Вісник № 04. Нові рішення в сучасних технологіях

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/50905

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 21

Очищення нафтопромислових стічних вод
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Моїсєєв, Віктор Федорович; Манойло, Євгенія Володимирівна; Ляпощенко, Олександр Олександрович; Хуссейн, Сейф
Розроблена установка для очищення нафтопромислових стічних вод. У статті представлено рішення гідроциклонних установок для очищення нафтопромислових стічних вод на основі застосування закручених потоків. За рахунок відцентрових сил в гідроциклоні та турбулентного руху води руйнуються бронюючі оболонки крапель нафти, вони збільшуються, збільшується монодисперсність. Розглянуті сили, що діють у гідроциклоні, наведено оцінку ефективності дії відцентрових сил при відділенні твердих частинок. Дано основні параметри і вимоги до якості нафтопромислових стічних вод, які рекомендовані для розрахунку при розробці нових і вдосконаленні існуючих установок очищення нафтопромислових стічних вод для заводнення нафтових пластів, що дозволяє збільшити нафтовіддачу пластів в 1,5-2 рази. Вдосконалення систем промислової підготовки продукції свердловин включає розробку нових ефективних технічних засобів, у тому числі гідроциклонів, так і вдосконалення традиційно використовуваного обладнання. Гідроциклон може бути використаний в якості основного елементу в системі очищення стічних вод, при умовах, що дотримується режим, при якому не відбувається передиспергування у воді нафти та в нафті води. Таким чином, в апараті реалізується механізм поділу легкої (нафта, газ) і більш важкої фракцій (осад, вода, нафта). Для захисту навколишнього середовища від забруднення пластовими водами необхідно проведення наступних заходів: забезпечення глибокого очищення промислових стічних вод; широке застосування антикорозійних покриттів і хімічних реагентів для захисту від корозії нафтовидобувного обладнання; повне використання одержуваних на промислах стічних вод у системи підтримання пластового тиску; контроль за станом поверхневих вод та якістю стічних вод, що використовуються в системі підтримування пластового тиску.
Дослідження поп-властивостей зерна соризу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Тимчак, Дмитро Олександрович; Миколенко, Світлана Юріївна; Чорней, Крістіна Анатоліївна; Бурій, Дмитро Олександрович
Досліджено технологічні властивості зерна соризу українських сортів як сировини для виробництва поп-зерна. Доведено перспективність розширення ринку снекової продукції в Україні. У харчових продуктах використання поп-зерна може покращити його склад та харчову цінність, що вимагає нових джерел зерна українського сорту. Характеристики поп-властивостей зерна соризу визначали для п'яти сортів, а саме: Деймос, Вересень, Октан, Європа та Меркурій. Колір зерна соризу для досліджуваних сортів дещо відрізнявся: сорт Вересень мав темно-коричневий колір, у той час як інші – світло-коричневий. Насипна маса зерна соризу коливалася від 757 до 777 г/дм3, маса 1000 зерен становила від 29,3 до 36,1 г. Форма зерна всіх досліджуваних сортів була близькою до кулястої, трохи сплюснутою та витягнутою. Технологічні властивості зерна соризу для отримання поп-зерна включають вихід, об’ємну масу, коефіцієнт розширення. Мікрохвильова обробка зерна соризу українських сортів дозволила досягти виходу повітряного зерна на рівні 44–67 %, що було близьким до багатьох сортів українського сорго. Об’ємна маса поп-зерна соризу становила від 82 до 103 г/дм3. Коефіцієнт розширення зернівки для різних сортів соризу коливався від 8 до 13, що є досить високим показником, порівняно з іншими поп-культурами. Поп-зерно соризу було оцінено експертною комісією щодо органолептичних характеристик, таких як зовнішній вигляд, колір, запах, смак, текстура. Загальний бал розраховували з врахуванням коефіцієнта вагомості. Вибрані зразки поп-соризу дещо відрізнялись за кольором, але встановлена суттєва різниця в їх запаху, смаку та структурі. Найвищий вихід і коефіцієнт розширення, найменшу об’ємну масу показав сориз сорту Вересень. Поп-зерно соризу цього сорту характеризувалося найвищою загальною органолептичною оцінкою серед досліджуваних сортів.
Ситема електроживлення тролейбуса з високовольтним акумулятором
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Мартюхін, Ігор Андрійович; Вербицький, Євген Володимирович
Громадському транспорту у містах за останні роки приділяється більша увага задля підвищення комфорту життя в мегаполісах. Економічні та екологічні показники міст можна покращити за рахунок ефективного підключення ресурсів у сфері громадського транспорту та підвищення мобільності транспортних засобів. За останні два десятиліття у країнах, що розвиваються, спостерігається величезний приріст населення. Зростання чисельності населення спричинило зростання попиту на мобільність. Якщо транспортна інфраструктура не здатна задовольнити вимоги, це спричиняє збільшення тривалості очікування громадського транспорту та заторів на вулицях. Громадський транспорт може бути більш привабливим, забезпечуючи мобільність «від дверей до дверей», а розвиток транспортних послуг є важливим фактором для життя у мегаполісах. Стійкість транспорту, екологічні умови місцевості, охорона здоров'я та економічний стан мешканців можна підвищити шляхом переходу до більш мобільного громадського транспорту. Простими словами, мобільність за допомогою громадського транспорту надає можливість зменшити несприятливий вплив використання автомобілів на стан навколишнього середовища та здоров’я. Рівень мобільності міста можна покращити, забезпечивши добре організовану транспортну систему. Отже, доступність зупинок громадського транспорту, сполученість видів громадського транспорту та мобільність системи повинні розглядатися для забезпечення зручної для користувачів системи громадського транспорту. Тому в статі було розглянуто режими руху тролейбуса та на основі цих даних було запропоновано систему електроживлення з використанням акумуляторної батареї. Такий вид живлення транспортного засобу підвищить мобільність тролейбуса за рахунок використання силової батареї, що в свою чергу корисно при заторах, транспортних пригодах, а також при відсутності мережі. Показано розрахунок інверторів необхідних для роботи такої системи. Контроль буде відбуватися за допомогою релейного керування, що дозволить тролейбуса автономно рухатися, а також дасть змогу накопичувати енергію до акумуляторної батареї.
