Кафедра енергетики (ЕН)

Permanent URI for this communityhttps://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/20196

ENG: Department of Power Engineering

Browse

Now showing 1 - 18 of 18

Bioactive Coatings on Ti–Zr–Nb Alloy: Synthesis, Characterization and Implantology Potential
(MDPI AG, Basel, Switzerland, 2026) Kovalenko, Kseniia; Sukhyi, Kostiantyn M.; Fedak, Marcel; Rimar, Miroslav; Kalinichenko, Oleh O.; Yeromin, Oleksandr O.; Shmychkova, Olesia B.; Kulikov, Andrii; Kovalyov, Stanislav V.; Sukhyi, Mykhailo
ENG: This research reports on the properties of oxide-ceramic coatings produced by plasma electrolytic oxidation in novel electrolyte solutions for implantology applications. A series of bioactive calcium-phosphate coatings was synthesized on medical-grade Ti-13Zr-13Nb alloy using the plasma electrolytic oxidation (PEO) method. Novel electrolytes enriched with calcium and phosphorus were developed, enabling the formation of coatings with tailored physicochemical and structural characteristics. A correlation was established between the electrolyte composition and the phase composition, thickness, morphology, porosity, and microhardness of the resulting coatings. The optimum coatings exhibited a Ca/P ratio close to that of natural human bone tissue, homogeneity, a well-developed porous surface topography, and controlled resorption behavior. For the first time, a mechanism of calcium-phosphate coating resorption in a biologically active environment has been proposed. It involves partial dissolution, the formation of apatite-like surface structures, and the subsequent controlled release of Ca and P ions. In vitro testing in simulated body fluid indicated the potential bioactivity of the synthesized coatings. The proposed calcium-phosphate coatings may be considered promising candidates for future implant surface modification. The results obtained are significant for the development of advanced orthopedic and dental implants, including those fabricated using additive manufacturing technologies.
Control of Drum Shear Electric Drive Using Self-Learning Artificial Neural Networks
(MDPI, Basel, Switzerland, 2025) Batyrbek, Alibek; Kuznetsov, Valeriy; Kuznetsov, Vitalii V.; Rojek, Artur; Kovalenko, Viktor; Tkalenko, Oleksandr; Tytiuk, Valerii; Krasovskyi, Pavlo
ENG: The objective of this work was to study the possibility of upgrading the control system of the drum shear mechanism by using neural network PI controllers to improve the efficiency of the sheet-metal cutting process. The developed detailed model of the mechanism, including a dual DC electric drive with three subordinate control loops for the voltage of the thyristor converter, current and speed of the motors, a 6-mass kinematic system with viscoelastic connections as well as a model of the metal cutting process, made it possible to uncover that the interaction of electric drives with the mechanical part leads to significant speed fluctuations during the cutting process, which worsens the quality of the sheet-metal edge. A modified system of current and speed controllers with built-in three-layer fitting neural networks as nonlinear components of proportional-integral channels is proposed. An algorithm for the fast learning of neural controllers using the gradient descent method in each cycle of calculating the controller signal is also proposed. The developed neuro-regulators make it possible to reduce the amplitude of speed fluctuations during the cutting process by four times, ensuring the effective damping of oscillations and reducing the duration of transient processes to 0.1 s.
Development of Rare Earth Metal-Modified Heat-Resistant Coatings for Gas Turbine Blades
(Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipro, 2024) Yefanov, V. S.; Gnatenko, M. O.; Laptieva, H. M.; Basov, Y. F.; Sukhyy, Kostyantyn M.; Kovalyov, Stanislav V.; Popov, S. M.
ENG: This paper presents an investigation into the influence of Y-La and Y-Hf-La modifiers on the structure and properties of Ni-Cr-Al consumable cathodes used for heat-resistant coatings on turbine blades via the arc-ion plating method. The study shows that the introduction of these modifiers positively affects the structure formation process of the consumable cathodes. The modifiers contribute to a higher degree of microstructural homogeneity in the cathodes, achieved through the formation of nanosized stabilizing phases between the alloying elements and the rare earth metal groups. This study experimentally confirms that Ni-Cr-Al coatings produced with the Y-La and Y-Hf-La modified cathodes outperform traditional Y-only modified coatings in oxidation tests. Structural analysis of the coatings reveals that samples with Y-Hf-La exhibit greater homogeneity and fewer defects, which is particularly important when depositing coatings with large thicknesses (over 40 µm). It was found that the introduction of the Y-Hf-La complex enables the application of coatings up to 90 µm thick by forming a less defective structure. Additionally, it has been established that Y-Hf-La modification enhances the adhesion of the coating to the substrate and allows for maximum uniformity in the distribution of alloying elements throughout the entire thickness of the applied coating.
