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

Determination of the coefficient sliding friction value in the contact the cutting tool-composite
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Khavin, G. L.; Hou, Zhiwen
One of the most important characteristics in calculating the cutting tool wear in contact with the processed composite is the friction coefficient. In most calculations, including the finite element method, the friction coefficient is traditionally set as a constant, the value of which is often taken from experience without any reason. However, when machining reinforced composites, there are too many mechanical and technological factors that have a very strong effect on the friction coefficient value. This influence is associated not only with the initial heterogeneity of the composite, but also with the constant actual change in the contact conditions over time, caused by the wear of the tool cutting part. The friction coefficient value in real conditions of contact interaction has a very complex physical content due to the presence of products of fibers and binder destruction in the contact, partial a binder melting at a temperature in contact, and the unevenness of the cut fibers presence. This article presents a formulation that allows you to calculate the value of the friction coefficient depending on the volumetric content and the inclination angle of the reinforcing elements. It is proposed to calculate the friction coefficient value as the product of two factors, one of which is responsible for the filler volumetric content, and the other for the reinforcing elements orientation. The calculations use the mixtures theory relations. The presented expressions for calculations are based on the use of limited experimental information presented by various authors. The available data are often contradictory and relate, as a rule, to predicting the processed surface quality of unidirectional glass and carbon fiber reinforced plastics. At the same time, the friction coefficient value in the calculations has a significant impact on the representation of tool wear and life. The model does not take into account the contact pressure effect, mutual sliding velocity and temperature on the friction coefficient value, which will be the subject of further research in this direction.
Fuzzy estimation procedure of the concentration of the components of a sulfuric acid pickling solution
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ilyunin, O.; Khodak, M.; Yurchenko, O.; Sapeha, O.
The article is devoted to the issue of determining the level of concentration of individual components of working solutions. The relevance of the topic lies in the fact that some impurities in solutions (for example, when pickling steel) cannot be measured automatically, which reduces the efficiency of the process and increases the load on the solution regeneration section. Also, impurities are hazardous waste for the environment and humans. The development of a method for the operational control of the composition of the pickling solution components in pickling baths is the main task of the work. A detailed substantiation of the choice of the mathematical apparatus of the method is given. The process of fuzzy identification of the composition of the components is carried out by the number of pixels with certain digital color RGB codes from digital images of the control doses of the solution. A set of technical means for providing the method for practical implementation in the technological process is described. A prototype of a graphical user interface (GUI) for the proposed method for identifying the composition of technological liquid solutions, developed in the Processing 3.0 integrated environment using applications from the Open Source Computer Vision Library, is presented. A technique for extracting experimental data for filling the base of a fuzzy classifier with model reference points is proposed. Its essence lies in simultaneous measurements of the concentration of the components of the pickling solution by classical methods of titration and dry residues and the proposed method with a step equal to the regulated accuracy. The results of approbation of the proposed method are presented. The presented technique for obtaining a fuzzy classifier can be used to develop IT tools for the operational control of the composition of various liquid solutions with opaque colored components and color dentification of defects in various flat surfaces, provided that they are color distinguishable and determine the boundaries of RGB - intervals for assessing the color of individual component (defects).
Intelligent models for control of jet hydro-processing of rolled steel defects
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ilyunin, O.; Khodak, M.; Pyrohov, V.; Pasholoc, O.; Tryhuba, M.; Serdiuk, S.
The structure of an intelligent control system for the hydro-processing of surface defects in rolled products is presented, which corresponds to the concept of the European program "Industry 4.0" in the direction of energy saving and total automation of processes. The considered local RBNN hydro-processing models are tuned using the KaczmarzWidrow-Hoff algorithm. The model for identifying the current task of the pressure of the processing fluid takes into account the relationship between the thickness of the processed defect, changes in the composition of the working fluid and, as a result, its abrasive properties. To form a given pressure in the corresponding jet, the following neural model estimates the duration and polarity of the voltage that controls the electric drive of the jet control valve in real time. The small-dimensional models’ conveyor is a promising solution for controlling waterjet processing of metals in such areas as rounding sharp edges; grinding and polishing complex surfaces; deburring and cleaning of welds; surface preparation for coating; removal of defects from the surface; high-precision waterjet cutting of metals. The solution will increase the speed of TP from 1.2 to 1.96 [m/s]. Taking into account the small dimensions of the models and the relatively low speed of the TP, a software application based on the proposed models can be implemented in the control system for the hydro-processing of rolled metal products in the form of an inexpensive IIOT microcontroller module.
Spatial interpretation of A. Einstein's energy equation
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Anipko, Oleg B.
