Інтегровані технології та енергозбереження

Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/65760

В публікаціях журналу виконується аналіз розвитку енергетики та сучасних методів енергозбереження. Розглядаються питання та проблеми сучасної енергетики, енерготехнології енергоємних галузей промисловості; нетрадиційної енергетики, ресурсозбереження; питання моделювання процесів промислового обладнання, процеси та обладнання різноманітних галузей промисловості (хімічної, харчової, комунальної енергетики, медичного обладнання тощо); питання автоматизованих систем управління та обробки інформації, тепло- та масообмінні процеси та обладнання спеціальної техніки; питання та проблеми електроенергетики та енергетичного менеджменту.

Рік заснування: 1998. Періодичність: 4 рази на рік.

Новини

Журнал «Інтегровані технології та енергозбереження» включений до переліку наукових фахових видань ВАК України (Додаток 8 до наказу Міністерства освіти та науки України №1328 від 21.12.2015)) у галузі технічних наук та виходить по тематичним напрямкам, які відображають напрямки діяльності наукових шкіл університету та потенційних здобувачів наукових ступенів і вчених звань.

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 101

Отримання дизельного палива з поліпшеними властивостями
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Троценко, О. В.; Григоров, Андрій Борисович; Назаров, В. М.
Відомо, що одним із шляхів підвищення рівня експлуатаційних властивостей дизельних палив є введення до їх складу спеціальних компонентів – присадок. Цей шлях на сьогоднішній день є досить раціональним та економічно доцільним для України, особливо в умовах відсутності якісної нафтової сировини для виробництва палив, що у свою чергу призводить до значної імпортозалежності. Спектр присадок, які використовуються у дизельних паливах, є вельми різноманітним, що вносить певні складності до підбору їх збалансованого пакету, особливо з огляду на їх ефективність та сумісність одна з одною. Дещо спростити цю процедуру можливо за рахунок додавання до дизельних палив поліфункціональних присадок, використанню яких присвячено багато періодичної літератури. Спираючись на актуальність напрямку наукових досліджень, пов’язаного з поліпшенням властивостей дизельного палива, яке виробляється на підприємствах нафтопереробної галузі України, нами було запропоновано використовувати у складі дизельних палив речовину, яка відноситься до класу ароматичних діазосполук та володіє поліфункціональними властивостями. Так, дана присадка додавалася до прямогонної дизельної фракції (240–350 °С) у кількості до 1,0 %, з подальшим дослідженням властивостей отриманої суміші. Дослідження показали, що присадка значно поліпшує низькотемпературні властивості (на -10 °С), сприяє підвищенню густини і віскозності та додатково надає стійкий колір (від жовтого до помаранчевого) дизельному паливу. Отже, може бути використана у складі товарних дизельних палив, с підвищеними експлуатаційними властивостями.
Перспективні типи насадок регенеративних теплообмінників скловарних печей
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Кошельнік, Олександр Вадимович; Гойсан, С. Б.
У скловарних печах одним із способів підвищення їхньої енергетичної ефективності є використання теплового потенціалу димових газів, що відходять, в утилізаційних теплообмінних пристроях. Величина даних втрат становить 25–40 % від загальної кількості тепла, що надійшло в піч. Вона залежить від таких факторів, як вид палива, конструкція печі та пальникових пристроїв, вид продукції, що виготовляється. Для печей великої потужності найбільш ефективним уважається використання регенеративних теплообмінників з різними видами теплоакумулюючої насадки. Проаналізовано існуючі типи насадок регенераторів: насадки Каупера, Сименса двох видів, Ліхте і комбіновані насадки. Ці насадки, що викладають зі стандартної вогнетривкої цегли, на сьогоднішній час уже досить досліджені, успішно впроваджені й широко використовуються в скловарних печах різної конструкції. Також останнім часом набули широкого застосування корзинові насадки й хрестоподібні насадки із плавленолитих формових вогнетривких матеріалів. Подальше збільшення теплової ефективності регенеративних теплообмінників шляхом заміни насадок неможливо без збільшення їхніх габаритів, що не завжди можливо при реконструкції діючих печей. Тому перспективним тут є використання теплоакумулюючих елементів з фазовим переходом, де в якості плавкої вставки застосовуються солі металів і їхні суміші. Вони можуть акумулювати додаткову кількість теплоти за рахунок використання теплоти фазового переходу, що дозволить без зміни габаритних і режимних параметрів теплообмінника значно збільшити його теплову потужність. Однак для широкого застосування таких насадок необхідне проведення додаткових досліджень, пов'язаних з моделюванням складних нестаціонарних теплообмінних процесів у регенераторах і підбора відповідних матеріалів, що задовольняють умовам експлуатації регенеративних теплообмінників скловарних печей.
Порівняння варіантів виконання розподільної теплової мережі мікрорайону
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Алексахін, Олександр Олексійович; Єна, Світлана Василівна; Гордієнко, Олена Петрівна; Новіков, В. В.; Цемох, Д. О.
