Встановлено, що при індивідуальному теплопостачанні ефективність використання палива набагато вище, ніж у централізованих системах теплопостачання. Теоретично й експериментально обгрунтована індивідуальна система опалення для багатоповерхових будинків, що базується на принципі природної циркуляції зі створенням рушійного напору в піднімальному стояку (парліфті) за рахунок забезпечення адіабатних умов закипання в ньому. Теоретично отримана й експериментально перевірена залежність для розрахунку дійсного об'ємного пароутримання двофазного потоку, необхідного для визначення термогідродинамічного напору контуру. Створена інженерна методика проектування і розроблена промислова установка індивідуальної системи опалення з природною циркуляцією теплоносія і природною тягою димових газів. Коефіцієнт корисного використання теплоти газоподібного палива цієї установки перевищує 80%. Запропонована індивідуальна система опалення знижує рівень забруднення повітряного басейну в порівнянні з централізованими котельнями.

  Скачати повний текст

Петрик І. В. Інноваційний розвиток соціо-еколого-економічних систем України та регіонів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 051 «Економіка». – Донецький державний університет управління Міністерства освіти і науки України, Маріуполь, 2021.У дисертаційній роботі теоретично узагальнено та запропоновано нове вирішення наукової та прикладної проблеми щодо інноваційного розвитку соціо-еколого-економічних систем України та регіонів – обґрунтовано теоретичні положення, розроблено науково-методичні підходи, методи і науково-практичні рекомендації.У роботі науково обґрунтовано об'єктивну необхідність і доцільність дослідження інноваційного розвитку країни і регіонів як соціо-еколого-економічних систем, процеси в яких мають першочергове значення для сталого розвитку в глобалізованому світі. Узагальнено теоретичні засади розвитку соціо-еколого-економічних систем країни та регіонів, доведено роль і значущість їх інноваційної складової. На основі систематизації положень теорії інноваційного розвитку та сучасних наукових концепцій, отримав розвиток понятійний апарат в рамках предметного поля дослідження. Так, уточнено теоретичний зміст поняття соціо-еколого-економічної системи країни та регіонів з акцентом на її взаємопов'язаних і взаємозалежних підсистемах та їх елементах, а також властивостях, зокрема інноваційності. Інноваційні зв'язки в підсистемах та між ними є підґрунтям для розвитку. Практичне значення одержаних наукових результатів підтверджено їх впровадженням у діяльність Департаменту економіки Донецької облдержадміністрації, Інституту проблем ринку та економіко-екологічних досліджень Національної академії наук України, Громадської організації «Інновації та соціально-економічні ініціативи», ТОВ «Нові теплотехнології», а також у навчальний процес Донецького державного університету управління Міністерства освіти і науки України.Ключові слова: інноваційний розвиток, соціо-еколого-економічна система країни та регіонів, інноваційний потенціал, інноваційність системи, сукупність показників, науково-методичний підхід, методика оцінювання, комплексний показник, аналітичне забезпечення, концепція інноваційного розвитку, стратегічні пріоритети, механізми.^UPetryk I. V. Innovative development of socio-ecological-economic systems of Ukraine and regions. – Qualifying scientific work on the rights of the manuscript.Thesis for a Doctor of Philosophy Degree in the specialty 051 «Economics». – Donetsk State University of Management, Ministry of Education and Science of Ukraine, Mariupol, 2021.The dissertation theoretically summarises and proposes a new solution to the scientific and applied problem of innovative development of socio-ecological-economic systems of Ukraine and regions, namely, the theoretical positions have been substantiated, scientific and methodical approaches, methods, and scientific and practical recommendations have been developed.The objective necessity and expediency of researching the country and regions' innovative development as socio-ecological-economic systems, the processes that are of paramount importance for sustainable development in a globalised world, have been scientifically grounded.Theoretical principles on the country and regions' innovative development as socio-ecological-economic systems, the role and significance of the innovation component country and regions' innovative development as socio-ecological-economic systems have been summarised. Therefore, the theoretical meaning of the socio-ecological-economic system in the country and regions has been clarified, emphasising its interconnected and interdependent subsystems and their composition and properties, particularly innovation. It is the innovative connections in the subsystems and between them that form the basis for development.Their introduction confirms the practical significance of the obtained scientific results into the activities of the Economics Department of Donetsk Regional State Administration, the Institute of Market Problems and Economic-Ecological Research of the National Academy of Sciences of Ukraine, NGO «Innovations and Socio-Economic Initiatives», LLC «New Heat Technologies», Donetsk State University of Management.Key words: innovative development, the socio-ecological-economic system of the country and regions, innovation potential, system innovativeness, set of indicators, scientific-methodical approach, evaluation methodology, complex indicator, analytical support, innovative development concept, strategic priorities, mechanisms.

