Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Статьи журнала - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Все статьи: 1590
Способы сжигания твердотопливных смесей в энергетических установках (обзор)
Статья обзорная
В работе представлен один из наиболее доступных способов перехода к ресурсосберегающей и экологически безопасной выработке тепловой и электрической энергии угольными объектами теплоэнергетики, заключающийся в сжигании смесей топлив. Проведен обзор существующего опыта перевода действующего теплотехнического оборудования как в России, так и за рубежом, подробно описаны основные трудности в процессе сжигания твердотопливных смесей. Наиболее эффективные смеси по своим экологическим показателям получаются на основе угля и биомассы с ее добавлением по теплосодержанию не более 20 %. Горение остается одним из самых сложных и не исследованных процессов, а при совместном горении нескольких твердых топлив происходят дополнительные взаимодействия, которые влияют на основные характеристики горения, поэтому в работе отдельно рассмотрены методики исследований процесса горения и оборудование для проведения опытного сжигания твердотопливных смесей.
Бесплатно
Способы снижения влияния высокого затухания в осадках
Статья научная
Бурное развитие спутниковой связи в мире привело к дефициту частотно-орбитального ресурса на геостационарной орбите. В поисках решения этого вопроса мировое сообщество связистов уходит во все более высокочастотный диапазон. Использование Ka-диапазона частот позволяет на время решить проблему дефицита частотно-орбитального ресурса, повысить пропускную способность каналов связи, снизить стоимость абонентских станций, однако требует от инженеров решения новых задач. Существенной преградой на пути использования Ka-диапазона частот является значительное затухание в осадках. В статье рассмотрены методы снижения влияния большого затухания в дожде на готовность радиолинии.
Бесплатно
Сравнение аэродинамических характеристик лопаточных венцов с различной формой оси лопатки
Статья научная
Экспериментально и расчетно изучено влияние формы оси лопатки на интегральные аэродинамические характеристики рабочего колеса осевого компрессора. Проведены измерения и сопоставление полей параметров потока для лопаточных венцов с различной осью лопатки. Даны рекомендации по профилированию лопаточных венцов с искривленной осью лопатки.
Бесплатно
Сравнение квантово-химических моделей расчета спектроскопических свойств GeO
Статья научная
В статье проведен расчет частоты валентного колебания газообразного GeO в различных квантово-химических моделях. Проведено сопоставление с экспериментом. Найдена корреляция между расчетными значениями длины связи r(Ge-O) и гармонической частотой колебания. Получены параметры линейной регрессии «гармоническая частота-длина связи». Проведена калибровка квантово-химических методов по расчету свойств GeO.
Бесплатно
Сравнение эффективности мельниц "АГО-2" и "Активатор-2SL" при механической активации порошка титана
Статья научная
Проведено сравнение эффективности двух планетарных мельниц марок «АГО-2» и «Активатор-2SL» при механической обработке (активации) порошка титана марки ПТОМ-2. На основе расчета энергетической мощности мельниц показано, что введение сопоставимых значений энергии в порошок титана разными мельницами приводит к схожим результатам по объёмному распределению частиц, но к отличающимся в счетном распределении частиц.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье представлена сравнительная оценка результатов численного моделирования гидродинамических процессов в МГД-системе при различных моделях турбулентности и детализациях сетки. Проведено взаимное сравнение результатов по основным гидродинамическим характеристикам, а именно осредненной и мгновенной скорости, турбулентной кинетической энергии, а также дана оценка вспомогательного параметра Y+.