На прикладі житлового мікрорайону м. Харкова проведено порівняння втрат теплоти трубопроводами розгалуженої мікрорайонної системи опалення для двох варіантів виконання розподільної мережі. Запропонований варіант конфігурації теплопроводів відрізняється від існуючого («базового») законом зміни витрат теплоносія по довжині теплопроводу, для якого характерний підвищений рівень витрат мережної води через відгалуження на початкових ділянках гілки. Фактичний розподіл витрат теплоносія апроксимований ступеневим законом. Відмінність законів зміни витрат враховано величиною показника ступеня. Обчислення теплових втрат проведено для умов підземної прокладки трубопроводів у непрохідних каналах. Температуру мережної води прийнято відповідно до розрахункової для опалення температурі зовнішнього повітря за температурним графіком теплової мережі. Питомі втрати теплоти трубопроводами на ділянках мережі прийнято на рівні нормативних значень для вказаного способу прокладки. Температуру ґрунту на глибині вісі теплопроводу прийнято рівною 5 оС. Втрати теплоти конструктивними елементами мереж враховано коефіцієнтом 1,15. Обчислення проведено з урахуванням зміни витрат і температури мережної води на розрахункових ділянках. Витрати мережної води на ділянках мережі визначено за проектними тепловими навантаженнями приєднаних будівель. Показано, що при виборі конфігурації розподільної мережі системи опалення групи будівель перевагу слід надавати варіанту з меншим значенням показника ступеня у рівнянні зміни витрат теплоносія по довжині головної гілки мережі. В умовах розгалужених теплових мереж це досягається приєднанням якомога більшої кількості будівель до найближчих до центрального теплового пункту ділянок розподільної теплової мережі. Збільшення витрат мережної води через відгалуження на початкових ділянках гілки забезпечує зменшення теплових втрат трубопроводами мережі. Для розглянутого фрагменту житлового мікрорайону зменшення втрат теплоти при розрахунковій для опалення температурі зовнішнього повітря становить приблизно 5,5 %.
Визначення межі міцності на стиск RP багатошарових плит виконаних з шлакоситалів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Здоренко, Валерій Георгійович; Забіяка, Наталія Анатоліївна; Себко, Вадим Вадимович; Горбунова, О. В.
Знайшла подальший розвиток методологія створення багатофункціональних акустичних автоматизованих пристроїв, яка заснована на побудові простих алгоритмів перетворення та обробки сигналів засобів вимірювань. Досліджено диференціальний акустичний метод контролю фізико-механічних параметрів багатошарових плит, які виконано з шлакоситалів. Запропоновано структурну схему автоматизованого пристрою для вимірювального акустичного контролю межи міцності на стиск Rр шлакоситалової плити, яка контролюється. Розглянутий у статті варіант автоматизації процеса вимірювального контролю, надає змогу щодо визначення міцнісних характеристик за відносно короткий проміжок часу та завдяки усередненню результатів вимірювань фізико-механічних параметрів шлакоситалових плит, призводить до зменшення випадкових похибок вимірювань та тим самим сприяє підвищенню точності вимірювань фізико-механічних параметрів шлакоситалових виробів. Отримано значення відносних прирощень коефіцієнта згасання ∆ƞ23/ƞ4, при цьому діапазони змінення значень коефіцієнта згасання пакетів хвиль акустичного пристрою, відповідають діапазонам змінення межи міцності на стиск Rр досліджуваного зразка шлакоситалової плити. При цьому, контроль міцності матеріалу Rр на кратних частотах, пов'язаний з тим, що навіть незначна зміна геометричних параметрів шлакоситалової плити, призводить до змінення узагальнених параметрів універсальних функцій перетворення вимірювального диференціального акустичного пристрою, які пов'язані з фізико-механічними характеристиками матеріалу зразка, що контролюється. Запропонований двопараметровий диференціальний акустичний метод контролю надає змогу враховувати зв'язок поміж важливими експлуатаційними температурними та механічними параметрами: нерівномірністю розподілу температури за довжиною зразка та неоднорідністю розподілу температурної деформації з локалізацією ії пластичної складової у середній частині шлакоситалової плити, яка найбільш суттєво піддається температурному впливу та як наслідок піддається повільному руйнуванню.
Контроль та керування процесу екстракції в промисловій біотехнології бета-каротину з Blakeslea trispora
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Бєлінська, Анна Павлівна; Варанкіна, Олександра Олександрівна; Близнюк, Ольга Миколаївна; Масалітіна, Наталія Юріївна; Кричковська, Лідія Василівна
Досліджено технологічні параметри, а саме температуру і тривалість процесу екстракції β-каротину з біомаси міцеліального гриба Blakeslea trispora рослинними оліями різного жирнокислотного складу і з різним вмістом природних антиоксидантів: рафінованими дезодорованими соняшниковою, високоолеїновою соняшниковою, кукурудзяною і кунжутною. Створено статистичні моделі залежностей вмісту β-каротину в олійних екстрактах означених рафінованих дезодорованих олій від температури та тривалості екстракції, а також величини аналітичних чисел, що характеризують вміст вільних жирних кислот (кислотне число) та первинних продуктів окиснення ліпідів (пероксидне число) від температури та тривалості екстракції. Визначено раціональні параметри екстракції β-каротину з біомаси Blakeslea trispora обраними екстрагентами (рафінованими дезодорованими соняшниковою, високоолеїновою соняшниковою, кукурудзяною і кунжутною оліями) для керування технологічними властивостями його розчинів. Доведено, що застосування вказаних рафінованих дезодорованих олій як екстрагентів практично не впливає на вміст цільового продукту в олійних екстрактах біомаси, але впливає на аналітичні числа екстрактів, що характеризують вміст вільних жирних кислот, пероксидів та гідропероксидів. Найбільший вміст вільних жирних кислот спостерігається під час екстрагування β-каротину з біомаси соняшниковою олією, мінімального вмісту вільних жирних кислот вдається досягти в екстрактах кукурудзяної і кунжутної олій. Найбільший вміст первинних продуктів окиснення ліпідів (пероксидів та гідропероксидів) спостерігається під час екстрагування β-каротину з біомаси соняшниковою олією, мінімального вмісту вільних жирних кислот вдається досягти в екстрактах кунжутної олії. За допомогою отриманих апроксимаційних залежностей можна прогнозувати вміст β-каротину, а також величини кислотного і пероксидного чисел в олійних екстрактах біомаси в означених рафінованих дезодорованих оліях в залежності від температури та тривалості процесу екстракції.