It is known that A. Einstein's theory is well applicable for macro objects. However, for micro systems it does not give valid results. The totality of all physical processes is described by four interrelated components – energy, substance (matter), space, time. There is no space component in the structure of the energy equation. Based on the unity of physical nature, it is of interest to create such a theory that was equally applicable to both macro and micro systems. An interpretation of this equation is proposed which contains the volume of space with a certain mass and energy. The resulting expression containing the specific energy of space, and the density of matter in this space, allows you to combine energy, space, time and matter into a single pattern. The directions of perspective researches are determined using the developed interpretation of the energy equation.
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.
Synthesis of highly efficient sorbents from plant waste
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Elnaggar, Essam
The possibility of creating a wide range of carbon adsorbents is greatly facilitated by the variety of the initial carbon-containing raw materials and technologies for its processing. At present, the main raw materials for the industrial production of adsorbents are wood, fossil coal, peat, remnants of processing of agricultural raw materials, and some polymeric materials. Lignin and carbon black (soot) are used much less frequently. However, potentially carbon adsorbents can be obtained from a much wider range of solid, liquid and gaseous carbonaceous substances, many of which are currently considered only useless domestic and industrial waste. Thus, adsorbents with satisfactory characteristics, active in specific technological processes, can be synthesized from waste wood and bark, lignin and the pulp and paper industry, activated sludge, associated gases, etc. On the basis of it was received by the sorbent capable to catch oil. Its capacity is 1–2 g/g, but the cleaning efficiency can reach 90 %. The black ash walnut shell has excellent absorption properties and is not inferior in quality to the best brands of activated carbon. Surface treatment of water or wastewater proposed sorbent was carried out at 0–100 °C. Regeneration of used sorbent spend its processing hydrocarbon solvents (gasoline, kerosene, etc.) or organic solvents (alcohols, etc.) or mixtures thereof.
Technological aspects of application of the phytosorbent with nanotubes in the process of adsorptive oil purification
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Krichkovskaya, Lidiya Vasilevna; Essam, Elnaggar; Dubonosov, Vladimir Leonidovich
In the present article importance of adsorptive purification of vegetable oils is shown as the most responsible technological stage. Insufficiency of scientific developments in the scope of domestic sorbents in Ukraine is pointed out. The phytosorbent with nanotubes from sunflower peel improving some quality parameters of non-refined sunflower and soybean oils to standard values for refined oils has been offered. Some literature data on the main characteristics of a number of sorption materials (carbonaceous, natural, fibrous, and sorbents obtained from agricultural waste - Corylus avellana Lambert nuts) as a result of heat treatment are analyzed. The main sorption properties are considered; dignity; limitations. The effect of temperature on the productivity of pyrolysis of plant raw materials and the properties of the resulting carbonizates in the temperature range 150-600 °C was investigated. The duration of exposure of materials at the final temperature of the process in all experiments was the same and amounted to 1 h. Analysis of the experimental data allows us to conclude that temperature is the main factor affecting the process of carbonization of the initial plant material. Regardless of the pyrolysis atmosphere, the yield of the product from plant raw materials decreases with a significant increase in temperature. At present, the main raw material for the industrial production of adsorbents is in many studies organic substances - wood, fossil coal, peat, remnants of the processing of agricultural raw materials due to their low cost and large amount. Solving the problem of creating sorbents based on plant raw materials with the inclusion of hydrated fullerenes in their composition solved the problem of creating sorbents and environmental problems, since the waste did not always find a useful application. Concentration of water solution of hydrated C60, fast C60FWS, є molecular-coloidal systems and spherical fractal clusters, structural unit of which is micro-hydrophilic, high-hydrophilic supramolecular complex, molecules can be folded to fit into ) 24-hydration of fullerene C60 (C60HyFn). The hydrated cultivation is set in its own well-ordered, structurally heterogeneous watery middle, in which the directness and kinetics of chemical processes are seen in such, that it is necessary to be washed in order to clean.
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.
Аналіз методів очищення відхідних газів від двооксиду сірки
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Дзевочко, Олександр Михайлович; Подустов, Михайло Олексійович; Дзевочко, Альона Ігорівна; Пашко, А. І.