Суміщені анодні процеси у розчинах сульфатної кислоти
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Кравченко, Кристина Миколаївна; Павлов, Богдан Володимирович; Тульський, Геннадій Георгійович
Травлення виробів з вуглецевої сталі у розчинах сульфатної кислоти є, з одного боку, поширеним процесом у машинобудуванні та, з іншого боку, шкідливим для екології. По мірі зниження концентрації H2SO4 та насищення розчину Fe2SO4 швидкість травлення оксидної плівки на поверхні сталі знижується. Тому при зниженні концентрації H2SO4 до 25-30 г/л процес травлення припиняють та проводять заміну травильного розчину. При цьому концентрація Fe2SO4 досягає 400 г/л. При травленні спостерігається два процеси: розчинення оксидів та розчинення заліза, яке знаходиться під шаром оксидів. Ці два процеси можуть протікати одночасно. Дослідження електродних процесів у розчинах сульфатної кислоти, що містять неорганічні та органічні домішки є підґрунтям для розробки технологічних показників регенерації відпрацьованих сульфатних розчинів. Для дослідження використовували мало зношувані анодні матеріали – платину і оксиду свинцю (IV). Для визначення кінетичних закономірностей перебігу анодного процесу на обраних анодних матеріалах застосували вольтамперометрію з побудовою одержаних залежностей в тафелевських координатах. Поляризаційні залежності складаються з двох прямолінійних ділянок з перегином при lgia ≈ –1,8 (ia, А·см-2). Нахил першої ділянки не залежить від концентрації H2SO4 і становить 120 мВ. Нахил другої ділянки, для розчинів з концентрацією H2SO4 0,05…0,37 моль·дм –3, становить 60 мВ, а для концентрації 2,5 моль·дм –3 – 71 мВ. Зміна концентрації сульфатної кислоти практично не впливає на поляризацію аноду. При концентрації 5,0 моль·дм –3, в області великої густин струму (≥ 1500 А·м-2), потенціал анода перевищує ТНЗ для діоксиду свинцю. Це сприяє адсорбції сульфат іонів на поверхні композиційного анода і початку утворення активного кисню. В цих умовах, на платиновому аноді спостерігається виділення пероксиду водню. Концентрація Н2SO4 значно впливає на механізм і кінетику виділення кисню. Поляризаційні залежності складаються з двох прямолінійних ділянок з різним нахилом. Для всього діапазону концентрацій сульфатної кислоти, в області малих густин струму спостерігається ділянка з нахилом в 120 мВ. Концентрація сульфатної кислоти на цій ділянці не впливає на кінетику процесу, що узгоджується з літературними даними для платини. Нульовий порядок по рН і незалежність від концентрації сульфатної кислоти для цієї ділянки вказує, що найбільш імовірним механізмом виділення кисню є розряд води. Отримані значення ефективної енергії активації процесу виділення кисню на ОСТП близькі до результатів отриманим на платині – 41,8 кДж·моль -1 при Еа = 1,95 В. Величина ефективної енергії активації вказує на електрохімічну природу поляризації, і її зниження при збільшенні анодного потенціалу - на зменшення міцності зв'язку кисню з поверхнею ОСТП.
Розробка методики ефективного застосування анімації у WEB
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Єгорова, Ірина Миколаївна; Коміна, Марина Максимівна
У роботі запропонована методика ефективного використання анімації у веб-продуктах. Проведено дослідження сучасних технологій і методик створення анімацій для веб-сайтів, а саме розглянуті технології CSS, Javascript, Motion UI, проаналізовані плюси і мінуси їхнього використання. На основі отриманої інформації сформульовано гіпотезу та створено лінійну методику, засновану на використанні універсальної технології Motion UI. Методика передбачає послідовне виконання ряду етапів. Так, на першому етапі користувачеві рекомендується підключити бібліотеку Motion UI. На наступному етапі необхідно визначити ступінь складності анімації. У разі, коли має бути розроблено нескладну анімацію, доцільно використовувати інструменти CSS, інакше, для більш складних випадків, ефективніше використовувати можливості Javascript. В обох випадках доцільно на заключному етапі розробки анімації застосувати інструменти Sass. Завершальним етапом методики є тестування, що дозволяє оцінити якість створеної анімації. Розроблена методика застосована в роботі при створенні анімації обраного об'єкта. Проведено тестування за допомогою методу експертних оцінок з попереднім анкетуванням запрошеної фокус-групи. Експертові, в якості якого виступав професійний розробник, було запропоновано створити 20 анімацій за допомогою технологій CSS, Javascript і Motion UI для заздалегідь розробленого об'єкту. Час розробки фіксувався програмним способом. Далі розроблені анімації були розглянуті фокус-групою і проведено оцінку часу завантаження ефектів на веб-сторінці за п'ятибальною шкалою. Проведений за допомогою методів математичної статистики аналіз результатів експерименту свідчить про те, що запропонована методика, яка передбачає використання технології Motion UI, дозволяє скоротити не тільки час розробки анімації, але йчас її завантаження. Таким чином, можна зробити висновок, що розроблена методика відрізняється від існуючих методик високою ефективністю, в цілому відповідає очікуванням експертів і доцільна для застосування.
