Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Статьи журнала - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Все статьи: 1579
Использование низкопотенциальных источников энергии на основе органического цикла Ренкина
Статья научная
Эта статья показывает эффективность утилизации низкопотенциальной сбросной энергии на различных примерах в энергетической отрасли. Во-первых, обоснован выбор именно технологии органического цикла Ренкина в качестве технологии утилизации или преобразования низкопотенциальной энергии. Во-вторых, сформулированы требования к рабочим телам, используемым в данной технологии. В-третьих, предложены варианты комбинирования данной технологии и: солнечной энергетикой, биоэнергетикой, геотермальной энергетикой, а также надстройкой органического цикла для утилизации тепла от газотурбинной установки и водогрейного котла с оценкой потенциала от внедрения. Представлены примеры внедрения данной технологии основными производителями по всему миру.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается решение задачи синтеза фазированной антенной решетки с управляемой поляризацией, расположенной над плоской идеально проводящей поверхностью, по критерию максимума коэффициента направленного действия при наличии ограничения на поляризацию в направлении главного лепестка и формировании глубоких «нулей» в диаграмме направленности. Проводится анализ численных результатов синтеза фазированной антенной решетки.
Бесплатно
Статья научная
Дается описание ГИС-технологии оперативного космического мониторинга прохождения паводковых вод и наводнений, результаты которой используются в практической деятельности органов ЧС Казахстана различного уровня. В процессе мониторинга применяют оптические и радарные данные дистанционного зондирования (ДДЗ) различного разрешения, список которых обновляется при появлении новых доступных ДДЗ. В последние годы для этих целей регулярно используются данные Landsat-8 и радарные данные Sentinel1A. Дополнительную информацию о зонах затопления получают при обработке комплексных радарных данных методами радарной поляриметрии.
Бесплатно
Использование сетей LORA в автоматическом цифровом дендрометре
Статья научная
В данной статье описывается опыт использования сетей передачи данных стандарта LoRa в автоматическом кольцевом дендрометре, разработанном собственными силами и описанном ранее [1]. Ранее нами был разработан и представлен автоматический кольцевой дендрометр с отправкой данных на сервер в интернете, был описан процесс создания прибора и результат его испытаний. В результате испытаний были сформулированы необходимые доработки, одной из которых была необходимость использовать для измерений сеть из нескольких датчиков, расположенных на одном участке, и передачу их измерений беспроводным способом на центральный дата логгер для обработки и передачи на сервер.Таким образом, появилась необходимость выбрать и внедрить энергосберегающий протокол обмена данными, обладающий достаточным радиусом действия и надежностью работы в условиях тайги.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены основные положения системного инжиниринга как методологии, позволяющей проектировать технологические процессы получения изделий с требуемыми функциональными свойствами. Отличительной особенностью системного инжиниринга является рассмотрение функционирующей системы в ее динамическом развитии. Согласно данному подходу технологический процесс рассматривается как система, состоящая из совокупности взаимосвязанных операций, как последовательное преобразование исходного материала в готовый продукт. Это позволяет учитывать состояние системы в конкретный промежуток времени, что является ключевым фактором для выбора технологических режимов, обеспечивающих формирование необходимых функциональных свойств. В статье приведено математическое описание технологического процесса как совокупности непустых множеств, что позволяет описать технологический процесс как систему функциональных соотношений между отдельными элементами. Показано применение основных положений системного инжиниринга и разработанной математической модели на примере процесса холодного газодинамического напыления. Формирование покрытия при использовании данного метода происходит за счет соударения с поверхностью высокоскоростного потока порошковых частиц. Построена структурно-функциональная схема процесса холодного газодинамического напыления, которая позволяет установить взаимосвязь между входными и выходными параметрами данного процесса. Построена структурно-функциональная схема формирования функциональных свойств покрытия при холодном газодинамическом напылении, которая отражает механизмы взаимодействия двухфазной порошковой струи с поверхностью. В результате проведенных теоретических исследований установлена система взаимосвязей между управляющими параметрами холодного газодинамического напыления и функциональными свойствами получаемого покрытия. Это явилось основанием для построения аналитических выражений для прогнозирования формирования функциональных свойств покрытий с учетом особенностей внешнего воздействия и управляющих параметров процесса его нанесения.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследовано термическое поведение бородинского угля, буроугольного кокса и смесевого топлива, состоящего из 80 % бородинского бурого угля и 20 % буроугольного кокса, во время процесса горения с помощью термогравиметрического анализа. Представлен химический состав образцов. При анализе кривых ТГ-ДТГ были определены следующие характеристики горения: температура воспламенения (Ti) и температура выгорания коксового остатка (Te), индекс воспламеняемости, интегральный параметр горения. Для определения Ti и Te была применена и обоснована методика пересечения кривых ТГ и ДТГ. Провели электронно- микроскопическое исследование сечения частицы буроугольного кокса. Результаты исследования показали, что добавление буроугольного кокса к бурому углю оказывает положительное влияние на характеристики его горения.