Бесплатно
Сравнительная характеристика методов извлечения золота (цианид, тиосульфат, тиомочевина, хлорид)
Статья научная
В статье выполнен сравнительный анализ гидрометаллургических методов извлечения золота – цианидного, тиосульфатного, тиомочевинного и хлоридного – по критериям эффективности, токсичности, стоимости и утилизации отходов. Рассмотрены технологические ограничения, связанные с минералогией руд (упорность, углистое вещество, сульфидная матрица), и показано, что выбор растворителя должен определяться не только предельной степенью извлечения, но и скоростью процесса, чувствительностью к примесям и необходимостью предварительного вскрытия минералов. Систематизированы данные о диапазонах извлечения: для легкообогатимых руд типичны 90–95 % при цианировании; тиосульфатные и тиомочевинные схемы обеспечивают сравнимые показатели на углистых и сурьмяных рудах; хлоридные системы достигают высоких значений при строгом контроле окислительно-кислотных условий. Отмечено, что наименьшие прямые реагентные затраты характерны для цианида за счёт малого расхода и отработанности оборудования, тогда как тиосульфат требует заметно большей дозировки и специфической регенерации, а тиомочевина и хлорсодержащие реагенты удорожают очистку сточных вод и материалов. Рассмотрены блоки обезвреживания: INCO‑процесс для цианида, осаждение и биодеструкция для аммиачно-тиосульфатных растворов, окислительная деструкция и нейтрализация для тиокарбамида, а также газо- и водоочистка с солевым балансом для хлоридных схем. Показано, что комбинированные маршруты (гравитация/флотация + выщелачивание) позволяют адаптировать технологию к конкретной руде, минимизируя экологический риск и себестоимость при заданной металлургической извлекаемости. Сформулированы практические ориентиры по выбору растворителя: цианид – для «простых» руд при наличии строгой экологической дисциплины; тиосульфат – для углистых и «preg-robbing » систем; тиомочевина – для сурьмянистых и высокореакционных концентратов; хлоридные системы – как нишевый вариант при наличии герметичных коррозионностойких аппаратов и замкнутых водных контуров.
Бесплатно
Сравнительный анализ методов адаптации параметров регулятора системы управления робота-манипулятора
Статья научная
При действии внутренних и внешних неконтролируемых воздействий управление многозвенным манипулятором требует постоянной адаптации регулятора. Предложены методы адаптации классического ПИД-регулятора на основе алгоритма поисковой оптимизации, а именно симплексного инвариантного метода. Структура предложенных алгоритмов совпадает со структурой известных алгоритмов на основе искусственных нейронных сетей. Рассмотрены две конфигурации адаптивного ПИД-регулятора: в первой осуществляется непосредственная настройка коэффициентов; во второй в функции ошибки слежения формируется дополнительное воздействие, которое суммируется с выходом ПИД-регулятора. В работе в качестве объекта управления использован двухзвенный робот-манипулятор с нагрузкой в схвате. Представлено сравнение траекторий движения робота с применением различных адаптивных регуляторов на основе нейронных сетей и симплексного инвариантного метода. Приведены результаты управления манипулятором с постоянной и переменной нагрузкой, определены зоны эффективного применения предложенных алгоритмов адаптации. Математическое моделирование показало, что предлагаемый метод эффективно решает задачи адаптации в условиях дрейфа параметров робота-манипулятора.
Бесплатно
Статья научная
Проведен сравнительный анализ способов дополнительной цифровой модуляции периодических шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией. Приведены результаты анализа помехоустойчивости при дополнительной фазовой и частотной манипуляции шумоподобного сигнала цифровым сообщением.
Бесплатно
Статья научная
Разработаны алгоритмы импорта космических снимков в ГИС, позволяющие манипулировать ими как векторными слоями полигональных объектов. Разработаны программные средства автоматизации импорта космических снимков, представленных в форматах GeoTIFF (Landsat) и HDF EOS (Terra ASTER). Рассмотрены вопросы оценки состояния растительного покрова лесоболотных территорий юго-востока Западной Сибири с использованием космических снимков и геоинформационных технологий.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводится статистический анализ изменения коэффициентов, характеризующих несинусоидальность и несимметрию питающего напряжения и потребляемого тока в системах электроснабжения индивидуального жилищного строительства (ИЖС). Показано, что в зависимости от времени суток можно выделить три характерных периода в суточном графике потребляемой мощности электроприемниками ИЖС. Экспериментами установлено, что изменения коэффициентов относятся к случайным процессам с явно выраженным трендом и гармоническими составляющими. Рассчитаны законы изменения числовых характеристик случайного процесса в функции времени для каждого характерного периода. На основании этих выражений определяются наиболее вероятные значения коэффициентов с учетом ежегодного роста нагрузок на 5 %. Эти значения позволяют оценить потери энергии в системах ИЖС и выбрать технические решения для их снижения.