Робота націлена на створення теоретико-практичних умов ефективного використання щільного шару гранульованого матеріалу в якості насадки в складі регенеративного теплообмінного апарату для накопичення в явній формі теплоти низького потенціалу. Для отримання необхідних науково-практичних даних в роботі сформульовано та вирішено ряд завдань. На підставі аналізу сучасних досягнень в сфері досліджень визначені раціональні області використання теплових акумуляторів з гранульованими (сипкими) матеріалами та основні фізичні і геометричні параметри, що впливають на інтенсивність теплообміну між щільним шаром та наскрізним потоком газу. Складено математичну модель взаємопов'язаного міжкомпонентного тепло- і масопереносу в щільному нерухомому шарі, згідно з якою шар складається з двох квазiгомогенних компонентів – газового та твердого. Модель включає рівняння теплопереносу в газовому компоненті, рівняння теплопереносу на твердому компоненті та рівняння масопереносу в газовому компоненті. З метою отримання розрахункової залежності для температур складена математична модель теплообміну в теплоізольованому каналі за заданої температури газу на вході. Рішення математичної моделі передбачало розробку методу визначення коренів характеристичного рівняння та оцінка впливу чисел Bio за графіко-аналітичним методом. Проведена верифікація математичної моделі, яка довела, що вона відповідає фізичній картині процесу нестаціонарного нагрівання та вірно відображує вплив основних параметрів процесу (щільність, коефіціенту міжкомпонентного теплообміну, порізність, час нагрівання) на зміну температури шару матеріалу. Розрахункові дані задовільно корелюються з експериментальними, отриманими в подібних умовах. Для уточнення розрахунку слід мати у своєму розпорядженні точні дані щодо теплофізичних характеристик матеріалу, його порозністі та значення питомої поверхні частинок. Для розширення теоретичних уявлень та отримання рекомендацій щодо інтенсифікації процесу теплообміну в щільній насадці проведено конструювання ґрунтового регенератора для теплиці, виготовлена пілотна установка та проведені дослідження в натурних умовах. За результатами аналізу розподілу температур в гранульованій насадці при нагріванні наскрізним потоком повітря визначено, що шари матеріалу в каналі послідовно поглинають теплоту наскрізного потоку повітря, причому завдяки теплоємності обраного матеріалу попередні шари інтенсивно поглинають теплоту, що викликає істотне зниження інтенсивності процесу в наступних шарах. З часом температура всіх шарів збільшується, проте теплової рівноваги не спостерігалося. Спостерігається зменшення різниці між температурами на межах каналу. Аналіз кривих температур показує, що в процесі нагрівання щільного шару матеріалу не спостерігається стрибкоподібних зон зміни температур, що підтверджує адекватність розробленої математичної моделі. Для відповіді на питання, як розподілені в часі перша і друга стадії нагріву частинки, проведені додаткові дослідження нагрівання одиночної частки в каналі. Це важливо при оцінці впливу теплопровідності в твердому матеріалі на розподіл температурного поля і оптимізації розмірів частинок. Експерименти показали, що рух температурних кривих за часом для поверхні та центру частки повторює один одного, тобто закон зміни температури для всіх точок однаковий і перший період нагрівання надзвичайно малий. Таким чином, в теплових розрахунках можна використовувати рівняння для другої стадії, для якої характерний однаковий закон зміни температури у всіх точках матеріалу. Окремим важливим питанням було дослідження аеродинамічного опору шару матеріалу. За результатами аналізу аеродинамічних досліджень визначено, що рівняння Ергуна з прийнятною точністю описує експериментальні дані для розрахунку залежності втрат тиску від довжини каналу. Для можливості виконання теплових конструкторських розрахунків ґрунтового регенератора розроблена методика, що дозволяє за заданими геометричними характеристиками теплиці, середнього потоку сонячного випромінювання, показника поглинання теплового потоку сонячної радіації ґрунтом, середньої температури навколишнього середовища, виду гранульованого матеріалу та інших вхідних даних визначити об’єм теплообмінної ділянки, масу завантаження, кількість теплоти, що акумульована гранульованою насадкою, та оцінити тривалість періоду охолодження з урахуванням втрат в періоді паузи. Результати впровадження ґрунтового регенератора і методики його теплового розрахунку було підтверджено довідкою про впровадження в ТОВ "Науково-виробниче підприємство АГРОФЕРМТЕХНІКА".^UThe work is aimed at creating theoretical and practical conditions for the effective use of a dense layer of granular material as a nozzle in a regenerative heat exchanger for the accumulation of low-potential heat in an explicit form. In order to obtain the necessary scientific and practical data, a number of tasks were formulated and solved in this work. Based on the analysis of modern achievements in the field of research, the rational areas of use of heat accumulators with granular (bulk) materials and the main physical and geometric parameters that affect the intensity of heat exchange between a dense layer and a through gas flow are determined.A mathematical model of interconnected intercomponent heat and mass transfer in a dense stationary layer is developed, according to which the layer consists of two quasi-homogeneous components - gas and solid. The model includes the equation of heat transfer in the gas component, the equation of heat transfer on the solid component, and the equation of mass transfer in the gas component. In order to obtain a calculated dependence for temperatures, a mathematical model of heat transfer in a heat-insulated channel at a given gas inlet temperature was developed. The solution of the mathematical model involved the development of a method for determining the roots of the characteristic equation and assessing the influence of Bio numbers using the graphical and analytical method. The mathematical model was verified, which proved that it corresponds to the physical picture of the unsteady-state heating process and correctly reflects the influence of the main process parameters (density, intercomponent heat transfer coefficient, porosity, heating time) on the temperature change of the material layer. The calculated data correlate satisfactorily with the experimental data obtained under similar conditions. To refine the calculation, it is necessary to have accurate data on the thermophysical characteristics of the material, its porosity, and the value of the specific surface area of the particles. To expand the theoretical concepts and obtain recommendations for intensifying the heat exchange process in a dense nozzle, a soil regenerator for a greenhouse was designed, a pilot plant was manufactured, and field studies were conducted. The analysis of the temperature distribution in the granular nozzle when heated by a through air flow shows that the layers of material in the channel sequentially absorb the heat of the through air flow, and due to the heat capacity of the selected material, the previous layers absorb heat intensively, which causes a significant decrease in the intensity of the process in the subsequent layers. Over time, the temperature of all layers increases, but thermal equilibrium was not observed. The difference between the temperatures at the channel boundaries decreases. The analysis of temperature curves shows that no abrupt temperature change zones are observed during the heating of a dense layer of material, which confirms the adequacy of the developed mathematical model. To answer the question of how the first and second stages of particle heating are distributed in time, additional studies of the heating of a single particle in the channel were carried out. This is important when assessing the effect of thermal conductivity in a solid material on the distribution of the temperature field and optimising particle sizes. Experiments have shown that the time course of the temperature curves for the surface and centre of the particle repeats each other, i.e. the law of temperature change is the same for all points and the first heating period is extremely short. Thus, the equations for the second stage, which is characterised by the same law of temperature change at all points of the material, can be used in thermal calculations. Another important issue was the study of the aerodynamic drag of the material layer. Based on the results of the analysis of aerodynamic studies, it was determined that the Ergun equation describes the experimental data with acceptable accuracy for calculating the dependence of pressure loss on the length of the channel.To perform thermal design calculations of the soil regenerator, a methodology was developed that allows, based on the given geometric characteristics of the greenhouse, the average solar radiation flux, the absorption rate of the solar radiation heat flux by the soil, the average ambient temperature, the type of granular material and other input data, to determine the volume of the heat exchange area, the weight of the load, the amount of heat accumulated by the granular nozzle, and to estimate the duration of the cooling period from. The results of the implementation of the soil regenerator and the methodology for its thermal calculation were confirmed by a certificate of implementation at the Research and Production Enterprise AGROFARMTECHNIKA LLC.

Уперше для аміачного виробництва у процесі вторинної конденсації науково обгрунтовано необхідність перерозподілу тисків в абсорбційно-холодильній системі та визначення їх показників за умов обмеження утилізаційної теплоти, що забезпечує підвищення холодопродуктивності та незалежність температурного режиму від сезонних коливань температури атмосферного повітря. Уперше за результатами аналізу даних промислової експлуатації встановлено закономірності сумісного впливу процесів тепло- і масообміну на ефективність роботи абсорбера, одержано рівняння для кількісного визначення долі активної поверхні масопередачі, виявлено екстремальний характер залежності для кількості абсорбованої пари холодоагента від гідродинамічного режиму розчину. З'ясовано закономірності впливу інтенсивності дренування флегми на ефективність процесу охолодження циркуляційого газу у випарниках та визначено існування оптимальної її величини, рівень якої визначається тиском і конденсацією холодоагента. Здійснено синтез енергоощаджувальної системи охолодження циркуляційного газу у блоці вторинної конденсації з підвищеною холодопродуктивністю та абсорбційною холодильною установкою, які передбачають додаткову утилізацію низькопотенційого тепла у пароежекторній холодильній системі.

