Дисертаційна робота присвячена розвитку нових прогресивних технологій спалювання палива на основі струменево-нішових систем. Для розробки теплофізичних основ даних технологій проведено комплекс експериментальних досліджень всіх аспектів робочого процесу як струменево нішової модуля, так і системи таких модулів в ізотермічних умовах і за горінням (розподіл пального, сумішоутворення, підпал, вигорання та формування необхідних полів швидкості, температур та концентрацій). Показано, шо струменево-нішовий модуль забезпечує ефективність всіх стадій робочого процесу ПП. Ідентичність характеристик процесів горіння за окремими модульними системами є основою для реалізації модульного принципу конструювання ПП зі струменево-нішовими системами. На основі CFD моделювання для розроблення ПП виконаний комплекс досліджень теплообміну та аеродинаміки у спеціальних системах їх «самоохолодження» паливом. За результатами виконаних досліджень розроблені технічні рішення і ефективні конструкції ПП. Сертифіковано більше 100 типів і моделей розроблених ПП в ДП «Сертифікаційний дослідницький центр». Отримано право встановлення розроблених ПП на котлах Монастирищенського, Бійського, Дорогобужського та інших котельних заводів. ПП на основі СНТ забезпечує: розпал вогнетехнічного об'єкта щодо тиску газу 1-2 мм вод. ст., високий рівень ККД у всьому робочому діапазоні, коеф. робочого регулювання Кр>10, гідравлічний опір за трактом окиснювача у 2-3 рази менший ніж у традиційних ПП, широкий діапазон стійкої роботи за надлишком повітря α=0,7-100. Результати роботи впроваджені більш ніж на 1000 ВО, печах, сушарках, підігрівачах, та ін.) в Україні, Білорусі, Росії, Польщі, Казахстані. Широкомасштабний досвід експлуатації ВО з пальниками СНТ показав, що модернізація строк окупності, модернізації за рахунок економії газу та електроенергії становить 0,5-1,5 року.^UThe dissertation is devoted to the development of new advanced technologies of fuel combustion on the basis of jet - niche systems. For the development of thermophysical bases of these technologies, a complex of experimental studies of all aspects of the workflow of both the niche jet module and the system of such modules in isothermal conditions and during combustion (distribution of fuel, mixture formation, arson, combustion and formation of necessary fields of speed, temperatures and concentrations) was carried out. It is shown that the jet-niche module ensures the efficiency of all stages of the workflow of the burner device. The identity of the characteristics of combustion processes for individual modular systems is the basis for the implementation of the modular principle of designing burner devices with jet-niche systems. On the basis of CFD modeling for the development of burners, a complex of studies of heat exchange and aerodynamics in special systems of their «self-cooling» by fuel was performed. According to the results of the performed researches, technical solutions and effective designs of the PP have been developed. More than 100 types and models of PP developed in SE «Certification Research Center» have been certified. The right to install the developed burners on the boilers of Monastyryshchensky, Biysky, Dorohobuzhsky and other boiler plants has been obtained. Jet-niche-technology based burners provides: the ignition of a fire-fighting object at a gas pressure of 1-2 mm of water. Art., high efficiency in the entire working range, coefficient working regulationKp> 10, the engraved resistance along the oxidant path is 2-3 times less than in traditional burnes, a wide range of steady work on excess air α = 0.7-100. The results of the work have been implemented at more than 1000 refractory objects: boilers, furnaces, dryers, heaters, etc.) in Ukraine, Belarus, Russia, Poland, Kazakhstan. The wide-ranging experience of operatingfire engineering facilities with jet-niche burners has shown that the payback periods of modernization, by saving gas and electricity is 0.5-1.5 years.

