Статті КЕСЕ (ІПБТ)

Permanent URI for this collection

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 20 of 22
  • Item
    Efficiency of Low-Calorific Fuel Use in Counterflow Lime Kilns
    (D.A. Tsenov Academy of Economics, Svishtov, Bulgaria, 2023) Foris, Svitlana M.; Pererva, Valeriia Ya.; Usenko, Andrii Yu.; Foris, Oleksiy M.
    ENG: Highly expensive energy carriers require revision of the existing engineering approaches in heating of industrial furnaces. The paper presents the results of research into the performance of a shaft kiln for lime-stone burning, which was fired with mixtures of natural gas and a fuel gas of a low calorific value. On the basis of studying various schemes of fuel distribution between the burners, the optimal operation mode of the kiln with reduced consumption of natural gas by 30% was identified. The lime quality indicators increase when the blast furnace gas is supplied to the central burner and improve when supplied to the peripheral burners. The joint supply of blast furnace gas in the calorific value section of the natural blast furnace mixture 9.4 ÷ 35 MJ/m3 allows keeping the performance of the furnace unchanged. At the same time, the coefficient of replacing natural gas with blast furnace gas is close to unity The proposed mode of heating the furnace with a capacity of 200 t/day with a natural blast furnace mixture provides 30% natural gas savings.
  • Item
    Енергоефективні рішення щодо рафінування сталі в електродуговій печі ливарного класу
    (Український державний університет науки і технологій, ННІ «Інститут промислових та бізнес технологій», ІВК «Системні технології», 2023) Тімошенко, Сергій Миколайович; Нємцев, Едуард Миколайович; Губинський, Михайло Володимирович
    UKR: Проведено чисельне моделювання кінетики десульфурації сталі в 3–12 т дугових сталеплавильних печах (ДСП) ливарного класу. У «глибокій» сталеплавильній ванні з коефіцієнтом форми 2,5 та пневматичним перемішуванням швидкість видалення сірки збільшується в 5–6,7 разів, порівняно зі стандартною ванною з коефіцієнтом форми 4,5 без перемішування, за рахунок інтенсифікації масообміну в двофазній області та розвитку плівкової десульфурації. Внесок поглиблення ванни у прискорення видалення сірки становить у середньому 23%. Отримані результати дозволяють очікувати скорочення технологічного періоду в середньому в 1,5 рази, а плавки в цілому на 8−10 %. Економія електроенергії в ДСП малої місткості ливарного класу очікується 60−70 кВтг/т.
  • Item
    Peculiarities of High-Temperature Refining of Carbon Materials
    (Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipro, 2023) Sybir, A. V.; Hubynskyi, Semen M.; Fedorov, S. S.; Sukhyy, K. M.; Hubynskyi, M. V.; Vvedenska, T. Y.
    ENG: The purpose of the study was to determine the influence of the main following factors on the efficiency of the process of high-temperature refining of natural and artificial graphite: processing temperature, distribution of metal oxides, and changes in the aggregate state of ash impurities. Thermal processing of natural graphite from Ukrainian deposits and anthracite from Donetsk coal basin was carried out in a chamber furnace at a holding time of 10–20 minutes in a temperature range of 1500–30000 Ñ. The quality of refining was carried out by ICP-OES and XRF analysis methods. It was established that the refining process may be divided into three following periods: 0–16000 Ñ (removal of moisture, volatiles, and decomposition of carbonates); 1600–26000 Ñ (evaporation of main ash-forming metals Fe, Si, Al, Ca, Mg in the form of oxides, silicides, and carbides); and 2600–30000 Ñ (evaporation of refractory compounds Ti, V, Mo, the content of which in the initial raw material determines the processing temperature and the quality of the final product). The distribution of metal oxides in the initial carbon material is not uniform, which complicates the use of equilibrium state models. The transition of ash into the liquid and then gaseous state has a significant impact on the result of heat treatment. This is what determines the choice of the process scheme. Intermittent process is the heating by an external heater in an inert gas environment. Continuous process is the heating of the material in moving containers or processing in an electrothermal fluidized bed.