  Скачати повний текст

Запропоновано новий ефективний каталізатор газифікації малометаморфізованого вугілля України. Зазначено, що використання шлаків металургійних виробництв як каталізаторів дає змогу виключити стадії відділення каталізатора від золи та його регенерацію у разі газифікації, що призводить до зниження енергетичних і економічних витрат. Здійснено термодинамічний аналіз газифікації залежно від температури та тиску процесу, характеристики вугілля, типу та кількості дуття. Оптимізовано різні методи газифікації за критерієм питомих енерговитрат. Розроблено методику оцінювання ефективності застосування металургійних шлаків як каталізаторів газифікації, установлено закономірності впливу феросплавних шлаків на кінетику процесу, зокрема порядок реакції, енергію активації, передекспоненційний множник і константу швидкості. Визначено оптимальні параметри пароповітряної газифікації. З'ясовано вплив домішок металургійних шлаків на показники процесу. Рекомендовано застосовувати шлак, що одержується у процесі виробництва феронікелю. Виявлено, що введення шлаку феронікелю у кількості 6 мас. % під час газифікації дає змогу підвищити теплоту згоряння газу (до 15 %) і збільшити його вихід (на 7 %). За цього збільшується ступінь конверсії вугілля та коефіцієнт корисної дії процесу. Показано економічну ефективність використання металургійного шлаку у процесі виробництва генераторного газу або синтезу-газу.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена обґрунтуванню методів інтенсифікаціії процесу зневоднення пряно-ароматичної сировини та розробленню енергоефективних режимів сушіння, при яких забезпечується максимальне збереження ефірних олій.?Особливістю сушіння пряно-ароматичної сировини є залежність якості готового продукту від температурного рівня процесу та тривалості теплової дії. Пряно-ароматична сировина містить в собі цінні ароматичні леткі речовини ефірних олій та смакові сполуки, які зазвичай є дуже чутливими до впливу високих температур. При перевищенні максимально допустимої температури нагріву відбуваються необоротні зміни фізичної та хімічної структури матеріалу, втрати ефірних олій, що у свою чергу призводить до погіршення якісних показників.?Сушіння пряно-ароматичної сировини при низьких температурах – довготривалий процес, здійснення якого в конвективних сушарках є невигідним, через їхню низьку ефективність, що пов’язана із значними втратами теплоти з відпрацьованим повітрям (більше 20 % в загальному тепловому балансі). Традиційні методи інтенсифікації процесу сушіння шляхом підвищення температури і швидкості сушильного агента мають обмеження під час зневоднення пряно-ароматичних рослин через термочутливість ефірних олій. Пришвидшити процес низькотемпературного сушіння пряно-ароматичної сировини можливо збільшенням рушійної сили масообміну (масообмінного напору) шляхом примусового осушення сушильного агента.?Для реалізації енергоефективних режимів низькотемпературного сушіння пряно-ароматичної сировини з регулюванням вологовмісту сушильного агента запропоновано використання конденсаційного методу сушіння з застосуванням теплового насосу.?Теплонасосні сушарки вирізняються високою ефективністю при низькотемпературному сушінні. В теплонасосній сушарці можливо здійснити утилізацію теплоти відпрацьованого сушильного агента та повернути її в технологічний процес на більш високому температурному рівні. Таким чином за рахунок утилізації теплоти конденсації вологи сушильного агента енерговитрати в такій сушарці зменшуються майже в 3 рази в порівнянні з традиційною конвективною сушаркою. ?Застосування теплового насосу дозволяє за рахунок примусового осушення повітря, незалежно від умов навколишнього середовища, підтримувати необхідні тепловологісні параметри сушильного агента та створювати керовані умови технологічного процесу зневоднення, що гарантує високу якість готового продукту.?В процесі теплонасосного сушіння величина поточних енерговитрат значною мірою залежить від вологовмісту сушильного агента і температурного режиму його осушення у випарнику теплового насоса. Для кожного заданого тепловологісного стану сушильного агента визначений оптимальний температурний режим роботи теплового насоса, який забезпечує мінімальні енерговитрати на сушіння пряно-ароматичної сировини.^UThe dissertation work is devoted to the substantiation of the methods of intensification of the process of dehydration of spicy and aromatic raw materials and the development of energy-efficient drying modes that ensure maximum preservation of essential oils.?The peculiarity of drying spicy and aromatic raw materials is the dependence of the quality of the finished product on the temperature level of the process and the duration of the thermal action. Spicy-aromatic raw materials contain valuable aromatic volatile substances of essential oils and flavor compounds, which are usually very sensitive to the influence of high temperatures. When the maximum permissible heating temperature is exceeded, irreversible changes in the physical and chemical structure of the material occur, loss of essential oils, which in turn leads to deterioration of quality indicators.?Drying of spicy and aromatic raw materials at low temperatures is a longterm process, the implementation of which in convective dryers is unprofitable, due to their low efficiency, which is associated with significant heat losses with exhaust air (more than 20% in the total heat balance). Traditional methods of intensifying the drying process by increasing the temperature and speed of the drying agent have limitations during the dehydration of aromatic plants due to the thermal sensitivity of essential oils. It is possible to speed up the process of lowtemperature drying of spicy and aromatic raw materials by increasing the driving force of mass transfer (mass transfer pressure) by forced drying of the drying agent.?To implement energy-efficient modes of low-temperature drying of spicyaromatic raw materials with regulation of the moisture content of the drying agent, the use of a condensation drying method using a heat pump is proposed.?Heat pump dryers are characterized by high efficiency at low temperature drying. In a heat pump dryer, it is possible to utilize the heat of the spent drying agent and return it to the technological process at a higher temperature level. Thus, due to utilization of the heat of moisture condensation of the drying agent, the energy consumption in such a dryer is reduced by almost 3 times compared to a traditional convective dryer. The use of a heat pump allows, due to forced drying of the air, regardless of the environmental conditions, to maintain the necessary thermo-humid parameters of the drying agent and to create controlled conditions for the technological process of dehydration, which guarantees the high quality of the finished product.?In the process of heat pump drying, the amount of current energy consumption largely depends on the moisture content of the drying agent and the temperature regime of its drying in the evaporator of the heat pump. For each given heat-moisture state of the drying agent, the optimal temperature regime of the heat pump operation is determined, which ensures minimum energy costs for drying spicy and aromatic raw materials.

Дисертація спрямована на вирішення важливої науково-технічної задачі – підвищення енергоефективності процесу одержання фітоестрогенного порошку на основі сої зі збереженням високої якості кінцевого продукту і поживних речовин. Розглянуто сучасні дослідження сушіння та способів переробки фітоестрогенної сировини. Встановлено, переважна кількість даних стосується сушіння насіння сої, з відділенням оболонки від боба та використовуються енергоємні температурні режими сушіння фітоестрогенної сировини. Вдосконалено попередню гідротермічну підготовку фітоестрогенної сировини до сушіння та використано нові каротиновмісні складові в фітоестрогенних сумішах, що дало можливість зменшити енерговитрати на підготовку сировини до сушіння на 20- 25%. На основі проведених досліджень кінетики сушіння фітоестрогенної сировини, розроблено фітоестрогенну рослинну суміш із сої та шпинату, що інтенсифікує процес сушіння шпинату на 10% і сої на 41%, та ступеневий режим сушіння фітоестрогенної сировини на основі сої та шпинату, який інтенсифікує процес одноступеневого режиму на 21 %. Досліджено зміну якісних характеристик фітоестрогенної сировини на основі сої та її сумішей з овочами у процесі сушіння і отриманого сухого порошку з неї. Визначено водоутримуючу здатність соєво-шпинатної і соєво-бататної сумішей, що є гідрофільними речовинами з високим вмістом білку. Підтверджено, що дисперсність сухого білково-каротиновмісного порошку не впливає на значення водоутримуючої здатності. Встановлено критичний параметр температури теплоносія, яка впливає на підвищення кислотного числа фітоестрогенної сировини. Встановлено, що соєво-шпинатний порошок відновлюється швидше в 2 рази за еталон (сухий молочний білок). За дериватографічними дослідженнями встановлено, що витрати теплоти на зневоднення становлять середнє арифметичне значення від значень монокомпонентів. Тривалий високотемпературний вплив викликає миттєве повне руйнування цукрів, білків і інших поживних речовин компонентів. З проведених калориметричних досліджень виявлено, що в результаті поєднання білкововмісної з каротиновмісною сировиною, на етапі видалення вільної і зв'язаної вологи реєструється інтегральний тепловий ефект в процесі випаровування. Розраховано і отримано рівняння узагальненої швидкості і тривалості сушіння фітоестрогенної рослинної суміші. Розроблено фізичну та математичну модель процесу сушіння. Теоретично обґрунтовано та експериментально доведено, що вдосконалена попередня гідротермічна підготовка фітоестрогенної рослинної сировини до сушіння та зневоднення за допомогою розроблених ступеневих режимів дозволяє суттєво інтенсифікувати процеси сушіння фітоестрогенної сировини на основі сої. Розроблено інноваційну теплотехнологію отримання фітоестрогенного порошку на основі сої зі шпинатом.^UThe dissertation is aimed at solving an important scientific and technical problem - increasing the energy efficiency of the process of obtaining phytoestrogenic powder on the basis of soybean, while maintaining the high quality of the final product and nutrients. Modern research of drying and methods of processing phytoestrogenic raw materials is considered. It is established that the overwhelming amount of data relates to soybean seed drying, the separation of the shell from the bean, and energy-intensive temperature regimes for the drying of phytoestrogenic raw materials. Preliminary hydro-thermal preparation of phytoestrogenic raw materials for drying was improved and new carotene-containing ingredients in phytoestrogenic mixtures were used, which made it possible to reduce energy consumption for preparation of raw materials for drying by 20-25%. Based on the studies of the kinetics of phytoestrogenic raw material drying, a phytoestrogenic herbal mixture of soybean and spinach has been developed, which intensifies the spinach drying process by 10% and soybean by 41%, and the stepwise mode of drying phytoestrogenic raw materials based on soybean and spinostinate 21%. The change of qualitative characteristics of phytoestrogenic raw materials on the basis of soybean and its mixtures with vegetables during drying and the obtained dry powder from it was investigated. The water holding capacity of soybean spinach and soybean batat mixtures, which are hydrophilic substances with high protein content, has been determined. It has been confirmed that the dispersion of the dry protein-carotene-containing powder does not affect the value of the water-holding capacity. A critical parameter of the temperature of the coolant is established, which influences the increase of the acid number of phytoestrogenic raw materials. It is established that soy-spinach powder recovers more than twice per standard (dry milk protein). Derivatographic studies have shown that the heat consumption for dehydration is the arithmetic mean of the values of the monocomponents. Prolonged high-temperature exposure causes instant complete destruction of sugars, proteins and other nutrients of the components. Calorimetric studies have shown that, as a result of the combination of protein-containing and carotene-containing raw materials, an integral thermal effect in the evaporation process is recorded at the stage of removal of free and bound moisture. The equation of generalized speed and duration of drying of phytoestrogenic vegetable mixture is calculated and obtained A physical and mathematical model of the drying process was developed. It is theoretically substantiated and experimentally proved that the improved preliminary hydro-thermal preparation of phytoestrogenic plant raw materials for drying and dehydration by means of the developed step regimes allows to significantly intensify the drying processes of phytoestrogenic raw materials based on soybean. Innovative heat technology of obtaining phytoestrogenic powder based on soybean with spinach has been developed.