Показано, що двооксид сірки є одним з найпоширеніших компонентів шкідливих викидів в атмосферу. Наведено, що велика кількість SO₂ викидається в атмосферу у виробництвах сірчаної кислоти, при спалюванні палива в теплоенергетичних установках, у сучасних виробництвах поверхнево-активних речовин. Показано, що двооксид сірки є відповідальним за утворення кислотних дощів, які є однією з поширених форм забруднення в усьому світі. Наведено, що усі відомі методи очищення відхідних газів поділяються на три основні групи: аміачні методи, методи нейтралізації SO₂, каталітичні методи. У загальному випадку абсорбційні методи поділяються на розімкнені і циркуляційні схеми очищення. Показано, що аміачно-кислотні методи є економічними, але вимагають витрати дефіцитного продукту – аміаку.Аміачно-сірчано-кислотний метод полягає в обробці бісульфіту амонію сірчаною кислотою. При використанні аміачно-фосфорно-кислотного способу очищення утворюються фосфорні добрива і SO₂ який може бути далі перероблений в сірчану кислоту. Содовий метод заснований на поглинанні двооксиду сірки суспензією СаО. Наведено, що при використанні розчину гідроксиду натрію як абсорбенту застосовуються як розімкнуті, так і циркуляційні схеми очищення. Показано, що каталітичні методи очищення відхідних газів не потребують використання абсорбенту. Однак необхідно використовувати дороговартісний каталізатор. Найчастіше такий метод застосовують на першому етапі очищення, а на другому – вище перелічені методи очищення. Наведена таблиця з порівняльними техніко-економічними показниками, вибір того чи іншого методу очищення залежить від конкретних умов виробництва. Показано, що для виробництва поверхнево-активних речовин краще використовувати розімкнені схеми очищення, які відрізняються простотою апаратурного оформлення, а також малоювитратою енергії на очищення. Наведено, що абсорбентом можна вибрати розчин гідроксиду натрію. У разі вмісту невеликих кількостей сульфіту натрію в розчині гідроксиду натрію його можна використовувати як нейтралізуючий агент при нейтралізації продуктів сульфатування.
Аналіз методів очищення відхідних газів від двооксиду сірки
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Дзевочко, Олександр Михайлович; Подустов, Михайло Олексійович; Дзевочко, Альона Ігорівна; Пашко, А. І.
Показано, що двооксид сірки є одним з найпоширеніших компонентів шкідливих викидів в атмосферу. Наведено, що велика кількість SO₂ викидається в атмосферу у виробництвах сірчаної кислоти, при спалюванні палива в теплоенергетичних установках, у сучасних виробництвах поверхнево-активних речовин. Показано, що двооксид сірки є відповідальним за утворення кислотних дощів, які є однією з поширених форм забруднення в усьому світі. Перенос сполук сірки на великі відстані призводять до відкладання двооксиду сірки в ґрунтах і водних шляхах. Наведено, що усі відомі методи очищення відхідних газів поділяються на три основні групи: аміачні методи, методи нейтралізації SO₂, каталітичні методи. У загальному випадку абсорбційні методи поділяються на розімкнені і циркуляційні схеми очищення. Показано, що аміачно-кислотні методи є економічними, але вимагають витрати дефіцитного продукту – аміаку. Аміачно-сірчано-кислотний метод полягає в обробці бісульфіту амонію сірчаною кислотою. При використанні аміачно-фосфорно-кислотного методу утворюються фосфорні методи та сірчана кислота. Содовий метод заснований на поглинанні двооксиду сірки суспензією СаО. Вапняний метод заснований на поглинанні двооксиду сірки суспензією СаО. Наведено, що при використанні розчину гідроксиду натрію як абсорбенту застосовуються як розімкнуті, так і циркуляційні схеми очищення. Розімкнені схеми відрізняються простотою апаратурного оформлення, а також малою енергією на очищення. Показано, що каталітичні методи очищення відхідних газів не потребують використання абсорбенту. Однак необхідно використовувати дороговартісний каталізатор. Найчастіше такий метод застосовують на першому етапі очищення, а на другому – вище перелічені методи очищення. Наведена таблиця з порівняльними техніко-економічними показниками. Показано, що для виробництва поверхнево-активних речовин краще використовувати розімкнені схеми очищення. Наведено, що абсорбентом можна вибрати розчин гідроксиду натрію. У разі вмісту невеликих кількостей сульфіту натрію в розчині гідроксиду натрію його можна використовувати як нейтралізуючий агент при нейтралізації продуктів сульфатування.
