2024 № 2 Інтегровані технології та енергозбереження

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/78977

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 12 з 12

Розрахунок процесів паро- і кристалоутворення при теплообміні в плівкових випарних апаратах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Павлова, Вікторія Геннадіївна; Кошельнік, Олександр Вадимович; Пугачова, Тетяна Миколаївна; Круглякова, Ольга Володимирівна
У різних галузях промисловості знаходять широке застосування процеси кипіння розчинів з виділенням розчинних у них солей. Нині існують різні типи випарних установок, застосування яких залежить від технологічних особливостей процесу випарювання і вимог до оброблюваного продукту. Найефективнішими як з економічної точки зору, так і з точки зору отримання якісного готового продукту, є плівкові випарні апарати, теплообмінні процеси в яких протікають у турбулентній плівці, що стікає. Застосування плівкових випарних апаратів зазвичай обмежують чистотою оброблюваного розчину. Однак за наявності в початковому розчині невеликої кількості готових частинок цих солей (рідинна суспензія) можливе розширення сфери застосування даного типу апарату. У зв'язку зі сказаним дослідження процесів тепломасообміну в турбулентній плівці багатофазної рідинної суспензії, що стікає та розробка їх математичного опису представляє теоретичний і практичний інтерес. У роботі представлена математична модель плівкової течії 3-х фазної суспензії. При цьому виходили з наступного: рідина суспензія складається з рідкої та твердої фаз. Рідинна суспензія складається з рідкої та твердої фаз. Рідка фаза являє собою багатокомпонентну систему, що містить розчинник, компоненти, які кристалізуються і не кристалізуються. Течія плівки рідинної суспензії, що стікає, відбувається під дією гравітаційних сил і сил поверхневого натягу на межі суспензія-пара (рух пари збігається з рухом плівки). Відносною швидкістю руху твердих частинок у плівці суцільного середовища, що стікає, можна знехтувати внаслідок їхнього хаотичного переміщення, швидкість течії плівки можна вважати постійною. Турбулентність плівки, що стікає, має місце по всій довжині і спричинена хаотичним переміщенням дисперсної фази, що призводить до однакової температури рідкої та твердої фази та теплофізичних параметрів у поперечному перерізі плівки. Під час стікання рідинної суспензії вздовж поверхні, що обігрівається, завдяки видаленню розчинника під час кипіння на поверхні плівки відбувається зміна концентрацій рідкої фази і кількості твердої фази. Кількість новоутвореної твердої фази значно менша від об'єму загальної маси кристалів, що перебувають у суспензії. Представлена в роботі модель відображає фізичну сутність процесу випаровування в плівці багатофазної суспензії, що стікає, і містить рівняння руху, нерозривності, енергії, рівняння зміни концентрацій фаз і теплообміну.
Вивчення впливу технології на якість рожевих ігристих виноматеріалів Піно Нуар
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Ходаков, О. Л.; Саркісян, Г. О.; Василик, О. В.; Мирошніченко, О. М.; Делі, В. Ю.; Ткаченко, Л. О.; Ульман, Я. М.