Шляхи обмеження рівнів струмів короткого замикання в електричних мережах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Пантєлєєва, Ірина Вікторівна; Глушко, Альона Валеріївна
На сьогоднішній день перед Україною та світом постають важливі питання стосовно вирішення проблем енергетичної галузі, в тому числі електроенергетики. У мережах різної напруги енергосистем рівень струмів к.з. безперервно зростає, при цьому вимоги до електричних апаратів, струмоведучих частин, силових трансформаторів і конструкцій розподільчих пристроїв стають більш жорсткими. Виникає проблема оптимальної координації у динаміці параметрів електрообладнання та вимог енергосистеми або координації параметрів електрообладнання з існуючими рівнями струмів к.з. Зростання струмів к.з. в електричних мережах усіх класів напруги робить актуальною розробку нових ефективних методів і пристроїв, призначених для їх зниження. У статті розглянуті питання порівняння струму однофазних і трифазних к.з. усередненої регіональної енергосистеми, наведені інтегральні параметри електричних мереж такої системи. Детально проаналізовані обмеження струмів однофазних к.з. в проблемних вузлах, де встановлені автотрансформатори. Проведені дослідження дозволили рекомендувати вдосконалені методики розрахунків електричних апаратів та струмоведучих частин на електродинамічну і термічну стійкість при к.з., в тому числі і при однофазних. Приведені рекомендації до створення математичної моделі розрахунку нелінійної системи при наявності гнучких провідників, тому що, більшість пошкоджень (у вигляді к.з.) на високовольтних повітряних лініях електропередачі та у розподільчих пристроях супроводжується електричною дугою із параметрами, які змінюються у часі. Крім того, значні струми к.з. викликають механічні зміщення гнучких проводів у просторі, що призводить до зміни міжфазних відстаней та індуктивних опорів повітряних ліній прямої і зворотної послідовностей. Всі ці перелічені фактори надають взаємний вплив під час к.з. Крім того, при експлуатації електроустановок важливим фактором є комутаційний ресурс вимикачів, який впливає на надійність роботи установки та її техніко-економічні показники. Критерієм виводу вимикача з експлуатації може бути залишковий ресурс вимикача на рівні одного відключення повного струму відмикання вимикача. Проведений аналіз показав, що необхідно враховувати при розрахунках струмів к.з. додаткову термічну дію різних джерел енергії і енергосистеми в цілому, синхронних генераторів і компенсаторів, синхронних і асинхронних двигунів.
Оцінка ефективності процесів переробки концентрованих розчинів хлориду натрію з отриманням алюмінієвого коагулянту
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Крижановська, Яна Петрівна; Гомеля, Микола Дмитрович; Шаблій, Тетяна Олександрівна; Вакуленко, Анна Костянтинівна
У роботі досліджені процеси електрохімічної переробки розчинів хлориду натрію з отриманням хлориду алюмінію і лугу в трикамерному електролізері з аніонообмінною мембраною МА-41 і катіонообмінною мембраною МК-40 та в двокамерному електролізері з катіонообмінною мембраною МК-40. Представлений спосіб переробки сольових концентратів із застосуванням розчинного алюмінієвого аноду є економічно доцільним, так як у результаті електролізу одночасно відбувається демінералізація рідких відходів до рівня нормативних вимог та виробництво з вихідних концентратів товарної продукції. Недоліком представленого способу отримання коагулянту є взаємодія алюмінію із водою. Проте, доведено, що із підвищенням анодної щільності струму під час електролізу вихід хлориду алюмінію практично повністю обумовлений електрохімічним розчиненням аноду, а хімічне розчинення алюмінію майже відсутнє. Стабільність отриманих розчинів коагулянтів протягом тривалого часу підтримується низькими значеннями реакції середовища (рН ≤ 3). Так, при силі струму 1 А (щільність струму 8,34 А/дм2) та вихідній концентрації хлориду натрію 1900 мг-екв/дм3 сумарна концентрація іонів алюмінію в отриманому розчині досягає 3884 мг-екв/дм3. На хімічно розчинений алюміній припадає не більше 12 %. За даних вихідних параметрів вихід іонів алюмінію з урахуванням хімічного розчинення аноду складає 100–108 %. Одночасно в катодній камері відбувається концентрування лугу до рівня приблизно 1500 мг-екв/дм3. Його вихід за струмом при цьому сягає 92 %. Ступінь дифузії хлорид-іонів через аніонообмінну мембрану з робочої камери в анодну область становить 99 %. Показано, що процес електролізу розчину хлориду натрію в двокамерному електролізері з катіонообмінною мембраною проходить не так ефективно, як у випадку із застосуванням трикамерного електролізера. На початковій стадії процесу вихід за струмом становить по хлориду алюмінію 61 %, а по лугу 64 %. У подальшому через отруєння катіонообмінної мембрани катіонами алюмінію, що блокують всі аніонні функціональні групи даної мембрани, процес припиняється.