Один із перспективних напрямків розвитку ракетно-космічного двигунобудування – розробка детонаційних двигунів. Теоретичні розрахунки показують, що вони мають більшу ефективність порівняно з традиційними рідинними ракетними двигунами. Додатковою перевагою детонаційних двигунів є можливість використання простіших конструктивних схемних рішень при проектуванні. На ряду з цим конструкція камери детонаційного двигуна під час роботи піддається значно вищому тепловому навантаженню.Для забезпечення надійної роботи ракетного двигуна на етапі проектування необхідно вирішити низку складних технічних завдань. Однією з пріоритетних задач є розробка системи надійного охолодження камери двигуна.У першому розділі проведено аналіз публікацій за проблематикою дисертації та визначено внесок досліджень інших авторів у розвиток цієї теми. Процес горіння у камері двигуна являється основним механізмом, що визначає її роботоздатність. Розрізняють два основні типи процесу горіння: дефлаграційне (дозвукове) та детонаційне (надзвукове). У більшості сучасних ракетних та авіаційних двигунів, які працюють за циклом Брайтона, згоряння палива відбувається саме у дефлаграційному режимі. Детонаційний двигун – тип двигуна, в якому горіння паливної суміші відбувається у детонаційному режимі.Перед початком розробки системи охолодження необхідно визначити та оцінити рівень теплового навантаження на камеру детонаційного двигуна. У фаховій літературі існує не так багато робіт присвячених дослідженню цієї теми. Тому кожне нове дослідження вносить свій вагомий вклад у розвиток цього питання.Проведено аналіз існуючих способів охолодження камери детонаційного двигуна, серед яких: внутрішнє та зовнішнє повітряне охолодження, внутрішнє завісне охолодження та зовнішнє проточне охолодження. Результати аналізу показали, що для детонаційних двигунів необхідно розробляти та застосовувати нові перспективні способи охолодження. Пошук ефективної системи охолодження камери ракетного детонаційного двигуна – це складна задача, яка потребує комплексного підходу з урахуванням багатьох факторів, які впливають на роботоздатність камери.Другий розділ присвячений дослідженню процесів, що протікають у камері імпульсного детонаційного двигуна. Експериментальне дослідження детонації – це складний процес, який потребує складного високоточного обладнання для отримання достовірних результатів. Тому найкращім способом дослідження детонаційних двигунів є метод математичного моделювання з використанням сучасних пакетів прикладних проблемно-орієнтованих програм. Це спрощує процес дослідження та розробки детонаційних двигунів. Використання інструментів математичного моделювання може допомогти виявити та усунути ряд недоліків перед проведенням фізичного експерименту.Для проведення обчислювального експерименту обраний програмний комплекс Ansys Fluent. Розглядалось застосування k-ε та k-ω моделей турбулентності з їх модифікаціями і finite-rate та eddy-dissipation concept моделей горіння. Використання k-ω моделі турбулентності з SST модифікацією та методу eddy-dissipation concept для процесу горіння дозволяють отримати найближчий до відомих експериментальних даних результат. Інші комбінації моделей не дозволяють отримати результати, що відповідають фізичній картині детонації. Використання запропонованого поєднання розрахункових моделей дозволяє проводити обчислювальні експерименти для подальшого дослідження характеристик процесів, що протікають у камері імпульсного детонаційного двигуна.У ході чисельного дослідження виявлено особливості детонаційної течії, які впливають на процеси теплообміну у камері імпульсного детонаційного двигуна. За фронтом детонації утворюються поперечні хвилі, які сприяють значній турбулізації пристінкового шару. Турбулізація призводить до інтенсифікації теплообміну між продуктами детонації та стінками каналу.Аналізуючи результати моделювання визначено, що процес спорожнення камери починається у той час, коли зворотна хвиля розрідження прямує до тягової стінки. У цей момент починається поступове збільшення швидкості газового потоку у зоні сталих параметрів. Після відбиття хвилі розрідження від тягової стінки відбувається прискорення продукті детонації до рівня місцевої швидкості звуку.У третьому розділі проведено чисельний повний факторний експеримент для дослідження впливу конструктивних параметрів та режимних факторів на роботу камери детонаційного двигуна. Режимним параметром впливу виступав початковий тиск у детонаційній камері. Розглядались такі конструктивні фактори, як відносна довжина камери, відношення площі поперечного перерізу камери до мінімальної площі поперечного перерізу сопла та геометрична ступінь розширення сопла. За р^UDevelopment of detonation engines is one of the promising areas of development of rocket and space propulsion. Theoretical calculations show that they have greater efficiency compared to traditional liquid rocket engines. An additional advantage of detonation engines is the possibility of using simpler constructive schematic solutions in the design. Along with this, the design of the chamber of the detonation engine during operation is exposed to a much higher thermal load.To ensure the reliable operation of the rocket engine at the design stage, it is necessary to solve a number of complex technical tasks. One of the priority tasks is the development of a reliable engine chamber cooling system.In the first chapter, an analysis of publications on the issues of the dissertation was carried out and the contribution of research by other authors to the development of this topic was determined. The combustion process in the engine chamber is the main mechanism that determines its efficiency. There are two main types of combustion process: deflagration (subsonic) and detonation (supersonic). In most modern rocket and aircraft engines, which operate according to the Brayton cycle, fuel combustion occurs precisely in the deflagration mode. A detonation engine is a type of engine in which the combustion of the fuel mixture takes place in the detonation mode.Before starting the development of the cooling system, it is necessary to determine and evaluate the level of thermal load on the detonation engine chamber. In the professional literature, there are not so many works dedicated to the study of this topic. Therefore, each new study makes a significant contribution to the development of this issue.The existing methods of cooling the detonation engine chamber were analyzed, including: internal and external air cooling, internal curtain cooling and external flow cooling. The results of the analysis showed that it is necessary to develop and apply new promising methods of cooling for detonation engines. Finding an effective cooling system for the chamber of a rocket detonation engine is a complex task that requires an integrated approach, taking into account many factors that affect the performance of the chamber.The second chapter is devoted to the study of processes taking place in the chamber of a pulse detonation engine. Experimental detonation research is a complex process that requires sophisticated, high-precision equipment to obtain reliable results. Therefore, the best way to study detonation engines is the method of mathematical modeling using modern packages of applied problem-oriented programs. This simplifies the process of research and development of detonation engines. The use of mathematical modeling tools can help identify and eliminate a number of shortcomings before conducting a physical experiment.The Ansys Fluent software package was chosen for the computational experiment. The use of k-ε and k-ω turbulence models with their modifications and finite-rate and eddy-dissipation concepts of combustion models were considered. The use of the k-ω turbulence model with SST modification and the eddy-dissipation concept method for the combustion process allow obtaining the closest result to the known experimental data. Other combinations of models do not allow obtaining results corresponding to the physical picture of detonation. The use of the proposed combination of computational models allows conducting computational experiments for further investigation of the characteristics of the processes taking place in the chamber of the impulse detonation engine.During the numerical study, the features of the detonation flow were revealed, which affect the heat exchange processes in the chamber of the pulse detonation engine. Transverse waves are formed behind the detonation front, which contribute to significant turbulence of the wall layer. Turbulization leads to intensification of heat exchange between detonation products and channel walls.Analyzing the simulation results, it was determined that the process of emptying the chamber begins at the time when the return rarefaction wave goes to the traction wall. At this moment, a gradual increase in the gas flow rate begins in the zone of constant parameters. After the rarefaction wave is reflected from the traction wall, the detonation product is accelerated to the level of the local speed of sound.In the third chapter, a numerical full factorial experiment was conducted to study the influence of design parameters and mode factors on the operation of the detonation engine chamber. The initial pressure in the detonation chamber was the mode parameter of influence. Such design fact