Ця стаття розглядає вплив технології на якість рожевих ігристих виноматеріалів сорту Pinot Noir. Наведено короткий огляд наукових праць, спрямованих на дослідження впливу різних технологічних прийомів на якість виноматеріалів та ігристих вин Піно Нуар. В оглядовій частині статті наголошується на важливості вибору сорту винограду при виробництві ігристого рожевого вина та обґрунтовується вибір сорту Піно Нуар для проведення експерименту. Енологи виділяють сорт Піно Нуар як фаворит для створення вишуканих рожевих ігристих вин завдяки його характерним особливостям, включаючи яскраві, але вишукані тонкі фруктові аромати та хорошу кислотність. Низький вміст фенольних і барвників у цьому сорті дозволяє отримувати тонкі та делікатні ігристі вина. Обговорюється важливість кольору в рожевих ігристих виноматеріалах та винах, а також вплив технології на показники на фізико-хімічні, оптичні та органолептичні показники. Відзначено відсутність у літературі робіт, присвячених покращенню технології виробництва рожевих ігристих вин із Pinot Noir в умовах півдня України. В експериментальній частині досліджень використовувалися два види дріжджів Saccharomyces cerevisiae селекції Enartis, кожен з яких застосовувався з і без наполягання на дріжджовому осаді протягом 3 місяців. Дослідження включало аналіз загальних фізико-хімічних показників, а також вмісту фенольних речовин, оптичних характеристик (оптичної щільності D420, D520, інтенсивності, відтінку фарбування. Окрема увага приділялася вивченню впливу вибору дріжджів та застосування технології тривалого наполягання на дріжджовому опаді на формування. пінисті властивості виноматеріалів. Крім цього, експертною комісією проводилося вивчення органолептичних властивостей виноматеріалів Піно Нуар для рожевих ігристих вин, які були отримані за різними технологічними схемами згідно з методикою експерименту. Фактори вибору дріжджів, а також проведення тривалого наполягання на дріжджах впливали на інтенсивність забарвлення виноматеріалів, що важливо враховувати при виборі технології та формуванні стилю майбутнього рожевого ігристого вина. Сенсорний аналіз показав, що оптимальною технологією отримання які сних виноматеріалів є бродіння освітленого сусла Піно Нуар на дріжджах CHALLENGE AROMA WHITE без тривалого настоювання на дріжджовому осаді. Усі варіанти моло дих розових виноматеріалів Піно Нуар були спрямовані на виробництво готових розових ігристих вин. Технологія отримання ігристих вин у всіх варіантах була незмінною, що дозволить надалі вивчити вплив використання різних видів дріжджів та операції витримки на дріжджовому осаді базових виноматеріалів на якість готового продукту. Автори рекомендують продовжити дослідження в цій галузі для більш повного розуміння впливу технології на якість рожевих ігристих вин.
Раціональні технологічні засади отримання коксу із заданими показниками питомого електричного опору
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Шульга, Ігор Володимирович; Владимиренко, Владислава Віталіївна; Лаврова, Інна Олегівна
В роботі наведені головні технологічні принципи отримання коксу з двома рівнями заданого питомого електричного опору (ПЕО) для доменного і феросплавного виробництва відповідно. ПЕО є важливою характеристикою коксу, що тісно пов'язаний з його готовністю та всім комплексом металургійних властивостей. Зі зростанням готовності електричний опір коксу зменшується одночасно з поліпшенням його споживацьких властивостей. Тому визначений за стандартних умов питомий електричний опір є об’єктивною характеристикою готовності коксу. На підставі вимог до властивостей коксу поліпшеної якості була теоретично обґрунтована та сформульована концепція виробництва високоякісного коксу. Проаналізовані технологічні і фізико-хімічні фактори виробництва, що значуще впливають на показники питомого електричного опору, такі як сировинна база коксування (марочний склад шихти), режимно-технологічні фактори (температурний режим коксування, об’єм підсклепінневого простору, швидкість коксування), вихід летких речовин, вологість, спікливість та ступінь подрібнення шихти, середня відбивна здатність вітриніту. Також значуще впливає на якісні показники отриманого коксу апаратурно-конструктивні особливості коксових печей, наявність чи відсутність термічної підготовки шихти та технологія коксування (трамбування, безперервне шарове коксування). Аналіз технологічних вимог споживачів до коксу з різними рівнями питомого електричного опору дозволив розробити раціональні рівні технологічних параметрів виробництва коксу із заданими значеннями ПЕО, зокрема доменного коксу з низьким опором та феросплавного коксу з високим опором і раціональний комплекс прийомів післяпічної підготовки коксу для різних напрямків його використання у відповідності з вимогами конкретних споживачів. Зокрема, подрібнюючи найкрупніші (та найменш готові) класи доменного коксу, можна поліпшити його характеристики. За допомогою яких оцінюються готовність та весь комплекс споживацьких властивостей доменного коксу. В той же час таку операцію для феросплавного коксу робити не варто, оскільки це зменшує питомий електричний опір коксу та ефективність роботи феросплавних електропечей.
Система автоматичного управління з нейромережевими регуляторами для підвищення якості ВВКМ
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Гурін, І. В.; Невлюдов, Ігор Шакірович; Овчаренко, В. Є.; Токарєва, О. В.
