Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження

Полімерні гелеві матеріали на основі полівінілового спирту і наночастинок срібла

Валерій Леонідович Демченко — 2024-09-29

Останнім часом питання техногенно-екологічної безпеки виходять на перший план розвитку цивілізації. Наразі спостерігається тенденція до збільшення кількості надзвичайних ситуацій техногенного характеру. Одним із шляхів пом’якшення їхнього впливу та наслідків на населення є створення інноваційних лікувальних матеріалів.

Тому нині актуальною є ідея розробки нетоксичного, антибактеріального та противірусного полімерного гідрогелю із заданими функціональними властивостями в якості ранової пов’язки.

Робота присвячена створенню срібловмісних гелевих матеріалів на основі полівінілового спирту і поліетиленгліколю. Гідрогелеві нанокомпозитні матеріали отримували шляхом відновлення іонів срібла за допомогою аскорбінової кислоти з подальшим зшиванням макромолекул полімеру шляхом опромінення високоенергетичним електронним променем. Методом ширококутового розсіювання рентгенівських променів була вивчена структура гідрогелевих матеріалів та підтверджено наявність металічного срібла в досліджуваних полімерних системах. Було встановлено, що полімерні гідрогелеві матеріали ПВС-ПЕГ-1% Ag проявляють антимікробну та противірусну активність. Виявлено, що досліджувані полімерні гідрогелеві матеріали з наночастинками срібла не проявляють токсичного ефекту.

Одержання гранульованих адсорбентів на основі біополімерів та глинистих мінералів

Ольга Володимирівна Фоменко — 2024-09-29

Представлені результати досліджень реологічних характеристик суспензій на основі сапоніту та альгінату натрію з різним їх масовим співвідношенням. Показано, що дані системи є тиксотропними і їх вʾязкість залежить від вмісту твердої фази у суміші при однаковому вмісті полімеру. Визначено необхідні умови гранулювання для одержання адсорбентів. Встановлено, що на стійкість гранул у водному середовищі впливає кількість введеного альгінату натрію у глинисту суспензію. Досліджено структурно-сорбційні характеристики гранульованих матеріалів на основі природного та модифікованого феригідритом сапоніту. Показано, що при гранулюванні питома поверхня зразку з нанесеним шаром оксигідроксидів заліза становить 109 м²/г, що менше від 173 м²/г для його порошкоподібної форми, але в 2 рази більше у порівнянні з вихідним мінералом (52 м²/г). За допомогою методів диференційно-термічного аналізу та термічної гравіметрії вивчено процеси та фазові перетворення, що відбуваються у гранульованих матеріалах, які містять як алюмосилікат, так і органічний біополімер. Показано перспективність одержаних адсорбентів для очищення вод від забруднення іонами важких металів.

Аналіз існуючих систем керування технологічним режимом процесу нафтопереробки

Сергій Олегович Кубах — 2024-09-29

Система керування є критично важливим компонентом у кожній сфері сучасного життя, особливо в процесах нафтопереробки. Вона забезпечує безперервний контроль і оптимізацію технологічних операцій, таких як очищення, дистиляція та підігрів нафти. Покращена продуктивність таких систем призводить до підвищення загальної ефективності, що в довгостроковій перспективі означає значну економію ресурсів, енергії та підвищення якості нафтопродуктів.

Численні системи керування були розроблені спеціально для цієї мети протягом останніх кількох десятиліть у відповідь на постійну потребу в покращенні продуктивності. Маючи це на увазі, ця стаття спрямована на класифікацію та аналіз контролерів різних типів. Перехід від звичайних до більш інтелектуальних адаптивних контролерів виділено разом із відповідними принципами. Звичайні регулятори — це ті, що розроблені для лінійних систем без урахування можливості виникнення параметричних змін. Адаптивні контролери мають здатність автоматично навчатися та адаптуватися до стану заводу та проводити точний поведінки системи.

Синтез адаптивного МП-регулятора для процесу випалювання заготовок вуглеграфітових виробів

Редріх Олегович Путятін — 2024-09-29

Модельнопрогнозний регулятор забезпечує кращу якість керування технологічним процесом випалювання заготовок вуглеграфітових виробів порівняно з ПІД-регуляторам і його варіаціями. Його вада — чутливість до похибок моделювання об’єкта. За одночасної зміни усіх параметрів об’єкта в несприятливий бік усього на 3 % керування модельнопрогнозного регулятора стає незадовільним.

У дослідженні синтезовано адаптивний модельнопрогнозний регулятор для керування процесом випалювання. Для ідентифікації моделі камери «під вогнем» у реальному часі використано рекурсивний алгоритм найменших квадратів із забуванням; показник забування становить 0,98. Порівняно роботу звичайного й адаптивного модельнопрогнозних регуляторів за точної моделі, за несприятливих відхилів параметрів стаціонарного об’єкта від параметрів моделі, за сприятливих відхилів, а також за нестаціонарного об’єкта, параметри якого змінюються східчасто. В усіх випадках адаптивний регулятор забезпечує дотримання перепаду температури в найгарячішій («найнебезпечнішій») заготовці в заданих межах, 90 ℃, і навіть дає «запас» за цим перепадом (від 0,8 % до 8 %). Однак він робить випалювання тривалішим (від 4,8 % до 142,1 %) і витратнішим із погляду палива (від 1,2 % до 106,2 %), ніж у разі використання неадаптивного регулятора, навіть тоді, коли останній забезпечує дотримання обмежень.