Бесплатно
Использование технологии SBаS для обработки многопроходной серии радарных изображений
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы обработки радарных изображений, полученных в результате многопроходной съемки одного и того же участка местности. Предлагается использование метода интерферометрии малых базовых линий (SBaS) для оценки и выявления динамики смещений земной поверхности в горнодобывающих районах с помощью построенных карт вертикальных смещений. Метод опробован на радарных данных со спутника Cosmo-SkyMed, покрывающих территорию городов Ленинска-Кузнецкого, Полысаево, Белово за период с 2011 по 2014 г. Приводятся результаты исследования, которые позволили определить зоны оседания и поднятия земной поверхности в этих районах, а также выявить среднюю скорость изменения вертикальных смещений в мм/ год.
Бесплатно
Использование хлорида меди в процессах восстановления серебра из сульфитно-аммиачных растворов
Статья научная
Изучено поведение серебра в сульфитно-аммиачном растворе в присутствии хлорида меди (I). Сделан расчет констант равновесия возможных реакций взаимодействия кристаллического хлорида меди (I) с сульфитно-аммиачным раствором серебра. Определено влияние избытка аммиака и сульфит-иона на поведение меди (I). Присутствие хлорид-ионов в сульфитно аммиачном растворе серебра способствует переходу низших комплексных аминов и сульфитов серебра в высшие. При вводе хлорида меди в сульфитно-аммиачный раствор серебра протекают следующие процессы: осаждение AgCl, восстановление хлорида серебра и его комплексных соединений сульфит-ионом, аммиаком, комплексами и ионами меди (I), кристаллическим CuCl.
Бесплатно
Использование цифровых технологий для расчета ТЭП тепловых электрических станций
Статья научная
В статье приводятся обоснования использования цифровых технологий для расчета технико-экономических показателей ТЭС. Объектом исследования является Владивостокская ТЭЦ-2. На данной ТЭЦ установлено четыре типа турбин, котлоагрегаты работают на природном газе, что делает сложным процесс эффективного распределения электрической и тепловой нагрузки между турбоагрегатами. В программе «Цифровая экономика Российской Федерации» приведен перечень основных сквозных цифровых технологий, которые необходимо внедрять для роста экономики. В настоящее время разработанные программные комплексы выполняют только одну конкретную задачу. Применение таких программ имеет ряд недостатков. Эти недостатки не позволяют принимать быстрые и верные решения. С учетом вышесказанного необходимо применять цифровые модели ТЭС. В основе для разработки цифровой модели применяется программный продукт «Boiler Designer». Полученную цифровую модель можно использовать для расчета ТЭП, а также для оптимизации распределения нагрузок между энергетическим оборудованием в зависимости от изменения его состояния. В статье приведена аналитическая характеристика, полученная методом регрессионного анализа для турбины ПР-50/60-115/13/1,2 ст.№ 5 ВТЭЦ-2 двухступенчатого подогрева сетевой воды, и ее применения.
Бесплатно
Статья научная
В целях совершенствования технологии возделывания зерновых культур проведена оценка влияния традиционной минимальной обработки почвы и прямого посева на агрофизическое состояние почвы и продуктивность культур в севообороте. Отмечено, что минимализация обработки почвы и прямой посев культур в севообороте чистый пар - яровая пшеница - озимая рожь + овес - яровая пшеница на черноземе в Красноярской лесостепи способствуют сохранению доступной влаги весной и повышению содержания в почве подвижного фосфора и обменного калия к середине вегетации растений. При этом почва в слое 0-10 см становится плотной, а в горизонте 20-40 см остается рыхловато-плотноватой. При традиционной технологии обработки почвы урожайность яровой пшеницы Красноярская 12 по пару составила 3,2-3,4 т/га, при обработке дисковым орудием БДН - 2,9-3,2 т/га, при прямом посеве стерневой сеялкой - 2,6-2,9 т/га. Осенью в год посева получен урожай зеленой массы смеси овса и озимой ржи. Стерня, оставшаяся после скашивания зеленой массы, способствует накоплению снега и улучшает перезимовку озимой ржи, на следующий год формирующей урожай зерна в 1,5-2,1 т/га. Применение ресурсосберегающих технологий обработки почвы существенно снижает производственные затраты. При минимальной технологии трудозатраты сокращаются на 35,5 %, ГСМ - на 40,3 %, при использовании технологии прямого посева трудозатраты сократились на 49,1 %, ГСМ - на 64,2 % по сравнению с традиционной технологией, основанной на зяблевой вспашке. Повышению эффективности минеральных и органических удобрений при посеве культур по пару и по стерне будет способствовать обработка поверхности роторным вертикально-штыревым глубокорыхлителем после их внесения.