Magnetic-pulsed attraction of sheet billets with “direct passage of current”
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Batygin, Yuriy; Yeryomina, Olena; Shinderuk, Svitlana; Strelnikova, Viktoria; Chaplygin, Evgeniy
The theoretical substantiation of the efficiency of magnetic-pulse attraction method of sheet metal with “direct current transmission” through the object being processed is presented. The analysis of well-known works in this area is carried out, it is shown that the lack of sufficiently complete theoretical studies does not allow effectively performing a given production operation. By solving the boundary-value electrodynamic problem, analytical expressions are obtained for the phase dependences of currents in the experimental system and the excited forces of attraction of the processed object. It is proved by numerical estimates that the low-frequency mode of the ongoing electromagnetic processes is preferable when the fields penetrate intensively through the condu cting components of the system under study. It was found that the calculated dependence of the developed forces on the discharge voltage of the capacitive storage allows an approximate estimate of the efficiency of attraction when operating in the accepted range of energy capabilities of the power source. It is shown that the degree of inhomogeneity of the transverse distribution of attractive forces in the region under study does not exceed ~ 20%. A working experimental model has been designed and created, consisting of a tool for magnetic-pulse attraction of sheet metal and a power source - an energy unit. Based on the obtained ratios, the characteristics of the pilot plant and the test modes were calculated. A dosed magnetic-impulse force action has been practically implemented, which makes it possible to control the deformation of sheet metal in the processing zone. Experiments have been carried out to remove dents on samples made of various types of steel under conditions close to the corresponding real production operation. The practical possibilities of the means of magnetic-pulse attraction of certain sections of sheet metals with “direct current transmission” through them have been successfully demonstrated. The effectiveness of the method under consideration is proved when using the indicators of the technological operation, calculated based on theoretically obtained dependences.
Інформаційна складова стійкості блукаючих складних систем відповідального призначення
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Становська, Іраіда Іванівна; Становський, Олександр Леонідович; Науменко, Євгенія Олександрівна; Саух, Ігор Анатолійович
Складні системи (процеси) відповідального призначення набувають все більшого поширення в сучасному світі. Відповідальність призначення складних систем обумовлюється такими, наприклад, обставинами, як залежність від останніх здоров’я або, навіть, життя великої кількості людей, екологічної безпеки регіонів та великих матеріальних витрат. До них можна віднести відповідальні промислові та енергетичні споруди, елементи систем транспорту, зв’язку та безпеки життєдіяльності, комп’ютерні системи та мережі, обладнання для складного медичного втручання в організм людини, освітні заклади, тощо. Об’єднує ці системи і робить їх суб’єктами дослідження те, що їхня складність вимагає для управління ними застосування сучасних інформаційних технологій та відповідної «вбудованої» комп’ютерної системи отримання та обробки в реальному часі достовірних даних про стан об’єкта. Існуючі вбудовані інформаційні системи, як правило, повинні бути заздалегідь навчені виявляти відхилення параметрів стану керованого об’єкта від норми, а також, розраховувати і здійснювати (іноді, за допомогою оператора) дії із своєчасної компенсації таких відхилень. Але, на жаль, існують й інші системи, які потрапляють у ситуації (кризи), коли їхні «паспортні» параметри піддаються суттєвим відхиленням, а існуюча, «вбудована» інформаційна підтримка таким ситуаціям не навчена, і оперативно допомогти в он-лайн подоланні наслідків кризи не здатна. Адже керованість СС ВП, боротьба із кризами, які ці процеси спіткають, спирається на наявні адекватні та відносно швидкодіючі (вони повинні встигнути до руйнування псевдостійкого пошкодженого об’єкта) моделі та методи прийняття термінових антикризових рішень в управлінні. Метою роботи є підвищення ефективності антикризового управління процесами швидкоплинного розвитку складних багатопараметричних організаційно-технічних систем шляхом розробки та впровадження нових моделей та методів. Під ефективністю управління розуміли поліпшення в порівнянні з планом таких основних показників процесу, як час, вартість, параметри якості продукту, взаємодія із навколишнім середовищем або, принаймні, збереження планових показників в умовах криз. Для досягнення цієї мети в роботі проаналізовані складні системи відповідального призначення з точки зору їхньої стійкості до пошкоджень та криз; виконано класифікацію (сортування) складних систем відповідального призначення із блукаючими елементами; побудовано загальний алгоритм процесу накопичення загального параметричного простору при управлінні складними системами; виконана реалізація та оцінено практичне значення отриманих результатів.
Модульний зарядний пристрій акумулятора електромобіля з двостороннім передаванням енергії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Вербицький, Євген Володимирович; Гарницький, Андрій Вікторович
Описані перспективи використання акумуляторних батарей електромобілів в якості регуляторів мережі або резервних джерел живлення згідно з концепціями V2G (Vehicle to Grid) та G2V (Grid to Vehicle). Визначено вимоги, яким мають відповідати двонаправлені перетворювачі електроенергії: широкий діапазон параметрів вхідної напруги, корекція коефіцієнта потужності вхідного струму, відбирання максимальної потужності від відновлювальних джерел енергії, висока енергетична ефективність. Обрана топологія двонаправленого ізольованого перетворювача з двома активними мостами, що підтримує м’яку комутацію транзисторів при нульовій напрузі та запропонований модульний підхід до побудови перетворювача, який має ряд переваг, серед них: забезпечення будь-яких значень напруги або струму, зниження пульсацій, підвищення коефіцієнта корисної дії схеми, висока надійність, завдяки можливості включення резервних модулів, що можуть замінити основні в разі їхньої відмови, зменшення габаритів реактивних елементів і можливість роботи кожної комірки на вищих частотах. Обрано найефективніший для поставленої задачі тип з’єднання комірок – паралельно по входу і по виходу, що дозволяє розподілити між модулями вхідний і вихідний струми. Представлено розрахунок однієї комірки перетворювача, а саме: розрахунок високочастотного трансформатора, транзисторів і згладжувального LC-фільтру та проведений порівняльний аналіз технічних показників в одно- та багатокоміркових перетворювачах. Проведене моделювання в програмному середовищі Matlab Simulink, оцінено ефект від використання модульного перетворювача при роботі з джерелами постійної та змінної напруги, зокрема проведене порівняння коефіцієнтів пульсації в перетворювачах із різною кількістю комірок при сталому значенні габаритів згладжувального фільтра, а також підібрані параметри фільтра для різної кількості комірок, при яких забезпечується однаковий коефіцієнт пульсацій. Результати моделювання підтвердили правильність розрахунків та довели ефективність використання модульної топології перетворювача.