В статті розглянуті питання забезпечення якості заготовок з вуглець-вуглецевих композиційних матеріалів на етапі їх виробництва. Підкреслено, що досягнення заданих рівнів якості процесу виготовлення виробів значною мірою залежить від етапів технології виробництва ВВКМ, починаючи з вибору та підготовки сировини та закінчуючи графітизацією та обробкою поверхні для покращення необхідних спеціальних властивостей. Наведено основні характеристики композиційних матеріалів, за якими можуть бути оцінені ВВКМ, та ключові фактори забезпечення якості при їх виробництві. Розглянуто основні організаційні аспекти, які відіграють ключову роль у забезпеченні якості виробництва вуглець-вуглецевих композитів. У рамках дослідження були виявлені та класифіковані фактори невизначеності інформації, що є характерними для технологічного процесу виготовлення заготовок з ВВКМ. Ці фактори включають зміни у властивостях початкових матеріалів, коливання в навколишньому середовищі, а також варіації у процесах обробки та виготовлення. Розглянуті питання щодо забезпечення якості виробів з вуглецевого композитного матеріалу, яку можна підвищити завдяки застосуванню запропонованої інтелектуальної системи управління технологічним процесом отримання заготовок з ВВКМ термоградієнтним методом з використанням радіально рухомої зони піролізу. Удосконалено систему управління за допомогою введення додаткового блоку нейромережевого адаптивного регулятора на базі ПІД-регулятора, в якому постійна частина виконується у вигляді налаштовуваної багатошарової нейронної мережі, з можливістю підключення та перебудови під конкретний канал управління системи вхідних значень шляхом ідентифікації параметрів, які можуть впливати на поведінку кожного компонента. Додавання інтелектуальних елементів допоможе зафіксувати та сформулювати детерміновані показники якості для кожного компонента або для всієї системи, які відображають необхідні характеристики якості. Запропонована інтелектуальна система автоматичного управління та контролю параметрів технологічного процесу виробництва виробів із ВВКМ з застосуванням ней-ромережевих алгоритмів дозволить підвищити якість управління за рахунок підвищення адаптаційних можливостей системи, що ґрунтуються на використанні макроінформації про динамічний стан процесу, спрямованого на гарантовану якість формування матриці ВВКМ. Запропоновані покращення дозволять забезпечити стабільну роботу мережі, її здатність до навчання в контурі управління в реальному часі, що дозволить провести валідацію моделі на основі експериментальних даних та калібрування параметрів для більш точного відповідності моделі реальному процесу, підвищити якість продукції за рахунок здатності до навчання та зменшення факторів невизначеності.
Математичне моделювання газопроводу системи газоочищення у виробництві сталі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Шутинський, Олексій Григорович; Снурніков, Д. В.
Система газоочищення (СГ) – технологічний комплекс котел-утилізатор – газоочищення – димосос, що складається з ряду взаємопов'язаних підсистем, які містять численні елементи управління. Очищення димових газів перед викидом їх димососом в атмосферу є складними технологічним процесом [1]. Відділення тепла в системах газоочищення є основною задачею. У зв'язку з цим до її роботи пред'являються жорсткі вимоги, що визначаються якістю газу, що очищується і продуктивністю відділення. Завдання цеху очищення газу – витягувати з забрудненого газу пил при стабільній роботі устаткування. Від стабільної роботи всієї системи залежить якість газу, що очищується, економічна ефективність встановленого устаткування, витрати на ремонт і обслуговування, та витрати за викид в атмосферу [7]. Для оптимального режиму роботи системи необхідно забезпечити плавність управління технологічним процесом. У результаті проведення експерименту по зняттю тимчасової характеристики в газопроводі було нанесено збурюючу дію – ступінчаста зміна витрати оборотної води щодо номінального на 8 %, з 170 м3/год. до 185 м3/год. Для визначення цих величин була отримана експериментальна крива розгону об'єкту по каналу «витрата оборотної води – температура забрудненого газу на вході до труб Вентурі». Для виділення дійсної перехідної характеристики застосовують різні методи згладжування. Для згладжування значень у даному випадку застосовується метод ковзаю чого усереднювання [8]. Апроксимація – заміна графіка математичними виразами. Динамічні властивості об'єкту регулювання характеризуються диференціальними виразами, перехідними і передавальними функціями, частотними характеристиками, між якими існує однозначна залежність. При розрахунку автоматичних систем регулювання, математичну модель зручно представити у вигляді передавальної характеристики. Отримати її можна в результаті апроксимації тимчасової характеристики. Розроблена велика кількість методів аналізу перехідної характеристики з метою отримання передавальної функції лінійного об'єкту регулювання [3]. Суть методів полягає у визначенні коефіцієнтів передавальної функції, заздалегідь вибраного методу, підстановка яких зводиться до отримання розрахункової характеристики найкращим чином співпадаючою з експериментальною. Існує декілька методів апроксимації: графічно-логарифмічний, метод площ, метод вирішення диференціальних рівнянь, і ін. Розрахунок здійснюється за допомогою ЕОМ. Початковими даними для розрахунку є експериментальна перехідна характеристика об'єкту, задана у вигляді рівновіддалених за годиною ординат і величина вхідного сигналу. Для апроксимації перехідної характеристики даного об'єкту використовуємо метод Сімою [6,9]. Метод Сімою є універсальним методом апроксимації, що дозволяє отримати апроксимуючі вирази будь-якого порядку. Цей метод дуже зручний для обробки на ЕОМ, він легко алгоритмізується та відрізняється великою точністю. У результаті проведення апроксимації отримана передавальна функція об'єкту, тобто його математична модель.