Досліджено процес імпульсної стабілізації дуги у разі зварювання корозійностійких сталей змінним струмом. Виявлено властивості зварювальної дуги в колах змінного струму, зовнішні характеристики джерела живлення та їх вплив на стійкість горіння дуги, взаємозв'язки параметрів електромагнітних елементів джерела живлення за умов горіння зварювальної дуги. Розв'язано задачу оптимізації процесу й устаткування. Запропоновано новий підхід, що дозволяє визначити зовнішні характеристики джерела живлення зварювальної дуги змінним струмом з урахуванням кута відкриття електронних ключів і проаналізувати вплив зовнішньої характеристики на стійкість її горіння. Досліджено методики математичного моделювання електричних кіл змінного струму з дугою, які дозволяють не тільки вивчати динаміку цих кіл та їх стійкість, а й досліджувати вплив стабілізувальних імпульсів на процес зварювання. Проведено оптимізацію режимів імпульсної стабілізації зварювальної дуги змінного струму, що дозволяє значно знизити напругу холостого ходу зварювального трансформатора.

  Скачати повний текст

Розроблено високоефективний екологічно безпечний процес технічного горіння рідинного металевого натрію та прямого окиснення продуктів горіння, що забезпечує можливість удосконалення конструкцій реакторів і сприяє одержанню конкурентоздатних перекисних сполук натрію з заданими властивостями. Досліджено тонку структуру факелу розпилу рідинного металевого натрію, здобутого з використанням різноманітних пристроїв розпилу й оптичних методів. Встановлено, що початковий розмір краплі є основним фактором, який визначає час горіння та кількість металу, що згорає. На підставі результатів термодинамічного аналізу й експериментальних даних розроблено механізм утворення перекисних сполук натрію, в якому враховано основну взаємодію між рідинним натрієм і киснем у парогазовій фазі. Розроблено математичну модель процесу горіння рідинного натрію, який диспергується у вигляді крапель розміром від 10 до 600 мкм. Проведено дослідження процесу горіння розпилу рідинного натрію на демонстраційній установці, визначено еспериментальні залежності зміни основних параметрів теплової моделі. На підставі проведених досліджень і математичної моделі процесу запропоновано перспективну конструкцію полум'яного реактора, яку апробовано за дослідно-промислових умов. Розроблено реакторну схему процесу прямого окиснення перекису натрію у надперекис. Одержано дослідно-промислові партії надперекису натрію. Доведено, що ступінь перетворення перекису натрію у надперекис складає не менше ніж 97 %, у відомих процесах даний показник не перевищує 91,5 %.

  Скачати повний текст

Розвинуто питання підвищення вогнестійкості, зниження горючості будівельних дерев'яних конструкцій на базі розробки нових підходів і критеріїв. Вперше теоретично досліджено процес стадійного тепломасообміну в системі негорюче покриття, що здимається - основа (деревина, метал) до здимання та після здимання за умов стандартного розвитку пожежі. Запропоновані вогнезахисні композиції підвищують працездатність дерев'яних будівельних конструкцій в осередку пожежі за рахунок гальмування процесів горіння та обвуглювання.

  Скачати повний текст

Розвинуто метод інваріантних багатовидів та досліджено питання його застосування для якісного та біфуркаційного аналізу деяких класів параболічних, параболічних функціонально-диференціальних та диференціально-різницевих рівнянь. Розвинуто метод для дослідження динаміки дисипативних структур та явища буферності у параболічних задачах з малою дифузією. Розглянуто застосування в нелінійній оптиці та теорії спінового горіння. Результати В.І.Арнольда, А.М.Самойленка та Є.Мозера про квазіперіодичі розв'язки систем диференціальних рівнянь на торі застосовано для системи диференційно-різницевих рівнянь.