  • Item
    Methodology for Modeling the Spread of Radioactive Substances in Case of an Emergency Release at a Nuclear Power Plant
    (National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Kharkiv, 2023) Levchenko, Larysa; Biliaiev, Mykola M.; Biliaieva, Viktoriia V.; Ausheva, Nataliia; Tykhenko, Oksana
    ENG: The methodology for modeling the propagation of accidental releases of radionuclides from a power unit of a nuclear power plant has been developed. The calculation method takes into account the most critical factors propagation cloud - wind direction and speed, the intensity of the release radionuclides change: semi-continuous release, long-term release, instantaneous release. Diffuse processes and the presence of interference in the form of buildings were also taken into account. To solve the modeling equation of the aerodynamic model, the velocity potential equation is solved. The use of this equation instead of the traditional Novier-Stokes equation makes it possible to rationalize the calculation process in terms of the speed obtaining simulated data. To build a numerical model, a rectangular difference grid is used. The velocity potential and the quantities values of volumetric activity are determined at the centers of difference cells. The value of the airflow velocity vector component is determined on the sides of the difference cells. A finite-difference splitting scheme is used for numerical integration of the equation convective-diffusion transfer radionuclides. A computer code was developed on the basis of the constructed numerical model, the programming language Fortran was used. The approach used makes it possible to reduce the time for obtaining one scenario of an accident development. The cloud propagation dynamics determining is carried out almost in real time. This allows you to quickly respond to changing situations and make adequate decisions.
  • Item
    Identifying Regularities in the Propagation of Air Ions in Rooms with Artificial Air Ionization
    (PC TECHNOLOGY CENTER, 2023) Levchenko, Larysa; Burdeina, Nataliia; Glyva, Valentyn; Kasatkina, Natalia; Biliaiev, Mykola M.; Biliaieva, Viktoriia V.; Tykhenko, Oksana; Petrunok, Tetiana; Biruk, Yana; Bogatov, Oleg
    ENG: The object of the study is the dynamics of air ion spread in rooms from the source of artificial air ionization under different starting conditions. There is currently the problem of distribution of air ions in the room with regulatory concentrations in all critical zones. An effective method of ensuring proper air ion concentrations is to model their propagation from ionization sources. Existing approaches to calculating the dynamics of air ions of both polarities have been improved in this study. Unlike known solutions, the impact on their concentration of electrostatic field and the interaction of air ions with suspended particles was taken into account. A model of air ion propagation in rooms with artificial air ionization and the principles of its numerical modeling was built. The use of Laplace Equation in the aerodynamic model instead of the Navier-Stokes equation for the potential of the flow rate has made it possible to design an "Ion 3D" tool, which reduces the time of implementation of one scenario from several hours to 7 seconds. Modeling of the propagation of air ions of both polarities in the room under different initial conditions was carried out. Two-dimensional and three-dimensional models with their visualization was implemented. The peculiarity of the resulting models is that they make it possible to determine the concentrations of air ions in any section of the room by three coordinates. Given this, the rapid selection of the variants of the source data makes it possible to achieve the normative values of concentrations of air ions in the area of breathing – exceeding 500 cm-3 of each polarity. Simulation makes it possible to design a room in which, under the condition of artificial ionization of air, the concentrations of air ions close to the optimal values of 3000–5000 cm-3 are provided.
  • Item
    Environmental Engineering, Innovations, and Management. Editorial Review
    (Begell House Inc., USA, 2023) Kuzmin, Andrey; Pinchuk, Valeriya A.
    ENG: In recent years, special attention has been paid to environmental safety in various fields of application. Among all human activities, applications related to energy are always in high demand. At the same time, many of them affect climate change and can lead to biodiversity degradation and other environmental problems. The International Journal of Energy for a Clean Environment is a periodical that publishes high-quality research on the intersection of energy and the environment. The current issue of the journal presents the results obtained by researchers from different countries and different fields of research, devoted to some points in the field of energy and environmental management.