Surface water quality in Kharkiv recreational areas: 2006-2020
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Utkina, K. B.; Garbuz, A. G.; Kulyk, M. I.
The aim of the paper is to assess dynamics of water quality in four main recreational areas in Kharkiv and to develop recommendations for water quality improvement. Methods. Field and laboratory methods and analytical data processing. Results. The paper presents analysis of dynamics in water quality for four main recreational areas located in Kharkiv: Zhuravlevskiy Hydropark, Oleksiivskiy Lugopark, Udyanskiy Hydropark and Osnovyanske Lake. Period of study: 2006-2020, time: May-June and August-September. Average data are presented. Samples were analysed at certified Laboratory of Analytical Chemical Research of the Karazin Institute of Environmental Sciences. Laboratory data were compared with national UA standards and European ones. Conclusions were made for the following key parameters: dissolved oxygen and BOD5, total mineralization, biogenic substances content, oil products and surfactants, toxic heavy metals content. There is no specific dynamics on the pollution level. Conclusions. The following recommendations for improvement of water quality were developed: (i) to preform regular monitoring of water quality; (ii) to introduce regular and systematic control by one local authority; (iii) to improve infrastructure of recreational areas; (iv) to introduce regular cleaning of the recreational areas; (v) to install bio-WC; (vi) to install additional waste containers (preferably with separate waste collection); (vii) plant trees for better isolation from highways; (viii) to improve level of water treatment on WWTP; (ix) to create nature protected areas along rivers.
Застосування нано і біотехнологічної сировини при створенні препаратів для сільського господарства
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Кричковська, Лідія Василівна; Лисак, Павло Юрійович; Дубоносов, Володимир Леонідович; Грицаєнко, Ю. А.
Стаття присвячена розгляду питання про можливість застосування фуллереновмістної води в складі гуміновмісних ростостимулюючих препаратів для сільського господарства з додаванням відходів дріжджового виробництва. Зовсім недавно проблеми економіки та екології сприймали як протилежні. В даний час виникла необхідність взаємообумовленого і взаємовигідного поєднання економічних і екологічних інтересів, що стало основою для проведення даного дослідження. Аналіз стічних вод підприємства, що виробляє дріжджі показує наявність великої кількості хімічних і органічних речовин, які становлять певну небезпеку для навколишнього середовища, але представляє корисність після переробки відходів для використання в сільському господарстві. Найбільша кількість речовин знаходиться у відходах, після етапу виробництва чистої культури. В експерименті показано, що застосування структурованої води в поєднанні з біологічно активними відходами виробництва хлібних дріжджів, отриманими на основі штаму Saccharomyces cerevisiae збільшують врожайність зернових культур. Виходячи зі встановленого факту широкого і універсального спектра біологічної активності водно-вуглецевої структури гідратованих фулеренів, за даними патентної та науково-технічної літератури, вони широко не випробовувалися як регулятори росту рослин. Нами буде досліджено взаємодію речовин зі структурованою фулеренами водою, досліджено вплив поверхнево-активних речовин на утворення та стабільність емульгованих гуматів з плівко утворювачами, адгезивні властивості компонентів, вплив концентрованої бродильної рідини дріжджів відсепарованої після стадії вирощування чистої культури хлібопекарських дріжджів, випробувано вплив як фулереноподібної структури-шунгіту природного походження так і гідратованих фулеренів - високостабільних дрібнодисперсних водних розчинів нативних фулеренів (мають властивості ліофобних молекулярно-колоїдних систем) на врожайність зернових, захист вегетуючих рослин. Результатом роботи буде обґрунтування принципів методології застосування наноструктурних речовин для використання в біотехнологіях багатофункціональних високоефективних препаратів для сільського господарства з біологічно активними добавками.
Теплове управління механохімічною реакцією
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Толчинський, Юрій Аврамович; Ведь, Валерій Євгенович; Рофе-Бекетова, І. І.
Механохімія вивчає та пояснює процеси хімічних та фізико-хімічних перетворень, які породжуються механічним впливом на речовину. При здійсненні глибоких механохімічних перетворень, як правило, необхідно передати твердим реагентам порцію енергії, порівняну до енергії міжатомних зв’язків. Для цього використовуються різноманітні машини та апарати, такі як екструдери, в яких механічна енергія постійно передається подрібненому матеріалу. У статті розглянута взаємодія двох реагентів у найпростішій хімічній реакції у стані суміші часток двох сортів, що відбувається при стисненні часток, що мають широкувату неправильну форму та стикаються одна з одною, утворюючі області контакту. У цих областях виникають значні концентрації напружень та нагрів речовини з утворенням нової фази. Теплове управління механохімічною реакцією полягає у підтримці оптимального балансу дисипативного тепла та тепла від теплоносія у черв’ячному реакторі для того, щоб швидкість протікання та кінцевий продукт реакції задовольняли поставленим технічним умовам. Надані у статті формули для розрахунку коефіцієнту швидкості механохімічної реакції, теплообміну між черв’ячним реактором та каналом рубашки, теплообміну між рубашкою та оточуючим середовищем дозволяють розрахувати умови балансу для теплового управління. Блок-схема технологічної лінії, що представлена у статті, є економічно вигіднішою у зрівнянні з проведенням цієї ж реакції у розчиннику. Економічна вигода полягає в елімінуванні стадій введення та видалення розчинника з продукту реакції. На завершення зазначено, що механохімічна реакція перетворення суміші двох дисперсних матеріалів, що складається з твердих часток, у рідину може бути реалізована у непереривних умовах у потоковому режимі у черв’ячній машині. А теплове керування ходом механохімічної реакції можна здійснити за допомогою керованого теплообміну з теплоносієм у рубашці в умовах погілковій просторової дисперсії.