Аналіз процесу теплообміну в трубчастому плівковому абсорбері при сульфатуванні сумішей органічних речовин
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Дзевочко, Олександр Михайлович; Подустов, Михайло Олексійович; Дзевочко, Альона Ігорівна
В статті наведено, що виробництво поверхнево-активних речовин (ПАР) складається з таких стадій: каталітичного окислення двооксиду сірки, сульфатування, нейтралізації та очищення газоподібних викидів. Стадія сульфатування є основною, на якій можливо отримати високоякісні проміжні продукти. Показано, що для процесу сульфатування використовуються трубчасті плівкові абсорбери, в яких створюються м’які умови проходження екзотермічної реакції за рахунок ефективного відводу тепла. Це дає можливість отримати високоякісні ПАР як з точки зору ступеня сульфатування, так і з точки зору світлих продуктів. Наведено, що трубчастий плівковий абсорбер з низпадним потоком фаз представляє собою вертикальну конструкцію з двома потоками: плівка рідинної фази та газоповітряний потік, тобто двофазну систему. Наявність двох фаз змінює не тільки форми руху таких систем, але й їх природу, так як вирішальний вплив має взаємодія між фазами. На відміну від однофазних потоків на границі розділу двофазних потоків проявляються нові сили – сили міжфазного поверхневого натягу, які впливають і на процес масопередачі і на процес теплообміну. Показано, що в періодичних публікаціях мало даних про вплив на процес теплообміну температур та витрат вихідних реагентів. Такі дослідження дадуть можливість створити більш сучасну конструкцію промислового трубчастого плівкового абсорбера. Наведено дані аналізу з вибору температур та витрат використаних реагентів. Більш глибокий аналіз процесів теплообміну проводився методом математичного моделювання. Наведена спрощена математична модель, яка дозволяє провести аналіз процесу теплообміну за довжиною абсорбера. Розроблена програма розрахунку процесу сульфатування суміші органічних речовин в трубчастому плівковому абсорбері з використанням пакету прикладних програм MathLab. Наведено результати математичного моделювання для трьох швидкостей газоповітряного потоку: 16 м/с, 20 м/с, 24 м/с, які були рекомендовані при аналізі витрат вихідних реагентів. Показано, що основна кількість тепла реакції передається охолоджувальній воді по всій довжині абсорбера.
Аналіз технологій переробки альтернативних видів палива
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Сінкевич, Ірина Валеріївна; Мардупенко, Олексій Олександрович
У статті приводяться результати порівняльного аналізу та досвідченої апробації ефективності технологічних процесів по переробці деяких видів альтернативних енергоносіїв у паливо для транспортних двигунів. Накопичений дослідницький досвід в області розробок бортових систем конверсії (реакторів) традиційних моторних палив показує, що рівень їх технічної та технологічної складності непорівнянний с еколого-економічним ефектом від застосування в енергоустановці АТЗ. Високий температурний рівень процесу переробки цих палив обумовлює необхідність додаткових витрат енергії на організацію конверсійного процесу (наприклад, спалювання частини палива на підтримку необхідного теплового режиму роботи в термохімічних реакторах), а присутність з'єднань сірки в моторному паливі виключає можливість використання високоефективних каталізаторів. Крім того, великий відносний зміст інертних (негорючих) компонентів у складі цільових продуктів конверсії створюють додаткові складності при їх спалюванні у двигуні. У загальному виді, вибір прийнятного альтернативного носія енергії як сировинного продукту для виробництва моторного палива є компромісом, що враховують його енергетичну цінність, температурні умови конверсії, спектр газів, що утворюються при конверсії, вартість, наявність сировинної бази, можливість адаптації до умов АТЗ і ін. З комплексу розглянутих вище факторів можна зробити висновок про те, що на сьогоднішній день метанол є одним з найбільше енергетично вигідних джерел дешевого й ефективного водневмісного палива для двигунів АТЗ. Слід відмітити, що в майбутньому у світі розвитку технологій і відповідних сировинних баз може виявитися економічно виправданим використання й інших з'єднань, які за своїми характеристиками зможуть відповідати енергетично вигідним умовам у технологічній структурі реалізації бортової конверсії. Це дозволить створювати стійку паливно-енергетичну базу, що практично не залежить від вуглеводневого палива, що привозять.
Аналіз технології генерації НВЧ випромінення з визначенням адаптивного типу діодів для подальшого конструювання апаратів для знезараження
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Кунденко, Микола Петрович; Мардзявко, В. А.; Руденко, А. Ю.
Потреба в пошуку актуального методу знезараження зернової продукції як ніколи актуально стоїть в наш час. Потреби агровиробників повинні уособлюватися в багатофункціональних приладах, що дають можливість впливати не тільки на аспект знезараження, а й дозволяли б стимулювати біологічні процеси. До такої методики відносять використання надвисокочастотного (НВЧ) випромінення. Установки, що використовуються для вирішення питань знезараження мають одну головну схожу рису, а саме використання в системі генерації діодів. Розглядаючи основну типову конструкцію генератора НВЧ, можливо спостерігати основну проблему втрат корисної дії системи генерації – це втрати в діодах. Для якісного використання та впровадження потрібно враховувати якість обробки зернової продукції, високих показників можна досягти за рахунок використання радіотехніки. Модернізація загалом відбувається методом заміни застарілої генеруючої частини установки на нову з кращими технічними показниками та більшою варіативністю діапазонів частот та потужностей. Насамперед, про що це нам говорить – кожна сільськогосподарська культура має власні радіо-фізичні характеристики, цей фактор важливий для збільшення ефективності обробки. Дослідження показують, що гнучкість та керованість установки для обробки сільськогосподарської забезпечується використанням модернізованих діодів. В роботі досліджено основні види діодів, що використовуються в генеруючих установках, описано основні три зони втрат, загалом та безпосередньо в лавинно-пролітному діоді (діод Ріда). При дослідженні втрат, поверхнево розглянуто матеріали котрі використовують в напівпровідниковій техніці, з метою покращення провідності діода. На основі проведеного дослідження зроблено обґрунтовані висновки відповідно до теми дослідження. Базовим елементом установки є використання імпульсних генераторів, але використання застарілих генераторів є нераціональним та безглуздим. Зрозуміло, що успіх цього методу обробки залежить від розвитку радіотехніки. Постійні зусилля в цьому напрямку допоможуть зберегти та покращити ефективність цієї технології.