На підставі результатів проведеного комплексу аналітичних і експериментальних досліджень визначено статичні характеристики висушених продуктів, а саме: рівноважний вологовміст як функцію температури та відносної вологості повітря, хімічного потенціалу та питомої термічної вологоємності. Розраховано коефіцієнти у рівнянні тривалості сушіння з використанням методу Філоненко - Грішина для фруктово-ягідної вологоємності. Розроблено методи розрахунку сушильної установки для сушіння у завислому шарі. Запропоновано модель сушки плодів і ягід, яка базується на принципі суперпозиції та враховує вплив коефіцієнта активності води на масовіддачу. Установлено значущість режимних параметрів щодо зміни хімічних і біохімічних показників. Значне скорочення тривалості сушки дозволяє поліпшити органолептичні та біохімічні показники сушеного продукту та зменшити витрати теплоти на процес сушіння. Для проведення досліджень використано нетрадиційну сировину для сушильної промисловості, а саме: айву, чорну смородину, обліпиху, аронію, горобину червону, що дозволяє розширити асортимент сухофруктів, використовуючи "місцеву" сировину, підвищити якість сушених продуктів і зменшити собівартість вітчизняної продукції.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена підвищенню енергоефективності процесу одержання антиоксидантного порошку зі столового буряка з максимальним вмістом бетаніну. Розроблено енергоефективну підготовку сировини до сушіння, яка дала можливість знизити енерговитрати на стадії підготовки матеріалу до зневоднення на 85 %. На основі проведених досліджень кінетики сушіння антиоксидантної сировини розроблено енергоефективні ступеневі режими сушіння, при яких відбувається інтенсифікація процесу майже в 2 рази при максимальному збереженні бетаніну 96,5 %. На основі проведених калориметричних досліджень встановлено, що теплота випаровування вологи в антиоксидантній композиції менша, ніж теплота випаровування столового буряку. За дериватографічними дослідженнями встановлено, що термічна стійкість суміші перевищує термічну стійкість її компонентів. Розроблено ресурсоенергозберігаючу теплотехнологію отримання антиоксидантних порошків.^UThe dissertation is devoted to solving of important scientific and technical problem - increasing energy efficiency of the process of obtaining antioxidant powder from red beetroot with maximum content of betanin. The energy-efficient preparation of raw materials for drying was developed. Тhis made it possible to reduce energy consumption at this technological stage by 85 %. On the basis of conducted researches of kinetics of antioxidant raw materials drying, energy-efficient step modes of drying were developed, during which process intensification approximately is practically 2 times, with maximum conservation of betanin 96.5 %. On the basis of calorimetric researches it was established, that the heat of evaporation of water in the antioxidant composition is less than the heat of evaporation of the red beetroot. As a result of derivatographic researches it was established, that the thermal stability of composition exceeds the thermal stability of its components. Resource and energy saving thermal technology for antioxidant powders is developed.