Mathematical Modeling of Filtration and Geomigration Under Conditions of Anthropogenic Load
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Bubnova, Olena A.; Miroshnik, Vitaliy A.; Markul, Ruslan V.; Mashykhina, Polina B.; Tatarko, Larysa H.
ENG: Purpose. The aim of this study is to develop mathematical models for predicting the processes of contamination of the aeration zone and groundwater in the event of leachate leakage from a solid waste landfill. The mathematical models take into account typical hydrological parameters: porosity of the aeration zone, aquifer, filtration coefficient of the aeration zone, filtration coefficient of the underground aquifer, intensity of leachate infiltration into the aeration zone and underground aquifer. Methodology. A one-dimensional filtration equation and a one-dimensional mass transfer equation were used to model the process of infiltrate migration in the aeration zone. The modeling of the process of contamination of the underground aquifer, which receives infiltrate from the landfill, was carried out on the basis of a two-dimensional equation (planned model) of geomigration. For the numerical integration of the model equations, a variable-triangular finite-difference splitting scheme was used. The numerical integration of the two-dimensional geomigration equation is performed using the splitting scheme. The peculiarity of the proposed numerical models is that the value of the unknown function can be determined by an explicit formula. Findings. Numerical models have been developed to solve the complex problem of predicting the contamination of the aeration zone and underground flow in the case of infiltration of an impurity from a solid waste landfill. Originality. Numerical models of filtration and mass transfer of impurities in the case of migration of infiltrate from a municipal solid waste landfill through the aeration zone and into groundwater are proposed. To apply these mathematical models, standard hydrological information is required. The models are aimed at solving complex problems in the field of environmental safety and protection. They make it possible to determine the negative impact of landfills on the environment at the stage of justifying the location of future landfills and their size. Practical value. The proposed mathematical models use standard hydrological information, which is important for serial calculations in design organizations, and can be useful for assessing the impact of landfills on environmental pollution.
Oleochemical Products in Synthesis Technologies of Eco-Friendly Polymers
(Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, 2024) Chervakov, Oleh V.; Chervakov, Denys O.; Sukhyy, Kostyantyn M.; Kuzminskyi, Vitalii Yu.; Varlan, Kostiantyn Ye.; Belyanovskaya, Elena A.; Levchenko, Yevhenii P.; Yurchik, Mykhailo S.
ENG: Promising directions of synthesis from renewable vegetable oil raw materials of monomeric and oligomeric oleochemical products are considered: modified triglycerides as ingredients of special-purpose polymer compositions; fatty alcohols, esters and amides of fatty acids as surfactants in detergents, cosmetics, paints, pharmaceuticals, as ecological fuel; polyols and hydroxyl-containing oligomers for the synthesis of polyurethane, polyesteramide, polyurethaneamide binders and coatings with anti-corrosion and antimicrobial properties. The synthesis routes of fatty acid amides, in particular hydroxyl-containing ones with a functionality of 2 or more, as starting compounds for promising polyesteramides are considered in detail. The strategy of synthesis from vegetable oils of saturated polyols with primary hydroxyl groups as promising components for environmentally friendly paint and varnish compositions is considered. Data on the synthesis and properties of polyurethaneamides, polyesteramides and metal-containing derivatives based on them are presented. For each product type an analysis was made of the state of development of a particular technology, as well as future prospects and existing barriers to their development. The possibility of using metal-containing polymers to create biodegradable materials and coatings with hydrophobic properties and antimicrobial activity was shown.
Prediction of the Properties of High-Energy Polymer Materials Based on Oleochemical Products
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Varlan, K. Ye.; Chervakov, Oleh V.; Sukhyy, Kostyantyn M.; Belyanovskaya, Elena A.