  • Item
    Study of Cellulose Additive Effect on the Caking Properties of Coal
    (Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine, 2023) Koveria, Andrii; Kieush, Lina; Usenko, Andrii Yu.; Sova, Artem
    ENG: Purpose. The work aims to study the effect of cellulose on the caking properties of various types of coking coal used in coking blends. The change in caking abilities has been analyzed to achieve the aim using standard techniques. At the same time, the effect of biomass additives on the plastic properties of coal has been analyzed comprehensively; the optimal amount of additive for practical purposes has been determined. Methods. Multiple coal characteristics in the plastic stage have been studied using a dilatometric method, the enhanced swelling pressure method, the plastometric method, and the Roga index test. The first three methods make it possible to characterize the caking properties of coal; and the Roga index test characterizes its coking ability. Findings. It has been identified that the optimal amount of biomass additive to study the effect on the properties of coal in the plastic state is more than 5 wt. %. In the paper, experimental dependences of the 5 wt. % cellulose addition influence on the caking properties of four coal grades have been obtained. The results showed a slight decrease in caking properties in terms of swelling, swelling pressure, thickness of the plastic layer, and caking ability. Simultaneously, the most sensitive methods for assessing the effect of cellulose addition on the coal plastic properties are the dilatometric method as well as the enhanced method for the swelling pressure determination. Originality. A comprehensive study of the effect of pure cellulose as a component of lignocellulose biomass on the properties of different coal grades in the plastic state (i.e. caking prperteis) has been carried out. A slight change in the coal properties in the plastic state with adding 5 wt. % cellulose, decreasing caking properties, has been shown. An important, not previously reported, conclusion is that the cellulose additive does not have any noticeable effect on the physical properties of the coal charge owing to its loose structure. Practical implications. A slight change in the caking properties of coal has been established with the addition of 5 wt. % which is of practical importance for the preparation of coal blends, and the coke production in the cases of using additives of lignocellulosic biomass without losing its quality. Additionally, renewable additive use while obtaining fuels and reducing agents is an approach to mitigate the negative environmental impact.
  • Item
    Екстремальні ситуації на об’єктах паливно-енергетичного комплексу: оцінювання ризику ураження людини
    (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Тимошенко, О. А.
    UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання зон ураження людей у разі виникнення екстремальної ситуації на АЗС, розташованій в людному місці м. Дніпро. Здійснюється аналіз розмірів зон теплового забруднення повітря та зони можливого ураження людей у випадку розлітання уламків, через виникнення екстремальної ситуації на АЗС. Для розв’язання задач даного класу потрібна розробка спеціалізованих математичних моделей. Мета роботи – оцінювання ризику ураження людини від метальної дії уламків під час пожежі на АЗС у випадку виникнення екстремальної ситуації. Методика. Для аналізу зон ураження під час розльоту уламків використовується числова модель, що базується на інтегруванні другого закону Ньютона для руху матеріальної точки в повітрі. На базі даної числової моделі створено комп’ютерну програму. Для аналізу зон теплового забруднення під час пожежі на АЗС використовується числове інтегрування рівняння енергії, яке враховує швидкість руху повітряних мас, коефіцієнти температуропровідності, температуру повітря на місці пожежі. Наукова новизна. Розроблено ефективну числову модель для аналізу зон ураження від метальної дії уламків. Визначено зони ураження за можливої пожежі на АЗС в м. Дніпро. Практична значущість. Розроблено програму для розрахунку динаміки руху уламків у повітрі. Це дозволяє визначати зони ураження від метальної дії уламків різного розміру. Визначено зони теплового забруднення повітря, що дозволяють оцінювати ризик термічного ураження людей. Висновки. Розроблено ефективний інструмент аналізу ризику ураження людей уламками під час пожежі на АЗС. Наведено результати обчислювальних експериментів.
  • Item
    Дослідження ефективності використання захисних екранів різної форми для зниження забруднення повітря
    (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Козачина, Віталій Анатолійович; Якубовська, З. М.
    UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання ефективності використання захисних екранів різної геометричної форми для зниження рівня забруднення повітря. Такі екрани дозволяють змінити аеродинаміку повітряного потоку та перенаправити рух забрудненого повітря від робочих зон в інший бік. Мета роботи − дослідження ефективності використання захисних екранів різної геометричної форми для зниження рівня забруднення, створення тривимірної числової моделі для аналізу ефективності використання захисних екранів. Методика. Для аналізу ефективності екранів різної геометричної форми застосовується метод фізичного експерименту в лабораторних умовах. Для математичного моделювання поширення домішки за наявності екранів використовуються тривимірні рівняння аеродинаміки та масопереносу. Розроблена числова модель дозволяє врахувати профіль швидкості повітряного потоку, атмосферну дифузію, інтенсивність емісії домішки, швидкість гравітаційного осадження домішки в повітрі. Для числового інтегрування моделювальних рівнянь аеродинаміки та масопереносу використовуються скінченнорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Експериментальним шляхом отримано дані щодо ефективності використання чотирьох захисних екранів, які відрізняються геометричною формою. Експериментальні дані дають можливість здійснити первинне оцінювання впливу різних екранів на зниження рівня забруднення в робочих зонах. Розроблена швидкорозрахункова 3D числова модель для розв’язання задач аеродинаміки та масопереносу стосовно проблеми оцінювання ефективності використання екранів у зонах, де має місце забруднення атмосферного повітря. Практична значимість. Експериментальні дані дають можливість обґрунтувати вибір захисного екрана біля автотраси або іншої ділянки на промисловому майданчику, де має місце емісія домішки. На базі розробленої математичної моделі створено комп’ютерний код, що дозволяє прогнозувати інтенсивність забруднення повітря за наявності перешкод, які змінюють аеродинаміку та напрям переносу домішки в атмосфері. Висновки. Результати фізичного експерименту дозволяють уявити закономірності формування областей забруднення біля захисних екранів різної геометричної форми. Розроблена математична модель дозволяє оцінювати забруднення повітря в областях, де є перешкоди на шляху руху домішки. Наведено результати фізичного та обчислювального експериментів.