Математичне моделювання теплової ефективності огороджувальних конструкцій багатоповерхових будівель з урахуванням індивідуального утеплення
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ганжа, Антон Миколайович; Семененко, Людмила Василівна; Броневський, Ю. Ф.; Савраєва, Ю. І.
На даний час проблемі загальної термомодернізації огороджувальних конструкцій будівель приділяється багато уваги як на рівні науковців, так і на рівні споживачів. Це є одним з ефективних шляхів зменшення споживання природного газу, зниження негативного впливу на навколишнє середовище, дотримання і поліпшення комфортних умов у приміщенні. За останнє десятиліття населення стрімко почало утеплювати своє житло з ціллю підвищити внутрішню температуру повітря до комфортної в багатоповерховому житловому секторі. Через недостатню увагу органів влади у житлово-комунальному секторі, недостатню кількість наукових досліджень та широкого інформування населення, відбувається масове утеплення огороджувальних конструкцій мешканцями багатоквартирних будинків в межах власних квартир. Але дослідження теплових процесів, які протікають при індивідуальному (несистемному) утепленні огороджувальних конструкцій, їх ефективності, на даний час повністю не завершено. Тому поставлена проблема, особливо в умовах значного подорожчання природного газу та електроенергії є актуальною. У роботі виконано математичне моделювання фрагменту частково утепленої стіни огороджувальної конструкції з визначенням теплового потоку шляхом розв'язання тривимірного диференціального рівняння теплопровідності з граничними умовами II, III та IV роду та розподілом характеристик шару будівельних конструкцій та ізоляції. Ці результати можуть бути використані при аналізі ефективності індивідуального утеплення будинку в цілому з урахуванням фрагментарних утеплень та порівнянні з системною термомодернізацією. У результаті моделювання визначені температурні поля поверхонь стін, які є тривимірними, є додаткові теплові потоки (теплові мости), які не враховуються у спрощеному одновимірному розрахунку. У одновимірному розрахунку при утепленні тепловий потік від стіни зменшується в 2,43 рази. При врахуванні сумарного теплового потоку від бокових поверхонь біля вікна (теплових мостів) та системному утепленні – в 1,75 разів. При клаптиковому утепленні та врахуванні сумарного теплового потоку від бокових поверхонь біля вікна – в 1,6 разів. Наступним етапом розрахунків є визначення фактичних температур повітря у приміщеннях багатоповерхового будинку з урахуванням фактичного стану огороджувальних конструкцій та системи опалення, нагрівальних приладів, режимних параметрів теплоносія та параметрів зовнішнього повітря. Методи та засоби цього аналізу можуть враховувати підсумкові дані коригування тепловтрат після математичного моделювання, наведеного у цій роботі. У підсумку результати будуть враховуватись у проектах термомодернізації будівель, реконструкції систем теплопостачання, раціональному розміщенні джерел, підборі обладнання та регулюванні роботи приладів.
Дослідження амілолітичної активності культуральної рідини в біотехнології симбіотичних культур Меdusomyces Gisevii та Oryzamyces Indici
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Масалітіна, Наталія Юріївна; Близнюк, Ольга Миколаївна; Бєлінська, Анна Павлівна; Варанкіна, Олександра Олександрівна; Кричковська, Лідія Василівна
На підставі аналізу літературних джерел встановлено, що природні симбіонти Medusomyces Gisevii та Oryzamyces Indici є цінним біотехнологічними об'єктами. Актуальним є пошук способів впливу на нього з метою отримання тих чи інших продуктів його життєдіяльності. На даний час є актуальним пошук мікроорганізмів продуцентів ферментів, в тому числі амілази. Одним з перспективних в цьому плані біооб'єктів є природні мікробні симбіонти Medusomyces Gisevii (чайний гриб) і Oryzamyces Indici, які завдяки неідентичності мікробіологічного складу та різних умов вирощування можуть мати різний компонентний склад метаболітів. Проведено дослідження амілолітичної активності культуральної рідини Medusomyces Gisevii і Oryzamyces Indici з різними термінами культивування. Вирощування гриба здійснювалося в лабораторних умовах за класичною методикою. Встановлена оптимальна концентрація сахарози для нарощування біомаси Меdusomyces Gisevii та Oryzamyces Indici, яка становить 5 %. Концентрація сахарози 15 % та вище не рекомендується для застосування через пригнічення зростання біомаси із зростанням концентрації вуглеводів в культуральному середовищі. Встановлено, що дані симбіонти починають проявляти амілолітичну активність вже на 7-8-му добу культивування в стандартному живильному середовищі, середовищі з додаванням 10% молока і середовищі на основі сироватки. З плином часу амілолітична активність підвищується. Однак інтенсивність метаболізму мікроорганізмів, критерієм якої є співвідношення загальної і екзогенної амілази, найбільш виражена на ранніх термінах культивації. Встановлено, що культуральна рідина полікультур проявляє високу амілолітичну активність. Даний факт дозволяє вважати інокулят Medusomyces Gisevii і Oryzamyces Indici перспективною біотехнологічною сировиною як джерела фермента амілази.
