покриття, розширення дорожнього полотна (збільшення кількості рухомих смуг та встановленні відповідних знаків), виділення реверсивних смуг руху та встановлення реверсивних світлофорів. Під час розрахунку пропускної здатності необхідно враховувати характеризуючий взаємозв’язок між автомобілями у потоці в різних дорожніх умовах. Інтервали між автомобілями в потоці можуть змінюватися навіть при високій інтенсивності руху, що в свою чергу досить корегує показник пропускної здатності. Досить суттєво інтервали змінюються при появі у потоці вантажних автомобілів, спец техніки, або автобусів.
Удосконалення методів тривимірної візуалізації для визначення морфологічних ознак фазових мікрооб'єктів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Сокол, Євген Іванович; Колісник, Костянтин Васильович; Бернадська, Тетяна Володимирівна
У роботі запропоновано використання методів фізичного та математичного тривимірного моделювання фазових мікрооб’єктів, зокрема еритроцитів крові, з метою визначення їх морфологічних змін. Докладно розглянуто методи цифрової обробки сигналів на основі подвійного перетворення Фур’є, з накладанням смугового фільтру, метод відновлення тривимірної форми об’єктів за двовимірними знімками та метод спектрального аналізу при обробці отриманих відеоданих. Для експериментального дослідження запропонованих методів була розроблена принципова оптична схема пристрою відображення цифрового зображення мікрооб’єктів з покращеними експлуатаційними характеристиками. На основі габаритного й абераційного розрахунків були обрані оптимальні за оптичними показниками елементи і зібрано експериментальний стенд. Були отримані інтерференційні цифрові знімки еритроцитів крові людини в нормі та змінених під дією осмотичного тиску, знімки клітин периферичної крові на просвітлення трьома видами когерентного випромінювання. Для реалізації тривимірного моделювання розроблено програму на мові Python із використанням бібліотек Numpy и Open CV та програма, що дозволяє будувати і візуалізувати тривимірні моделі по двовимірним знімкам, яка працює під управлінням ОС Windows, написана на мові С++. Для виведення 3D моделей використовується бібліотека Direct X і графічний прискорювач. Запропонований метод візуалізації тривимірних моделей по двовимірним знімкам дає можливість змінювати масштаби поверхні і використаний тип проекції, працювати у реальному масштабі часу в інтерактивному режимі. Використання методу спектрального аналізу з обробкою зображень еритроцитів на просвітлення, отриманих у трьох частотних діапазонах когерентного світла, після подальшої кореляції отриманих результатів дозволив значно підвищити точність визначення його морфологічних параметрів. Загалом, запропоновані вдосконалені методи дозволяють використовувати їх для визначення стану плазматичних мембран еритроцитів крові з метою оцінки можливих патологій, що підвищить ефективність методів лабораторної діагностики.
Застосування плазмо-електролітних покриттів на титані з тугоплавкими металами для детоксикації середовищ від забруднювальних речовин техногенного походження
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Сахненко, Микола Дмитрович; Індиков, Сергій Миколайович; Каракуркчі, Ганна Володимирівна
На основі проведеного огляду особливостей перебігу фотокаталітичних процесів визначено особливості каталітичної дії оксидних систем на основі діоксиду титану. Показано, що TiO2 є одним із найбільш хімічно і термічно стабільних і нетоксичних неорганічних оксидів напівпровідників, фотокаталітична активність якого проявляється при опроміненні ультрафіолетовою частиною спектру (λ320–400 нм) та дозволяє окиснювати значну кількість токсичнх агентів до води та вуглекислого газу. Розглянуто сутність фотокаталітичного процесу окиснення токсикантів під дією УФ-випромінювання на поверхні TiO2. Запропонована технологія фотокаталітичної детоксикації забруднювальних агентів є економічно доступною, екологічно чистою і дає можливість її широкого розповсюдження, зокрема для автономних систем, у т.ч. подвійного призначення. Встановлено, що основними вимогами до матеріалів для фотокаталізу є їхня хімічна та біологічна інертність, фотокаталітична стабільність та активність, невисока собівартість. Показано, що найбільш раціональною технологічною формою фотокаталізатора є нанесення (синтез) каталітичного шару на структурованих металевих підкладках, зокрема сплавах титану. Доведено, що ефективно формувати означені каталітичні оксидні системи можна методом плазмо-електролітного оксидування у водних електролітах з додаванням сполук металів-допантів, що підвищують фотокаталітичну активність одержаних гетерооксидних систем. Як цільовий допант запропоновано використовувати оксиди вольфраму змінної валентності. Досліджено кінетичні закономірності процесу плазмоелектролітного оксидування титану ВТ1-0 у дифосфатно-боратному електроліті із додаванням вольфраматів. Показано, що в електроліті цього типу за густини струму 1,0 А/дм2 в гальваностатичному режимі протягом 30 хв формується рівномірне покриття TiO2·WxOy із трубчастою тороподібною структурою та вмістом вольфраму 2,5–7,5 мас.%. Прогнозований кількісний склад гетерооксидного шару у сукупності із морфологією поверхні створюють передумови високої каталітичної активності синтезованого покриття для детоксикації середовищ від забруднювальних речовин техногенного походження.