Особливості проектування системи електроживлення з відновлювальними джерелами енергії в умовах ринку електроенергії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Вербицький, Євген Володимирович; Білий, Максим В’ячеславович
Завдяки утворенню ринку електроенергії у 2019 р. доступ до нього отримали незалежні виробники. Дана ініціатива сприяла вільному ціноутворенню вартості електроенергії та в перспективі повинна одночасно зменшити вартість електроенергії й забезпечити стабільність енергосистеми України. Одним з перспективних джерел енергії, що може продаватись на ринку є енергія відновлюваних джерел. При цьому власники систем електроживлення з відновлюваною електроенергетикою мають нестабільну генерацію енергії, що розбалансовує об’єднану енергетичну систему України. Вільне ціноутворення сприятиме балансуванню енергетичної системи, бо на інтервалах дефіциту енергії вона матиме більшу вартість. Тому постачальники енергії з відновлювальних джерел будуть зацікавлені у встановлені акумулюючих потужностей з метою накопичення електроенергії на інтервалах, коли вона є дешевою, і продажу, за умови високої вартості. У статті аналізуються умови прибутковості систем електроживлення з системою акумулювання енергії і без неї залежно від рівня амортизаційних нарахувань і вартості електроенергії. При цьому енергія системи електроживлення без акумулювання енергії одразу продається в мережу без балансування системи, тому доцільнішим є використання системи з акумулюванням, для чого варто забезпечити значну різницю в ціні для проміжків часу з дефіцитом енергії. Доведено, що в системі електроживлення доцільно використовувати один найдешевший тип відновлювального джерела енергії. Тоді як для здешевлення системи електроживлення з акумулюванням енергії доречніше використовувати декілька джерел енергії, потужність яких слабко корелюється. У цьому випадку система акумулювання має меншу енергоємність і меншу вартість. Оскільки статистичні дані про потужність сонячної електроенергії та швидкості вітру для певного регіону задаються у виді масиву числових даних, як правило, параметри системи з максимальним прибутком шукаються чисельними методами, найчастіше – методом градієнтного спуску. При цьому для балансування енергосистеми доцільно, щоб прибуток системи з акумулюванням енергії перевищував прибуток системи без нього, що можливе за умови збільшення різниці максимальної і мінімальної ціни електроенергії протягом дня.
Кінетичні та технологічні аспекти одержання бутилолеату в присутності оксидів металів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Мельник, Степан Романович; Старчевський, Роман Олегович; Мельник, Юрій Романович; Оржеховська, Ольга Едуардівна; Магорівська, Галина Ярославівна
Досліджено кінетичні закономірності взаємодії олеїнової кислоти і бутан-1-олу в присутності оксидів цинку, нікелю (ІІ), заліза (ІІ) і міді (ІІ) у стаціонарних умовах. Встановлено, що за температури 383 К найвищу каталітичну активність виявляє оксид цинку, а швидкість реакції естерифікації в присутності інших оксидів металів є нижчою та приблизно однаковою. Показано, що за вмісту 0,25 мас. % гетерогенного каталізатора в реакційній суміші та 7,6–8,0-разового мольного надлишку спирту кінетичне рівняння реакція естерифікації має перший порядок за олеїновою кислотою. Для квазігомогенної кінетичної моделі реакції за умови її каталізу оксидами цинку та нікелю (ІІ) за різної температури визначені ефективні константи швидкості, за якими розраховано енергію активації та передекспоненційний множник. Показано, що квазігомогенна модель реакції між олеїновою кислотою та бутан-1-олом задовільно описує процес естерифікації в нестаціонарних умовах. Розраховані за кінетичними показниками процесу і визначені експериментально значення конверсії олеїнової кислоти в процесі її естерифікації в присутності оксиду цинку та оксиду нікелю (ІІ) за умови відгонки води становили 80,0 і 75,9 та 53,7 і 47,5 % за 360 хв реакції, відповідно. Одержані дані дозволяють розраховувати тривалість реакції одержання бутилолеату, необхідну для досягнення заданої конверсії олеїнової кислоти за відповідних температурних умов. Виявлено, що оксиди цинку та міді (ІІ) під час реакції взаємодіють з олеїновою кислотою з утворенням відповідних солей. За допомогою кондуктометрії встановлено, що електрична провідність реакційної суміші збільшується порівняно з модельною сумішшю реагентів у 6,1 та 1,6 рази за умови каталізу реакції оксидом міді (ІІ) та оксидом цинку, відповідно. Зроблене припущення, що в присутності цих оксидів одночасно відбувається гетерогенно- і гомогенно-каталітична естерифікація олеїнової кислоти бутан-1-олом. Вказано, що одним із лімітуючих чинників застосування оксидів металів як каталізаторів трансетрифікації тригліцеридів нижчими аліфатичними спиртами є вміст вільних жирних кислот в олії.
