Предложена методика расчета сквозной отраслевой энергоемкости проката с учетом расхода энергоресурсов в горнорудном, коксохимическом, огнеупорном, доменном и сталеплавильном производствах. Исследовано влияние расхода полуфабрикатов, технологии выплавки стали и проката на сквозную энергоемкость проката различных видов.

Для розвитку перспективних методів модифікації поверхні викладено загальні підходи до проблеми руйнування і зношування твердих тіл. Визначено шляхи керування поверхневими властивостями матеріалів на основі методології фізичної мезомеханіки, побудованої на уявленнях щодо структурних рівнів пластичної деформації. Висвітлено теоретичні можливості конструювання матеріалів, що випливають із законів прикладної синергетики. Розглянуто основні ідеї концепції фракталів: фрактальної та мультифрактальної параметризації структур матеріалів для моделювання процесів самоорганізації та прогнозування їх механічних властивостей.

Ключ. слова: плазмогенератор, дуговой разряд, ионно-плазменная обработка, азотирование, модификация поверхности, газомагнетрон, полый катод
Індекс рубрикатора НБУВ: К557

Рубрики:

Обробка металів з використанням плазмового струменя (плазмова обробка)

Шифр НБУВ: Ж28350 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрены применяемые в машиностроении способы физико-химической обработки поверхности металлов. Кратко охарактеризованы основные категории покрытий по назначению и способу формирования. Проведен краткий анализ перспективных ионно-плазменных технологий. Ионно-плазменные покрытия охарактеризованы с точки зрения микроструктуры и напряженного состояния, приведены области их применения. Рассмотрены преимущества, недостатки, а также перспективы развития энергоэффективных плазменно-диффузионных технологий азотирования на основе тлеющего и объемного дугового разрядов.

Проанализированы наиболее важные свойства плазмы электрической дуги с точки зрения ее теплотехнических применений. Особо отмечены такие важнейшие свойства электрической дуги как высокая энергетическая эффективность ее технологических применений вследствие минимальных потерь на транспорт электрического тока в ее канале и способность обеспечивать экстремальные режимы в тех или иных процессах, недостижимые обычно при использовании источников энергии химического типа. Показано, что определяющее влияние на режимы существования электродуговой плазмы имеют процессы теплопереноса.

Раскрыты особенности возобновляемой нетрадиционной энергетики (солнечной, ветро- и биоэнергетики). Освещены вопросы энергосбережения и охраны окружающей среды. Проанализированы организационно-правовые и экономические аспекты функционирования энергетики. Рассмотрены основные тенденции развития мировой энергетики.

Раскрыты приоритетные направления повышения энергетической эффективности и энергетической безопасности Украины. Представлена концепция создания и развития инвестиционного проекта "Водородная энергетика". Описана система регулирования температурного режима проходной печи. Рассмотрены особенности эффективного использования природного газа в высокотемпературных печах при применении регенеративных горелок. Обобщены перспективы диверсификации топливно-энергетических ресурсов на основе водородных технологий. Изложены физические принципы поверхностной плазменной металлургии. Представлена методика исследования гетероструктур, которые могут быть использованы в качестве сенсоров газовой среды.

Індекс рубрикатора НБУВ: З65 + Л534.7

Рубрики:

Біоенергетика

Газ для синтезу (синтез-газ)

Шифр НБУВ: Ж28350 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлены разработки и научные исследования отдела плазменных технологий за почти 30 лет его существования в структуре Института газа НАН Украины, перспективы и проблемные вопросы развития плазменных исследований.

Рассмотрены оптимизация производства альтернативных газовых топлив на основе конверсии углеродсодержащего сырья в процессах газификации некондиционных топлив и биомассы, утилизация твердых бытовых отходов, обезвреживание опасных отходов (например, медицинских) с применением плазменных технологий. На основе термодинамически равновесного приближения моделируется процесс плазменно-паровой газификации углеродсодержащего сырья в реакторе, внутренний объем которого разогревается с помощью плазмотрона, работающего на воздухе (в том числе обогащенного кислородом), парах воды или их смесей, используемых также в качестве газифицирующего агента. Описана установка для обезвреживания опасных отходов. При выборе режима ее работы учтены требования, связанные с исключением образования супертоксикантов и сажи. На основе кинетического подхода анализируются условия образования оксида и диоксида азота в случае применения воздушной плазмы. Приведены оценки термодинамически равновесных составов продуктов конверсии углеродсодержащего сырья на примере отходов.

Показано, что для изучения процессов переноса в пристеночной области плотной электродуговой плазмы целесообразно использовать электрические зонды, учитывая выводы, вытекающие из теории зондов в плотной плазме. В отличие от широко известных методов исследования плазмы в ленгмюровском режиме, поведение зондов в предлагаемых приложениях определяется диффузионными процессами, а результат измерений характеризует интегральные свойства пристеночного слоя. Показано, что стандартное предположение о равенстве температуры тяжелой компоненты у стенки температуре самой стенки в условиях пристеночного слоя может не выполняться. Это расхождение является тем большим, чем большим является плотность теплового потока на стенку. Определяющим относительно температуры тяжелой компоненты в пристеночном слое плазмы является коэффициент аккомодации частиц на поверхности стенки.