  • Item
    Математична модель для оцінення ризику термічного ураження у випадку пожежі на об’єктах паливно-енергетичного комплексу
    (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Петренко, Володимир Дмитрович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Тимошенко, О. А.
    UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача прогнозування теплового забруднення повітря та оцінки ризику термічного ураження людей під час пожежі на промисловому майданчику. Ставиться задача розрахувати3D температурних полів під час пожежі та на базі цього оцінити ризик термічного ураження людей. Мета – розроблення3D чисельної моделі для розрахунку теплового забруднення повітря та оцінення ризику термічного ураження працівників на промисловому майданчику під час пожежі. Методика. Для моделювання процесу теплового забруднення повітря на промисловому майданчику у разі виникнення пожежі використано тривимірне рівняння енергії. Для розрахунку поля швидкості повітряного потоку на промисловому майданчику застосовується тривимірне рівняння для потенціалу швидкості. Для чисельного інтегрування рівняння для потенціалу швидкості – метод розщеплення. Для чисельного інтегрування тривимірного рівняння енергії здійснюється його розщеплення на диференціальному рівні на два рівняння. Перше рівняння описує поширення температури внаслідок руху повітряних мас. Друге рівняння описує поширення температури внаслідок теплопровідності. Для чисельного інтегрування першого рівняння використовується змінно-трикутна різницева схема розщеплення. Для чисельного інтегрування другого рівняння –явна різницева схема. Наукова новизна. Побудована 3D чисельна модель, що дозволяє швидко розраховувати динаміку формування областей теплового забруднення повітря на промисловому майданчику та на базі цієї інформації прогнозувати ризик термічного ураження людей в робочих зонах на промисловому майданчику та базується на чисельному інтегруванні рівнянь аеродинаміки та теплопереносу. Модель дозволяє швидко розраховувати динаміку формування теплових зон на промисловому майданчику у випадку пожежі. Практична значущість. Розроблена модель дозволяє прогнозувати динаміку зміни температурних полів у повітрі, що виникають під час пожежі на промисловому майданчику. Чисельна модель може бути використана для визначення зон інтенсивного теплового забруднення та оцінення ризику термічного ураження працівників. Висновки. На базі розробленої3D чисельної моделі створено код для проведення обчислювального експерименту. Розроблений код дозволяє швидко розрахувати динаміку формування областей теплового забруднення повітря на промисловому майданчику під час пожежі. На основі отриманої інформації оцінюється ризик термічного ураження працівників. Наведено результати обчислювального експерименту.
  • Item
    Математичне моделювання нестаціонарного процесу забруднення повітря
    (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Якубовська, З. М.
    UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача визначення динаміки забруднення повітря в робочому приміщенні під час затікання в нього повітря, що містить хімічно небезпечну речовину. Особливість даної задачі полягає в тому, що на формування областей забруднення в приміщенні впливають багато факторів, особливо внутрішня геометрія (наявність технологічного обладнання в приміщенні, меблі тощо). Тому потрібно мати спеціалізовані математичні моделі, що дозволяють прогнозувати рівень хімічного забруднення повітря в приміщенні заданого типу забруднення. Мета–розроблення тривимірної чисельної моделі аеродинаміки повітряного потоку в приміщенні та масопереносу хімічно небезпечної речовини, що потрапляє в приміщення крізь систему вентиляції, для прогнозування ризику токсичного ураження працівників. Методика. Для моделювання процесу поширення хімічно небезпечної речовини в повітрі робочого приміщення використовується тривимірне рівняння конвективно-дифузійного переносу хімічно небезпечної речовини. Поле швидкості повітряного потоку в робочому приміщенні розраховується на базі моделі потенціального руху нестислої рідини. Для чисельного інтегрування рівняння Лапласа для потенціалу швидкості використовуються дві скінченнорізницеві схеми. Для чисельного інтегрування тривимірного рівняння масопереносу домішки застосовуються метод розщеплення та скінченнорізницеві схеми. На кожному кроці розщеплення невідоме значення концентрації домішки обчислюється за явною формулою. Для проведення обчислювальних експериментів на базі розробленої чисельної моделі створено комп’ютерний код. Наукова новизна. Розроблено тривимірну чисельну модель для аналізу динаміки формування областей хімічного забруднення повітря в робочих приміщеннях у разі потрапляння домішки в приміщення скрізь систему вентиляції. Особливість моделі –врахування основних фізичних факторів, що впливають на формування областей забруднення та швидкість розрахунку. Практична значущість. Чисельна модель та комп’ютерний код, розроблений на її основі, дозволяють розв’язувати специфічні задачі, що виникають під час оцінювання ризику токсичного ураження працівників на хімічно небезпечних об’єктах. Висновки. Створено ефективну тривимірну чисельну модель та комп’ютерний код, що дозволяють прогнозувати рівень хімічного забруднення робочих приміщень за потрапляння токсичної речовини в приміщення крізь систему вентиляції. Наведено результати обчислювального експерименту.