  Скачати повний текст

Досліджено напрямки підвищення економічності суднових енергетичних установок (СЕУ) за рахунок використання твердих палив у двигунах внутрішнього згоряння. Аргументовано, що зростання цін на нафту та продукти її переробки за фактично незмінних цін на тверде паливо вимагає переходу на дешеве паливо, що дозволить скоротити вартість однієї тонно-милі. Розглянуто шаровий метод спалювання з циклічним примусовим продуванням шару як найбільш перспективний метод використання твердих палив, за якого паливо заздалегідь розігрівається для активації процесів горіння. Наведено докладний опис шляхів реалізації шарового методу спалювання, розглянуто особливості протікання термодинамічних процесів і процесів вигоряння палива в шарі. Висвітлено результати аналітичного й експериментального дослідження процесу стиснення, аналітичного дослідження процесів вигоряння шару, експериментального процесу підведення теплоти в термодинамічному циклі. Підтверджено можливість і ефективність шарового спалювання палива у двигуні внутрішнього згоряння.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Запропоновано й обгрунтовано підхід щодо прийняття управлінських рішень за локалізації пожежі нафтопродукту на залізничному транспорті. Побудовано математичну модель нагріву цистерни з нафтопродуктом під тепловим впливом пожежі, яка враховує нерівномірність її нагріву. Модель дозволяє одержати розподіл температур на поверхні цистерни в довільний момент часу. Показано, що використання традиційного підходу, який базується на припущенній про рівномірний нагрів поверхні цистерни, призводить до похибки близько 50 % за умов оцінювання температури цистерни. Побудовано модель теплової дії на цистерну потоків нагрітого повітря та продуктів горіння, що підіймаються над осередком горіння. Експериментальна перевірка моделі засвідчила середню похибку за умов оцінювання температури близько 13 %. Побудовано імітаційну модель пожежі на залізничному транспорті, яка дозволяє визначити найнебезпечніші варіанти розвитку пожежі за різних умов: для цистерни на відкритій місцевості, яка рухається або не рухається; для цистерни в депо. Розроблено програмний комплекс, який реалізує побудовані моделі та призначений для проведення штабних навчань, побудови оперативних планів пожежогасіння, розробки плану локалізації та ліквідації пожежі в бойовій обстановці. На підставі порівняння методів прогнозування розвитку пожежі та розробки рекомендацій щодо її локалізації, які базуються на використанні програмного комплексу та застосуванні експертного методу, показано, що використання програмного комплексу дозволяє підвищити ефективність локалізації пожежі на 28 %, скоротившти кількість сил і засобів на 38 %.

  Скачати повний текст

Розроблено та досліджено нові теплообмінні поверхні з пластинчасто-розрізним оребренням. Із використанням експериментальних і числових методів досліджено середньоповерхневий конвективний теплообмін і течію на ребрах досліджених поверхонь нагрівання за умов вимушеної конвекції у разі поздовжнього омивання їх ребер повітряним потоком. Одержано узагальнювальні залежності для розрахунку теплообміну й аеродинаміки досліджених поверхонь. На підставі результатів аналізу структури потоку в міжреберних каналах цих поверхонь показано, що розрізка ребра призводить до виникнення аеродинамічних ефектів різноманітної природи, які сприяють інтенсифікації теплообміну.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена вирішенню актуального науково-практичного питання моделювання впливу теплоенергетичних об'єктів на навколишнє природне середовище та розроблення природоохоронних заходів, що підвищують рівень екологічної безпеки в районах їх розміщення. У результаті проведених досліджень були розроблені математична модель процесу горіння в котлах із циркулюючим киплячим шаром та модель перенесення забруднювальних речовин за профілем ґрунту в зоні розміщення ТЕЦ. Враховуючи зміни напору та водонасиченості, що залежать від кількості опадів, клімату в цілому, спрогнозували стан підземних вод у зоні аерації досліджуваного об'єкта теплоенергетики, а також під час фільтрації води із золошлаконакопичувача. Алгоритми чисельного розв'язання задач профільної фільтрації, масоперенесення забруднювальних речовин були розроблені на базі методу скінченних елементів. Проведено дослідження утилізації відхідних газів під час деструкції палива на об'єктах теплоенергетики. Сформований механізм зв'язування азотних та сірчистих сполук у зоні деструкції палива. Запропонований режим роботи пристроїв об'єктів теплоенергетики з повною утилізацією техногенних газів. З метою оцінювання впливу на стан навколишнього природного середовища ТЕЦ, які працюють на вугіллі, та для виявлення шляхів міграції забруднювальних речовин проведені дослідження ґрунтів, рослинності, а також снігового покриву на вміст важких металів у районі розміщення ТЕЦ. Результати досліджень підтвердили, що підприємство негативно впливає на прилеглі території. Водночас найвищий рівень небезпеки для водних об'єктів має золошлаконакопичувач. Запропоноване влаштування захисного екрану в золошлаконакопичувачі, що зменшить техногенне навантаження місць складування золошлакових відходів на об'єкти гідросфери. Проведені дослідження підтвердили, що місцеві глинисті сорбенти можна ефективно використовувати як сорбенти. Перспективним напрямом також є перероблення золошлаків. Обстеження золошлакових відходів ТЕЦ підтвердило можливість їх використання у сфері будівництва.^UThe thesis is devoted to the solution of the urgent scientific and practical issue of modeling the technogenic impact of thermal power facilities on the atmosphere and hydrosphere and the development of measures to increase the level of environmental safety in the areas of their location. As a result of the research, a mathematical model of the combustion process in boilers with a circulating fluidized bed and a model of the transfer of pollutants along the soil profile in the area of thermal power plants were developed. Taking into account the changes in the pressure and water saturation, that are depended on the amount of precipitation and the climate as a whole, the forecast of the state of groundwater in the aeration zone of the investigated heat-power facility, as well as in the filtration of water from the ash-and-slag dump, was carried out. Algorithms for the numerical solution of the problems of profile filtration and pollutants' mass transfer were developed based on of the finite element method. A study of the utilization of waste gases during the destruction of fuel at thermal power facilities was carried out. A mechanism for binding nitrogen and sulfur compounds in the zone of fuel destruction has been formed. The operation mode of devices of thermal power facilities with full utilization of technogenic gases is proposed. In order to assess the impact on the environment of coal-fired thermal power facilities and to identify migration paths of pollutants, soil, vegetation, and snow cover were studied for the content of heavy metals in the area of the CHPP. The research results confirmed that the enterprise has a negative impact on the nearby territories. At the same time, the highest level of danger for water bodies is posed by an ash-and-slag dump. A protective screen in the ash-and-slag dump is proposed, it will reduce the technogenic load of the ash-and-slag waste storage sites on the hydrosphere. Studies have confirmed that local clay sorbents can be effectively used as sorbents. Ash-and-slag waste processing is also a perspective area. Inspection of that wastes on CHPP confirmed the possibility of their use in the construction industry.