ENG: A series of oleochemical products, namely amide derivatives of fatty acids from vegetable oils based on diethanolamine, diethylenetriamine, piperazine, and morpholine, was synthesized. The synthesized products are considered as potential components of mixed solid missile fuels: plasticizers, surfactants, and combustion regulators. To evaluate their applicability, the predicted energy characteristics of mixed compositions containing the synthesized oleochemical products were calculated, including the composition of transformation products, heat of combustion, combustion temperature, and specific volume of combustion products. The method of calculation is presented. The obtained characteristics of the compositions based on oleochemical products are comparable to the calculated values for a known composition based on liquid rubber and dioctyl adipate plasticizer: heat of combustion of 5860 kJ/kg, combustion temperature of 3450 K, and specific volume of combustion products of 0.818 m3/kg.
Properties of Zr–Ti–Nb and Ti–Al–V Alloys
(Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipro, 2024) Kovalyov, Stanislav V.; Ovchynnykov, O. V.; Sukhyy, Kostyantyn M.; Yefanov, V. S.; Kalinichenko, Oleh O.; Koval’ova, N. V.
ENG: This article is devoted to studying the properties of the new Zr–Ti–Nb alloy and comparing it with the well-known Ti–Al–V alloy (ÂÒ-6, Grade 5 analog). The properties were analyzed through chemical composition determination and corrosion resistance assessment. The Zr–Ti–Nb alloy does not contain the toxic impurities present in the Ti–Al–V alloy, specifically aluminum and vanadium. Structural studies were conducted to identify the phases (X-ray diffraction analysis) and their composition using scanning electron microscopy. The microstructure and phase composition of the Zr–Ti–Nb alloy indicated a uniform distribution of elements throughout the alloy. The wetting angle of the Zr–Ti–Nb alloy with an oxide layer is significantly smaller than that of the Ti–Al–V alloy, suggesting greater hydrophilicity. Physical research methods included determining density, reflectivity, and electrical conductivity. Mechanical properties were examined by determining the elastic modulus, strength limit, yield strength, longitudinal elongation, transverse contraction, and microhardness. Notably, the elastic modulus of the Zr–Ti–Nb alloy is 26.4 GPa, similar to that of cortical bone, in contrast to the Ti–Al–V alloy, which has an elastic modulus of 110–140 GPa. The obtained data indicate that the superior chemical and mechanical properties of the Zr–Ti–Nb alloy make it suitable for medical applications.
Solid-Phase Polycondensation of Polyethylene Terephthalate with Technologies of Its Reactive Extrusion
(MM Publishing s.r.o., Praha, Czechia, 2023) Rimar, Miroslav; Chervakov, Denys O.; Fedak, Marcel; Kulikov, Andrii; Kulikova, Olha; Sukhyy, Kostyantyn M.; Chervakov, Oleh V.; Bentsionov, Igor; Sverdlikovska, Olga S.; Belyanovskaya, Elena; Yeromin, Oleksandr O.; Prokopenko, Olena M.
ENG: It has been experimentally confirmed that polyethylene terephthalate during its processing into products destruct without carrying out the process of solid-phase polycondensation. The conditions for both primary and secondary polyethylene terephthalate have been determined for carrying out the process of solid-phase polycondensation for its effective reaction extrusion with chain extenders. To confirm the effectiveness of the parameters of the solid-phase polycondensation process of polyethylene terephthalate, its reaction extrusion was carried out with commercially available chain extenders of the diepoxide class. The optimal content of chain extenders of the diepoxide class for changing the complex of physical, mechanical and rheological properties of polyethylene terephthalate modified by them was determined. It allows obtaining materials with an increased by 2.2 times characteristic viscosity.
Вдосконалення методики визначення теплофізичних величин тонких плівок нанесених на метал основи
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Ковальов, Станіслав В'ячеславович; Козлов, Ярослав Миколайович
UKR: Дослідження зосереджене на створенні методики визначення теплопровідності тонких металевих плівок, які осаджені на металеву підкладку методом гальванічного покриття. Було розроблено й зібрано експериментальне обладнання для проведення вимірювань теплопровідності таких плівок. У рамках роботи виконано аналіз теплопровідних властивостей нікелевого шару, нанесеного гальванічним способом на мідну основу. Одержано значення теплопровідності плівки та здійснено порівняння результатів для зразків, виготовлених у різних технологічних умовах.