  • Item
    Prediction of Atmospheric Air Pollution Near a Coal Stack in Adverse Weather Conditions
    (IOP Publishing Ltd, 2023) Biliaieva, Viktoriia V.; Berlov, Oleksandr V.; Kozachyna, Vitalii A.; Nochvai, Volodymyr; Yakubovska, Zinaida M.; Oladipo, Mutiu Olatoye
    ENG: Coal piles on the territory of enterprises are long-term sources of dust pollution of atmospheric air. Forecasting the level of dust pollution of the air for such objects is carried out, as a rule, for convection conditions. But during inversion, very high concentrations of dust can occur on industrial sites. The task of assessing the level of dust pollution of atmospheric air at an industrial site during dust emission in conditions of inversion from a coal stack is considered. A three-dimensional equation of convective-diffusion dispersion of contamination in atmospheric air, compatible with the approach of Prof. Berliand M. on determining the value of the vertical diffusion coefficient in the surface layer of the atmosphere for the case of inversion, to model dispersion of dust from a coal stack under inversion conditions is used. Numerical integration of the modeling equation of convective-diffusion transport of contamination is carried out on the basis of the splitting method compatible with the use of a locally one-dimensional finite-difference scheme. The results of a computational experiment to determine dust pollution zones at the Prydniprovsk thermal power station are presented.
  • Item
    Major Lessons Learnt from an Online Teaching of Automation and Control Courses during the Pandemic and the Way ahead: A Critical Interpretative Synthesis
    (Public Organization "Ukrainian Assembly of Doctors of Sciences in Public Administration", Kyiv, Ukraine, 2023) Таrasevich, Iryna G.; Tarasevich, Alena V.; Foris, Svitlana M.; Kuzmenko, Mykhailo Y.
    ENG: Covid-19 brought in adapted frameworks, concepts, and tools into the design and delivery of automation courses at technical universities. Although university digitalization has been around for a while, it has been used primarily for the administrative purpose rather than for teaching and learning. A natural, powerful stimulator, the pandemic pushed the universities to explore new avenues in further digitalization of education. The goal of this critical interpretive synthesis is to make a summary of the major lessons learnt from the online teaching of automation courses during the pandemic and their further implementation. It is also aimed at exploring major tensions and barriers that users (teaching faculty, students, and administrative personnel) have been grappling with. The tensions and barriers are presented in this paper from three distinct perspectives – from the perspectives of students, teaching faculty, and university administrators. Whether students thrive or survive, the faculty rethink and upskill their teaching, and the institution is capable of meeting multiple, often competing needs and shifting priorities of the market – warrants further research on the topic. An important question to be addressed in future inquiries is whether the stakeholders that are engaged in the process of developing, teaching, and taking an automation course, are able to reconceptualize their roles and continue to grow professionally.
  • Item
    Експрес-розрахунок забруднення робочих зон біля транспортного коридору у випадку екстремальних ситуацій на залізниці
    (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєва, В. В.; Берлов, О. В.; Козачина, Віталій Анатолійович; Тимошенко, О. А.; Полторацька, В. М.
    UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача експрес-оцінювання областей забруднення атмосферного повітря в робочих зонах біля транспортного коридору в разі екстремальних ситуацій на залізниці, що спричинюють емісію хімічно небезпечних речовин. Мета роботи – розроблення чисельної моделі для швидкого аналізу областей забруднення атмосферного повітря в умовах конвекції. Методика. Для визначення областей забруднення атмосферного повітря, що формуються при екстремальних ситуаціях на залізниці у випадку емісії хімічно небезпечних речовин, застосовується тривимірне рівняння конвективно-дифузійного розповсюдження домішки в атмосфері. Враховується нерівномірний профіль вітру з висотою та залежність коефіцієнтів атмосферної дифузії від швидкості вітру. Для чисельного розв’язання тривимірного рівняння масопереносу домішки в атмосферному повітрі застосовуються скінченорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Розроблено ефективну чисельну модель для визначення областей забруднення повітря біля транспортного коридору у випадку викиду хімічно небезпечних речовин на залізниці. Практична значущість. На базі побудованої чисельної моделі розроблено комп’ютерну програму, що дозволяє оперативно розраховувати динаміку формування областей хімічного забруднення біля транспортного коридору в разі екстремальних ситуацій на залізниці. Висновки. Розроблено чисельна модель та комп’ютерний код, що дозволяють методом обчислювального експерименту оцінювати забруднення робочих зон біля транспортного коридору у випадку екстремальних ситуацій на залізниці. Побудована модель має широкий робочий діапазон та враховує найбільш суттєві фізичні фактори, що впливають на формування зон хімічного забруднення в повітрі. Наведено результати обчислювального експерименту.
  • Item
    Прогнозування радіоактивного забруднення атмосферного повітря у разі екстремальної ситуації на АЕС
    (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Ukraine, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, О. В.; Біляєва, В. В.; Козачина, Віталій Анатолійович; Машихіна, Поліна Борисівна
    UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання рівня радіоактивного забруднення атмосферного повітря у разі виникнення екстремальної ситуації на території Запорізької АЕС, що спричинює миттєвий радіоактивний аерозольний викид. Здійснюється аналіз динаміки формування зон радіоактивного забруднення за напряму вітру в бік м. Нікополь. Для оперативного розв’язання даної прогнозної задачі потрібне створення багатофакторної чисельної моделі, що дозволяє оперативно аналізувати розміри та інтенсивність областей радіоактивного забруднення. Мета роботи –створення чисельної моделі та комп’ютерного коду для оперативного аналізу областей радіоактивного забруднення, що формуються за миттєвого викиду радіоактивних забруднювачів в атмосферу. Методика. Комп’ютерний код створений на базі чисельної моделі, що є різницевим аналогом багатофакторного кінематичного рівняння масопереносу радіоактивної домішки в атмосферному повітрі. Рівняння масопереносу враховує поле швидкості вітру, атмосферну турбулентну дифузію, інтенсивність викиду радіоактивної речовини в повітря. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу застосовується метод розщеплення з наступним використанням скінчено різницевих схем. Обчислення значення величини об’ємної активності на кожному кроці розщеплення реалізується за явною формулою. Наукова новизна. Розроблено ефективну чисельну модель та здійснено її програмну реалізацію для оперативного аналізу формування областей радіоактивного забруднення в атмосфері за екстремальної ситуації на АЕС, що супроводжується емісією радіоактивних речовин. Модель враховує комплекс факторів, що впливають на процес поширення радіоактивної домішки в атмосфері. Практична значущість. Розроблено комп’ютерний код для розрахунку динаміки формування зон радіоактивного забруднення в атмосфері на базі розробленої чисельної моделі. Це дозволяє методом обчислювального експерименту аналізувати наслідки аварійних викидів на території АЕС. Висновки. Створено математичну модель для оперативного аналізу рівня радіоактивного забруднення атмосферного повітря внаслідок екстремальної ситуації на АЕС, що спричинює інтенсивний миттєвий викид радіоактивних речовин. Наведено результати обчислювального експерименту на базі розробленої чисельної моделі.
  • Item
    Effect of Parameters of the Anthracite Heat Treatment on the Properties of Carbon Materials during Shock Heating
    (Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipro, Ukraine, 2022) Sybir, A. V.; Hubynskyi, M. V.; Balalaiev, K. B.; Burchak, O. V.; Sukhyy, K. M.; Fedorov, S. S.; Pinchuk, Valeriia O.; Hubynskyi, Semen M.; Vvedenska, T. Y.