Дисертація присвячена інтенсифікації тепломасопереносу з метою розроблення енергоефективної теплотехнології одержання чипсів з яблук.У дисертаційній роботі показано, що питома теплота випаровування води з яблук при зневодненні до низької кінцевої вологості перевищує питому теплоту випаровування чистої води з вільної поверхні на 5...15% (в залежності від методу досліджень). Доведено, що попередня теплова обробка сприяє зниженню поточних та загальних значень на випаровування води з бланшованих парою тканин.З метою інтенсифікації тепломасопереносу та розробки енергоефективних режимів зневоднення наведено результати експериментальних досліджень кінетики процесу сушіння свіжих та бланшованих різними способами яблук сортів Ренет Симиренко та Джонатан, динаміку зміни коефіцієнту набухання та відновлюваності чипсів за різних режимів зневоднення та видів обробки. Рекомендований вид попередньої теплової обробки – бланшування парою при температурі яблук t = 85...95 ºС з витримкою 30...40 с. Для запобігання погіршення якісних показників готового продукту рекомендується проводили процес сушіння у режимах стадійного зневоднення при параметрах с. а.: температурі 80...60 ºС чи 100...80...60 ºС, швидкості 1,5…2 м/с та вологовмісті 10 г/кг сухого повітря. Пропоновані режими забезпечують скорочення енерговитрат до 15%, дозволяють отримувати якісний продукт.У роботі також наведено розрахунок тривалості сушіння яблук за методом Краснікова В.В, залежності числа Ребіндера від вологості за різних температур, фізична та математична моделі процесу і результати чисельного моделювання процесу сушіння яблук при одержанні чипсів та їх порівняння з отриманими експериментальними даними.На підставі отриманих результатів та їх узагальнення розроблено енергоефективну теплотехнологію виробництва чипсів з яблук в основу якої покладено метод швидкісного конвективного сушіння. На відміну від світових розробок, технологія передбачає одержання натуральних чипсів без штучних консервантів та наповнювачів з максимальним ступенем збереження природних складових сировини, відновлюваність яких на 20...25% вища за існуючі аналоги, а собівартість нижча.^UThe thesis is devoted to the intensification of heat and mass transfer in order to develop energy efficient heat technology for producing chips from apples.For the first time, the kinetics of adsorption of water vapor during dehydration to low final humidity was investigated for Renet Simirenko apples. Based on the obtained experimental data, the maximum hygroscopic moisture for apples was determined. Based on the analysis of the adsorption isotherm of the water vapor by the apple, the equilibrium state of the material at the given parameters and the conditions of packing and storage of the finished product were determined.For the first time, the derivatographic method for the apples of the Renet Simirenko variety showed that in the scalded samples the redistribution of free and bound water occurred, part of the bound water converted to free water, which is confirmed by the values of the average specific heat of dehydration, which is set at the level of 2630 kJ/kg for fresh apples of the Renet Simirenko variety and 2500 kJ/kg for the blanched ones.The average specific heat for the evaporation of water from apples in the studied range of humidity of the material, for fresh samples is 2550 kJ/kg, for steam-scalded samples – 2450 kJ/kg.In order to determine the energy-efficient dehydration regimes, a study was conducted to determine the influence of the drying agent's thermal parameters on the drying process and the organoleptic characteristics of the chips on a convective drying stand, which is equipped with an automated system of collection and processing information.Studies show that increasing the temperature to intensify the process, for thermolabile raw materials, is only possible until it reaches the maximum permissible temperature.The analysis of the drying kinetics curves showed that, compared to the state low-temperature regime of 60 °C, the duration of the drying process is reduced under state conditions at temperatures of the drying agent 80...60 °C by 18% and at 100...80...60 °C by 21%.For the first time, a study was conducted to determine the effect of different types of pre-treatment of apples on the drying process using the developed stage mode and on the organoleptic characteristics of fresh samples and chips. The kind of pre-heat treatment – scalding by steam at the temperature of apples t = 85...95 °С with holding of 30...40 s is scientifically substantiated.In order to verify the correctness of the developed stage regimes and the quality of the chips, their reproducibility was investigated as one of the criteria for assessing the quality of the dried product. The reproducibility of the chips obtained from scalded by steam apples under the staged mode is the highest for both varieties and is 85...87%.Studies have shown that the combination of steam scalding and the use of developed stage dehydration regimens are successful and economically feasible in obtaining chips.In the thesis the numerical modeling of the process of drying of apples during the production of chips was performed.On the basis of generalization of the results of experimental studies, energy-efficient thermal technology of obtaining chips was developed, which is based on the method of rapid convective drying of scalded by steam apples in the modes of stage dehydration. Unlike the world's developments, the technology involves the production of natural chips without artificial preservatives and fillers with the maximum degree of preservation of natural components of raw materials, the recoverability of which is 20...25% higher than existing analogues.The chemical composition of fresh apples and the resulting chips was determined. The analysis showed that all components of the raw material were stored in the chips. Tasting evaluation, comparison of organoleptic parameters and the reproducibility of chips from different manufacturers, including chips obtained by the Institute's technology, were conducted. The chips developed by the heat technology obtained the preference for all indicators. The estimated cost of the chips made it possible to compare the cost of known analogues and chips obtained by the created heat technology.The cost of chips in the trading network is 800...1100 UAH/kg. The cost of chips obtained by heat technology (taking into account profitability and retail mark-up) is 450...715 UAH/kg depending on the type of energy resources.For the first time, technical specifications of Ukraine 10.3-05417118-053: 2016 “Fruit and vegetable chips” were developed, agreed and approved by Ukrmetrteststandart and technological instructions for production were developed. The innovativeness of the research results is confirmed by 5 patents of Ukraine.

Дисертаційна робота присвячена проблемам інтенсифікації теплообмінних процесів нагрівання та плавлення вуглеводневих сумішей при використанні термоконтактного методу плавлення для усунення недоліків існуючих методів і створення вітчизняного інноваційного обладнання. З метою інтенсифікації процесів нагрівання та плавлення розроблено спосіб плавлення вуглеводневих сумішей за рахунок контактного та конвективного переносу тепла із примусовим видаленням розплаву. На розробленому та виготовленому стенді досліджено вплив теплофізичних параметрів (температура нагрівача, тиск на поверхню речовини, початкова температура вуглеводневої суміші) на швидкість перебігу процесів нагрівання і плавлення для визначення оптимальних параметрів.Досліджено термостійкість модельних середовищ (вазеліну та парафіну), що дали можливість визначити температуру початку термічного розкладання: для вазеліну – 152,5 оС, для парафіну – 172,7 оС, після якої починаються процеси, зв'язані з деструкцією матеріалу. Проведені дослідження теплоємності та теплоти плавлення методом диференціальної скандувальної калориметрії (ДСК) дозволили отримати залежність питомої теплоємності від температури та ДСК-криві плавлення вазеліну і парафіну, по яким була визначена питома теплота плавлення для вазеліну та парафіну. Для оптимізації та розрахунків параметрів процесів нагрівання та плавлення розроблена математична модель процесів нагрівання та плавлення з примусовим видаленням розплаву, що дає можливість провести розрахунки для різноманітних вуглеводневих сумішей. На основі проведених досліджень розроблена та виготовлена установка для нагрівання та плавлення в'язких і низькотеплопровідних субстанцій “Термобат-М”. При застосуванні термоконтактного методу нагріву за допомогою заглибного нагрівача можливо отримати необхідну кількість продукту, що плавиться, скоротити час отримання розплаву і зменшити енерговитрати. Проведені випробування на промисловому зразку і заводські випробування на території ТОВ “Тернофарм” показали високу ефективність роботи установки, тому що вдалося розплавити 200 кг вазеліну за 2,5…3 години. По результатам заводських випробувань установка “Термобат-М” передана в експлуатацію на ТОВ “Тернофарм” в м. Тернопіль.^UThe dissertation is devoted to the problems of intensification heat exchange processes of heating and melting hydrocarbon mixtures when using the thermal contact melting method to eliminate the shortcomings of existing methods and create domestic innovative equipment.In order to intensify the heating and melting processes, a method of melting hydrocarbon mixtures due to contact and convective heat transfer with forced melt removal has been developed. The influence of thermophysical parameters on the rate of heating and melting processes to determine the optimal parameters was investigated on the developed and manufactured stand.Research has been carried out to determine the viscosity, heat capacity, heat of phase transformation and thermal stability of hydrocarbon mixtures. To optimize and calculate the parameters of heating and melting processes, a mathematical model of heating and melting processes with forced removal of the melt has been developed, which allows calculations for various hydrocarbon mixtures.On the basis of the research carried out, a device for heating and melting viscous and low-heat-conducting substances Termobat-M has been developed and manufactured. When using the thermal contact heating method with the help of an immersion heater, it is possible to obtain the required amount of the product that melts, reduce the time for obtaining the melt and reduce energy consumption. The tests carried out on an industrial model and factory tests on the territory of Ternopharm LLC showed a high efficiency of the installation, since it was possible to melt 200 kg of petroleum jelly in 2,5...3 hours. Based on the results of factory tests, the Ternopat-M unit was commissioned at Ternopharm LLC in Ternopil.

Досліджено питання інтенсифікації теплообміну нагрівача у вертикальному каналі за умов термогравітаційної конвекції з метою розробки опалювальних конвекторів з підвищеними теплотехнічними і санітарно-гігієнічними показниками. Розроблено методики розрахунку опалювальних конвекторів з кожухами, наведено ряд типорозмірів опалювальних електроконвекторів.