Аналіз методів перероблення пластикових відходів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Михайлова, Євгенія Олександрівна; Дейнека, Дмитро Миколайович; Панчева, Ганна Михайлівна
Розглянуто способи поводження з пластиковими відходами, кількість яких постійно зростає через високий попит на полімерну продукцію, що має високі експлуатаційні властивості. Актуальність проблеми обумовлена довговічністю пластику, який, потрапивши у довкілля, поступово деградує з утворенням речовин небезпечних для живих організмів. Найбільш поширеними способами поводження з пластиковими відходами є їх складування на спеціально відведених земельних ділянках або спалення з/ без отримання тепла. Кожен з цих способів має певні недоліки, що викликає необхідність впровадження інших заходів. Перспективним з екологічної та економічної точок зору способом поводження з пластиковими відходами може бути їх перероблення у вторинну сировину, енергію або продукцію з певними споживчими властивостями. Мета даної роботи полягає у проведені аналізу методів перероблення пластикових відходів, встановлення їх переваг і недоліків, визначення оптимальних підходів для утилізації полімерних матеріалів з різними властивостями. Розглянуто дві основні групи методів перероблення полімерів: фізичні та хімічні. До фізичного перероблення відносять механічний рециклінг, який базується на фізичному подрібненні пластикових відходів з отриманням вторинної сировини без суттєвої зміни хімічної структури матеріалу. Цей процес достатньо простий з точки зору технічного оформлення, але вимагає ретельного сортування і очищення відходів, а також має обмеження щодо повторного застосування переробленого матеріалу. Хімічне перероблення відбувається шляхом проведення процесів сольволізу (гідролізу, гліколізу, метанолізу) та конверсії (піролізу, газифікації). В цьому випадку пластикові відходи розкладаються на вихідні молекули – мономери, з яких знову можна виготовити полімерний продукт з тими ж властивостями. Хімічні методи дозволяють утилізувати невідсортовані та забруднені полімерні матеріали багато разів без втрати їх якості. Таким чином, впровадження описаних методів дозволить зменшити кількість відходів, перетворити їх на цінну вторинну сировину та скоротити використання природних ресурсів, що застосовуються для отримання первинних пластикових матеріалів.
Дослідження щодо вдосконалення способу періодичної аерації стічних вод
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Міць, Микола Георгійович; Білошенко, Костянтин Сергійович; Божков, Анатолій Іванович
Процес аерації – це ключова ланка технології біологічної очистки стічних вод. Але, як це не парадоксально, за весь час існування цієї технології, вона істотно не змінилася. Процес аерації стічних вод залишається найбільшим споживачем електроенергії всього комплексу очисних споруд. Встановлено можливості регулювання тривалості циклу аерації в залежності від «вибухової» зміни кількості забруднень. В цьому випадку система повинна відреагувати на це «обурення» і скорегувати тривалість циклу аерації, щоб забезпечити необхідний кисневий режим біологічного окислення забруднень. Наведено дані досліджень способу періодичної аерації, заснованого на порівнянні концентрації кисню в рідині, яка очищується, та в газах, які відходять після аерації. Основний принцип полягає в тому, що система аерації продовжує подавати кисень, який вже не в змозі дифундувати в рідину, куди подається, і виходить на поверхню без участі в процесі масообміну. Експериментально встановлений спосіб регулювання тривалості періодів аерації для реалізації в одному аеротенку може бути застосований для цілої групи аеротенків. Використання способу в оптимальному режимі для кожного з визначеної кількості аеротенків неможливо без застосування мікропроцесора. Тому було розроблено спосіб контролю, який дозволяє застосувати принципово новий алгоритм періодичної аерації. Даний алгоритм дозволяє збільшити приріст активного мулу і домогтися підвищення ефективності очистки стічних вод. Для оцінки можливості стабілізації роботи певних аеротенків при реалізації періодичної аерації за концентрацією кисню в рідині був розглянутий модельний приклад, з якого випливає диференційне рівняння балансу кисню в рідині. Вивчення цього рівняння на стабільність та поведінку у фазовій площині дає змогу вибрати умови, за яких алгоритм періодичної аерації буде найбільш ефективним з точки зору очищення та енергоспоживання. Теоретичний розрахунок дав математичне обґрунтування експериментальним даним. На основі чисельних розрахунків виведено умову оптимальної роботи аераційної системи для групи аеротенків. Таким чином було встановлено, що оптимальна концентрація кисню в рідині, при якій треба починати аерацію, це 0,06-0,12 мг/дм3. Періодична аерація з періодом приблизно у 30-40 хв. дає можливість підтримувати стабільний градієнт концентрації кисню в рідині. Робота очисних споруд за розробленим алгоритмом керованої аерації, відповідно до концентрації кисню в рідині, що очищується, підвищує продуктивність процесу та забезпечує раціональне використання електроенергії.