Розроблено вогнезахисні речовини, що спучуються, на основі епоксиполімерів, до складу яких введено різні дисперсні мінеральні домішки. Встановлено, що для зниження горючості епоксиполімерів і підвищення коксовиділення під час горіння найбільш ефективним є введення до їх складу амофосу та різних графітів. Встановлено, що зі збільшенням вмісту в складі амофосу істотно зростають кисневий індекс і коефіцієнт спучування, але міцність спученого шару залишається низькою. Виявлено, що введення до складу інтеркалованих графітів сприяє істотному збільшенню міцності пінококсу й обумовлює зменшення коефіцієнта спучування. Удосконалено метод оцінювання теплофізичних характеристик спучуючих вогнезахисних складів, заснований на вирішенні зворотних задач теплопровідності. Встановлено, що коефіцієнт теплопровідності й об'ємної теплоємності, визначені за даним методом, можуть бути порівняні з такими показниками сертифікованих вогнезахисних складів. Розроблено технологічну інструкцію та технічні умови на його виготовлення та застосування.

  Скачати повний текст

Розкрито механізм високотемпературного впливу на тришаровий композиційний матеріал і виокремлено стадії: термодеструкції, утворення активних хімічних процесів, спалахування, горіння та завершення горіння у твердій і газовій фазах, що дає змогу теоретично та експериментально встановити залежності основних параметрів захисного одягу пожежників від дії високих температур. Визначено основні параметри дифузійних процесів, які виникають під час дії факторів агресивного середовища на спеціальні матеріали захисного одягу пожежників, обгрунтовано необхідність удосконалення методів вивчення захисних властивостей одягу у разі впливу на нього легких, нелегких кислот, лугів, ПАР і води, забезпечують високий рівень досліджень, коректність та об'єктивність експериментів та максимально наближають умови їх проведення до реальних умов експлуатації, що сприяє створенню матеріалів та конкурентоспроможного захисного одягу для пожежників вітчизняного виробництва.

  Скачати повний текст

Розвинуто фізико-технологічні засади застосування розподіленої газорозрядної плазми у процесах дифузійного зварювання та паяння металів шляхом розв'язання базових задач обробки матеріалів тліючим розрядом середніх тисків, дослідження впливу розрядної плазми на матеріали, що обробляються за їх твердого стану, розробки технологічних процесів зварювання суттєво різнорідних металів з активацією дифузійних процесів іонним опроміненням з'єднуваних поверхонь, створення пристроїв для реалізації зазначених процесів. Проведено теоретичні й експериментальні дослідження ефективності нагріву металів тліючим розрядом і визначено його ефективний тепловий коефіцієнт корисної дії. Розроблено технологічні заходи з метою забезпечення тривалого стабільного існування тліючого розряду за тисків газу нижче атмосферного. Запропоновано нові технічні рішення підвищення стабільності горіння тліючого розряду. На підставі аналізу теплових процесів розроблено детерміновані аналітичні залежності для прогнозування температурного стану зварюваних деталей і керування ним у процесі зварювання. Створено технологічні засади керування процесами масопереносу за умов дифузійного зварювання іонним модифікуванням хімічного складу поверхневих шарів з'єднуваних металів. Досліджено вплив плазми тліючого розряду на характер розтікання припоїв по металевих поверхнях. Визначено основні параметри паяння у газорозрядній плазмі компактних і розподілених виробів. Сформульовано основні принципи побудови устаткування для з'єднання металів у тліючому розряді.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано можливість створення генератора вогнегасячого аерозолю з покращеними характеристиками шляхом побудови його математичної моделі з подальшою оптимізацією бажаних характеристик. Розглянуто варіант існуючих схемних рішень генераторів вогнегасячого аерозолю. Розроблено комплекс математичних моделей, які описують процеси, що відбуваються у генераторі під час його роботи. Одержано технічні характеристики та параметри стосовно генератора вогнегасячого аерозолю (ГВА) покращеного типу. З використанням методів імітаційного моделювання та методів теорії планування експерименту, одержано залежності тривалості перехідного процесу, масової витрати аерозолю та тривалості роботи генератора від щільності, швидкості горіння та початкової температури заряду, а також геометричних характеристик генератора. На базі створеної установки для визначення динамічних характеристик ГВА доведено адекватність математичних моделей, одержаних аналітичним шляхом. Розроблено рекомендації, що дають змогу покращити характеристики генератора.

  Скачати повний текст

Вперше запропоновано математичну модель процесу сумішоутворення в камері термоімпульсної машини з використанням кількісних критеріїв її якості на основі функції розподілу концентрацій компонент. Модель дозволяє визначити склад суміші в будь-якій точці об'єму камери, що дозволяє контролювати забезпечення вимог до точності дозування енергії за термоімпульсного очищення прецизійних деталей літальних апаратів (ЛА). Вперше встановлено, що раніш використовуване припущення про рівномірність теплових потоків за термоімпульсної обробки деталей складної форми, характерних для агрегатів ЛА, для випадку послідовного наповнення камери є необгрунтованим. Дія підвищення стабільності фінішної термоімпульсної обробки таких деталей рекомендовано використовувати сумісне наповнення компонентами паливної суміші. Вдосконалено математичну модель процесу горіння паливної суміші за термоімпульсної обробки, яка враховує її неоднорідність, що дозволяє визначити величини теплових потоків - основного технологічного параметру за термоімпульсного очищення прецизійних деталей ЛА.

