Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Получение осадков и пленок диоксида циркония из уротропиновой системы
Статья научная
В статье представлены результаты исследования золь-гель синтеза пленок и осадков диоксида циркония (ZrO2) из уротропиновой системы. Основное внимание уделено оптимизации условий осаждения, включая подбор осадителей (уротропин и мочевина), контролю pH среды, а также изучению кинетики гелеобразования. Результаты работы имеют практическое значение для разработки технологий получения тонкопленочных материалов на основе ZrO2, применяемых в катализе, электронике и защитных покрытиях.
Бесплатно
Получение экологически чистой энергии из биомассы экстремофильных организмов
Статья научная
Экологическая обстановка вынуждает искать альтернативу традиционным видам топлива. Интерес исследователей в последнее время направлен на микробные топливные элементы (МТЭ) и получение экологически чистой энергии с помощью микроорганизмов без загрязнения окружающей среды. Мало изученным, но перспективным направлением стало использование экстремофильных микроорганизмов, способных существовать в экстремальных условиях. Примером таких бактерий являются железобактерии, обитающие в почвах угольных отвалов. Субстратом для МТЭ могут служить компоненты сточных вод. Цель исследования - получение биоэнергии с помощью железобактерий. В результате выделено 5 изолированных культур железобактерий путем культивирования суспензии почвы угольного отвала «Моховский». Проведен ряд исследований по подбору оптимальных условий эксплуатации МТЭ. Установлено, что культуры № 1 и № 2 экстремофильные, так как генерировали максимальное напряжение (350,9 мВ и 346,8 мВ) в среде с pH=3. Подтверждено, что отобранные таким образом культуры биосовместимы. Составлен консорциум данных культур в соотношении 1:1, который использовали в дальнейших экспериментах. По итогам исследования установлено, что наиболее оптимальная температура для эксплуатации МТЭ - 37 °С, консорциум бактерий при этом генерировал напряжение 256,1 мВ. Наиболее оптимальным временем эксплуатации МТЭ определено 48 ч, по прошествии которого бактерии генерировали напряжение 212,3 мВ. Наиболее оптимальным субстратом для загрузки в МТЭ оказалась среда, содержащая в своем составе глюкозу и раствор микроэлементов. На этой подложке бактерии генерировали напряжение 403,4 мВ. По прошествии оптимального времени эксперимента зафиксировано осветление субстрата № 1 и выпадение осадка на дно камеры, что свидетельствует о том, что МТЭ может также использоваться для очистки сточных вод.
Бесплатно
Статья научная
В ходе проведенного исследования выполнена оценка изменений высоты растительности посевов сельскохозяйственных культур. Объектами исследования являлись яровая пшеница и ячмень, расположенные на территории учебно-опытного хозяйства “Миндерлинское” Сухобузимского района Красноярского края. Работа основывается на данных беспилотной съемки. Измерения выполнены камерой ZENMUSE X5S, установленной на беспилотном воздушном судне DJI Matrice 210 RTK V2. Построены карты пространственного распределения высот растений посевов ячменя и яровой пшеницы. Пространственное разрешение полученных карт составляет 2,7 см. Проведена оценка динамики роста и развития сельскохозяйственных культур методами дистанционного зондирования. Показана эффективность применения беспилотных воздушных судов для определения высоты сельскохозяйственных культур. Установлена возможность выявления внутрипольной неоднородности посевов на различных стадиях роста и развития культурных растений.
Бесплатно
Применение аддитивных технологий для разработки микрофлюидных чипов-моделей горных пород
Статья научная
В статье представлены результаты работы по апробации возможности применения современных и доступных аддитивных технологий на основе фотополимерного принтера для изготовления прототипов микрофлюидных устройств, пригодных для решения задач нефтегазовой индустрии. Исследовано два способа создания микрофлюидных устройств с помощью аддитивных технологий. Первый - изготовление мастер-формы для последующей отливки в ней ПДМС, второй - изготовление микрофлюидного чипа с полностью трехмерными каналами. Отработана методика создания мастер-формы с каналами необходимой геометрии для заливки ПДМС из фотоотверждаемого полимера методом стереолитографической печати. Данная методика была успешно протестирована на изготовлении микрофлюидного чипа с каналами минимальной ширины 100 мкм. Был спроектирован и изготовлен микрофлюидный чип с трехмерной структурой каналов. Показано, что с помощью печати мастер-формы для последующей отливки в ней ПДМС возможно изготавливать микрофлюидные чипы с шириной канала 100 мкм при высоте 50 мкм. Такие устройства могут найти своё применение при моделировании процессов нефтевытеснения из твёрдых горных пород.