Алгоритмічне забезпечення прийняття рішень щодо ефективності експлуатації абсорбційно-холодильних установок виробництв аміаку
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Бабіченко, Анатолій Костянтинович; Бабіченко, Ю. А.; Кравченко, Яна Олегівна; Красніков, Ігор Леонідович
Встановлені особливості апаратурно-технологічного оформлення діючих в Україні агрегатів синтезу аміаку серії АМ-1360, основна з яких полягає у застосуванні у комплексі вторинної конденсації тепловикористуючих водоаміачних абсорбційно-холодильних установок. Проведений аналіз функціонування абсорбційно-холодильних установок. Встановлена суттєва залежність їх ефективності роботи від дії зовнішніх збурень, таких як температура та вологість атмосферного повітря. Це обумовлює значні коливання температури охолодження циркуляційного газу у випарниках абсорбційно-холодильних установок, що в значній мірі впливає на економічність роботи виробництва аміаку в цілому. За результатами аналізу існуючої інформаційної системи, що реалізована на базі мікропроцесорного комплексу TDC-3000, розроблені рекомендації щодо її удосконалення, наявність яких дозволяє відмовитись від проведення щодобових аналізів та здійснювати лише контрольні для перевірки засобів вимірювання. Розроблено алгоритмічне забезпечення, що реалізовано в пакеті MATLAB та апробовано за даними промислової експлуатації абсорбційно-холодильних установок агрегату синтезу аміаку. Це дозволяє оператору в реальних умовах виробництва отримувати оперативну інформацію по чисельним показникам ефективності експлуатації абсорбційно-холодильних установок, що в найбільшій мірі характеризують їх роботу (кратність циркуляції, холодопродуктивність, температура охолодження циркуляційного газу та тепловий коефіцієнт), та приймати рішення щодо можливості зниження температури охолодження циркуляційного газу у випарниках шляхом зміни кратності циркуляції розчинів. Створене алгоритмічно-програмне забезпечення в середовищі MATLAB дозволяє вбудовувати модуль клієнтської частини, так званий ОРС-клієнт. Останній забезпечує технологію вільного програмування доступу до поточних даних.
Перерахунок характеристик відцентрових насосів на в'язкі рідини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Андреєв, О. В.; Загребельна, Л. І.; Кобець, Олена Валентинівна
Актуальність роботи пояснюється великим обсягом застосування сучасною промисловістю відцентрових насосів для перекачування в'язких рідин. В енергетиці – це застосування ТЕС і ТЕЦ як резервного палива мазуту, мінеральних олив і мастил на нафтогазовій основі тощо. Використання паспортних характеристик відцентрових насосів для в'язких речовин потребує їхнього перерахунку. Наведені дані показують актуальність задачі перерахунку характеристик відцентрових насосів на в'язкі речовини. В нафтовій галузі працюють тисячі відцентрових насосів на нафтоперекачувальних станціях і в технологічних процесах нафтопереробки. В роботі використовуються сучасні методи перерахунку характеристик відцентрових насосів з води на в'язкі рідини. Проведені дослідження і аналіз їхніх результатів дають можливість на прикладі застосування АСУ керувати подачею відцентрового насоса в технологічному процесі крекінгу нафтопродуктів. Представлено аналітичні дослідження методики перерахунків. Надана характеристика відцентрових насосів шляхом підрахунків коефіцієнтів апроксімації методом найменших квадратів. Виконані дослідження підтвердили теоретичні висновки про вплив в’язкості рідини на вигляд характеристик відцентрових насосів. Дослідження показують також, що достатньо висока точність перерахунків характеристик з води на рідину забезпечується для насосів, швидкохідності яких знаходяться в інтервалі n = 50–130, тобто для тихохідних і нормальних коліс відцентрових насосів. З підвищенням якості рідини погіршується обертання валу колеса. Тому виникає необхідність мати характеристики таких насосів для різних частот обертання. Побудова таких характеристик основана на теорії подібності відцентрових насосів, з якої отримано так звані формули пропорційності, що дозволяють перерахувати (Q – H) характеристики насоса під час зміни частоти обертання. Приведення характеристик до аналітичного вигляду дозволяє застосувати АСУ регулювання подачі. Засіб регулювання за допомогою зміни частоти обертання забезпечує суттєве зниження витрати електроенергії. Наведені дані показують актуальність задачі перерахунку характеристик відцентрових насосів на в'язкі речовини.
Інтеграція роботи поновлюваних джерел енергії для гарячого водопостачання та опалювання будівель
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Селіхов, Юрій Анатолійович; Горбунов, Костянтин Олександрович; Стасов, В. А.