  Скачати повний текст

Дисертаційну роботу присвячено обґрунтуванню та розвитку наукових засад підвищення екологічної безпеки при термохімічному переробленні некондиційної вуглецевмісної сировини у контексті цілей сталого розвитку України та змін навколишнього середовища, а також розробленню екологічних способів отримання енергетичних газів та хімічних продуктів з некондиційного вугілля, відходів вуглевидобутку та вуглезбагачення у наземних та підземних умовах. На основі дослідження цілей сталого розвитку України щодо енергетики, управління ресурсами та змін навколишнього природного середовища показано, що екологічна безпека у галузі енергетики є необхідною умовою для досягнення сталого соціально-економічного розвитку країни загалом.В роботі на прикладі Червоноградського гірничопромислового району Львівської області досліджено та систематизовано екологічні ризики та вплив на довкілля вугільних техногенних об'єктів. Встановлено, що найбільший негативний вплив на довкілля спричиняють емісія шахтного метану, відвали шахтної породи – терикони та залишки вуглевидобутку і вуглезбагачення. Наведений огляд відомих способів термохімічного перероблення вуглецевмісної сировини показав, що процес газифікації, який дозволяє переробляти різноманітні некондиційні паливні ресурси у наземних та підземних умовах є найбільш перспективним для підвищення рівня екологічної безпеки та екологічної модернізації вугільної галузі країни.Розвиток теоретичних засад екологічного термохімічного перероблення некондиційної вуглецевмісної сировини охоплює визначення рівноважного складу та теплофізичних властивостей продуктів газифікації твердої вуглецевмісної сировини термодинамічним методом, моделювання процесу горіння твердого палива в умовах вугільного пласта, визначення термобаричних параметрів зони горіння вуглецевмісного масиву непрямим методом та моделювання процесу сумісного окиснення вугілля і метану.На підставі розроблених теоретичних засад термохімічного перероблення вуглецевмісної сировини і розрахунку параметрів процесів трансформації індивідуальних хімічних сполук створено лабораторну установку, на якій проведено експериментальні дослідження процесу газифікації високозольного сапропелітового вугілля та карпатських менілітових сланців при використанні різноманітних реагентів і встановлено, що процес газифікації вугілля проходить стабільно у повному обсязі з отриманням цінних хімічних продуктів – смоли та горючого газу, а газифікація сланців нестабільна, проходить у неповному обсязі із затуханням.Представлено десять розроблених та запатентованих нових способів та пристроїв термохімічного перероблення некондиційної вуглецевмісної сировини для використання в наземних і підземних умовах, які відрізняються енергоефективністю і екологічністю термохімічних процесів та якістю отримуваних продуктів. Розглянуто і систематизовано фізико-хімічні способи отримання рідкої фази – екстракту з некондиційної вуглецевмісної сировини. Проведено теоретичний аналіз потенційних способів екстракції лігнітів, вугілля різної стадії метаморфізму, карпатських менілітових сланців і вугільних пеків за допомогою органічних та неорганічних розчинників. Показано, що методи екстракції та деполімеризації некондиційної вуглецевмісної сировини можуть бути покладені в основу нових екологічних технологій з подальшим отриманням синтетичного рідкого палива.Проведений аналіз екологічних ризиків при застосуванні технології підземної газифікації вугілля показав, що, у порівнянні з шахтним методом видобуванні вугілля, ризики забруднення родючого шару ґрунту – мінімальні, поверхневих і підземних вод та атмосферного повітря – незначні. На основі комплексу гірничо-геологічних і хіміко-технологічних критеріїв вибору вугільних пластів для застосування технології підземної газифікації досліджено вугільні басейни України. Показано, що потенціал покладів вугілля, придатного для підземної газифікації в Україні перевищує 2,5 млрд т. Проведено техніко-економічну оцінку вартісних показників отримання горючих продуктів методом підземної газифікації вугілля, яка підтвердила економічність її реалізації.Загалом в роботі обґрунтовано та розвинено наукові засади підвищення екологічної безпеки при термохімічному переробленні некондиційної вуглецевмісної сировини^UThe thesis paper deals with substantiation and development of scientific bases of increase of ecological safety at thermochemical processing of substandard carbonaceous raw materials in the context of the purposes of sustainable development of Ukraine and changes of environment, and also to development of ecological ways of reception of power gases and chemical products from substandard coal including ongraund and underground conditions.Based on a study of Ukraine's sustainable development goals for energy, resource management and environmental change, it is shown that environmental security in the energy sector is a necessary condition for achieving sustainable socio-economic development of the country as a whole. In the work on the example of Chervonohrad mining district of Lviv region the ecological risks and impact on the environment of coal technogenic objects are investigated and systematized. It has been established that the greatest negative impact on the environment is caused by the emission of mine methane, dumps of mine rock - heaps and residues of coal mining and coal beneficiation.The review of known methods of thermochemical processing of carbonaceous raw materials showed that the gasification process, which allows to process various substandard fuel resources in terrestrial and underground conditions, is the most promising for improving environmental safety and environmental modernization of the country's coal industry.Development of theoretical principles of ecological thermochemical processing of substandard carbonaceous raw materials includes determination of equilibrium composition and thermophysical properties of gasification products of solid carbonaceous raw materials by thermodynamic method, modeling of solid fuel combustion process in coal seam conditions, determination of thermobaric parameters. methane.On the basis of the developed theoretical bases of thermochemical processing of carbon-containing raw materials and calculation of parameters of processes of transformation of individual chemical compounds the laboratory installation on which experimental researches of process of gasification of high-ash sapropelite coal and Carpathian menilitic shales volume with the receipt of valuable chemical products - resin and combustible gas, and shale gasification is unstable, is incomplete with attenuation.Ten developed and patented new methods and devices of thermochemical processing of substandard carbon-containing raw materials for use in terrestrial and underground conditions, which differ in energy efficiency and environmental friendliness of thermochemical processes and the quality of the obtained products, are presented.Physico-chemical methods of obtaining the liquid phase - extract from substandard carbon-containing raw materials are considered and systematized. Theoretical analysis of potential methods of extraction of lignites, coal of different stages of metamorphism, Carpathian menilitic shales and coal pitch by means of organic and inorganic solvents is carried out. It is shown that the methods of extraction and depolymerization of substandard carbonaceous raw materials can be the basis of new environmental technologies with the subsequent production of synthetic liquid fuel.The analysis of environmental risks when using the technology of underground coal gasification showed that, in comparison with the mine method of coal mining, the risks of contamination of the fertile soil layer - minimal, surface and groundwater and air - are insignificant.On the basis of a set of mining-geological and chemical-technological criteria for the selection of coal seams for the application of underground gasification technology, the coal basins of Ukraine have been studied. It is shown that the potential of coal deposits suitable for underground gasification in Ukraine exceeds 2,5 billion tons.A technical and economic evaluation of the cost of obtaining combustible products by the method of underground gasification of coal, which confirmed the cost-effectiveness of its implementation.In general, the paper substantiates and develops the scientific principles of improving environmental safety in thermochemical processing of substandard carbon-containing raw materials.