Електроосадження нікелевих покриттів у магнітному полі низької індукції та дослідження властивостей осадів
(Український державний університет науки і технологій, 2025) Ковальов, Станіслав В'ячеславович; Міщенко, Владислава Ігорівна; Ковальова, Н. В.; Сухий, Костянтин Михайлович
UKR: Стаття присвячена електрохімічному процесу одержання нікелевих покриттів в магнітному полі низької індукції при різних значеннях густини струму та дослідженню їх структури, морфології та хіміко-механічних властивостей. Показано, що магнітне поле індукцією 0,5 мТ, направлене паралельно до поверхні електрода, впливає на процес електроосадження нікелю, що приводить до зростання перенапруги процесу. При застосуванні магнітного поля 0,5 мТ при різній густині струму можливо впливати на морфологію, розмір кристалів, переважну кристалографічну орієнтацію осаду, твердість та корозійні властивості нікелевого покриття. При збільшені густини струму від 50 до 630 мА/см2 розмір кристалів одержаних осадів нікелю збільшується. Спостерігається зміна морфології поверхні покриття: при 50 мА/см2 одержана поверхня, утворена дрібнокристалічними зеренними агрегатами з хаотичною (нерівномірною) структурою; при 100 315 мА/см2 поверхня утворена чітко вираженими зеренними агрегати; при 630 мА/см2 утворюються зерна у вигляді неправильних сфер. Найбільш тверді (мікротвердість покриття складала 8600 МПа) та корозійностійкі дрібнокристалічні покриття з переважаючою кристалографічною орієнтацією піків нікелю (220) були одержані при електрохімічному осаджені нікелю під впливом магнітного поля з індукцією 0,5 мТ та густині струму 50
Електроосадження нікелевих покриттів у магнітному полі низької індукції та дослідження властивостей осадів
(Український державний університет науки і технологій, 2025) Ковальов, Станіслав В'ячеславович; Міщенко, Владислава Ігорівна; Ковальова, Надія; Сухий, Костянтин Михайлович
UKR: Стаття присвячена електрохімічному процесу одержання нікелевих покриттів в магнітному полі низької індукції при різних значеннях густини струму та дослідженню їх структури, морфології та хіміко-механічних властивостей. Показано, що магнітне поле індукцією 0,5 мТ, направлене паралельно до поверхні електрода, впливає на процес електроосадження нікелю, що приводить до зростання перенапруги процесу. При застосуванні магнітного поля 0,5 мТ при різній густині струму можливо впливати на морфологію, розмір кристалів, переважну кристалографічну орієнтацію осаду, твердість та корозійні властивості нікелевого покриття. При збільшені густини струму від 50 до 630 мА/см2 розмір кристалів одержаних осадів нікелю збільшується. Спостерігається зміна морфології поверхні покриття: при 50 мА/см2 одержана поверхня, утворена дрібнокристалічними зеренними агрегатами з хаотичною (нерівномірною) структурою; при 100–315 мА/см2 поверхня утворена чітко вираженими зеренними агрегати; при 630 мА/см2 утворюються зерна у вигляді неправильних сфер. Найбільш тверді (мікротвердість покриття складала 8600 МПа) та корозійностійкі дрібнокристалічні покриття з переважаючою кристалографічною орієнтацією піків нікелю (220) були одержані при електрохімічному осаджені нікелю під впливом магнітного поля з індукцією 0,5 мТ та густині струму 50 мА/см2.
Зміцнення деталей теплообмінних апаратів харчових виробництв електрохімічним осадом у магнітному полі низької індукції
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Ковальов, Станіслав В'ячеславович; Міщенко, Владислава Ігорівна
UKR: У роботі представлено результати порівняльного дослідження двох найбільш поширених типів теплообмінного обладнання, що застосовується у харчовій промисловості. Проведено огляд наукових джерел з метою виявлення переваг та обмежень кожухотрубчастих і пластинчастих теплообмінників. Здійснено відповідні технологічні та механічні розрахунки, на підставі яких створено комп’ютерні моделі обох типів теплообмінників. На основі аналізу отриманих результатів сформульовано рекомендації щодо доцільності застосування кожного з типів обладнання. Продемонстровано, що удосконалення конструкції кожухотрубчастого теплообмінника можливе шляхом зміцнення трубок електрохімічно осадженим мідним шаром у присутності слабкого магнітного поля.