Бесплатно
Статья научная
В статье предлагается теоретическое и экспериментальное обоснование возможности определения электрического состояния атмосферы радиоакустическим способом. Разрабатывается метод оценки заряда исследуемого объема атмосферы, характеризующего её электрическую активность, основанный на физическом эффекте излучения электромагнитной энергии движущимися с ускорением заряженными аэрозольными частицами под воздействием инициированной сонаром акустической волны.
Бесплатно
Статья научная
В интересах защиты воздушного судна от атакующих зенитных управляемых ракет (ЗУР) предлагается алгоритм высокоточного сопровождения на основе использования лазерно-тепловизионной системы с приемным устройством матричного типа. В качестве дискриминатора рассмотрены алгоритмы оценки текущих координат энергетического центра изображения и суммарно-разностной обработки сигналов, осуществляющие измерения углов рассогласования между направлением на ЗУР и оптической осью матричного фотоприемника с неравномерной координатной чувствительностью, повышающей помехоустойчивость алгоритмов. Разработана динамическая модель процесса высокоточного сопровождения, позволяющая оценить эффективность системы при формировании на входе матричного фотоприемника изображения в виде аддитивной смеси сигналов и помех.
Бесплатно
Статья научная
Построена модель антарктического циркумполярного вихря (ЦВ) в эпоху его формирования весной на основе сценария с градиентным ветром. Установлено, что в это время максимум общего содержания озона приходится на 45° ю.ш., а средний диаметр ЦВ составляет 9000 км. Это подтверждается спутниковыми данными. Показано, что при формировании ЦВ происходит перераспределение озона между внутренней областью ЦВ и его периферией, что способствует появлению антарктической озоновой аномалии. Оценены теоретически и экспериментально скорости зонального ветра в ЦВ.
Бесплатно
Исследование влияния армирующих наполнителей на механические свойства цементного компаунда
Статья научная
Долговременное безопасное обращение с радиоактивными отходами, образовавшимися в результате выполнения ядерных оружейных программ, остается ключевой проблемой для ядерной энергетики на современном этапе. Технология, основанная на включении жидких радиоактивных отходов в неорганические гидравлические вяжущие (процесс цементирования), имеет ряд неоспоримых преимуществ: процесс является низкотемпературным, протекает без образования газообразных радиоактивных отходов, а полученный цементный компаунд обеспечивает безопасность хранения в течение длительного времени (более 10 6 лет). С целью увеличения степени наполнения цементного компаунда жидкими радиоактивными отходами исследована возможность применения армирующих наполнителей - многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) и пирогенного кремнезема (аэросила). Установлено, что дозировка МУНТ не должна превышать 1,5 % масс. от содержания цемента, аэросила - 0,5 % масс. от вяжущего. Максимальный положительный эффект от добавления в состав компаундов МУНТ достигается при введении их с водой затворения, содержащей 0,44 % масс. поверхностно активных веществ (ПАВ).