Одержано точні аналітичні розв'язки ряду одномірних лінійних крайових задач у межах математичної моделі релаксаційної теплопровідності, що враховує часи релаксації теплового потоку та температури (однорідні та кусково-однорідні середовища). Проведено математичне моделювання високотемпературного процесу горіння в нерівноважному середовищі у випадку нелінійних джерел. Запропоновано наближені методи розв'язку відповідної нелінійної крайової задачі.

  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).

У дисертації розглянуто шляхи удосконалення чинного моніторингу за рахунок використання даних ДЗЗ, обґрунтовано вимоги до ведення наземних і супутникових спостережень, досліджено закономірності природних процесів у агроландшафтах, розроблено методологію та удосконалено методи оцінювання екологічного стану агроландшафтів, зокрема їх складових для своєчасного виявлення небезпечних процесів, розроблено основи теорії взаємозамінності супутникової та наземної інформації, виконано оцінку еколого-меліоративного стану агроландшафтів за даними ДЗЗ та економічно обґрунтовано практичне використання розробленого моніторингу.Наукова новизна полягає у розробленні теоретичних основ та удосконаленні методики оцінювання екологічного стану агроландшафтів у межах меліоративних систем на принципах взаємозамінності наземної та супутникової інформації.Вперше розроблено та запропоновано застосування «Теорії взаємозамінності супутникової і наземної інформації» для удосконалення методології чинного еколого-меліоративного моніторингу. Вперше розроблено та запропоновано використання методів, методик і технологій, які забезпечують взаємозамінність супутникової і наземної інформації при веденні еколого-меліоративного моніторингу. Практичне значення отриманих результатів роботи полягає у підвищенні ефективності та достовірності еколого-меліоративного моніторингу, розробленні науково-методичних засад, що дадуть змогу взаємозамінювати наземну та супутникову інформацію при розрахунках оцінювальних показників екологічного стану агроландшафтів.Встановлено, що порівняльний аналіз двох супутникових зображень у каналах 3, 5, 7 Landsat 8 дає візуальне уявлення про зміни, що відбуваються з часом – просторову мінливість. Віднімання двох зображень також дає візуальне уявлення про зміни, але не в кількісному еквіваленті. Тому, для виявлення змін із часом (кількість пікселів зображення та % від площі зображення) запропоновано методику порівняння класифікацій ділянок різного ступеня засолення для двох дат. Запропонована методика передбачає порівняння і зіставлення двох різних методів виявлення змін при ідентифікації та аналізі засолених земель. Встановлено, що для оцінювання підтоплених територій та масштабів затоплення (шкідлива дія вод) доцільно застосовувати коефіцієнт ir/r в комплексі з індексом NDVI, що характеризує територію як підтоплену із затопленими ділянками. Також виявлено, що спектральні індекси можуть ідентифікувати згарища за показниками мінерального складу органогенних ґрунтів та дають змогу виявляти осередки горіння на основі композиту каналів 1, 6, 11 Landsat 8.Встановлено, що існуючі види еколого-меліоративного моніторингу ґрунтів, які описуються у нормативних документах та наукових працях є справедливими і для видів моніторингових робіт, що здійснюються за даними ДЗЗ, оскільки першочерговому обстеженню підлягає ґрунтовий покрив до якого залучається вегетативний (його стан напряму залежить від стану грунтів) та поливна вода, якість якої впливає як на ґрунти, так і на рослинністьВстановлено, що спеціальний моніторинг за даними ДЗЗ є найбільш затребуваним при вирішенні таких завдань: визначення негативного та позитивного впливів зрошення на агроландшафти, моделюванні екологічного стану і родючості ґрунтового покриву агроландшафтів, встановленні небезпечних водно-екологічних ситуацій, встановленні придатності води підземного джерела для поливу в конкретних ґрунтово-меліоративних умовах, визначення змін екологічного стану агроландшафтів із зміною клімату та антропогенним навантаженням.При визначенні негативного і позитивного впливів зрошення на агроландшафти виконано моніторинги локального і регіонального рівнів. Визначено ефективність функціонування зрошувальних систем з використанням мультиспектральних даних ДЗЗ за розробленими формулами: динаміки змін площ зрошення, ефективності роботи дощувальної техніки, ефективності захисту земель від підтоплення. Для моніторингу регіонального рівня розроблено індекс багатокритеріальної оцінки ІME на основі приведення всіх показників до єдиної еталонної шкали та програмний продукт “Багатокритеріальне оцінювання”.Небезпечні водно-екологічні ситуації досліджено на об'єкті з гідрологічними особливостями та просторовим розподілом джерел антропогенного забруднення – Молочному лимані. Проведено аналіз рядів динаміки результатів тематично-аналітичної обробки супутникових даних з визначення вмісту солі у воді. Загальну мінералізацію вод визначено за даними відбитої сонячної радіації для Белозерського лиману у Запорізькій області та водосховищі Сасик в Одеській області.