Комплексний вплив модифікування на властивості γ-сплаву на основі алюмініду титану
(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Галєнкова, Ольга Борисівна; Єфанов, Володимир Сергійович; Завгородній, Олександр Васильович; Бронецька, Вікторія Ігорівна; Шевченко, Володимир Григорович
UKR: Методом планування повнофакторного експерименту досліджено вплив модифікуючих елементів Y, Reта Bна властивості сплаву на основі алюмініду титану системи Ti-28Al-7Nb-2Mo. Отримано регресійні рівняння, що дають можливість розрахувати хімічний склад сплаву у відповідності до заданого рівня властивостей матеріалу авіаційного виробу.
Математичне моделювання теплового режиму в обтічнику ракети-носія на етапі передстартової підготовки
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Козачина, Віталій Анатолійович; Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Семененко, П. В.; Якубовська, Зінаїда Миколаївна
UKR: Мета. Розвиток систем супутникового зв’язку базується на транспортуванні супутників у космосі. Транспортування супутника на орбіту здійснюють за допомогою ракети-носія. Супутник розміщується в транспортному відсіку в середині головного обтічника. На етапі передстартової підготовки необхідно дотримуватися жорстких умов середовища в середині головного обтічника. Зокрема, дуже важливо спрогнозувати температурне поле в транспортному відсіку в середині головного обтічника під час його примусової вентиляції на етапі передстартової підготовки. Для рішення цієї задачі потрібно мати спеціалізовані математичні моделі. Головною метою роботи є розробка швидкорозрахункової моделі для оцінювання температурних полів у середині обтічника ракети-носія. Методика. Для розрахунку температурного поля, що формується вентиляцією транспортного відсіку та виділенням тепла від різних елементів супутника, було використано рівняння енергії. Це рівняння враховувало інтенсивність тепловиділення з різних частин супутника, картину обтікання супутника повітряним потоком, теплообмін у транспортному відсіку. Неоднорідне поле швидкості повітряного потоку в транспортному відсіку розраховано на основі моделі потенційної течії. Для чисельного інтегрування рівнянь моделі використано скінченорізницеві схеми. Результати. Розроблено комп’ютерний код, який реалізує запропоновану чисельну модель. Наведено результати обчислювальних експериментів з оцінки температурного режиму в головному обтічнику ракети-носія для різних супутників. Наукова новизна. Створено швидкорозрахункову CFD-модель для аналізу теплових полів у середині обтічника ракети-носія на етапі передстартової підготовки. Модель дає можливість визначати в середині обтічника зони з підвищеною температурою. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може бути корисна для вибору та обґрунтування режиму вентиляції головного обтічника ракети-носія на етапі передстартової підготовки з метою забезпечення рекомендованого діапазону температури біля супутника. Також може бути використана для первинної оцінки температури в головному обтічнику на етапі обґрунтування режиму терморегулювання для конкретного супутника або супутникової системи.
Проект модернізації системи електропостачання механічного цеху
(Український державний університет науки і технологій, 2026) Бойченко, Олександр Валентинович
UKR: Об’єктом проєктування є система електропостачання механічного цеху промислового підприємства, розташованого у Дніпропетровській області. Виконано розрахунок електричних навантажень споживачів цеху методом упорядкованих діаграм. Загальна розрахункова потужність об’єкта після впровадження заходів із модернізації склала Sp=247,64 кВА. Обґрунтовано вибір силового обладнання: обрано масляний трансформатор серії ТМ-400/10/0,4, що забезпечує оптимальний коефіцієнт завантаження 0,62. Реалізовано систему компенсації реактивної потужності шляхом встановлення автоматизованої установки УКРМ-0,4-200 квар, що дозволило підвищити коефіцієнт потужності до 0,97. Спроєктовано систему гарантованого живлення для споживачів І категорії (системи вентиляції СП1 та аварійне освітлення) на базі дизельної електростанції Cummins C220 D5 потужністю 220 кВА із застосуванням блоку автоматичного введення резерву (АВР). Здійснено вибір та перевірку параметрів розподільних мереж напругою до 1 кВ (кабелі марки АВВГ) та живильної мережі 10 кВ (кабель АПвП 3х35), а також проведено розрахунок струмів короткого замикання. Визначено економічну ефективність: термін окупності витрат на систему резервного живлення становить 2,6 роки.