Трансестерифікація тригліцеридів рослинних олій головною фракцією етилового спирту
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Мельник, Юрій Романович; Мельник, Степан Романович; Магорівська, Галина Ярославівна
Досліджено закономірності трансестерифікації тригліцеридів рослинних олій (соняшникової, ріпакової, лляної) головною фракцією етилового спирту в присутності каталізаторів – катіоніту КУ-2-8 у Н+ - формі та катіоніту КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+ (необробленого та обробленого 0,1 М розчином гідроксиду натрію протягом 90 хв та 7 діб). Показано, що досліджені каталізатори, за винятком необробленого катіоніту КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+, за умов реакції дозволяють досягнути конверсії тригліцеридів рослинних олій понад 90 %. Встановлено, що найвищу активність виявляє каталізатор КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+, оброблений 0,1 М розчином гідроксиду натрію протягом 90 хв. Виявлено, що цей каталізатор дає змогу за 180 хв реакції досягнути конверсії тригліцеридів кожної з досліджених олій понад 99,5 %. Разом з тим встановлено, що у його присутності спостерігається найвища початкова швидкість реакції трансестерифікації. Також визначено закономірності впливу наведених каталізаторів на реакцію естерифікації вільних жирних кислот, присутніх в рослинних оліях, етиловим спиртом, наявним у головній фракції. Встановлено, що досліджені каталізатори по-різному впливають на реакцію естерифікації. Показано, що катіоніт КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+, оброблений 0,1 М розчином гідроксиду натрію протягом 90 хв, каталізує реакцію естерифікації вільних жирних кислот усіх досліджених олій – їх конверсія становить від 21,6 % (у соняшниковій олії) до 74,1 % (у ріпаковій олії). Разом з тим встановлено, що тривала обробка катіоніту КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+ розчином гідроксиду натрію призводить до різкого зниження або й втрати активності каталізатора в реакції естерифікації вільних жирних кислот етанолом, а його застосування в реакції трансестерифікації тригліцеридів ріпакової та соняшникової олій навіть зумовлює збільшення кислотного числа реакційної суміші, тобто частковий гідроліз тригліцеридів. Одержані результати досліджень показують, що одним із чинників, який дає змогу підвищити активність катіоніту КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+ в процесі трансестерифікації рослинних олій етанолом головної фракції, є його нетривала обробка 0,1 М розчином лугу. Зроблено припущення, що така обробка впливає на каталітичну активність іонів Cu2+ внаслідок зміни електронної густини на катіоні каталізатора за рахунок координації на ньому частини ОН– -аніонів. Максимальне насичення координаційної сфери катіону, досягнуте під час тривалої обробки катіоніту з іммобілізованими іонами Cu2+, очевидно зумовлює певні стеричні проблеми для доступу реагентів до каталізатора і знижує його активність.
Визначення раціонального припуску на оброблення поверхонь заготовки за критерієм технологічної пошкоджуваності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Кусий, Ярослав Маркіянович; Топільницький, Володимир Григорович
При забезпеченні машинобудівними виробами службового призначення реалізується множина причинно – спадкових взаємозв’язків як функцій відклику фізичних процесів і впливів навколишнього середовища, що призводять до еволюції якісних показників виробу: його життєвого циклу та формування умов для фізичного та морального зношування деталей і машин. Раціональне керування технологічним успадковуванням властивостей матеріалу деталей машин для забезпечення їх експлуатаційних характеристик і показників надійності у рамках синергетичного підходу служить методологічною основою проектування прогресивних технологічних процесів виготовлення виробів. Технологічне забезпечення регламентованих показників якості виробів реалізується обмеженою кількістю раціональних варіантів взаємодій виробу із технологічним середовищем при необхідній кількості стійких зв’язків. Вибір раціональних критеріїв оптимізації при вирішенні технологічних задач, зокрема, розрахунку припусків на механічне оброблення заготовок, на етапах конструкторської та технологічної підготовок виробництва дозволяє забезпечити необхідні вихідні параметри виробів і їх експлуатаційні характеристики при виготовленні та складанні і прогнозувати поведінку деталей і машин на стадії експлуатації їх життєвих циклів. Розроблено методику вибору раціонального припуску на оброблення поверхонь литої заготовки із врахуванням технологічного успадковування властивостей матеріалу. Проаналізовано традиційні методи визначення припуску на механічне оброблення виробів. Запропоновано технологічну пошкоджуваність як критерій оптимізації при вирішенні технологічних задач. Представлено метод LM–твердості, що застосовується для вибору припуску на оброблення функціональних поверхонь виробу. Описано технологічне забезпечення реалізації експериментальних досліджень. Раціональні значення припусків для оброблення плоскої заготовки із алюмінієвого сплаву на підставі результатів експериментальних досліджень складають 4–7 мм залежно від розташування концентраторів напружень. Намічено шляхи подальших досліджень.