Аналітична гіпотеза для обґрунтування принципової можливості регенерації нітроцелюлозних порохів після тривалого зберігання перекисом водню
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Аніпко, О. Б.; Баулін, Дмитро Станіславович
Досвід зберігання боєприпасів показує, що у процесі тривалого зберігання піроксилінові пороха, які використовуються в боєприпасах, здатні самовільно перетерплювати різні фізико-хімічні перетворення, що негативно відображається на балістичниххарактеристиках боєприпасів. Відсутність виробництва боєприпасів в Україні, привело до того, що в цей час в експлуатації перебувають боєприпаси, час зберігання яких досягає 30–35 років і більше. У даній статті проаналізовані публікації, присвячені науковим дослідженням, що стосуються проблем балістичної стабільності порохів. Наведено ряд факторів, що впливають на фізико-хімічну стабільність порохових зарядів при їх тривалій експлуатації. Приведені узагальнюючі дані зміни основних балістичних характеристик боєприпасів на різних періодах їх зберігання. Проведено аналіз хімічних процесів, що відбуваються в нітроцелюлозних порохах при тривалих термінах експлуатації та обґрунтовується можливість проведення регенерації НЦП шляхом обробки перекисом водню. Передбачається, що одним із шляхів підвищення балістичних та енергетичних характеристик боєприпасів тривалих термінів експлуатації може бути проведення регенерації нитроцелюлозних порохових зарядів. Показано, що в даний час не існує методів регенерації порохових зарядів тривалих термінів експлуатації. Однак, маються обнадійливі дані про обробку порохів перекисом водню, на основі чого може бути розроблена технологія повного або часткового відновлення балістичних та енергетичних характеристик порохового заряду. Показано, що при проведенні регенерації нитроцелюлозних порохових зарядів перекисом водню підвищується теплотворна здатність вихідного матеріалу. Важливо відмітити, що не все збільшення маси після обробки НЦП перекисом водню може йти для компенсацію втраченої теплотворної здатності, однак і в цьому випадку обробка НЦП перекисом водню слід вважати ефективним методом регенерації нітроцелюлозних порохів.
Аналітичний огляд сучасних нетрадиційних джерел енергії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Селіхов, Юрій Анатолійович ; Горбунов, Костянтин Олександрович ; Самойлов, А. В.; Стасов, В. А.
Структура світового енергогосподарства склалася так, що 80 % споживаної електроенергії виходить при спалюванні палива на електростанціях, де хімічна енергія палива перетворюється спочатку на теплоту, теплота на роботу, а робота на електрику. Відчутний відсоток дає і гідроенергетика (близько 15 %), решта покривається іншими джерелами, переважно атомними електростанціями. Потреби людини зростають, людей стає дедалі більше і це викликає величезні обсяги виробництва енергії та темпи зростання її споживання. Сьогодні традиційні джерела енергії (різні палива, гідроресурси) та технології їх використання вже не здатні забезпечувати необхідний рівень енергоозброєності суспільства, бо це джерела, які не поновлюються. І хоча розвідані запаси природних палив дуже великі, проблема виснаження природних комор за нинішніх і прогнозованих темпів їхньої розробки перетворюється на реальну і недалеку перспективу. Вже сьогодні низка родовищ через виснаження виявляється непридатною для промислової розробки, і за нафтою і газом, наприклад, доводиться йти на важкодоступні, віддалені території, океанські шельфи тощо. Прогноз доводить, що при збереженні нинішніх обсягів і темпів зростання енергоспоживання у 5–7 % запаси органічних палив повністю вичерпаються через 70–150 років. Іншим фактором, що обмежує значне збільшення обсягів вироблення енергії за рахунок спалювання палив, є все зростаюче забруднення навколишнього середовища відходами енергетичного виробництва. Ці відходи значні за масою і містять велику кількість різних шкідливих компонентів. Ось звідки кислотні дощі, зникнення озону, отруєння сільгоспугідь та водойм. Причому природа вже не в змозі природними фізико-хімічними та мікробіологічними способами переробити ці забруднення та самовідновитись. У ядерній енергетиці виникають екологічні проблеми іншого роду. Вони пов'язані з необхідністю виключити попадання ядерного пального у навколишнє середовище та надійно поховати ядерні відходи, що за сучасного розвитку техніки і технологій пов'язані з великими труднощами. Не менш шкідливим є і теплове забруднення навколишнього середовища, здатне призвести до глобального потепління клімату Землі, танення льодовиків та підвищення рівня світового океану. У світлі вище викладеного все більш актуальним стає широке практичне використання нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії, які є ще й екологічно чистими, які не забруднюють довкілля. У статті коротко представлено аналітичний огляд сучасних нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії.