Розвиток наукових основ створення адсорбційних теплотрансформаторів для систем теплопостачання та кондиціонування
(ННІ «УДХТУ», Дніпро, Україна, 2025) Бєляновська, Олена Анатоліївна
UKR: Дисертація спрямована на вирішення важливої науково-технічної проблеми розвитку наукових основ створення адсорбційних теплотрансформаторів для підігріву теплоносія – води або припливного повітря – в системах теплопостачання та вентиляції або кондиціонування повітря в житлових або складських приміщеннях. На основі типових вимог до експлуатації та аналізу властивостей робочих пар «адсорбент – адсорбат» розроблені основні критерії та алгоритм підбору адсорбента та робочої рідини для теплотрансформаторів для систем теплопостачання вентиляції та кондиціонування. Базуючись на аналізі термічних мас теплотрансформаторів відкритого та закритого типів, показано, що ключовими критеріями підбору адсорбента є температура регенерації та адсорбційна ємність, тобто гранична адсорбція. Обґрунтовано вибір води, як основної робочої речовини. Проаналізовано основні фактори, які впливають на термічні маси теплотрансформаторів відкритого та закритого типів. Підтверджено переваги композитів типу «силікагель – кристалогідрат». Зокрема, підтверджено перспективність використання адсорбенту «силікагель 20% – натрій сульфат 80%». На основі аналізу процесів експлуатації адсорбційних теплотрансформаторів відкритого та закритого типу для систем теплопостачання розроблені алгоритми розрахунку конструкційних та експлуатаційних параметрів адсорбційних перетворювачів теплової енергії, які дозоляють дати інтегральну оцінку ефективності роботи пристрою в умовах типової системи теплопостачання, вентиляції або кондиціонування. Вони включають обчислення коефіцієнта масопередачі, адсорбції, корисної теплоти адсорбції, теплової потужності для нагрівання адсорбенту, корпусу пристрою, води в зволожувачі, випаровування води, нагрівання адсорбованої води, десорбції та коефіцієнтів корисної дії. Запропоновані алгоритми мають задовільну узгодженість результатів розрахунків та експериментальних даних та дозволяють встановити оптимальний тепловий режим роботи адсорбційних перетворювачів теплової енергії в умовах типових систем теплопостачання, вентиляції та кондиціонування. Проаналізована структура витрат на експлуатацію адсорбційного трансформатора теплової енергії в системах теплопостачання. Встановлено, що близько 90 % теплових витрат відповідає випаровуванню та десорбції. Показано, що ключовим заходом підвищення ефективності теплотрансформаторів відкритого або закритого типів є нетермічні заходи зі створення пароповітряної суміші, зокрема, ультразвукове зволоження потоку повітря, яке поступає до шару адсорбента. Проаналізовано тепловий режим експлуатації адсорбційного теплоакумулюючого пристрою відкритого типу. Встановлено найбільш ефективні параметри експлуатації адсорбційного теплоакумулятора для підігріву припливного повітря, які відповідають санітарним нормам. Проведено ексергетичний аналіз експлуатації теплоакумулюючого пристрою відкритого типу. Підтверджено, що максимальні значення ексергетичного ККД та термічного ККД відповідають ідентичним параметрам експлуатації: початкові температури та абсолютна вологість початкового повітряного потоку повинні підтримуватися на рівні 20 – 30ºC і 0,03 – 0,04 кг/м3. На основі аналізу експлуатації лабораторного прототипу адсорбційного регенератора теплоти та вологи запропонована процедура розрахунку його основних експлуатаційних характеристик. Показана адекватність результатів розрахунку та експериментальних даних. Проаналізовано режим експлуатації адсорбційного регенератора теплоти та вологи. Показано основні фактори, які впливають на ефективність даного пристрою. Показано, що як ключеві параметри для оптимізації експлуатаційних характеристик адсорбційного регенератора теплоти та вологи доцільно розглядати температурний коефіцієнт корисної дії, час досягнення максимальної адсорбції та споживану потужність вентилятора. Розроблені конструкції адсорбційних трансформаторів теплової енергії – адсорбційних регенераторів теплоти та вологи, а також адсорбційного теплоакумулюючого пристрою відкритого типу для підігріву припливного повітря. Запропоновано математичну модель та процедури розрахунку основних проектних характеристик та теплових режимів роботи адсорбційних теплоакумулюючих пристроїв відкритого типу та адсорбційного регенератора в умовах традиційних систем теплопостачання та/або вентиляції систем житлових або складських приміщень. Розглянуто основні принципи експлуатації адсорбційних холодильних пристроїв в умовах типових систем кондиціонування. Встановлені оптимальні умови експлуатації. Розроблені заходи, які дозволяють частково утилізувати теплоту адсорбції – використати для підігріву теплоносія, який можна використати як для підігріву адсорбента до температури початку адсорбції, так і в системі гарячого водопостачання.