Бесплатно
Статья научная
В статье п редставлена ст ру кт у ра имитационной модели п роцесса пространственной пеленгации источников излучения на основе корреляционного анализа результатов наблюдений с применением дискретного метода обработки, определены исходные данные и ограничения при их реализации. На основе вероятностного критерия решена задача определения достаточности статистических испытаний, проведена оценка статистических и вероятностных характеристик поиска, учитывающая особенности пространственной нестабильности электромагнитных параметров среды распространения, инструментальных ошибок измерения фазы сигнала. Получены зависимости вероятности правильного обнаружения от соотношения сигнал/шум для различных условий моделирования, которые могут быть использованы в целях принятия правильного решения о наличии в анализируемом элементе разрешения источника излучения.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены перспективы развития интеллектуальных электроэнергетических систем. Подробно представлен подход к оптимизации режимов электроэнергетических систем по реактивной мощности. Решение данной задачи требует учета многорежимности, определения интегральных характеристик режимов и др. Аналитическое моделирование изменения нагрузок методом факторного анализа позволяет резко снизить объем информации без существенной потери точности получаемых решений. Для этого реально коррелированные электрические нагрузки различных узлов электроэнергетических систем представляются в виде линейной комбинации независимых случайных величин, а именно обобщенных графиков нагрузок. Показано, что учет многорежимности ортогональными графиками приводит к значительному упрощению решения многорежимных задач. Выбор состава зависимых и независимых переменных при решении задачи оптимизации с учетом режимов электропотребления оказывает основополагающее влияние как на моделирование ограничений, формирование приведенного градиента и основных расчетных выражений, так и на скорость оптимизационного поиска в целом.
Бесплатно
Статические характеристики и методы расчета установившихся режимов работы синхронных двигателей
Статья научная
Приводятся аналитические зависимости, описывающие связи между активной мощностью, реактивной мощностью, напряжением статора, током статора и током возбуждения. Они учитывают явнополюсность ротора и изменение насыщения магнитной цепи и позволяют при минимальном объеме исходных данных рассчитать установившийся режим работы синхронного двигателя.
Бесплатно
Стационарные и динамические процессы в технологических печах
Статья научная
В статье предложены математические модели для стационарных и динамических процессов технологических печей как объектов с распределёнными параметрами. Эти математические модели получены на основе законов сохранения энергии, массы и импульса и включают в себя дифференциальные уравнения в частных производных. Проведено численное исследование стационарных режимов трубчатых печей. Для этого сформулирована краевая задача для расчета концентрации горючего вещества, плотности, скорости, температуры дымовых газов и температуры нагреваемого сырья, идущего на разделение в ректификационную колонну. Представленырезультатырасчетатехнологическихпараметров. Предложенныйметодможет бытьиспользованприавтоматизацииректификационныхустановоквнефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Бесплатно
Стеновые материалы на основе горелых пород
Статья научная
Показана возможность получения эффективных безобжиговых стеновых строительных материалов на основе горелых пород месторождений Красноярского края. Приведены результаты исследований основных эксплуатационных свойств разработанных материалов. Рассмотрены технологические способы изготовления безобжиговых стеновых материалов на основе горелых пород. Установлено, что изделия на основе горелых пород сопоставимы по прочности при сжатии с керамическим кирпичом (ГОСТ 530-2012), но имеют значительно более высокую прочность при изгибе, чем у керамического кирпича данной марки. Отражены вопросы преодоления неоднородности состава и строения горелых пород (глиежей). Дан анализ свойств безобжиговых стеновых материалов в зависимости от методов производства.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены теоретические и прикладные основы стохастического моделирования и анализа погрешностей инфракрасных датчиков, применяемых в автоматизированных системах контроля нагрева буксовых узлов железнодорожного подвижного состава. Обоснована необходимость учёта случайных возмущений, возникающих под воздействием факторов внешней среды, углов установки датчиков, изменений расстояния до объекта, динамических воздействий и фонового излучения, существенно влияющих на достоверность температурных измерений. На основе центральной предельной теоремы разработана стохастическая модель случайной составляющей погрешности, в которой суммарная ошибка представлена как нормально распределённая случайная величина с дисперсией σ² = 0,0475 (σ ≈ 0,22 °C). Для проверки адекватности предложенной модели использованы эксплуатационные данные систем КТСМ‑02БТ (комплекс