Загалом доцільно використовувати адаптивний модельнопрогнозний регулятор. Потрібно дослідити економічні межі такої доцільности, а також порівняти різні методи ідентифікації, щоби підвищити швидкодію.

Дослідження гідродинаміки руху теплового агенту для фільтраційного сушіння бурякового жому

Олександр Сергійович Іващук — 2024-09-29

У статті представлено результати експериментальних досліджень гідродинаміки руху теплового агенту крізь стаціонарний шар бурякового жому за фільтраційного методу сушіння. Показано, що гідравлічний опір шару дослідженої біомаси зростає із збільшенням його висоти. Виконано комп’ютерне моделювання руху теплового агенту крізь стаціонарний шар бурякового жому за допомогою програмного комплексу ANSYS Fluent 2022 R2. Розраховано відносне середнє відхилення теоретично розрахованих результатів від одержаних експериментальних даних, що для висот шару осушеного матеріалу 90÷110 мм становить 2,19 %, для висот шару осушеного матеріалу 80÷120 мм ‒ 4,09 %. Одержані результати можуть бути використані для практичних розрахунків сушильного обладнання.

Застосування феромагнітних матеріалів для стабілізації теплового режиму технологічних процесів (Огляд)

Ігор Олегович Мікульонок — 2024-09-29

Розглянуто основні підходи для забезпечення потрібної температури потоків речовин і матеріалів, що перебувають у технологічному й допоміжному обладнанні різних галузей економіки, зокрема хімічної, харчової, мікробіологічної, теплоенергетичної, металургійній, сільськогосподарської, медичної й будівельної. Робочі органи технологічного обладнання та певні конструктивні елементи допоміжного обладнання при цьому запропоновано виготовляти з магнітного матеріалу з температурою фазового переходу ІІ роду (точкою Кюрі), що відповідає температурі проходження технологічного або допоміжного процесу. Розглянуто технологічні процеси з використанням магнітотермічного ефекту та відповідні конструкції обладнання: теплообмінного, тепломасообмінного, механічного й гідромеханічного, обладнання для перероблення термопластів, а також інших пристроїв. Зазначений метод забезпечення потрібного теплового режиму доцільно застосовувати насамперед у великотоннажних виробництвах неперервної дії. Перевагою методу є стабільне проходження процесу у вузькому температурному діапазоні, що надзвичайно важливо під час оброблення термочутливої сировини й напівфабрикатів для забезпечення стабільних властивостей одержуваної продукції, а недоліком – труднощі під час пошуку наявних або створення нових феромагнітних матеріалів з потрібними термомагнітними властивостями для виготовлення відповідних конструктивних елементів технологічного й допоміжного обладнання.

Розділення багатокомпонентних газових сумішей

Андрій Романович Степанюк — 2024-09-29

При виробництві гранульованих органо-мінеральних добрив із застосуванням техніки псевдозрідження шляхом зневоднення рідких гетерогенних сумішей як енергоефективної технології, виникає необхідність очистки відпрацьованого теплоносія що містить тверді частинки, пил та значну кількість водяної пари. Тверді частинки розміром до 20 мкм ефективно вловлюються в циклонних апаратах. Для подальшого вловлювання водяної пари та дрібнодисперсних твердих частинок використовується скрубер із додатковим контуром циркуляції води, яка, після досягнення концентрації понад 20 %, відводиться на стадію грануляції. Це призводить до підвищення енерговитрат на виробництво в цілому. Проведення попередньої конденсації водяної пари з викидів, що містять 5-7 % (мас.) води, дозволить зменшити витрати на доочистку викидів та підвищити рівень екологічної безпеки на виробництві.

Для вибору найбільш ефективного способу розділення багатокомпонентних газових дисперсій, що супроводжується зміною їх агрегатного стану, доцільно провести аналіз та систематизацію існуючих наукових розробок. Подібний підхід дозволяє обрати оптимальне рішення для розділення газо-пилового та газо-рідинного потоків в умовах існування великої кількості видів апаратурного оформлення та рівня інноваційності останніх. Крім раціональної конструкції апаратів в проведених дослідженнях велика увага приділялася також питанням енергоефективності, ресурсоощадності та забезпечення стану екологічної безпеки на виробництвах.

За результатами проведеного аналізу запропоновано використання схеми з послідовно встановлених циклонів ЦН-11 та СК‑ЦН‑33. Циклон ЦН-11 пропонується використовувати для попереднього вловлювання високодисперсного пилу, а СК-ЦН-33 для конденсації та вловлювання водяної пари та не вловлених у попереньому циклоні твердих частинок.

Екструзійні агрегати для переробки багатокомпонентних сумішей

Володимир Іванович Сівецький — 2024-09-29

Досліджено існуючі конструкції черв’ячних екструдерів, які спеціалізуються на переробці двох і більше компонентних сумішей в різних галузях промисловості. Наведено аналіз конструкцій кожного із розглянутих прототипів черв’ячних екструдерів для переробки багатокомпонентних сумішей. Представлено критичну оцінку кожної із наведених конструкцій із зазначеними перевагами та недоліками. Беручи до уваги ключові переваги кожного із розглянутих прототипів, було надано рекомендації щодо найбільш оптимальної конструкції черв’ячного екструдера для переробки композиційних матеріалів.