  Скачати повний текст

У дисертаційній роботі викладено результати досліджень щодо інтродукції сортів енергетичної верби іноземної селекції та вдосконалення елементів технології їх вирощування в умовах Західного Полісся.Об'єкт дослідження – процеси росту й розвитку рослин та особливості формування врожайності енергетичної біомаси сортів верби іноземної селекції в умовах Західного Полісся України.Предмет дослідження – сорти верби іноземної селекції, густота садіння живців, норми внесення аміачної селітри, урожайність, показники якості біомаси, економічна й енергетична ефективність удосконалених елементів технології вирощування.Із восьми досліджуваних сортів верби найвищим укоріненням живців відзначався сорт ‘Tora': за ручного садіння – 95,1 %, а за механізованого –89,4 %. Найбільшу середню висоту трирічних рослин мали сорти ‘Tordis', ‘Tora' та ‘Inger' (відповідно 2,97; 2,79 і 2,76 м). Їхні пагони мали також найбільші діаметри – 30,9;30,1 та 28,1 мм відповідно. Спостерігається зворотна залежність між густотою насаджень і середнім діаметром пагонів.Урожайність трирічної біомаси верби найбільшою виявилася в сортів ‘Inger', ‘Tora' і ‘Tordis' (відповідно 30,27; 28,12 і 24,76 т/га). При цьому, у сорту ‘Inger' найвища продуктивність формувалася за середньої густоти садіння (16,4 тис. шт./га), а в сортів ‘Tora' і ‘Tordis' – за найменшої (12,9 тис. шт./га).Удобрення ґрунту чотирирічних плантацій сортів ‘Tora',‘Tordis' та ‘Inger' аміачною селітрою (N35, N70, N105 і N140) позитивно вплинуло на біометричні показники трирічних пагонів і продуктивність біомаси. Вона становила на контролі сорту ‘Tora' 39,82 т/га, ‘Inger' – 21,58 та ‘Tordis' – 26,94 т/га. За внесення N35, N70,N105 і N140 продуктивність плантацій сорту ‘Tora' зростала відповідно на 6,91; 6,15; 4,10 і 1,59 т/га; сорту ‘Inger' – на 5,94; 6,65; 3,32 і 1,24 т/га, а сорту ‘Tordis' – на 4,57; 4,11; 2,45 та 1,39 т/га.Вища продуктивність сорту ‘Tora', порівняно із сортами ‘Inger' і ‘Tordis', забезпечується завдяки більшій площі листкової поверхні (від 32,8 до 40,1 тис.м2/га), вищій чистій продуктивності фотосинтезу (від 5,28 на контролі до 6,80 г/м2/добу за максимальної норми добрива) і довшому періоду вегетації.У трирічній біомасі досліджуваних верб міститься 1,1–1,5 % азоту, 1,65–1,90 % фосфору,1,9–2,4 %калію, а зольність становить1,1–4,1 %. При цьому, усі ці показники зростають зі збільшенням норми мінерального добрива. Оптимальною є норма 70 кг/га д. р. азоту.Теплотворна здатність біомаси становить від 17,9 до 18,4 МДж/кг, зменшуючись зі збільшенням норми внесення добрив, що пов'язано зі зростанням показників зольності. Найбільше енергії в трирічному врожаї біомаси містять плантації сорту ‘Tora' – від 729 до 1056 ГДж/га залежно від норми удобрення.Для забезпечення прибуткового рівня вирощування біомаси верби потрібна фінансова підтримка в розмірі не менше 60 % від витрат на створення плантацій.Ключові слова: біоенергетика, верба, енергетична біомаса, сорти, інтродукція, густота садіння, внесення азотних добрив, інтенсивність росту, урожайність, уміст макроелементів, зольність, теплотворна здатність біомаси.^UThe thesis is devoted to the introduction of promising foreign energy willow varieties and improvement of cultivation technology for willow plantations in Western Polissia.Of the 8 studied varieties of willow, the highest index of rooting of cuttings had ‘Tora': with manual planting – 95.1%, and at mechanized – 89.4%. The varieties ‘Tordis', ‘Tora' and ‘Inger' had the highest average growth of three-year plants (respectively 2.97, 2.79 and 2.76 m). Their shoots also had the largest diameters – respectively: 30.9 mm, 30.1 mm and 28.1 mm. There is an inverse relationship between the density of plantations and the average diameter of their shoots.The yield of three years dry biomass of willow was highest in the varieties ‘Inger', ‘Tora' and ‘Tordis' (respectively, 30.27, 28.12 and 24.76 t/ha). At the same time, the highest yield was at the average plant density (16.4 thousand pcs./ha) in the ‘Inger' variety, and the highest yield of varieties ‘Tora' and ‘Tordis' was at a minimum landing density of 12, 9 thousand pcs./ha).Fertilization of 4-year plantations of varieties ‘Tora', ‘Tordis' and ‘Inger' by ammonium nitrate (N35, N70, N105 and N140) positively influenced on the biometric indices of three-year shoots and the productivity of biomass. On ‘Tora' variety control plot yild was 39.82 t/ha, on ‘Inger' – 21.58 t/ha and on ‘Tordis' – 26.94 t/ha. At fertilizing in a soil N35, N70, N105 and N140, the productivity of ‘Tora' variety plantations increased by 6.91, 6.15, 4.10 and 1.59 t/ha respectively; ‘Inger' variety plantations increased by 5.94, 6.65, 3.32 and 1.24 t/ha, while the ‘Tordis' variety – by 4.57, 4.11, 2.45 and 1.39 t/ha.The higher productivity of the ‘Tora' variety, compared with the varieties ‘Inger' and ‘Tordis', is provided by a greater area of the leaf surface (from 32.8 to 40.1 thousand m2 per hectare), with a higher productivity of pure photosynthesis (from 5.28 g/m2/day – at the control, up to 6.80 g/m2/day – for maximum fertilizer doses) and a longer period of vegetation.In three-year biomass, the willow contains 1.1–1.5% nitrogen, 1.65–1.90% phosphorus, 1.9–2.4% potassium, and 1.1–4.1% ash content. At the same time, all these indicators are increasing with the increase of the norm of mineral fertilizers. The 200 kg/ha ammonium nitrate (N70) norm is optimal.The calorific value of biomass is from 17.9 to 18.4 MJ/kg, decreasing with increasing fertilizer dose, which is associated with an increase in the content of ash. The ‘Tora' variety three-year biomass had greatest energy – from 729 to 1056 GJ/ha, depending on the norm of fertilization.To provide a lucrative level of growth of willow biomass, financial support of at least 60% of the cost of plantation creation is required.Keywords: bioenergy, willow, energy biomass, varieties, introduction, planting density, nitrogen fertilizer application, growth intensity, yield, the content of macroelements, ash content, the calorific value of biomass.

Розглянуто метод побудови графіків теплового навантаження систем теплопостачання з підземними сезонними акумуляторами теплоти та визначено теплове навантаження об'єкту у разі використання декількох джерел енергії, наведено можливіть розрахувати потужність і кількість теплоти, яка генерується кожним джерелом енергії окремо. Удосконалено інженерний метод розрахунків основних технічних параметрів сезонного підземного акумулятора теплоти у водоносному горизонті, дозволено виконувати обчислення зміни у часі втрат тиску на циркуляцію проміжного теплоносія за різних дебітах діючих свердловин. Наведено результати й аналіз експериментальних досліджень впливу пористості та вологості на теплофізичні властивості (теплопровідність, температуропровідність, теплоємність) грунтів, розповсюджених на території м. Пирятин. Визначено умови, за яких створення й експлуатація автономних систем теплопостачання з сезонними підземними акумуляторами теплоти є економічно доцільним.