Модель масопереносу, деякі особливості технологій та основні параметри апарату для регенерації нітроцелюлозних порохів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Аніпко, О. Б.; Баулін, Дмитро Станіславович
Стабільність нітроцелюлози відіграє вирішальну роль при встановленні терміну її експлуатації. В результаті фізико-хімічних процесів взаємодії азоту та його сполук з хімічними елементами та сполуками, що знаходяться у навколишньому середовищі, азотна та азотиста кислоти негативно впливають на нітроцелюлозу. Цим обумовлено падіння її енергетичної цінності. Аналіз досліджень показав можливість відновлення властивостей порохових зарядів на основі нітроцелюлози шляхом обробки перекисом водню. Однак не наведено процес проведення регенерації порохових зарядів у промисловому масштабі для отримання найкращого ефекту. Приведено рівняння матеріального балансу і модель масоперенесення молекулярної дифузії. Для оцінки ступеня сорбції водню нітроцелюлозою введений показник – коефіцієнт використання реагенту. Він показує, яка частка речовини з перекису для цієї концентрації приєдналася до нітроцелюлози. Представлені фактори, що впливають на енергетичні характеристики нітроцелюлози. Визначено, що на найбільш тривалому етапі життєвого циклу нітроцелюлозних порохів – етапі зберігання, основними факторами, які визначають стійкість порохів, є: їх склад, якість вихідних матеріалів, спосіб виробництва, домішки в пороху, умови зберігання. Вказано, які зміни і процеси відбуваються у шарах нітроцелюлозних порохових елементів. Розглянуто процес масоперенесення азоту з глибинних шарів порохового елемента до його поверхні шляхом молекулярної дифузії. У складі комплексної проблеми експлуатації порохових зарядів розглядається математична модель дифузійного масоперенесення для визначення вмісту азоту в залежності від часу та з урахуванням впливу температури зберігання. Ця модель представляє практичний інтерес для створення промислового апарату та визначення його основних конструктивних розмірів та продуктивності. За результатами експериментального дослідження визначений коефіцієнт масоперенесення та площа поверхні, що бере участь у процесі регенерації. Представлена схема технологічного процесу регенерації нітроцелюлозних порохових зарядів та елементи конструкції апарату.