Вивчено вплив радіаційних характеристик теплообмінних поверхней на енергоефективність у теплових агрегатах. Описано перспективи використання газотурбінних циклів замкненого типу з термохімічним перетворенням робочого тіла. Висвітлено питання підвищення ефективності охолодження циркуляційної води у плівкових градирнях. Проведено порівняльний аналіз застосування різних типів теплонасосних систем для використання теплоти підземних вод. Досліджено технологію капсулювання кварцового піску піровуглецем як сировини для одержання високочистого кремнію. Оцінено можливості використання вітрових ресурсів. Розглянуто енергоефективність сільськогосподарського виробництва України в перспективному періоді.

Рассмотрены вопросы интенсификации процессов производства альтернативных газовых топлив на основе конверсии углеродсодержащего сырья в процессах газификации некондиционных топлив, биомассы, утилизации твердых бытовых отходов, обезвреживания опасных отходов. Показано, что значительные преимущества в этой связи имеет применение плазменных технологий. На основе термодинамического подхода проанализированы вопросы применения для интенсификации энергозатратных технологических процессов производства альтернативных газовых топлив плазменной струи, генерируемой плазмотроном. Интенсификации процесса способствует непосредственное введение необходимой дополнительной энергии в реакционную зону. При этом эффективно решается также задача инициации начала реакции за счет быстрого повышения температуры реакционной смеси до необходимого уровня. Рассмотрены разные технологические схемы для оптимальной реализации процесса в зависимости от состава плазмообразующего газа. При этом учтены требования, связанные с исключением образования сажи, диоксинов и фуранов.

Обсуждены вопросы эффективности процессов производства альтернативных газовых топлив на основе конверсии биомассы и углеродсодержащих отходов с применением плазменных технологий. Проанализированы свойства отдельных видов этого сырья - древесины, твердых бытовых и медицинских отходов, отходов птицеводства и животноводства, отходов производства кукурузы на зерно и водорослей - с точки зрения технологий их газификации. Показано, что она может быть сопряжена с риском экологических загрязнений окружающей среды. Представлена установка для плазменно-паровой переработки отходов, позволяющая исключить риск образования диоксинов и фуранов в процессе их газификации. Показано, что, вопреки бытующему мнению, плазменно-паровая технология отличается более высокими показателями энергетической эффективности по сравнению с наиболее близкой конкурентной технологией парокислородной газификации.

Освещены вопросы развития технологий по переработке твердых бытовых, медицинских и других опасных отходов на основе применения плазменных технологий с целью расширения перспектив их использования, а также коммерциализации. Проанализирована ситуация в сфере обращения с опасными отходами в Украине. Представлены основные технологии конверсии топлив. Приведены наиболее общие оценки экологических преимуществ и энергетической эффективности процессов газификации с применением плазменно-паровых технологий. В мировой научной литературе плазменные технологии переработки отходов представлены многочисленными публикациями, объединенными общей идеей извлечения энергетического потенциала углеродсодержащих отходов в процессе их переработки ("plasma-assisted Waste to Energy"). Выполнен общий термодинамический анализ процессов газификации углеродсодержащего сырья с применением плазменных технологий. Приведены основные соотношения и справочные данные для типичных реагентов технологических процессов газификации и получаемых продуктов. Приведен конкретный пример термодинамических расчетов применительно к переработке отходов кукурузы. На его основе анализируется вопрос энергетической эффективности технологий. Во второй части будут представлены результаты исследований процесса газификации иловых осадков станций водоочистки как пример возможной коммерциализации обсуждаемых технологий.

Рассмотрены вопросы развития технологий переработки опасных углеродсодержащих отходов, в первую очередь, иловых осадков станций водоочистки, с применением плазменных источников энергии. Задача исследования - расширение перспектив их использования на основе возможности коммерциализации предлагаемых технологий. В соответствии с термодинамическим подходом, предложенным в первой части работы, выполнены оценки производительности и энергетической эффективности таких установок газификации в зависимости от мощности используемых плазмотронов. Показано, что в стехиометрическом с точки зрения производства синтез-газа режиме энергетические затраты на осуществление процесса газификации близки к уровню энергии от получаемого синтез-газа. Это создает хорошие предпосылки для высокой энергетической эффективности процесса переработки различных отходов близкого состава в условиях мобильных установок, так как практически исключается необходимость привлечения дополнительных источников энергии. В режиме дополнительного введения в процесс газификации кислорода затраты синтез-газа на собственные нужды установки составляют около 30 %. Оставшаяся его часть может использоваться для производства электрической энергии внешним потребителям, что будет способствовать коммерциализации разработки. Таким образом, в предложенном варианте технология переработки соответствует общей идее многочисленных публикаций в мировой литературе, известной как Waste to Energy.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж69 + Л362.09

Рубрики:

Прикладна екологія. Екотехніка. Відходи та їх використання

Радіоактивні відходи та їх використання

Шифр НБУВ: Ж25086 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проанализирована взаимосвязь на локальном уровне электро- и теплофизических свойств плазмы электрической дуги в воздухе с примесью паров электродных материалов. В основе этого рассмотрения - численное решение уравнения энергии Эленбааса-Геллера для канала электрической дуги. Предложены детальные функциональные температурные зависимости для входящих в это уравнение коэффициентов электро- и теплопроводности такой плазмы, удобные для прикладных применений. Для коэффициента электропроводности установлена также зависимость от содержания паров электродного материала в смеси, к величине которой он чувствителен. Показано, что вследствие немонотонности зависимости коэффициента теплопроводности от температуры может возникать, в свою очередь, немонотонность зависимости электрического поля в дуговом разряде от тока. Результаты численного моделирования сопоставлены с экспериментальными данными.