Буре вугілля – сировина для отримання водорозчинних сорбентів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Сініцина, Анастасія Олександрівна; Карножицький, Павло Павлович
Досить значні запаси бурого вугілля зосереджені в Дніпровському буровугільному басейні України. Вигідним є його видобування відкритим способом, адже залягання пластів є незначним. Українське буре вугілля переважно землисте, суббітумінозне, що в свою чергу характеризується підвищеним вмістом вільних гумінових кислот. Незважаючи на значні запаси бурого вугілля в Україні та сприятливі умови залягання, його видобуток є незначним. Основна частина бурого вугілля, використовується як паливо, а незначна частина його як сировина. Нами було досліджено буре вугілля Олександрійського родовища України, яке містить велику кількість (близько 80 %) гумінової кислоти, яка являється основою для отримання ефективних водорозчинних сорбентів. У статті досліджені та визначено ефективність використання бурого вугілля Олександрійського родовища для отримання гумінових речовин, їх елементний склад та вихід гумінових кислот з них. Визначено ефективність використання гумінових речовин отриманих з бурого вугілля Олександрійського родовища при зв’язуванні іонів важких металів (Pb2+, Cd2+) із застосуванням методу комплексоутворювання – ультрафільтрація. Визначено продуктивність ультрафільтраційних мембран з розчином гуматів. Розраховано коефіцієнт затримки іонів металів, який залежить від концентрації гумінових речовин. Проведені дослідження дозволяють стверджувати, що застосування методу ультрафільтрація-комплексоутворення з використанням комплексоутворювачів на основі гумінових речовин бурого вугілля Олександрійського родовища, дозволяє значно підвищити ступінь очищення водних розчинів від іонів важких металів. Дані дослідження є актуальними та розширюють можливості застосування бурого вугілля. Показано, що на основі українського бурого вугілля можна отримувати екологічний та дешевий комплексоутворювач. Важливим пріоритетом використання водорозчинних гумінових речовин є великі запаси бурого вугілля в Україні, що також може сприяти поліпшенню економічних показників. Також, проведені дослідження дозволяють стверджувати, що застосування комбінованого методу, що поєднує ультрафільтрацію з комплексоутворенням при використанні комплексоутворювачів на основі гумінових речовин бурого вугілля, дозволяє значно підвищити ступінь очищення від іонів важких металів.
Вивчення біологічно-активних полімерних гідрогелів для регулювання водно-ліпідного балансу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Лебедєва, Катерина Олександрівна; Черкашина, Ганна Миколаївна; Савченко, Д. О.; Матюхов, Дмитро Володимирович; Лебедєв, Володимир Володимирович
У статті показані дослідження з вивченн біологічно-активних полімерних гідрогелевих матеріалів для регулювання водно-ліпідного балансу. Показано, що сучасним трендом розвитку біологічно-активних полімерів та матеріалів на їх основі є технології створення ефективних системах трансдермальної доставки ліків та активних речовин в організм людини. В рамках літературного огляду доведено, що системи трансдермальної доставки на основі біологічно-активних полімерних матеріалів викликають підвищений інтерес до введення ліків через шкіру, для місцевої терапевтичної дії на уражену шкіру при системній місцевій доставці ліків, також вони широко використовуються в напрямі біологічно-активних матеріалів у вигляді полімерних гідрогелів різного типу. В статті проведено дослідження з визначення особливостей одержання біологічноактивних полімерних гідрогелевих матеріалів для регулювання водно-ліпідного балансу. В роботі використовувався желатин харчової ТМ "Мрія" (Україна), гліцерин, альгінат натрію, гумінові кислоти та дистильовану воду. Проведено розробка та дослідження біологічно-активних полімерних гідрогелевих матеріалів для регулювання водно-ліпідного балансу. Встановлено, що гумінові кислоти у полімерних гідро гелях на основі желатину та альгінату натрію мають високу антибактеріальну активність, повністю зупиняють процеси утворення в них плісняви. Доведено, що найбільш ефективними с точки зору отримання гідрогелів з антибактеріальним ефектом є композиції на основі желатину та альгінату натрію зі вмістом гумінових кислот 15 %. Отримано та досліджено ефективні біологічно активні полімерні гідрогелеві матеріали на основі желатину та альгінату натрію, модифіковані різним вмістом гумінових кислот. Модифікація біополімерних гідрогелів на основі желатину гуміновими кислотами дозволяє отримати біологічно активні полімерні гідрогелеві матеріали з підвищеним ступенем набухання та здатністю суттєво покращувати волого-ліпідний баланс шкіри: з вихідних показників вологи 34–36 % та жирності 8–10 % шкіри підвищує їх до 58–66 % та 52–60 %, відповідно. Фактично, завдяки використанню розроблених біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів на основі желатину та альгінату натрію, модифікованих гуміновими кислотами, стає можливим перетворення стану від слабоволого-жирної жорсткої до сильно волого-жирної еластичної шкіри. Ефект покращення волого-ліпідного балансу шкіри посилюється разом із вмістом гумінових речовин.