Методологія системного аналізу у розв'язуванні технічних протиріч холодильних комплексів виробництв аміаку
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Бабіченко, Анатолій Костянтинович; Красніков, Ігор Леонідович; Бабіченко, Юлія Анатоліївна; Кравченко, Яна Олегівна; Лисаченко, Ігор Григорович; Панасенко, Володимир Олексійович
Розглянуті особливості енерготехнологічного оформлення блоку вторинної конденсації виробництв аміаку, в яких для охолодження циркуляційного газу використовуються абсорбційно-холодильні технологічні комплекси (АХТК). Встановлені недоліки функціонування АХТК, які обумовлюють порушення режиму охолодження циркуляційного газу в умовах зміни температури атмосферного повітря. Сформульовано напрямок дослідження АХТК як технічної системи з позицій системного аналізу та запропоновані основні напрямки удосконалення, що забезпечують стабілізацію температури охолодження циркуляційного газу у випарниках на мінімально можливому рівні, а отже і підвищення енергоефективності виробництва аміаку. Наведено поелементний аналіз АХТК з визначенням їх корисних функцій та зв’язків поміж ними, що забезпечило можливість виявлення небажаних ефектів, встановлення головної корисної функції, а отже і адміністративних, технічних та фізичних протиріч. Зосереджена основна увага на виникненні ситуації неузгодженості параметра цілі та властивостей технічної системи, а також чим обумовлені взаємовиключні вимоги до такого параметру як тиск конденсації. Показано, що головна корисна функція є по суті похідною від потреб людини-оператора, тобто АХТК це підсистема по відношенню до антропометричної системи. Користуючись переліком стандартних операторів щодо розв’язання фізичних протиріч застосовано оператор покращення (Q-новація) технічної системи для розділу суперечливих властивостей у просторі та встановлені «безкоштовні» ресурси (R-новація) для реалізації оператора, що дозволило здійснити синтез нової технічної системи АХТК. Визначена економічна ефективність новоствореної системи, яка забезпечується за рахунок зниження температури охолодження циркуляційного газу в середньому на 3 ℃. За рахунок такого зниження зменшуються експлуатаційні річні витрати по природному газу майже на 1 млн. м3.
Розробка ароматизованої олійної композиції на основі конопляної олії, стабілізованої від окиснення
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Петік, Ігор Павлович; Діхтярь, А. М.; Андрєєва, С. С.; Шаповаленко, Д. О.; Карюк, А. О.; Кібенко, Наталія Юріївна
Розглянуто шлях вирішення проблеми стабілізації конопляної олії від окисного псування з одночасним збереженням її харчової цінності. Особливість роботи полягає у розробці складу ароматизованої олійної композиції на основі конопляної олії, що має високу стійкість до окиснення. Об’єктом дослідження є показники складу і період індукції прискореного окиснення рафінованих конопляної та кукурудзяної олій в залежності від їхнього співвідношення в олійній композиції. Встановлено, що зразки обраних олій (конопляної та кукурудзяної) за дослідженими фізико-хімічними показниками та жирнокислотному складу відповідають вимогам нормативної документації (CAS 89958-21-4; CAS 8001-30-7 відповідно). Період індукції прискореного окиснення за 80 ⁰С для конопляної олії становив 2,8±0,1 год., а для кукурудзяної – 5,5±0,2 год. Сума ізомерів токоферолу в конопляній олії становить 688±27,5 мг/л, для кукурудзяної олії – 6509±260,36 мг/л. Встановлено раціональне співвідношення конопляної та кукурудзяної олій в олійній композиції 6:4 відповідно. Споживчі властивості такої суміші становлять: період індукції прискореного окиснення – 4,0 год, вміст -ліноленової жирної кислоти – 10,6 % від загальної суми жирних кислот. Особливістю отриманих результатів є можливість збільшення терміну придатності олійної композиції на основі конопляної олії, що дозволяє розширити діапазон її споживчих властивостей. З практичної точки зору розробка дозволяє збільшити термін зберігання та одержати додатковий дохід з реалізації нової високоякісної конкурентоспроможної продукції оздоровчого напрямку вживання. Прикладним аспектом використання наукового результату є можливість створення асортименту салатних олійних композицій на основі цінної конопляної олії в залежності від співвідношення складових.
Математична модель процесу очищення газоповітряного потоку від діоксиду сірки у виробництві ПАР
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Дзевочко, Олександр Михайлович; Подустов, Михайло Олексійович; Дзевочко, Альона Ігорівна; Панасенко, Володимир Олексійович; Пашко, А. І.