  Скачати повний текст

Дисертаційне дослідження присвячене дослідженню та вирішенню актуального наукового завдання, що полягає в розробці та вдосконаленні пальників для спалювання пелет сільськогосподарського походження, визначення основних закономірностей процесу їх горіння й дослідження впливу режимних параметрів на тепловий стан топкової камери котла малої потужності.В роботі проведено літературно-патентний пошук за темою дисертаційного дослідження. Проведено оцінку загального стану біоенергетичної галузі та сучасні тенденції у застосуванні біопалива аграрного походження в Україні, яке має певний потенціал щодо розвитку даного напряму за рахунок значної ресурсної бази. За результатами аналізу літературних джерел встановлено, що біомаса в основному використовується для виробництва теплоти у великих або середніх по потужності котлах систем централізованого опалення та у побутових котлах на дровах/пелетах, у печах і у камінах. Встановлено, що використання агропелет в побутових котлах стає все більш поширеним. Це зумовлено не тільки екологічними перевагами, але й високою тепловою ефективністю та зручністю у використанні. Розвиток технологій виробництва та спалювання агропелет дозволяє досягати більш високої ефективності горіння, мінімізуючи при цьому забруднення повітря шкідливими речовинами. Враховуючи ці аспекти, агропелети можуть відігравати ключову роль у переході до більш сталого та екологічного енергетичного майбутнього. Крім цього використовуючи біопаливо аграрного походження в Україні, як стратегічний ресурс для задоволення паливних потреб населення та заміщення імпортованого природного газу і найсуворішої економії паливно-енергетичних ресурсів особливо у воєнний час.В ході виконання дисертаційної роботи було вдосконалено та впроваджено експериментальну установку на основі твердопаливного котла типу Viadrus тепловою потужністю 30 кВт з оригінальним пелетним пальником, що дозволяє ґрунтовно досліджувати особливості спалювання різних типів агропелет та палива рослинного походження для опалення будинку у філії ІТТФ НАН України (вул. Булаховського, 2).^UThe dissertation research is devoted to the research and solution of the actual scientific problem, which consists of the development and improvement of burners for burning pellets of agricultural origin, the determination of the main laws of the process of their combustion, and the study of the influence of regime parameters on the thermal state of the furnace chamber of a low-power boiler.The work conducted a literary and patent search on the topic of dissertation research. An assessment of the general state of the bioenergy industry and current trends in the use of biofuels of agricultural origin in Ukraine, which has a certain potential for the development of this direction due to a significant resource base, has been carried out. According to the results of the analysis of literary sources, it was found that biomass is mainly used to produce heat in large or medium-sized boilers of centralized heating systems and domestic boilers with firewood/pellets, in furnaces, and fireplaces. It is established that the use of agro-plants in domestic boilers is becoming more common. This is due not only to environmental benefits but also to high thermal efficiency and ease of use. The development of technologies for the production and burning of agro-plants allows for achieving higher combustion efficiency while minimizing air pollution by harmful substances. Given these aspects, agri-plants can play a key role in the transition to a more sustainable and sustainable energy future. In addition, biofuels of agricultural origin in Ukraine as a strategic resource to meet the fuel needs of the population and replace imported natural gas and the strictest economy of fuel and energy resources, especially in wartime.In the course of the dissertation, an experimental installation was improved and implemented based on a solid fuel boiler of the VIADRUS type with a thermal capacity of 30 kW with an original pellet burner, which allows us to thoroughly study the features of burning various types of agri-plants and fuel of plant origin for heating a house in a branch of the Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine (Bulakhovsky St., 2).

Досліджено багатокритеріальний підхід у розробці моделей термодинамічної та фазової поведінки природних робочих тіл - перспективного середовища для створення екологічно безпечних технологій знищення органічних забруднень, надкритичної екстракції, заміни озоноруйнуючих речовин у холодильній техніці. Встановлено, що нейронні мережі є потужним інструментом для узагальнення великої кількості несистематизованих даних про підгінні параметри моделей, що істотно використовують експериментальну інформацію і які не можна теоретично оцінити. З'ясовано, що використання надійно визначених критичних параметрів робочих тіл у сполученні з термодинамічно строгими критеріями азеотропії та нейронними мережами, що генерують емпіричні дані про параметри перехресної взаємодії, дозволяє апріорно прогнозувати появу азеотропії у бінарних сумішах холодоагентів. Зазначено, що основні результати дослідження, які прогнозують термодинамічну та фазову поведінку в системах надкритична вода - органічний забруднювач, надкритичний двоокис вуглецю - біологічні молекули мають практичне значення для проектування теплотехнічного обладнання для нових екологічно безпечних технологій.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано та досліджено відновлення кулачкових муфт, які використовуються у сільськогосподарських машинах, комбайнах, тракторах та обладнанні тваринницьких ферм, методом електроконтактного приварювання присадного матеріалу з одночасним формоутворювальним осаджуванням. За даною технологією здійснено компенсацію зношеного шару за рахунок перерозподілу металу в заданому профілі кулачка, збережено первинні властивості на його робочій поверхні. Теоретично обгрунтовано цикл відновлення кулачкових муфт розробленим методом. Оцінено розподіл теплоти між електродами у момент проходження зварювального та підігрівального імпульсів струму. Отримано рівняння теплового балансу для різних стадій відновлення деталі, завдяки чому оцінено значення величин зварювального та підігрівального струмів. Для здійснення технологічного процесу проведено модернізацію діючого зварювального обладнання, розроблено комплект нових вимірювальних приладів для контролю параметрів відновлення та оперативного регулювання процесу обробки. Детально розглянуто оптимальну конструкцію осаджувального електрода з виїмкою визначеної ширини та глибини на торцевій поверхні залежно від типорозміру кулачкової муфти, запропоновано матеріал і конструкцію формувальної насадки на електрод. Встановлено, що зазначена технологія не впливає на зміни структури робочої поверхні кулачка. Після обробки розподіл хімічних елементів і фазовий склад деформованої поверхні не змінюються.