Сонячна енергія широко використовується в сонячних системах, де поєднуються економічність та екологія. А саме це є важливим моментом в епоху виснаження енергетичних ресурсів. Використання сонячної енергії є перспективною статтею економії для всіх країн світу, відповідаючи їхнім інтересам ще й щодо енергетичної незалежності, завдяки чому вона впевнено завойовує стійкі позиції у світовій енергетиці. Вартість тепла, одержуваного за допомогою використання сонячних установок, значною мірою залежить від радіаційно-кліматичних умов місцевості, де застосовується сонячна установка. Кліматичні умови нашої країни, особливо південь, дозволяють використовувати енергію Сонця для покриття значної частини потреб у теплоті. Зменшення запасів органічного палива та його подорожчання призвели до розробок оптимальних технічних рішень, ефективності та економічної доцільності застосування сонячних установок. І сьогодні це вже не пуста цікавість, а усвідомлене прагнення домовласників зберегти не лише свій фінансовий бюджет, а й здоров'я, що можливе лише при використанні альтернативних джерел енергії, таких як: двоконтурні сонячні установки, геотермальні теплові насоси (ТН), вітроелектрогенератори. Особливо гостро проблема в теплопостачанні об'єктів житлово-комунального господарства (ЖКГ), де витрати палива на виробництво теплоти, перевищують у кілька разів витрати на електропостачання. Основними недоліками централізованих джерел теплопостачання є низька енергетична, економічна та екологічна ефективність. А високі транспортні тарифи на доставку енергоносіїв та часті аварії на теплотрасах ускладнюють негативні фактори, притаманні традиційному централізованому теплопостачанню. Одним із ефективних енергозберігаючих способів, що дають можливість економити органічне паливо, знижувати забруднення навколишнього середовища, задовольняти потреби споживачів у технологічному теплі є застосування теплонасосних технологій виробництва теплоти.
Інтеграція процесу теплообміну енергетичної установки
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Селіхов, Юрій Анатолійович; Коцаренко, Віктор Олексійович; Горбунов, Костянтин Олександрович
Поновлювані джерела енергії (ПДЕ) не обмежені геологічно накопиченими запасами. Їх використання і споживання не призведе до неминучого вичерпання запасів Землі, і вони не забруднюють навколишнє середовище. Основним мотивом прискореного розвитку відновлюваної енергетики в Європі, США і багатьох інших країнах є турбота про енергетичну незалежність і екологічну безпеку. Так, в странах ЄС прийнято програму досягнення вкладу ПДЕ в енергетичний баланс до 2020 року до 20%, а до 2040 р – до 40%. Відновлювана енергетика характеризується багатогранністю, різноманітністю. У переліку завдань, що виникають при реалізації проектів відновлюваної енергетики (ВЕ) (крім технологічних і технічних), залишаються питання оцінки можливості та ефективності використання ПДЕ для енергозабезпечення регіонів. Одночасно слід враховувати, що найчастіше користувача цікавлять комплексні оцінки з різних видів джерел енергії. У конкретних регіонах найбільш ефективним може стати або використання гібридних енергоустановок, або створення теплоенергетичних установок на різних типах відновлюваної енергії. У зв'язку з комплексністю даної проблеми, а також географічною «регіональністю» відновлюваної енергетики, стає можливим і актуальним тема цієї статті. Пропонується теплоенергетична установка для постачання: електроенергією, гарячою водою, гарячим повітрям і опаленням, в якій спільно з вітроелектрогенератором, двухконтурною сонячною установкою, використовується тепловий насос, акумулятори електроенергії і теплоти. Ця установка дозволяє зменшити собівартість теплової енергії за рахунок зниження матеріаломісткості і витрат на обладнання, економити органічне паливо; виробляти електроенергію і надлишок її віддавати в державну електромережу; зменшити теплове навантаження і забруднення навколишнього середовища.
Спрямоване регулювання структурно-реологічних властивостей теплоізоляційних акрилових водних дисперсій за рахунок сумісного використання гідрофільно-гідрофобних силікатних наповнювачів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Саєнко, Наталія Вячеславівна; Биков, Роман Олександрович; Скрипинець, А. В.; Демідов, Д. В.; Карєв, А. І.; Саєнко, Л. В.
Технологія формування і експлуатаційні характеристики покриттів на основі водних дисперсій полімерів в значній мірі визначаються властивостями вихідних плівкоутворюючих матеріалів, які повинні забезпечувати рівномірне тонкошарове розподіл на поверхні підкладки і утворення покриттів з необхідним технологічним комплексом властивостей. Серед них в силу своїх функціональних властивостей і відносно невисокою вартістю найбільшого поширення набули водно-дисперсійні полімерні покриття на основі акрилових плівкоутворювачів. У даній роботі розглянуті математичні моделі структурно-реологічних залежностей теплоізоляційних акрилових водних дисперсій в залежності від спільного використання гідрофільно-гідрофобних наповнювачів. Для опису цих залежностей доцільно використовувати рівняння другого ступеня. Відповідно до математичної теорії експерименту передбачити поведінку функції відгуку дає можливість ортогональний центральний композиційний план другого порядку. Проведення експерименту у відповідності до цього плану дозволяє встановити аналітичну залежність функції відгуку від відповідних факторів у вигляді поліноміального рівняння другого ступеня. Основними функціями відгуку були: умовно статична межа плинності, в’язкість за мінімальної швидкості початку руйнування (початкова ефективна в’язкість), в’язкість «зруйнованої» структури за ньютонівського характеру течії, енергія активації в’язкої течії за мінімальної, середньої і максимальної швидкостей зсуву. На основі встановлених залежностей були обрані оптимальні співвідношення гідрофонбізованного аеросилу і алюмосилікатних мікросфер, спільне застосування яких дозволяє зменшити напруження зсуву для створення однорідної водної акрилової дисперсії, спрогнозувати енергію активації на різних технологічних етапах приготування і нанесення теплоізоляційних покриттів. Встановлені результати дозволили створити гідрофільно-гідрофобну водну акрилову дисперсію, яка без застосування поверхнево-активних речовин дозволяє спростити технологію виробництва теплоізоляційних водно-дисперсійних покриттів, а саме виключити стадію попередньої обробки наповнювачів, зменшити швидкість обертання рамкової змішувача, а також підвищити кінетичну стійкість готової дисперсії.