Бесплатно
Статья научная
В работе представлена методика комплексной оценки влияния аэродинамического затенения на выработку электроэнергии и экономическую эффективность ветроэлектрических станций (ВЭС). Методика основана на применении моделей спутной струи Н. О. Йенсена в её практической имплементации И. Катича и Г. К. Ларсена с учетом характеристики коэффициента тяги, шероховатости подстилающей поверхности и фактической плотности воздуха. Представлены результаты моделирования характеристик шероховатости подстилающей поверхности, отражающей сезонные и метеорологические изменения на площадке ВЭС, и коэффициента тяги с использованием разработанной авторами программы WTCurves, результаты которого прошли верификацию по данным реальных ВЭУ. Выполнена оценка чувствительности расчётов аэродинамических потерь и показателей экономической эффективности ВЭС к изменению входных параметров. Установлено, что наибольшее влияние оказывают фактическая плотность воздуха и способ задания коэффициента тяги, тогда как выбор модели спутной струи и характеристик шероховатости дает второстепенный эффект. Полученные результаты позволяют повысить точность прогнозирования выработки и обоснованность инвестиционных расчётов на этапе проектирования ВЭС.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты расчётного исследования влияния газожидкостных систем на скорость растепления многолетнемерзлых пород при бурении. Исследовано влияния различных факторов на процесс растепления прискваженной зоны в процессе бурения скважин. Проанализировано влияние газосодержания в пене на теплофизические характеристики растворов и на скорость процесса растепления многолетнемерзлых пород при бурении, а также влияние концентрации различных добавок на свойства пен и процесса растепления многолетнемерзлых пород при бурении. Показано, что с помощью добавок различных химических реагентов можно влиять на теплофизические и реологические свойства газожидкостных систем, что может благоприятно сказываться на скорости процесса растепления многолетнемерзлых пород при бурении.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время проблема неразрушающего контроля рельсовых плетей или подвижного состава стоит достаточно остро, так как с каждым годом возрастают требования как к скоростным характеристикам, так и к безопасности на транспорте. Таким образом, целью настоящего исследования являлось определение возможности регистрации частот собственных колебаний радиолокационным методом для рельсовых плетей и влияние размеров дефекта типа «полость». Для этого был создан лабораторный стенд с установленным стандартный рельсом длиной 1.19 м марки Р-65, в котором при помощи ударной импульсной нагрузкивозбуждалисьсвободныеколебания. Измерениячастотсобственныхколебанийрельса регистрировали на двадцатичетырехразрядный АЦП и специализированный акселерометр ZETLAB ВС110. Для регистрации колебаний использовали доплер радиолокатор частотой 10 ГГц, установленный в фокус параболической зеркальной офсетной антенны диметром 1.6 м. Было выявлено, что дефект типа «полость» сдвигает частотную моду колебаний 750 Гц вверх. Показано, что отверстие в шейке рельса диаметром 10 мм вносит изменение частоты порядка 14 Гц.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлена технология изготовления двухслойного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и эластомера, обладающего высокой адгезионной прочностью между материалами. Приведены результаты исследования адгезионного взаимодействия сверхвысокомолекулярного полиэтилена с эластомерами на основе различных каучуков. Показана зависимость прочности адгезионного взаимодействия между материалами от вулканизационной группы, в частности от содержания дифенилгуанидина в резиновой смеси. Установлено, что при введении дифенилгуанидина прочность адгезионного соединения между материалами превышает когезионную прочность эластомера и при расслоении разрушение происходит по резине. При исследовании межфазной границы на растровом электронном микроскопе было обнаружено, что при введении дифенилгуанидина в резиновую смесь структура сверхвысокомолекулярного полиэтилена меняется на мелкосферолитную. С помощью метода ИК-спектроскопии установлено, что при введении дифенилгуанидина в резиновую смесь в структуре сверхвысокомолекулярного полиэтилена вблизи межфазной границы появляются пики валентных колебаний, соответствующие C-S-связям, а также уширяются пики, соответствующие валентным колебаниям R-SO-OR- и RO-SO-OR-групп.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается напряжённо-деформированное состояние грунтового основания щелевых фундаментов при различной глубине их заложения.
Бесплатно
Статья научная
Одно из актуальных направлений современного развития возобновляемой энергетики в России связано с применением их в составе собственных нужд электростанций. В данной статье рассматривается вопрос подключения возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в составе собственных нужд микро-ГЭС. В исследовании был выполнен анализ возможности использования ветроэнергетической установки (ВЭУ) с преобразователем частоты для электроснабжения собственных нужд микро-ГЭС с учетом регулирования напряжения.Первая часть статьи посвящена литературному обзору по проблематике использования малых и микро-ГЭС, а также описанию цели и задач исследования. Во втором разделе статьи представлены математические модели, описывающие подключение ВЭУ с преобразователем частоты на совместную работу с потребителями собственных нужд станции, для которых предполагается выполнение функции регулирования напряжения в сети. Был сформулирован закон и построен алгоритм для работы ВЭУ с нагрузкой в составе собственных нужд станции. Данный алгоритм предполагает непрерывную работу ВЭУ без ее переключения по схеме автоматического ввода резерва (АВР), что приводит к повышению коэффициента использования установленной мощности (КИУМ). В третьей части статьи описаны осциллограммы переходных процессов в режиме с учетом ВЭУ и без нее. Также рассмотрен режим короткого замыкания на нагрузке и влияние ВЭУ на величину тока подпитки. В заключение сформулированы основные результаты и выводы по данной работе.
Бесплатно