Розвиток наукових основ створення адсорбційних теплотрансформаторів для систем теплопостачання та кондиціонування : автореферат дисертації
(ННІ «УДХТУ», Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Бєляновська, Олена Анатоліївна
UKR: Дисертація спрямована на вирішення важливої науково-технічної проблеми розвитку наукових основ створення адсорбційних теплотрансформаторів для підігріву теплоносія – води або припливного повітря – в системах теплопостачання та вентиляції або кондиціонування повітря в житлових або складських приміщеннях. На основі типових вимог до експлуатації та аналізу властивостей робочих пар «адсорбент – адсорбат» розроблені основні критерії та алгоритм підбору адсорбента та робочої рідини для теплотрансформаторів для систем теплопостачання вентиляції та кондиціонування. Базуючись на аналізі термічних мас теплотрансформаторів відкритого та закритого типів, показано, що ключовими критеріями підбору адсорбента є температура регенерації та адсорбційна ємність, тобто гранична адсорбція. Обґрунтовано вибір води, як основної робочої речовини. Проаналізовано основні фактори, які впливають на термічні маси теплотрансформаторів відкритого та закритого типів. Підтверджено переваги композитів типу «силікагель – кристалогідрат». Зокрема, підтверджено перспективність використання адсорбенту «силікагель 20% – натрій сульфат 80%». На основі аналізу процесів експлуатації адсорбційних теплотрансформаторів відкритого та закритого типу для систем теплопостачання розроблені алгоритми розрахунку конструкційних та експлуатаційних параметрів адсорбційних перетворювачів теплової енергії, які дозоляють дати інтегральну оцінку ефективності роботи пристрою в умовах типової системи теплопостачання, вентиляції або кондиціонування. Вони включають обчислення коефіцієнта масопередачі, адсорбції, корисної теплоти адсорбції, теплової потужності для нагрівання адсорбенту, корпусу пристрою, води в зволожувачі, випаровування води, нагрівання адсорбованої води, десорбції та коефіцієнтів корисної дії. Запропоновані алгоритми мають задовільну узгодженість результатів розрахунків та експериментальних даних та дозволяють встановити оптимальний тепловий режим роботи адсорбційних перетворювачів теплової енергії в умовах типових систем теплопостачання, вентиляції та кондиціонування. Проаналізована структура витрат на експлуатацію адсорбційного трансформатора теплової енергії в системах теплопостачання. Встановлено, що близько 90 % теплових витрат відповідає випаровуванню та десорбції. Показано, що ключовим заходом підвищення ефективності теплотрансформаторів відкритого або закритого типів є нетермічні заходи зі створення пароповітряної суміші, зокрема, ультразвукове зволоження потоку повітря, яке поступає до шару адсорбента. Проаналізовано тепловий режим експлуатації адсорбційного теплоакумулюючого пристрою відкритого типу. Встановлено найбільш ефективні параметри експлуатації адсорбційного теплоакумулятора для підігріву припливного повітря, які відповідають санітарним нормам. Проведено ексергетичний аналіз експлуатації теплоакумулюючого пристрою відкритого типу. Підтверджено, що максимальні значення ексергетичного ККД та термічного ККД відповідають ідентичним параметрам експлуатації: початкові температури та абсолютна вологість початкового повітряного потоку повинні підтримуватися на рівні 20 – 30ºC і 0,03 – 0,04 кг/м3. На основі аналізу експлуатації лабораторного прототипу адсорбційного регенератора теплоти та вологи запропонована процедура розрахунку його основних експлуатаційних характеристик. Показана адекватність результатів розрахунку та експериментальних даних. Проаналізовано режим експлуатації адсорбційного регенератора теплоти та вологи. Показано основні фактори, які впливають на ефективність даного пристрою. Показано, що як