    ENG: The aim of the study was to experimentally determine the effect of the heat treatment parameters of anthracites from Donetsk basin on the properties of carbon materials when using shock heating, typical of furnaces with a fluidized electrothermal bed. Anthracite was treated in an electric thermal furnace at the heating rate of 1000 K/min and the holding time of 10–20 min. The processing temperature range was 1500–30000Ñ. For processing, we used initial anthracites and anthracites after calcination at 1100–12000Ñ. The properties of the carbon material were investigated by X-ray radiographic analysis, XRF analysis and diffuse reflectance infrared Fourier transform. It was found that precalcination did not produce any effect on the properties of anthracite carbon materials during shock heating and holding time less than 1 hour. Based on the results of studies of anthracite heat treatment while changing the holding time, the following kinetic characteristics of transformations during shock heating were determined: the pre-exponential coefficient of 1.79 and the apparent activation energy of 103.85 kJ/mol. Thermal processing of anthracite from Donetsk coal basin in electric furnaces with the fluidized bed at the temperature 30000Ñ for 55–60 min allows obtaining the crystalline structure characteristic of artificial graphite with necessary electroconductivity and element composition.
  • Item
    Оцінка зменшення викидів парникових газів при отриманні штучного графіту в електротермічному киплячому шарі
    (Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова Національної академії наук України, Дніпро, 2022) Губинський, Михайло Володимирович; Сибір, A. В.; Федоров, Сергій Сергіїович; Меркулов, О. Є.; Губинський, Семен Михайлович; Коваль, Сергій Валерійович; Форись, Олексій Михайлович
    UKR: Однією з основних світових тенденцій розвитку світової економіки є її декарбонізація з виконанням зобов'язань щодо зменшення викидів парникових газів. Значні витрати енергоносіїв і відповідно викиди парникових газів мають процеси отримання високочистих графітованих матеріалів та чорної металургії. Тому розробка та впровадження інноваційних енергозберігаючих технологій на основі електротермічного киплячого шару дозволить вирішити емісію парникових газів при виробництві електродної продукції. Метою роботи є визначення екологічної ефективності впровадження інноваційної технології на основі електротермічного киплячого шару у порівнянні з існуючими. В основу методики досліджень покладено розрахунки емісії парникових газів з використанням питомих показників викидів при виробництві електричної енергії та спаленні природного газу. В роботі запропонована методика, що враховує структуру виробництва електроенергії та палива в Україні, їх види та якість. Враховано технологічні витрати електроенергії під час її транспортування від станцій до споживача, питомі витрати палива на виробництво електроенергії. Розрахунки проведені для чотирьох варіантів технологічного процесу, які реалізовані на ПрАТ «Укрграфіт» та включають стадію кальцинації антрациту у обертових печах чи електрокальцинаторах, стадію графітації у печах Аченсона та Кастнера. В роботі проаналізовано два варіанти технологій з електротермічним киплячим шаром. Результати розрахунків свідчать, що запропонована технологія отримання дрібнодисперсного штучного графіту на основі антрациту Донецького родовища значно зменшує викиди парникових газів у порівнянні з діючими технологіями ПрАТ «Укрграфіт» у 2-3,5 рази. Питомі викиди парникових газів зменшуються з 2500-2600 кг СО2/ т до 390 – 780 кг СО2/ т.
  • Item
    Исследование комплексных подходов защиты мульд при производстве чугуна
    (ООО «ТЕРМАЛ ЭНД МЕТИРИАЛ ЭНЖИНИРИНГ СЕНТЕР», 2021) Перерва, Валерия Яковлевна; Ивченко, Александр Васильевич; Зуев, Олег Владимирович; Андрюшкин, Андрей Виталиевич; Бубликов, Юрий Александрович
    RUS: Цель. Получение однородной макроструктуры сплавов в совокупности с факторами, повышающими эксплуатационную стойкость разливочной тары. Повышение стойкости чугунных мульд конвейерных разливочных машин. Методика. При выполнении исследований использован комплексный подход по защите мульд специально разработанным противопригарным покрытием для изложниц, изготовление мульд из рядовых марок чугуна модифицированного азотсодержащими присадками, методика расчета коэффициента теплопроводности многослойной стенки. Результаты. Внедрение комплексного подхода к производству литья из серого чугуна модифицированного азотсодержащими компонентами при совместном применении противопригарного покрытия ЛП-1 позволит увеличить срок эксплуатации мульд при достаточно невысоких дополнительных затратах на их производство и защиту при разливке. Исходя из теплофизических расчётов коэффициента теплопроводности следует также подчеркнуть низкий расход противопригарного материала ЛП-1 за счет уменьшения слоя в сравнении с известковой суспензией в 2 раза. Научная новизна. С использованием экспериментальных данных и математического моделирования тепловой работы мульд с различными противопригарными покрытиями достигнута комплексная защита мульд от разрушения. Практическая ценность. В процессе эксплуатации мульд, изготовленных с нелегированного серого чугуна, наблюдается низкая стойкость, что обуславливает простои разливочной машины. Повышение стойкости мульд достигается за счет снижения коэффициента теплопроводности противопригарного покрытия с целью уменьшения теплового удара на внутреннюю поверхность мульды, и как следствие снижение образования микротрещин в мульдах. Увеличение срока эксплуатации мульд за счет применения термостойких противопригарных покрытий. Увеличение стойкости разливочной тары приводит к получению литых изделий с повышенными механическими свойствами при высоких температурах, что может быть достигнуто путем модифицирования серого чугуна рядовых марок азотом и титаном.