технических средств контроля за состоянием подвижного состава) и ДИСК-Б (дистанционно-информационная система контроля букс), функционирующих на участках АО “Ўзбекистон темир йўллари” в 2022–2024 гг. Проведён статистический анализ 249765 проходов поездов, показавший увеличение числа зарегистрированных неисправностей на 62 %, включая рост количества ложных срабатываний, обусловленных воздействием солнечного излучения и некорректной калибровкой датчиков. Полученные результаты подтвердили стохастический характер ошибок измерений и соответствие экспериментальной дисперсии теоретическим оценкам разработанной модели. Разработанная стохастическая модель и результаты её экспериментальной валидации позволяют повысить достоверность температурного контроля, снизить количество ложных сигналов и обеспечить более надёжную работу автоматизированных систем диагностики технического состояния буксовых узлов железнодорожного подвижного состава.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время спрос на энергию растет высокими темпами, и возникают проблемы, стоящие перед интеграцией электрической сети, в первую очередь с передачей энергии на большие расстояния. Описанная выше проблема может быть решена с использованием систем передачи HVDC. Основные преимущества этих систем связаны с более низкими потерями при передаче, а также меньшими затратами по сравнению с традиционными системами передачи HVAC. По ряду причин технология преобразования напряжения (преобразователь источника напряжения - VSC) с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ) системы передачи постоянного тока высокого напряжения (VSC- HVDC) имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с системой передачи постоянного тока с использованием преобразователей с линейной коммутацией (LCC-HVDC), в частности, упрощается реализация многотерминальных систем передачи постоянного тока HVDC, появляется возможность быстродействующего и независимого регулирования активной и реактивной мощности, возможность двунаправленной передачи мощности при сохранении неизменной полярности напряжения постоянного тока. Благодаря высокой степени управляемости преобразователей источника напряжения (VSC) в основном рассматривается в недавней литературе работа HVDC. В прошлом было проведено много исследований и разработок в области передачи VSC-HVDC, особенно в аспектах ее управления. Однако в большинстве случаев для описания операционных характеристик различных предлагаемых стратегий управления использовались только качественные методы. Поэтому цель исследовательской работы в этой статье - заполнение некоторых пробелов, таких как исследование различных стратегий управления терминалами VSC-HVDC для использования в сетях постоянного тока.
Бесплатно
Стратегические ориентиры для ядерной энергетики в новой реальности
Статья научная
Необходимость замыкания топливного цикла для расширения ресурсной базы требует переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ) для извлечения делящихся изотопов. Одновременно с этим наибольшие опасения относительно атомной энергетики вызывает наличие радиоактивности и возможность радиоактивного заражения территории. В настоящее время в целях замыкания топливного цикла рассматривается переработка высокоактивного ОЯТ тепловых и быстрых реакторов. Их переработка сопровождается работой с высоким уровнем радиоактивности и неизбежно возникающими безвозвратными потерями радионуклидов. При этом с увеличением объемов перерабатываемого ОЯТ будут расти и потери в абсолютных величинах. В качестве альтернативы рассматривается переработка низкоактивных бланкетов термоядерного реактора. В статье сравниваются варианты с переработкой высокоактивного и низкоактивного ОЯТ. Показано, что при одной и той же экономии природного урана за счет различных стратегий замыкания ядерного топливного цикла (ЯТЦ) можно на 3-4 порядка сократить уровень радиоактивности, с которой придётся работать. Это, в свою очередь, благоприятно скажется на экологии, персонале, общественном мнении по отношению к атомной энергетике.
Бесплатно
Стратегия сегментации объекта на цифровом изображении
Статья научная
Рассмотрены особенности сегментации объекта на цифровом микроструктурном изображении. Проанализирована математическая постановка задачи сегментации и применение правила сегментации на практике. Отмечены основные недостатки сегментации, основанной на иконических признаках элементов изображения. Предложена стратегия сегментации свойств объекта на изображении, основанная на восходящих и нисходящих процессах формирования правила сегментации. В качестве примера применения стратегии сегментации использовались тестовые микроструктурные изображения деформируемого алюминиевого сплава АМr6. Синтаксис изображений позволил применить возможности стратегии при отсутствии случайных возмущений. Результаты экспериментов с правилом сегментации показали следующее: • выделены части изображения, представляющие дефект микроструктуры; • изменяя радиус однородности класса, можно проследить динамику развития дефекта микроструктуры, так же возможно проследить влияние ближайшего контекста.
Бесплатно