Вивчення впливу технології на якість рожевих ігристих виноматеріалів Піно Нуар
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Ходаков, О. Л.; Саркісян, Г. О.; Василик, О. В.; Мирошніченко, О. М.; Делі, В. Ю.; Ткаченко, Л. О.; Ульман, Я. М.
Ця стаття розглядає вплив технології на якість рожевих ігристих виноматеріалів сорту Pinot Noir. Наведено короткий огляд наукових праць, спрямованих на дослідження впливу різних технологічних прийомів на якість виноматеріалів та ігристих вин Піно Нуар. В оглядовій частині статті наголошується на важливості вибору сорту винограду при виробництві ігристого рожевого вина та обґрунтовується вибір сорту Піно Нуар для проведення експерименту. Енологи виділяють сорт Піно Нуар як фаворит для створення вишуканих рожевих ігристих вин завдяки його характерним особливостям, включаючи яскраві, але вишукані тонкі фруктові аромати та хорошу кислотність. Низький вміст фенольних і барвників у цьому сорті дозволяє отримувати тонкі та делікатні ігристі вина. Обговорюється важливість кольору в рожевих ігристих виноматеріалах та винах, а також вплив технології на показники на фізико-хімічні, оптичні та органолептичні показники. Відзначено відсутність у літературі робіт, присвячених покращенню технології виробництва рожевих ігристих вин із Pinot Noir в умовах півдня України. В експериментальній частині досліджень використовувалися два види дріжджів Saccharomyces cerevisiae селекції Enartis, кожен з яких застосовувався з і без наполягання на дріжджовому осаді протягом 3 місяців. Дослідження включало аналіз загальних фізико-хімічних показників, а також вмісту фенольних речовин, оптичних характеристик (оптичної щільності D420, D520, інтенсивності, відтінку фарбування. Окрема увага приділялася вивченню впливу вибору дріжджів та застосування технології тривалого наполягання на дріжджовому опаді на формування. пінисті властивості виноматеріалів. Крім цього, експертною комісією проводилося вивчення органолептичних властивостей виноматеріалів Піно Нуар для рожевих ігристих вин, які були отримані за різними технологічними схемами згідно з методикою експерименту. Фактори вибору дріжджів, а також проведення тривалого наполягання на дріжджах впливали на інтенсивність забарвлення виноматеріалів, що важливо враховувати при виборі технології та формуванні стилю майбутнього рожевого ігристого вина. Сенсорний аналіз показав, що оптимальною технологією отримання які сних виноматеріалів є бродіння освітленого сусла Піно Нуар на дріжджах CHALLENGE AROMA WHITE без тривалого настоювання на дріжджовому осаді. Усі варіанти моло дих розових виноматеріалів Піно Нуар були спрямовані на виробництво готових розових ігристих вин. Технологія отримання ігристих вин у всіх варіантах була незмінною, що дозволить надалі вивчити вплив використання різних видів дріжджів та операції витримки на дріжджовому осаді базових виноматеріалів на якість готового продукту. Автори рекомендують продовжити дослідження в цій галузі для більш повного розуміння впливу технології на якість рожевих ігристих вин.