Визначення корозійного впливу на метал палива, отриманого з вторинної полімерної сировини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Шевченко, Кирило Володимирович; Григоров, Андрій Борисович; Сінкевич, Ірина Валеріївна
В статті запропоновано визначати корозійний вплив на метали палива у динамі-чних умовах тобто, при омиванні підготовленої мідної пластинки певного розміру, зна-чним об’ємом досліджуваного палива при певних швидкостях і температурі досліджен-ня. Такий підхід дозволить значно скоротити тривалість проведення дослідження (до 100 хв.) та є більш наближеним до реальних умов застосування палива, у порівнянні, зі стандартизованим методом, який сьогодні широко застосовується. Використовуючи запропоновану лабораторну установку, дослідженню підверга-лося паливо (200–360 °С), яке було отримане при термічній деструкції вторинної полі-мерної сировини, зокрема поліпропіленової. Отримані результати показали, що дослі-джуване паливо, незважаючи на температуру, кількість циркулюючого палива та вміст у ньому води не оказує корозійного впливу на мідну пластинку, що можна пояснити відсутністю корозійно-активних речовин у складі палива: водорозчинних мінеральних кислот та лугів, активних сірчаних сполук та органічних кислот. Але слід враховувати, що у поліолефіновій сировині, у вигляді забруднення, можуть бути присутні вироби з інших матеріалів, наприклад, гуми та полівінілхлориду. Це може статися при порушен-ні технології сортування або при попередній підготовки сировини і, у свою чергу, сприятиме збільшенню у паливі сірковмісних та хлорвмісних сполук, які характеризу-ються високою корозійною активністю і підлягають обов’язковому видаленню зі скла-ду палива. Зауважмо, що паливо, отримане з вторинної полімерної сировини, за умов відсу-тності сірковмісних та хлорвмісних сполук, є досить перспективним для створення на його базі сучасних синтетичних палив, аналогів класичних нафтопродуктів.
Теоретичні та експериментальні дослідження процесу низькотемпературного обрушування високоолійного соняшнику в умовах дії відцентрового поля
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Перевалов, Леонід Іванович; Голодняк, Володимир Олександрович; Демидов, Ігор Миколайович; Тимченко, Валентина Кузьмівна; Півень, Олена Миколаївна; Мольченко, Світлана Миколаївна
Поява у 60-ті роки минулого століття високоолійного насіння соняшнику з олійністю 52–54 % призвело до революційних змін у сировинній базі олійножирової промисловості, але спричинило труднощі під час його зберігання та переробки завдяки морфологічним особливостям будови та біохімічного складу плодової оболонки. Подолання основних технологічних недоліків високоолійного насіння соняшнику під час обрушування досягнуто завдяки запровадженню інноваційної технології обрушування насіння в охолоджуваному стані до мінусових температур, яку розроблено на кафедрі технології жирів та продуктів бродіння НТУ "ХПІ". В статті наведено результати експериментального дослідження обрушування високоолійного насіння соняшнику сорту Український F1 (коефіцієнт обрушування та коефіцієнт збереження ядра) в залежності від зміни температури (0 – -196ºС) та швидкості обертання ротору відцентрової насіннєрушки. Показано, що раціональними умовами обрушування сухого насіння, які дозволяють досягнути граничну глибину обрушування (К0 =0,99) за умови мінімальних виходів січки та олійного пилу, є температура охолодження в інтервалі -30 – -50 ºС та швидкість обертання насіннєрушки 26,7 с⁻¹. На підставі літературних даних та результатів досліджень проведено детальний теоретичний аналіз щодо причин зміни фізико – механічних властивостей (міцності, пластичності) плодової оболонки насіння соняшнику в умовах дії мінусових температур та відцентрової сили.