Capacitive transducers based ITO/polyimide/Al2O3 thin film structure
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Zaitseva, Liliia; Vodoriz, Olga; Zaitsev, Roman
It has been developed and approbated prototypes of thin-film capacitor transducers based on Al/ITO/polyimide/Al2O3 heterosystem for capacitive acoustic control in metal objects in the modes of simultaneous acoustic signal reception and generation by capacitive transducers and in certain modes of acoustic signal generating or receiving that can realize objects monitoring with sensitivity at the level of piezoelectric transducers. The developed prototype of thin film capacitive transducer for monitoring pipelines by longwave capacitive method allows increasing the maximum distance between the capacitive transducers up to 10 meters. At a substrate temperature of 300 oC and a specific power of the magnetron of 0.31 W/cm2 on Upilex polyimide films were obtained layers of capacitive transducers with a thickness of 0.2-concentration of charge carriers was 8,3·1020 cm-3 and mobility - 44 cm2/(V·s). It has been engineered the thin film capacitive transducers which by using the polyamide film with 15 microns thickness of and alumina film with 1 micron thickness allow to increase the sensitivity of such method in 7-8 times, and the additional use of thin crystalline Al2O3 films deposited on a substrate of polyimide, allows to increase the value of the dielectric constant of the layer of the capacitive transduser from 3-4 relative units to 8.5-11.5 relative units. Experimental studies of the crystal structure of the developed transducers by X - ray diffractometry and research of their dielectric properties were carried out. The device was tested and the possibility of its use was shown along with the generally accepted methods of defectoscopy. It is shown that using the magnetron sputtering technology, which provides high adhesion to polyimide substrate layers, made possible produce the capacitive transducers for objects with various shape. Proposed and patented: capacitor method for receiving acoustic signals in non-destructive control and transducer of ultrasonic acoustic wave’s excitation and receiving.
Дослідження роботи електронних пристроїв з урахуванням електромагнітної сумісності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Леонов, Сергій Юрійович; Боровик, Олексій Романович
У даній статті були розглянуті методи і засоби забезпечення електромагнітної сумісності, які можуть застосовуватися для зменшення впливу перехресних перешкод між провідниками на платі пристрою. Було проаналізовано причини і механізм виникнення перехресних перешкод, які можуть порушити коректну роботу пристрою через зміну логічного рівня сигналу на провіднику-жертві внаслідок впливу на нього наведеної перехресної перешкоди. Було виконано моделювання впливу перешкод на сигнал в пасивній лінії в залежності від відстані між ними, довжини прилеглої ділянки провідників, матеріалів провідників. Для дослідження була побудована логічна схема електронного пристрою, зокрема шифратор, і його печатна плата. Були проведені експерименти при використанні таких даних: товщина провідників дорівнює 5, 6 і 1.2 мілідюймов, відстань між провідниками рівна 5 і 6 мілідюймов, довжина прилеглих ділянок провідників дорівнює 4340, 2020, 1620, 1050, 630, 320 і 300 мілідюмов. Також застосовувались матеріали провідників, які мають різні значення питомої електропровідності: срібло (62500000 См/м), мідь (5950000 См/м), платина (10000000 См/м), золото (43000000 См/м), нікель (15000000 См/м), алюміній (35*106 См/м), сталь (1400000 См/м). Дослідження виконувались на спроектованій логічній схемі електронного пристрою і його печатній платі. Були отримані дані про величини наведених перехресних перешкод. В ході виконання досліджень були встановлені і підтверджені залежності збільшення величини значення перехресних перешкод від збільшення довжини прилеглих ділянок, зменшення відстані між провідниками.
Застосування методу інтегрування для оцінювання якості об’єктів кваліметрії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Черняк, Олена Миколаївна; Сороколат, Наталія Андріївна; Каницька, Ірина Вікторівна
Проведено аналіз існуючих наукових підходів до кількісного оцінювання якості об’єктів кваліметрії різної природи, що мають різні показники якості з різними шкалами вимірювання. Розглянуто ряд сучасних наукових робіт, пов’язаних з оцінюванням якості продукції, процесів та послуг, визначено їхні недоліки та можливі межі застосування. У результаті проведеного аналізу було виявлено, що у кваліметрії існує ряд невирішених задач, рішення яких могло би надати можливість розробляти нові практичні методики, які були б достатньо універсальними та могли б ефективно застосовуватись при оцінювання якості об’єктів різної природи. В результаті аналізу доведено актуальність теми та визначено мету роботи - розробити методику отримання комплексної оцінки показника якості, що буде придатна для оцінювання об’єктів кваліметрії різної природи. Для узагальненого оцінювання якості об’єктів кваліметрії запропоновано визначати оцінку по кожній його характеристиці або критерію, а потім визначати єдину оцінку, враховуючи всі його характеристики. Для визначення узагальненого показника якості одного критерію пропонується застосувати метод інтегрування, тобто знайти площу під ламаною поверхнею, яка вийшла в результаті з’єднання точок на площині системи координат ХОY. Для цього застосовуються квадратурні формули з використанням методу трапецій. Метод трапецій - це метод наближеної інтеграції, корисний у тих випадках, коли немає можливості знайти первісну функції й обчислити інтеграл через неї. Запропоновано покроковий алгоритм визначення узагальненого показника якості об’єкту кваліметрії різної природи, застосовуючи інтегрування методом трапецій. У такому випадку отримаємо багатокритеріальну оцінку якості об’єкту кваліметрії. Для інтегрування, можна застосовувати інші методи, що дасть можливість визначити найбільш ефективний з них. Розроблену методику можна застосовувати для багатокритеріального оцінювання якості об’єктів кваліметрії, якщо замість часової шкали застосовувати шкалу одиничних оцінок різних критеріїв, якими характеризується об’єкт.