Вивчення непаливного застосування похідних бурого вугілля для модифікації бітумів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Лебедєв, Володимир Володимирович; Мірошниченко, Денис Вікторович; Лаврова, Інна Олегівна; Черкашина, Ганна Миколаївна
У статті показані дослідження з вивчення непаливного застосування похідних бурого вугілля для модифікації бітумів. В роботі використовували бітум нафтовий дорожній марки БНД 60/90 з температурою спалаху у відкритому тиглі 260 °С, температурою розм’якшення (за методом кільця і кулі) 48 °С, смолу після буровугільної термодеструкції та відходи гумової крихти та порошку. Виходячи з того, що найбільш актуальні технології непаливного використання бурого вугілля стосується напрямів, спрямованих на одержання воску, гуманних препаратів, адсорбентів, одержання цінних похідних у вигляді смол, ГР та ін., було проведено оцінка саме непаливного застосування похідних бурого вугілля для модифікації бітумів. Аналіз результатів експериментів показав, що досліджувані показники якості зразків композицій, до складу яких входять відходи гумового порошку мають підвищений комплекс, як термо-фізичних, так і фізико-механічних характеристик. Це пов'язано, очевидно, з тим, що в результаті термодеструкції гумового порошку процес набухання відбувається швидше, порівняно з гумовою крихтою розміром 2,5–4,5 мм. Однак процес деструкції та диспергування в обох випадках відбувається, природно, не повністю, а в обсязі набряклих гумових частинок знаходяться смоли та поліароматичні компоненти, що впливають на значення як термо-фізичних , так і фізико-механічних характеристик. Таким чином, встановлено, що оптимальній склад для створення ефективних полімер-модифікованих бітумів з підвищеним комплексом термо-фізичних і фізико-механічних характеристик – 40 % мас гумового порошку та 5 % мас. смоли бурого вугілля після термодеструкції. Показано, що результати лабораторних досліджень довели перспективність використання смоли бурого вугілля після термодеструкції для модифікації дорожніх бітумів. Узагальнюючи дослідження напряму непаливного використання похідних бурого вугілля у вигляді рідких продуктів - гудронових смол бурого вугілля після термодеструкції для модифікації бітумних матеріалів варто відмітити помірність одержаних результатів в порівнянні з існуючими напрямами одержання полімер-модифікованих бітумів. Про модифікації бітумів первинними та вторинними полімерами вдається значно вище покращити їх адгезій ні та експлуатаційні характеристик в порівнянні зі смолами бурого вугілля після термодеструкції. Застосування смол бурого вугілля після термодеструкції набагато менш ефективне з приводу покращення еластичності, термостійкості та зниження крихкості бітумних композицій в порівнянні з застосуванням термопластичних та термоеластомерних модифікаторів при одержані полімер-модифікованих бітумів.
Вивчення особливостей гелеутворення та реологічних властивостей гідрогелей на основі агар-агару
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Лебедєва, Катерина Олександрівна; Черкашина, Ганна Миколаївна; Савченко, Дмитро Олександрович; Лебедєв, Володимир Володимирович
У статті показані дослідження з вивчення кінетики гелеутворення та особливостей реологічних властивостей гідрогелей на основі агар-агару. Встановлено, що гідрогелі привернули значну увагу в останні 50 років завдяки своїй винятковій можливості застосування в широкому діапазоні. Вони володіють певним ступенем гнучкості, дуже схожі на натуральні тканини через великий вміст води. В рамках літературного огляду показано, що полімерні гідрогелі зазвичай отримують полімеризацією водорозчинних ненасичених сполук у присутності біфункційного агента перехресної зшивки або структуруванням попередньо приготованих реакційно-здатних преполімерів. Здатність полімерних гідрогелів до об’ємних переходів між набухлою та сколапсованою фазами під дією зовнішнього середовища є однією з найбільш важливих та універсальних властивостей цих матеріалів. Показано, що відомі полімерні гідрогелі, які використовуються як інертні матриці для контрольованого виділення попередньо абсорбованих біологічно-активних речовин. В цьому випадку швидкість виділення біологічно-активної речовини визначається природою та структурою полімерного каркаса гідрогелів. В статті проведено дослідження з вивчення кінетики гелеутворення та особливостей реологічних властивостей гідрогелей на основі агар-агару з метою отримання сучасних біосумісних матеріалів для медичної, косметологічної та фармацевтичної галузей. Показано, що у композиціях, які складаються виключно з агар-агару та води спостерігається найменший час втрати липкості та плівкоутворення. При цьому, при збільшенні вмісту агар-агару с 25 до 50 % можна побачити найбільш швидкі процеси втрати липкості та плівкоутворення. Визначені композиції з найбільшим часом втрати липкості та плівкоутворення, які містять 25% агар-агару та 50 % молока та меду, тому що саме для них буде характерний якнайдовший час дифузії активних речовин до організму людини. Наукова новизна дослідження пов’язана з вивченням ефективності гелеутворення в умовах висококонцентрованих розчинів агар-агару з різним вмістом полімерної частини та активних речовин на основі якого запропоновані склади композицій для отримання масок для обличчя та медичних тейпів.