Оцінка еколого-генетичного різноманіття роду Vigna savi з використанням біотехнологічних методів – ISSR маркерів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Головань, Л. В.; Чуприна, Ю. Ю.; Близнюк, Ольга Миколаївна; Масалітіна, Наталія Юріївна; Бєлінська, Анна Павлівна; Бєлих, Ірина Анатоліївна
The world's genetic resources of plants are the main source of improving crops for decades to come. The gene pool of plants has a hidden resource of new genes, or their combinations, including - selection-important features. The study of the potential of the plant gene pool with the main biological and economic characteristics allows to expand the genetic base of crops for the successful implementation of breeding programs in various areas. The genus Vigna has about 200 species that are grown in warm regions of the planet. The centers of origin of the species are in Africa, but mung beans, urd, azuki and rice beans are of Asian origin. The collection includes 20 specimens belonging to 7 species of the genus Vigna: V. aconitifolia (Jacq.) Marechal (willow aconitolista, mott) – 3 specimens, V. angularis (Willd.) Ohwi et Ohashi (adzuki) – 4, V. radiata (L.) R. Wilczek (mash) – 4, V. umbellata (Thunb.) Ohwi et Ohashi (vigna rice) – 4, V. unguiculata (L.) Walp. (Chinese) – 5. These are mainly local varieties, about 10 % are breeding varieties and 1% are forms that grow in nature. The multifaceted use of cultivated species of the genus Vigna contributed to their spread throughout the tropical, subtropical and temperate zones of the globe. They are economically important crops in many developing countries. Geographical analysis showed that most of the samples came from the areas of world agriculture and crop formation. most samples of V. radiata, V. mungo, V. aconitifolia, V. trilobata, V. umbellata were obtained from India and Pakistan, V. angularis – from East Asia and China, V. unguiculata – East Africa (Ethiopia, Kenya), V unguiculata – from China. However, the exact place of domestication of this culture has not been established, and in numerous sources of literature can be found different opinions of scientists on the origin of cowpea and the centers of its diversity. Recently, using the methods of molecular genetics (RAPD, AFLP and others) it was confirmed that the northern part of Africa is the center of origin of the cultured, because the wild types of West Africa are closer to cultural forms than the wild types of East and South Africa. It should be noted that the species of cowpea have a significant intraspecific polymorphism. The samples showed strong variability of morphological and economically valuable features. Such a wide range of variable variability is due to the places of cultivation of samples, different environmental conditions (plains, mountains, climate). According to the results of the evaluation of the DNA polymorphism of cowpea using molecular genetic markers, it was found that the species of cowpea involved in the study are characterized by a high level of DNA polymorphism, which averaged 78.6 %. 145 loci were identified, including 31 unique, specific to a particular sample, and 31 monomorphic, characteristic of all samples. Monomorphic loci are conserved regions of DNA that indicate the common origin of the species of cowpea involved in the work, and can be used as genus and species-specific markers. Unique loci indicate genetic divergence of the studied material and can serve as markers of certain samples. The average level of intrapopulation polymorphism of cowpea DNA (37.2–93.8 %, depending on the genotype) was established, which indicates the existence of significant variability in the studied samples of cowpea. It shows a high level of genetic divergence of cowpea species and testifies in favor of the polyphyletic theory of their origin.
Каталітичні властивості покриття Ni–V в процесі виділення водню
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Руденко, Наталія Олександрівна
Сонячна та воднева енергетика відіграють важливу роль в забезпеченні різноманітних об’єктів промисловості електричною та тепловою енергією. Одним з пріоритетних напрямів сучасної промисловості є зростання об’ємів виробництва екологічно-безпечного джерела енергії – електрохімічного синтезу водню. Сучасні методи електролізу води не задовольняють потреби в його використанні, через високу собівартість електросинтезу водно-лужного електролізу, яка залежить від матеріало- та енергоємності електролізу. Корисні витрати електроенергії для отримання енергоносія – водню на катоді і "непотрібні" витрати - на виділення кисню на аноді, залежать від перенапруги відповідних реакцій. Тому найважливішою проблемою водневої енергетики є синтез електродних матеріалів з малим перенапруженням виділення О₂ і Н₂. Електродні матеріали з низькою перенапругою дозволять зменшити питомі витрати електроенергії при отриманні водню "класичним" електролізом. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено перспективність зниження катодної і анодної перенапруги, яка становить значну частину напруги на клемах електролізера, для розробки високоефективних і конкурентоспроможних технологій отримання водню низькотемпературним електролізом лужного розчину. Для зниження перенапруги катодного виділення водню запропоновано модифікувати поверхню катодів. Нанесення незначної кількості електролітичних сплавів металів сімейства заліза з молібденом і вольфрамом на нікелеві, кобальтові, титанові і сталеві електроди суттєво (на 40–50 %) знижує перенапругу катодного виділення на них водню з розчину лугу. Використання сталевих електродів, поверхня яких модифікована ванадієм і кобальтом, дозволяє знизити падіння напругу на електролізері при електросинтезі Н₂ і О₂ на 0,2–0,3 В, що створює умови зниження енергетичних витрат і економії електроенергії.
Оцінка факторів екологічної безпеки дитячих майданчиків методом рангової кореляції
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Стаднік, Вероніка Юріївна
Процес швидкого розвитку сучасних міст призвів до того, що значна кількість дитячих майданчиків знаходиться на обмеженій території, поблизу автодоріг з інтенсивним рухом транспортних засобів (в тому числі з трамвайними коліями), поруч з місцями для короткочасних стоянок автомобілів та сміттєзбірниками. Окрема увага приділяється стихійним стоянкам, які утворюються через недостатню кількість спеціально призначених паркувальних місць. Крім того, у спальних районах мегаполісів спостерігається точкова забудова, яка є додатковим джерелом шуму та пилу. Таким чином, значна кількість дитячих майданчиків знаходиться на території з надмірним антропогенним навантаженням. Матеріали, що викладені у статті дають характеристику сучасному стану дитячих майданчиків більшості великих міст України. Особлива увага приділяється чинникам, які пов’язані з рухом транспортних засобів, тобто шумове забруднення, запиленість повітря та викиди забруднюючих речовин. На першому етапі було визначено перелік факторів, які впливають на екологічну безпеку дитячих майданчиків урбанізованих територій та проведено їх аналіз. Наступний етап включає розробку анкети та безпосередньо оцінка факторів впливу залученими експертами. У роботі розглядаються фактори, які досить рідко враховуються при дослідженні впливу окремих антропогенних чинників навколишнього середовища на здоров’я населення, тим не менш, у сучасних умовах ними не можна знехтувати. Завершальний етап складається з обробки даних та формування висновків. Використовуючи метод рангової кореляції, визначено основні фактори впливу на обєкти досліджень. Викладені у статті результати дослідження можуть бути використані при подальшому вивченні теми та при розробці методів усунення впливу найбільшзначущих факторів, які впливають на екологічну безпеку дитячих майданчиків.