Структура CMS системи
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Прохоренко, Владислав Андрійович; Заволодько, Ганна Едвардівна
У роботі проаналізована структура та продуктивність систем управління контентом. За останні три десятиліття сайти перетворилися зі звичайного способу передачі гіпертексту на багатокомпонентне програмне забезпечення, що обслуговує тисячі користувачів одночасно та дає можливість на одній платформі існувати різним за типом ВЕБ ресурсам. Для зручного маніпулювання даними у такому випадку використовують системи управління контентом (CMS). Чотири найпопулярніші у багатьох країнах СMS: WordPress, OpenCart, Joomla, Drupal порівнюються у статті за допомогою 10 ключових ознак: платформа; технологія; системи управління базами даних, використаних в проектуванні; розробник; швидкість оброблення запитів; вартість; надійність; цільова аудиторія; зручність користування; наявність перекладу адміністративної панелі українською мовою. Як показало дослідження повністю універсальних системи управління контентом не існує. Кожне наявне програмне забезпечення для створення веб-ресурсу розроблене під вирішення конкретного спектру задач. Методика побудови CMS базується на класичних методах розробки Web-сайтів, а саме це гібрид ручної розробки HTML, програмних засобів розробки сайтів, інструментальних систем, фреймворків. Безкоштовні СМS мають відкритий вихідний код. Безкоштовні стеми, що з’явилися на ринку більше 10 років назад, не уступають платним, більш новітнім, варіантам за рівнем захищеності та об’ємом функціонального наповнення. Такий стан проблеми обумовлюється тим, що розробкою плагінів і доповнень можуть займатися не тільки розробники системи, а і сторонні розробники. Структура системи управління контентом базується на використанні модульного принципу. Завдяки цьому система управління контентом стає гнучкою, простою для взаємодії, як для користувача, так і для розробника, та надає можливість розширювати спектр дій одного модуля за допомогою встановлення іншого. WordPress це CMS, яка має більш витончену архітектуру, що відображається на продуктивності, інтуїтивно зрозумілій адміністративній панелі й, нарешті, має більше переваг перед аналогами.
Вплив вмісту марганцю на кількість залишкового аустеніту та механічні властивості ADI після різних режимів ізотермічного гартування
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Гогаєв, Казбек Олександрович; Волощенко, Сергій Михайлович; Аскеров, Мукафат Гейбат огли; Подрезов, Юрій Миколайович; Мінаков, Микола Веніамінович; Луговський, Юрій Федорович
Досліджено вплив вмісту марганцю на фазовий склад та механічні властивості ADI матеріалів після ізотермічного загартування в діапазоні температур 310-380 оС . Результати рентгеноструктурних досліджень показали, що за цих умов гартування вміст мартенситної фази збільшується з підвищенням температури гартування. Встановлено, що збільшення вмісту марганцю сприяє збільшенню кількості залишкового аустеніту за однакових умов гартування. Це сприяє посиленню дії TRIP ефекту на процеси зміцнення. Показано, що при однакових умовах гартування вищу границю плинності мають ADI з малим вмістом Mn, тоді, як твердість вища у зразків з великим вмістом. Різна чутливість цих характеристик зміцнення до вмісту Mn пояснюється посиленням дії TRIP ефекту на швидкість зміцнення на початковій ділянці кривої навантаження в матеріалах з високим вмістом марганцю. Наслідком цього є підвищений рівень твердості в матеріалах з більш високим вмістом марганцю. Натомість, такі матеріали демонструють більш низькі механічні характеристики, які визначаються в момент руйнування. Деформація до руйнування та ударна в’язкість зменшуються практично вдвічі через окрихчуючу дією цього елементу. Вплив марганцю на границю втоми менш суттєвий, оскільки схильність до окрихчення компенсується фазовими перетвореннями в голові тріщини, яке сприяє виникненню стискаючих напружень біля вершини тріщини, і стримує її розповсюдження при втомі. Зважаючи на те, що марганець посилює дію TRIP ефекту але погіршує опір руйнуванню, в роботі пропонується використовувати чавун з підвищеним вмістом Mn у виробах землеоброблювальної техніки, які працюють в умовах зношування але не піддаються екстремальним навантаженням.
Вдосконалення циліндра високого тиску турбіни К-1000-60/1500-2 бл. №4 Балаковської АЕС
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Пальков, Ігор Андрійович; Пальков, Сергій Андрійович; Іщенко, Олег Ігоревич; Авдєєва, Олена Петрівна
Підвищення потужності енергоблоків атомних станцій є світовою тенденцію та широко реалізується в країнах Європи та Сполучених шатах Америки. Зазвичай роботи з підвищення потужності блоків атомних станцій проводяться під час планових реконструкцій. Особливостями такої реконструкції є часткова заміна обладнання, що у порівнянні з повною дає значну економію ресурсів. Використання такого підходу дозволяє частково замінити елементи проточної частини, що в свою чергу виконується з метою для забезпечення необхідних параметрів течії в проточній частині турбомашини, а також дозволяє повторно використовувати не модифіковані елементи конструкції. Ця стаття містить узагальнення досвіду АТ «Турбоатом» з проведення вдосконалення циліндру високого тиску, а також розглядаються конструктивні особливості проекту модернізації турбоустановки К-1000-60/1500-2 блоку 4 Балаковської АЕС виробництва ПАТ «Турбоатом». В рамках проекту модернізації АТ «Турбоатом» виконав комплекс теплових і міцністних розрахунків ЦВТ турбіни К-1000-60/1500-2 з урахуванням підвищення теплової потужності реактора до 3210 МВт з використанням існуючих деталей і вузлів. Прийняті конструкторські і схемні рішення в проекті модернізації турбоустановці К-1000-60/1500-2 бл. 4 Балаковської АЕС і високий ступінь уніфікації її елементів, відпрацьованих і освоєних у виготовленні і експлуатації на станціях, сприяють підвищенню якості її технічного обслуговування і ремонтів, дозволяють вважати, що ця турбоустановки матиме високі техніко-економічні показники, а також забезпечують її високу конкурентоспроможність на зовнішньому ринку. Удосконалена проточна частина ЦВТ оснащена розвиненою системою видалення вологи. Відведення вологи з міжвінцевих зазорів здійснюється системою дренажних отворів в надбандажних козирках діафрагм. Волога з межступеневих зазорів відводиться в камери видалення вологи за робочими лопатками. Ефективність видалення вологи за робочими лопатками забезпечується конічним меридіональним обводом робочих лопаток і вологосборними канавками на бандажах робочих лопаток. Розрахункова величина збільшення електричної потужності турбоустановки К-1000-60/1500-2 бл. 4 Балаковської АЕС при підвищенні теплової потужності реактора до 3210 МВт становить 52,56 МВт.