ключеві параметри для оптимізації експлуатаційних характеристик адсорбційного регенератора теплоти та вологи доцільно розглядати температурний коефіцієнт корисної дії, час досягнення максимальної адсорбції та споживану потужність вентилятора. Розроблені конструкції адсорбційних трансформаторів теплової енергії – адсорбційних регенераторів теплоти та вологи, а також адсорбційного теплоакумулюючого пристрою відкритого типу для підігріву припливного повітря. Запропоновано математичну модель та процедури розрахунку основних проектних характеристик та теплових режимів роботи адсорбційних теплоакумулюючих пристроїв відкритого типу та адсорбційного регенератора в умовах традиційних систем теплопостачання та/або вентиляції систем житлових або складських приміщень. Розглянуто основні принципи експлуатації адсорбційних холодильних пристроїв в умовах типових систем кондиціонування. Встановлені оптимальні умови експлуатації. Розроблені заходи, які дозволяють частково утилізувати теплоту адсорбції – використати для підігріву теплоносія, який можна використати як для підігріву адсорбента до температури початку адсорбції, так і в системі гарячого водопостачання.
Формування структури, механічних та службових властивостей жароміцних сплавів на основі алюмініду титану для лопаток турбіни
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Галєнкова, Ольга Борисівна
UKR: Дисертаційну роботу присвячено розробці хімічного складу інтерметалідного γ-сплаву та встановленню особливостей формування структурно-фазового стану сплаву для забезпечення його механічних та службових властивостей. Наукова новизна роботи полягає: 1. Вперше для сплаву алюмініду титану системи Ti-29Al-7Nb-2Mo встановлено вплив модифікуючих елементів Re, В, Y на морфологічні особливості структури, що забезпечує механічні властивості границю міцності σв≥800 МПа та відносне подовження ≥1,0 %. Показано, що за рахунок модифікування сплаву системи Ti-29Al-7Nb-2Mo елементами Re, В, Y у кількості 0,1% кожного досягається зменшення розмірів колоній пластинок (α2+γ)-фаз з 100…400 мкм до 30 мкм. 2. З використанням рентгенофазового аналізу вперше доведено, що при варіюванні вмісту модифікуючих елементів у діапазоні 0…0,2 % співвідношення фаз в сплаві системи Ti-29Al-7Nb-2Mo є постійним і відповідає 85 % γ-фази та 15 % α2-фази. Отримані дані підтверджено якісним енергодисперсійним аналізом у режимі картування. 3. Уточнено положення ліній початку та кінця поліморфного перетворення сплаву системи Ti-29Al-7Nb-2Mo-0,3(Y, Re, B) у відповідності з діаграмою фазового стану Ti-Al, що становить 1350…1400 °С. 4. Уточнений вплив режимів вакуумно-дугової та електронно-променевої плавки в суміші інертних газів на структуроутворення та розподіл хімічних елементів зливку оптимального складу системи Ti-29Al-7Nb-2Mo-0,3(Y, Re, B). Встановлено технологічні параметри процесу, а саме використання подвійного переплаву, що забезпечують рівномірний розподіл легуючих елементів Al, Nb та Mo та модифікаторів Y, Re, B у складі експериментально отриманих зливків. 5. Вперше для експериментального сплаву Ti-29Al-7Nb-2Mo-0,3(Re, В, Y) встановлено вплив механічних та фізичних властивостей на напружено-деформований стан та власні частоти коливань лопатки 2 ступеню вільної турбіни шляхом проведення модального аналізу та розрахунку напруженого стану деталі. Доведено, що при використанні експериментального сплаву з алюмініду титану системи Ti-29Al-7Nb-2Mo-0,3(Re, В, Y) еквівалентні напруження зменшуються на 35 % у порівнянні з вихідними значеннями. На підставі розрахункових моделей визначено зменшення маси дослідної модифікації лопатки при заміні серійного сплаву ВЖЛ12Э-ВИ на сплав на основі алюмініду експериментального складу на 40 % при отриманні значення запасу міцності не менше запасу міцності вихідного сплаву.