Наведено стадії виробництва поверхнево-активних речовин: отримання сульфатуючого агенту, сульфатування, нейтралізація, очищення газоповітряного потоку. Показано отримання сульфатуючого агенту шляхом каталітичного окислення двооксиду сірки. Ступінь окислення 98–99 %. Непрореагований SO2 необхідно подати на стадію очищення. Наведено дані найбільшого забруднювача атмосферного повітря, це двооксид сірки. Показано використання газорідинних операцій в різних галузях промисловості. Серед найбільш важливих газорідинних систем є абсорбція, яка визначається як операція масообміну, під час якої один із компонентів, що міститься в газоповітряній суміші розчиняється в рідинному розчиннику. Показано базування науково-технічного прогресу на тісному взаємозв’язку теорії й експерименту. Основою для проведення наукових досліджень є процес моделювання. Процес моделювання створює передумови для найбільш доцільного поєднання теорії й експерименту в наукових дослідженнях. Наведено опис даних з літератури з математичним моделюванням насадкових абсорберів для різних систем газ – рідина. Показано важливість математичного моделювання та його використання в комп’ютерному моделюванні. Наведено данні про більшість реакцій в хімічній промисловості містять речовини, які існують в різних фазах. Показано про відповідальність двооксиду сірки за утворення кислотних дощів, які є однією з поширених форм забруднення в усьому світі, що завдає шкоди людині та навколишньому середовищу. Наведено, що підхід до проектування насадкового абсорберу зазвичай включає визначення геометричних параметрів, таких як діаметр абсорберу, висота насадки, а також коефіцієнт масообміну для газу і потоку рідини, сухі і загальні перепади тиску, загальний коефіцієнт масопередачі. Показано, що використання методів імітації та математичного моделювання для проектування або оптимізації абсорберів постійно розвивається. Найбільш розроблених і поширених комп’ютерних програм є програмне забезпечення MATLAB. Наведено опис типового насадкового абсорберу, який складається з вертикальної циліндричної оболонки, що містить опорну пластину для насадкового матеріалу, пристрій для розподілу рідини. Рідина подається у верхній частині абсорберу та стікає через насадку. Газоповітряний потік подається в нижній частині абсорберу. Приведена принципова схема насадкового абсорберу. Наведена математична модель процесу очищення газоповітряного потоку від SO2 в насадковому абсорбері. Приведені рівняння матеріального балансу, розрахунку швидкості газоповітряного потоку та діаметру абсорбера, розрахунку висоти насадки, рівняння розрахунку коефіцієнтів масовіддачі та масопередачі, рівняння гідравлічного опору сухої насадки та загального опору зрошуваної насадки.
Інтенсифікація рекуперативного теплообміну в процесах виробництва ректифікованого етилового спирту
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Гарєв, Л. А.; Рябова, Ірина Борисівна
Традиційно в Україні виробляється багато етилового спирту для потреб харчової, фармацевтичної, паливної галузей. Україна має суттєву сировинну базу для виробництва етилового спирту, що робить цю галузь однією з перспективних для економіки країни. Зниження собівартості продукції є необхідною умовою здорової конкуренції виробників етанолу на внутрішньому та зовнішньому ринках. Наданням поштовху для розвинення означеної галузі зниження питомих витрат енергії на виробництво шляхом енергоефективної модернізації підприємств, що виробляють етанол. На сьогодні одним з методів зменшення питомих витрат енергії на виробництво етилового спирту є метод інтеграції теплових потоків, що базується на пінч-аналізі і не потребує тотальної реконструкції виробництва. Отримання даних технологічних потоків було здійснено на основі регламентної документації апаратурно-технологічної схеми установки централізованої розгонки головної фракції етилового спирту (ГФЕС) та звіту з енергоаудиту даної установки, який був здійснений на одному з спиртових підприємств України. Для теплової інтеграції існуючого процесу, було обрано чотири колони установки централізованої розгонки етилового спирту: бражну та епюраційну, ректифікаційну та метанольну. Були розраховані тепловий та матеріальний баланси цих колон установки. Для максимальної реалізації енергетичного потенціалу технологічних потоків, були використані принципи пінч-проектування та спроектовано сіткову діаграму. Для оптимізації рекуперації теплової енергії було обрано ΔТmin – 10 ºС. Це призвело до необхідності використання енергоефективного теплообмінного обладнання (пластинчатих теплообмінних апаратів). Суттєве зменшення використання зовнішніх утиліт (холодних на 17,2 % та гарячих – на 12,8 %) для обраних технологічних потоків та невеликий термін окупності проекту (близько шести місяців) робить доцільним використання такого роду рішення проблеми.
Розробка складів нікель-цинкового фериту з високою діелектричною проникністю для радіопоглинаючих матеріалів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Кривобок, А. В.