Визначення кута нахилу приладу до горизонту з використанням вимірювальної системи на основі мікроелектромеханічного сенсора MPU6050
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Знаменщиков, Ярослав Володимирович; Шкиря, Юрій Олегович; Некрасов, Сергій Сергійович; Довгополов, Андрій Юрійович
У теперішній час широке розповсюдження отримали мікроелектромеханічні системи. Яскравими прикладами мікроелектромеханічної системи є акселерометри та гіроскопи. В даній статі розглядається можливість використання вимірювальної системи на основі мікроелектромеханічного сенсорного модуля MPU6050 для визначення кута нахилу приладу по відношенню до горизонту. Даний модуль може використовуватись для цифрового рівня, в різних пристроях для стабілізації положення, для визначення швидкості нахилу і т.і. Основною перевагою мікроелектромеханічного сенсору MPU6050 перед всіма іншими є його дешевизна і широкі можливості вимірювання величин, дані з якого отримуються у цифрових значеннях. MPU6050 дозволяє вимірювати прискорення та частоту обертання, і можливість прямого вимірювання кута нахилу відсутня. Для вимірювання ж кута нахилу використовується «побічна дія», через яку змінюється значення прискорення вільного падіння при зміні кута нахилу до горизонту. Основною проблемою при використанні зазначеного модуля, є те, що покази мають сильний шум, що обмежує його можливість використання для точних вимірів та при необхідності отримання результатів вимірювань при великих швидкостях руху. Але використовуючи математичну обробку результатів вимірювань стає можливим отримувати статичні значення з точністю до 0.05 градуси, що дозволяє ставити сенсор MPU6050 в один ряд з іншими сенсорами призначеними для вимірювання кута нахилу. Наведена авторами методика обробки дозволяє значно знизити цифровий шум, що виникає при статичному положенні сенсору. Зниження цифрового шуму стало можливим завдяки тому, що мікроелектромеханічний сенсор MPU6050 дозволяє вимірювати кутову швидкість, відповідно кут нахилу по відношенню до горизонту не може змінюватись при статичному положенні сенсору, тобто коли кутова швидкість навколо відповідної вісі дорівнює нулю. І навпаки коли з’являється кутова швидкість, то відповідно і з’являється зміна кута нахилу сенсору, більш того чим більше значення кутової швидкості, тим швидше мають змінюватись значення кута нахилу, що і враховано в математичній моделі розрахунку кута нахилу.
Розробка методики ідентифікації визначального рівняння пластичних сталей шляхом дослідження на стискання
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Некрасов, Сергій Сергійович; Довгополов, Андрій Юрійович; Жигилій, Дмитро Олексійович; Бараненко, Андрій Володимирович; Сидоров, Юрій Євгенійович
У статті проаналізовано вплив коефіцієнта тертя на процес деформації циліндричного зразка з пластичних сталей при стисканні. Розглянута методика дозволяє визначити залежність дійсних напружень від дійсних деформацій з випробувань на стискання. Встановлено, що причиною бочкоподібності зразка, що стискається, з пластичної сталі є виключно тертя між поверхнями випробовуваного зразка й опор. Для зменшення впливу тертя на показники діаграми напруження-деформації, стандартна методика пропонує використати різні прийоми його зниження, це можуть бути спеціальні мастила або зміна форми опорних поверхонь зразка. Але усі ці підходи неможливо використати при визначенні діаграми напруження-деформації при температурах більше 300 °C, оскільки використання мастил стає неможливим. Для визначення впливу коефіцієнта тертя на форму зразка, що стискається, авторами запропоновано провести модельний експеримент процесу стискання пластичної сталі з різними коефіцієнтами тертя за рівних умов. Такий підхід дозволив визначити вплив коефіцієнта тертя і порівняти результати з натурним експериментом. Отримана діаграма стискання пластичної сталі з натурного експерименту дозволяє визначити залежність істинних напружень від істинних деформацій, її використання дає можливість визначити коефіцієнти визначального рівняння моделі матеріалу, необхідного для проведення модельних експериментів пластичної деформації сталей, як при кімнатних температурах так і при температурах до 900 °C з урахуванням впливу пластичних деформацій. Запропонована методика дозволяє отримувати залежність істинних напружень від істинних деформацій, а також враховує зміну коефіцієнта тертя між торцями зразка і опорами при дії підвищених температур, чого не враховують стандартні методики проведення випробувань. У роботі показано, що початковими даними для отримання залежності істинних напружень від істинних деформацій є різниця діаметрів зразка і діаграма сила-переміщення.