  Скачати повний текст

В роботі виконаний аналіз сучасного стану наукового, нормативного і технічного забезпечення вимірювання енергетичних характеристик природного газу. За результатами аналізу визначено показники кращих зразків техніки щодо вимірюваних параметрів, точності та експлуатаційних характеристик, встановлено шляхи можливого розвитку засобів вимірювання енергетичних характеристик природного газу, від високоточних калориметрів до засобів експрес-контролю теплоти згоряння природного газу за місцем його споживання.На основі проведеного аналізу обґрунтовано шляхи вдосконалення методів і створення нових засобів для вимірювання теплоти згоряння природного газу та числа Воббе. Сформульовано проблеми, які потребують вирішення, і визначено напрямки дисертаційних досліджень. Розроблено теоретичну основу створення газового калориметра. Проаналізовано кінетику реакцій горіння вуглеводнів. Досліджено методи та засоби контролю якісних показників продуктів згоряння. Проведено теоретичне обґрунтування параметрів та режиму роботи газового калориметра.Проведено теоретичні дослідження процесу вимірювання теплоти згоряння природного газу в ізоперіболічному калориметрі. Досліджено фактори, які найбільше впливають на точність вимірювання, та визначено їх числове значення для прототипу приладу. Найбільш впливовим визначеним фактором є діапазон зміни температури в калориметричній ємності. Визначено обмеження, які не дозволяють збільшувати верхню температуру в ємності вище 30°С. Запропоновано дві структурні схеми інформаційно-вимірювальних систем визначення числа Воббе.Отримано математичну модель залежності похибки визначення теплотворної здатності від діапазону зміни температури калориметричної ємності ізоперіболічного калориметра з активним керуванням теплообміном калориметричної ємності. Запропоновано метод підвищення точності калориметра шляхом збільшення діапазону зміни температури через введення в конструкцію засобів переохолодження калориметричної рідини до значення, нижчого від температури навколишнього середовища. Сформульовано недоліки, які перешкоджають використанню ізоперіболічних калориметрів як приладів найвищої точності для експрес-контролю енергетичних характеристик газу. Найбільшою перешкодою для створення портативних ізоперіболічних калориметрів є значна теплова інерційність, внаслідок якої наступне вимірювання можна проводити лише через 20-24 години від попереднього. Запропоновано та проаналізовано два методи усунення цього недоліку. Для скорочення часу між послідовними вимірюваннями запропоновано ввести в конструкцію засоби керування теплопровідністю між калориметричною ємністю та термостатованою оболонкою, які забезпечують низьку теплопровідність в процесі вимірювання та високу теплопровідність під час підготовки. Розроблено конструктив калориметра прямого згоряння, який забезпечує можливість створення технологічних у виготовленні приладів.Розроблено та виготовлено мікропроцесорний блок керування термостатом на елементах Пельтьє та сам модуль елементів Пельтьє і випробувано їх у складі прототипу калориметра. Проаналізовано хімічний склад та шляхи контролю продуктів згоряння і запропонована система регулювання стехіометричного складу паливо-повітряної суміші з давачем залишкового кисню на основі ZrO2 та давачем вмісту СО. Додатковий давач вмісту СО дозволяє контролювати повноту згоряння і отримувати цінні дані щодо рівня токсичності продуктів згоряння в оптимальному режимі горіння, який встановлюється за показами давача залишкового кисню. Проаналізовано фізичні ефекти, які безпосередньо корелюють з густиною газу та запропоновано проводити вимірювання густини з застосуванням явища резонансу газового середовища в замкненому об'ємі. Практичною реалізацією цього явища є застосування резонатора Гельмгольца, принцип якого полягає у виникненні резонансних коливань газу з частотою, яка залежить від геометричних параметрів заповненої газом ємності, та його густини. Знайдено залежності показника адіабати природного газу від вмісту окремих його компонентів як основного джерела методичної похибки. Виконано метрологічний аналіз розробленого аналізатора та густиноміра.Сформульовано алгоритм роботи інформаційно-вимірювальної системи. Розроблено та виготовлено інформаційно-вимірювальну систему визначення енергетичних характеристик газу на основі мікроконтролера Atmel, обладнану текстовим дисплеєм для відображення результатів вимірювання. Всі окремо розроблені елементи інтегровано в комплексний прилад – аналізатор енергетичних характеристик газу.Розроблено комплект технічних засобів для відбору та зберігання проб газу, який складається з циліндра-дозатора з пневматичним приводом, блока керування з автономним живленням та балонів середнього тиску з наскрізним продуванням. Розроблено алгоритм проведення відбору проби газу з використанням запропонованого комплекту технічних засобів та алгоритм регулювання числа Воббе.^UThe analysis of the current state of scientific, normative and technical support for measuring the energy characteristics of natural gas is performed in the work. According to the results of the analysis, the indicators of the best samples of equipment in terms of measured parameters, accuracy and performance characteristics, ways of possible development of means of measuring energy performance of natural gas, from high-precision calorimeters to means of express control of natural gas combustion at the place of consumption. On the basis of the conducted analysis the ways of improvement of methods and creation of new means for measurement of heat of combustion of natural gas are substantiated. The problems that need to be solved are formulated and the directions of dissertation research are determined. The theoretical basis of gas calorimeter creation is developed. The kinetics of hydrocarbon combustion reactions are analyzed. Methods and means of quality control of combustion products are investigated. Theoretical substantiation of parameters and mode of operation of gas calorimeter is carried out. Theoretical studies of the process of measuring the heat of combustion of natural gas in an isoperibolic calorimeter have been carried out. The factors that most affect the accuracy of measurement are investigated, and their numerical value for the prototype of the device is determined. The most influential determinant is the range of temperature changes in the calorimetric tank. Restrictions are determined that do not allow to increase the upper temperature in the tank above 30 °C. Two structural schemes of information-measuring systems for determining the Wobbe number are proposed. A mathematical model of the dependence of the error of determining the calorific value on the range of temperature change of the calorimetric capacity of an isoperibolic calorimeter with active control of heat exchange of the calorimetric tank is obtained. A method of increasing the accuracy of the calorimeter by increasing the range of temperature change due to the introduction into the design of means for supercooling the calorimetric liquid to a value lower than the ambient temperature. Disadvantages have been formulated that prevent the use of isoperibolic calorimeters as devices of the highest accuracy for rapid control of the energy characteristics of the gas. The biggest obstacle to the creation of portable isoperibolic calorimeters is the significant thermal inertia, as a result of which the next measurement can be performed only tens of hours from the previous one. Two methods of eliminating this shortcoming have been proposed and analyzed. To reduce the time between successive measurements, it is proposed to introduce into the design means for controlling the thermal conductivity between the calorimetric tank and the thermostated shell, which provide low thermal conductivity during the measurement and high thermal conductivity during preparation. The design of a direct combustion calorimeter has been developed, which provides the possibility of creating technological devices in the manufacture. A microprocessor thermostat control unit on Peltier elements and a module of Peltier elements were developed and tested and tested as part of a calorimeter prototype. The chemical composition and ways of control of combustion products are analyzed and the system of regulation of the stoichiometric composition of the fuel-air mixture with the residual oxygen sensor based on ZrO2 and the CO content sensor is proposed. The additional CO content sensor allows to control the completeness of combustion and to obtain valuable data on the level of toxicity of combustion products in the optimal combustion mode, which is set according to the readings of the residual oxygen sensor. The physical effects that directly correlate with the density of the gas are analyzed and it is proposed to measure the density using the phenomenon of resonance of the gaseous medium in a closed volume. A practical implementation of this phenomenon is the use of the Helmholtz resonator, the principle of which is the occurrence of resonant oscillations of the gas with a frequency that depends on the geometric parameters of the gas-filled container and its density. The dependences of the natural gas adiabatic index on the content of its individual components as the main source of methodological error are found. Metrological analysis of the developed analyzer and densitometer was performed.The algorithm of operation of the information-measuring system is formulated. An information and measurement system for determining the energy characteristics of gas.All separately developed elements are integrated into a complex device - an analyzer of energy characteristics of gas.A method of gas sampling using the proposed set of technical means and a method of measuring the Wobbe number have been developed.

Висвітлено розробку науково-обгрунтованої методики розрахунку тепловідведення заглибного пластинчастого теплообмінного апарата (ЗПТОА) в нерухому заборотну воду, що забезпечує створення теплогідродинамічно вдосконалених ЗПТОА замкнених систем охолодження (ЗСО) енергетичних установок (ЕУ) суден і морських споруд. Зазначено, що широке впровадження таких систем стримується відсутністю одержаних у результаті спеціальних досліджень залежностей і як наслідок методик, що забезпечують необхідну точність розрахунку тепловідведення в ЗПТОА та максимального рівня досконалості. У результаті проведених візуальних і теплотехнічних досліджень на великомасштабних моделях ЗПТОА виявлено особливотсі перебігу процесів і визначено необхідні для виконання розрахунку тепловідведення рівняння подоби, що враховують в широкому діапазоні можливу зміну параметрів апарата й умови експлуатації. На цій підставі проаналізовано ефективність ППТОА ЗСО ЕУ та визначено оптимальні параметри апарата, що забезпечують його вдосконалення.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель процесів утилізації теплоти, яка враховує енергетичні втрати через низьку інтенсивність теплопередачі на завершальній стадії трансформації теплоти з фазовим переходом низькокиплячого робочого тіла (НРТ), дозволяє скоротити енергетичні втрати. Наведено способи організації процесів трансформації теплоти: неповне випаровування НРТ, рециркуляція НРТ в охолоджувачі повітря, ежектування сухої насиченої пари НРТ, які забезпечують скорочення енергетичних втрат на 20 - 30 %. Визначено раціональні параметри процесів утилізації теплоти випускних газів суднових малообертових дизелів з охолодженням повітря на вході, що забезпечують зниження температури повітря на 20 - 25 °С і питомої витрати палива на 2,5 - 3,0г/(кВт/год).

  Скачати повний текст