  • Item
    Концептуальні технологічні рішення з виробництва дрібносортної продукції з безперервнолитих заготовок
    (Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2021) Герасименко, В. Г.; Синегін, Євген Володимирович; Молчанов, Лавр Сергійович; Перерва, Валерія Яківна; Суховецький, Сергій Васильович
    UKR: У статті розглянуто технологічні особливості переведення металургійних підприємств, орієнтованих на випуск дрібносортної і дротяної металопродукції, на безперервне розливання і ключові фактори, такі як переріз заготовки, вибір місця розташування машини безперервного лиття заготовок, схеми передачі безперервнолитих заготовок до дрібносортних і дротових станів. Розглянуто передумови переведення виробництва на безперервне розливання сталі і завдання, вирішення яких необхідне для його здійснення, зокрема організація потоків металу в промковші, дозування сталі на ділянці «промківш – кристалізатор», застосування кристалізаторів зі змінною конусністю, способи і режими вторинного охолодження безперервнолитих заготовок та ін. Також розглянуто сучасні методи зовнішніх динамічних впливів на метал в передкристалізаційний період, зокрема електромагнітне перемішування рідкої фази безперервнолитої заготовки і технологію «м'якого» обтиску. Описано особливості розливання блюмових заготовок і заготовок з флокеночутливих марок сталі, заходи щодо попередження утворення дефектів безперервнолитої заготовки. Як одне з невід'ємних умов застосування машин безперервного розливання сталі, детально розглянуто методи позапічної обробки сталі для підготовки її до безперервного розливання. Особливу увагу приділено обробці сталі на установках ківш-піч і вакууматорах, зокрема вибору конкретних способів обробки залежно від сортаменту виробленої сталі і розв'язуваних ними технологічних задач. Розглянуто переваги та перспективи поєднання процесів безперервного лиття заготовок з обробкою металу тиском (прокаткою), а також завдання та проблеми, що виникають перед інженерами при їх здійсненні. Зокрема, поряд з традиційною технологією виробництва прокату розглянуто технології «гарячого посаду» і прямої прокатки.
  • Item
    Energy Efficient Water-Cooled Elements for Foundry Class Electric Arc Steelmaking Furnaces
    (НМетАУ, Дніпро, 2021) Timoshenko, Sergii; Nemtsev, Eduard; Gubinskij, Mikhail
    ENG: Analysis of recent research and publications. Low energy efficiency of foundry class electric arc steelmaking furnaces (EAF) mainly is caused by heat loss in massive refractory lining during forced downtime. A low-power transformer doesn’t allow, in the conditions of classical technology, practice of traditional water-cooled elements in order to replace partially the lining, what determines increased refractory consumption. Known mathematical models of heat and mass transfer in the EAF working space don’t pay sufficient attention to the features of thermal state and energy loss in water-cooled elements in relation to foundry class furnaces. Purpose. Work aims to improve energy efficiency and refractory savings in foundry class EAF due to water-cooled elements design improvement. Method. Work is based on numerical modeling of heat exchange by radiation in the working space of the EAF and thermal state of water-cooled elements with spatial structure. Research findings. On the base of radiation heat exchange study, a multiple regression equation for power of heat loss with cooling water was obtained, taking into account capacity of the furnace, steelmaking bath shape factor (diameter to depth ratio), duration of technological period of the heat and averaging coefficient of heat flux through working surface of water-cooled element. For traditional one-row, two- and elaborated three-row panels averaging coefficient is 0.82, 0.67 and 0.61, respectively. Practical significance. Three-row water-cooled wall panels with a spatial structure are elaborated, which provide a decrease in heat loss with cooling water by 14 %, in comparison with two-row ones and by 40% in comparison with traditional one-row panels with dense structure. Estimates of optimal relative cooled surface for 3-12-ton EAF working space, providing refractory savings up to 25-30% due to three-row water-cooled panels installation, are substantiated.