Для практичного здійснення еколого-меліоративного моніторингу за даними ДЗЗ запропоновано використовувати як безкоштовні, так і платні сайти розповсюдження інформації. Встановлено, що суттєвим доповненням до застосування супутникової інформації високого просторового розрізнення є інтерактивні тематичні карти стану навколишнього природного середовища, які є у відкритому доступі.^UIn the thesis substantiated the requirements for conducting ground-based and satellite observations, investigated the regularities of natural processes in agricultural landscapes, developed a methodology and improved methods for assessing the ecological state of agricultural landscapes for the timely detection of hazardous processes. The foundations of the theory of interchangeability of satellite and terrestrial information have been developed, an assessment of the ecological and reclamation state of agricultural landscapes and an economically justified practical use of monitoring have been made.Scientific novelty is to improve the methodology for assessing the ecological state of agricultural landscapes within the reclamation systems, that based on the principles of interchangeability of terrestrial and satellite information, which are based on taking into account space-time variability and operating conditions.For the first time, the "Theory of interchangeability of satellite and terrestrial information" was developed to improve the methodology of the current ecological and reclamation monitoring. For the first time, the use of methods, techniques and technologies has been developed and proposed, which ensure the interchangeability of satellite and terrestrial information when conducting environmental reclamation monitoring. The practical significance of the results obtained is to increase the efficiency and reliability of ecological and reclamation monitoring to determine the ecological state of agricultural landscapes. Identifying and taking into account the negative and positive effects of climate and anthropogenic pressure on the components of agrolandscapes is the basis for the study of natural changes. The study of factors of influence allowed to automate the process of accumulation and storage of spectral data of soil, water and vegetation surfaces, characteristic of the conditions of Ukraine in the database of spectral signatures. The comparative analysis of two satellite images in channels 3, 5, 7 Landsat-8 gives a visual idea of the changes that occur over time. Subtracting the two images also gives a visual representation of the changes, but not in quantitative equivalent.Therefore, to identify changes over time (the number of pixels in the image in% of the area) developed a method of comparing classifications of areas of different degrees of salinity for two dates. The method involves comparing and comparing two different methods for identifying changes in the identification and analysis of saline lands. For assess flooded and flooded areas (harmful effects of water), it is advisable to use the ir / r coefficient in combination with the NDVI index, which characterizes the area as flooded with flooded areas. It was found that the spectral indices can identify fires by indicators of the mineral composition of organogenic soils, identify foci of combustion based on the composite of channels 1, 6, 11 Landsat 8.The types of soil monitoring that exist and are described in regulations and scientific papers are valid for types of remote sensing monitoring. As the surface of the soil to which vegetative and water for watering joins is subject to inspection. Water quality affects the soil and vegetation. Special monitoring according to remote sensing data is the most popular in solving the following tasks: determination of negative and positive impact of irrigation on agrolandscapes, modeling of ecological condition and fertility of soils of agrolandscapes, identification of dangerous water and ecological situations, identification of suitability of groundwater for irrigation in specific soil reclamation conditions. Local and regional level monitoring was performed to determine the negative and positive impact of irrigation on agricultural landscapes. The efficiency of irrigation systems operation was determined using multispectral remote sensing data according to the developed formulas: dynamics of changes in irrigation areas, efficiency of sprinkler equipment, efficiency of land protection from flooding. For monitoring at the regional level, an index of multi-criteria evaluation has been developed based on bringing all indicators to a single reference scale. The programs "Multicriteria assessment", "AnalistNOAA" are developed. Dangerous water-ecological situations have been studied at an object with hydrological features and the spatial distribution of sources of anthropogenic pollution - the Milky Estuary.For the practical implementation of environmental reclamation monitoring according to remote sensing data, it is proposed to use free and paid sites for the dissemination of information. Interactive thematic maps of the state of the environment, which are publicly available, are a significant addition to high-resolution satellite information.