Розвиток електронного та електро-технічного обладнання відкладає слід у вигляді негативного впливу небажаного електромагнітного випромінювання, від якого захист в Україні рідко зустрічається і фактично не регламентується. В багатьох країнах існують вимоги до електромагнітної сумісності, що поширюються на технічні засоби, схильні до впливу електромагнітних перешкод та є їх джерелом. Зростаюча кількість технічних засобів, таких як радіостанції, радари, високовольтні лінії електропередачі та інші, потребує ефективного захисту від електромагнітного випромінювання. Це особливо важливо в умовах розвитку мікроелектроніки та інформаційних технологій, які мають підвищену чутливість до таких перешкод. Крім того, небажане електромагнітне випромінювання може бути шкідливим для здоров'я людини, сприяючи розвитку онкологічних захворювань. Від захисту від небажаного випромінювання використовуються радіопоглинаючі матеріали, серед яких ефективними є феритові матеріали. Зокрема, Ni-Zn ферити показують хороші результати в поглинанні випромінювання в діапазоні від 50 МГц до 1 ГГц. Зараз зростає затребуваність матеріалів з високою магнітною та діелектричною проникністю для зниження потужності відбитого випромінювання в діапазоні частот від 1 кГц до 50 МГц. Аналіз закордонних наукових публікацій показав, що діелектрична проникність феритів може бути підвищена за рахунок збільшення бар’єрної ємності, обумовленої підвищенням електроопору границь зерен. В роботі досліджено вплив модифікуючих добавок та технологічних параметрів виготовлення нікель-цинкового фериту Ni0,3Zn0,7Fe2O4 для радіопоглинаючих матеріалів. Встановлено оптимальні параметри змішування та подрібнення матеріалу на першій та другій стадіях, що забезпечує отримання випалених зразків з густиною близькою до теоретичної. Для пояснення отриманих властивостей феритів під впливом модифікуючих добавок, приведено модель Окадзакі, згідно з якою різниця електропровідності зерен і зернограничного шару в області високих частот формує бар’єрну ємність. Експериментально встановлено, що збільшення вмісту Fe2O3 в базовому складі понад стехіометрію, а також модифікування досліджуваного складу фериту оксидами кальцію та титану забезпечує збільшення діелектричну проникність, що сприяє отриманню феритів з високим рівнем поглинання в діапазон частот до 50 МГц.
Комплексна теплова інтеграція процесу ректифікації суміші бензол-толуол
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Рищенко, Ігор Михайлович; Биканов, Сергій Миколайович; Горбунов, Костянтин Олександрович; Миронов, Антон Миколайович; Ільченко, М. В.
Здійснено комплексну теплову інтеграцію процесу ректифікації суміші бензол-толуол. Теплова інтеграція проводилась за допомогою методів пінч-аналізу та із застосуванням термокомпресії. За основу взята принципова технологічна схема ректифікації суміші бензол-толуол продуктивністю 11 т/год. Для даної продуктивності на основі матеріального та теплового балансу розраховано витрати потоків, їх температури, теплове навантаження, потокові теплоємності. На основі розрахованих даних сформовано потокову таблицю. Для інтеграції обрано три гарячих потоки: дистилят, кубовий залишок та пар з верху колони, та два холодних потоки: початкова суміш та куб колони. Для здійснення термокомпресії розраховано необхідний ступень стиску парів. Для визначеного ступеня стискання розраховано температуру пара після стиску та температуру його конденсації. На основі техніко-економічних міркувань для даної технологічної схеми процесу ректифікації визначено мінімальну різницю температур Tmin=12 °С. Для обраної Tmin побудовано складові криві потоків. За допомогою метода табличного алгоритму визначено температуру пічна для гарячих і холодних потоків, які становлять ТН пинч=82 °С, ТС пинч=70 °С. Визначено мінімальну кількість гарячих і холодних утиліт: QНmin та QСmin. Для обраного Tmin отримано рекуперацію тепла у кількості Qрек=2186,82 кВт. Побудовано сіткову діаграму, розташовано теплообмінники у відповідності із СР та N правилами. Запропоновано технологічну схему процесу ректифікації після реконструкції із використанням термокомпресії. Модернізована схема включає використання чотирьох рекуперативних теплообмінників, одного підігрівача та двох холодильників для досягнення цільових температур потоків. Для здійснення термокомпресії пропонується встановити компресор. В якості теплообмінного обладнання запропоновано використання пластинчатих теплообмінників фірми Alfa Laval. Строк окупності запропонованого рішення складає приблизно два–два с половиною роки.