Бесплатно
Статья научная
На основе использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в системах электроснабжения железнодорожного транспорта (СЭЖТ) возможно повысить надежность энергообеспечения процессов перевозок и повысить их энергетическую эффективность, а также улучшить показатели качества электроэнергии. Для получения количественных показателей, характеризующих результаты применения ВИЭ, разработаны компьютерные модели системы электроснабжения участка магистральной железной дороги постоянного тока. К вводам 10 кВ тяговых подстанций подключались ветропарки, мощность которых изменялась во времени. С помощью этих моделей возможно решение следующих задач: оценка воздействия ВИЭ на качество электроэнергии; определение областей их применения в СЭЖТ; выявление мест наилучшего размещения ВИЭ в сетях. Результаты цифрового моделирования СЭЖТ показали, что за счет ВП достигаются следующие положительные эффекты: напряжения, подводимые к электровозам, увеличиваются на 1…2,5 %; коэффициенты k2U на вводах 110 кВ тяговых подстанций (ТП) снижаются на 60…64 %; коэффициенты гармоник kU уменьшаются в 2,6…2,8 раза; средние значения потерь мощности в головной ЛЭП 110 кВ понижаются в 2,4 раза. Таким образом, применение ВИЭ дает возможность стабилизировать напряжения на токоприемниках электровозов, снизить уровни несимметрии и несинусоидальности на шинах 110 кВ ТП, а также электропотребление из электроэнергетической системы (ЭЭС) и потери электроэнергии. Таким образом, на основе интеграции ВИЭ в СЭЖТ можно повысить показатели энергоэффективности и улучшить качество электроэнергии. За счет снижения электропотребления из ЭЭС, использующей тепловые электростанции, могут быть заметно уменьшены выбросы парниковых газов.
Бесплатно
Применение кабельных линий в электрических сетях, питающих тяговые подстанции постоянного тока
Статья научная
Для присоединения тяговых подстанций (ТП) железных дорог к питающим сетям 110–220 кВ традиционно применяются воздушные линии (ВЛ) электропередачи. Такой подход обладает целым рядом недостатков, которые можно исключить при использовании для подключения ТП кабелей с изоляцией из молекулярно сшитого полиэтилена (СПЭ). Цель представленных исследований состояла в разработке цифровых моделей для определения режимов систем электроснабжения железных дорог с питанием тяговых подстанций по СПЭ‑кабелям. Для ее реализации использовались методы мультифазного моделирования электроэнергетических систем и программный продукт Fazonord АС–DС. Результаты моделирования показали, что применение СПЭ‑кабелей в системах внешнего электроснабжения железных дорог постоянного тока позволяет получить следующие положительные результаты: значительно уменьшить ширину охранной зоны; избежать повреждений при сильных ветрах и образовании гололедно-изморозевых отложений; снизить риск поражения людей и животных от воздействия шаговых потенциалов при обрыве проводов. Кроме того, при использовании кабельных линий (КЛ) минимальные трехминутные напряжения повышаются на 10…11 %, потери активной мощности в ЛЭП уменьшаются на 9–20 %, а коэффициенты несимметрии – на порядок. Замена ВЛ на КЛ дает возможность ослабить гармонические искажения на вводах 110 кВ ТП на 7–13 %.
Бесплатно
Статья научная
Освещены вопросы использования вихревого и струйного эффектов для автоматизации загрузки технологического оборудования. Рассматриваются конструкции захватных устройств, способные удерживать объекты, имеющие плоскую поверхность. Удержание происходит за счет создания вакуума в области захвата, соприкасающегося с плоскостью объекта. Предложены конструктивные элементы, позволяющие увеличить область и величину отрицательных давлений, что увеличивает подъемную силу. Вихревые струйные захватные устройства являются перспективным средством загрузки технологического оборудования в силу экономичности, простоты и других преимуществ. В данной работе рассмотрены возможные конструктивные схемы исполнения вихревых струйных захватных устройств и их влияние на грузоподъемность устройства, а также в зависимости от конструктивных особенностей захватываемых объектов.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрена возможность прогнозирования эффективности режимов работы котельного агрегата на примере котла БКЗ-210-140-8 ст. № 14 Владивостокской ТЭЦ-2 при различных режимах его работы. Согласно «Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 г.», цифровизация является одним из основных направлений развития отрасли. Уже сегодня это позволяет оптимизировать работу как отдельных агрегатов и машин, так и целиком производственной цепочки, что даёт возможность оценить экономический эффект от тех или иных планируемых мероприятий.
Бесплатно
Статья научная
Произведен анализ транспорта электрической энергии по электрическим сетям филиала ПАО «Россети Волги» - «Самарские распределительные сети» за период 2018-2022 гг. Рассмотрена структура компании, дана характеристика основных элементов исследуемых электрических сетей, произведена оценка баланса по передаче электрической энергии в сети и из сетей компании. На основе использования статистических методов прогнозирования получены уравнения авторегрессии и установлены превентивные значения потерь электроэнергии на 2023 г. по электрическим сетям различных классов напряжений. На основе опубликованной в открытой печати информации по уровню аварийности в электрических сетях компании произведена оценка количества аварийных ситуаций, возникших за исследуемый период, а также величины недоотпуска электрической энергии, обусловленного этими перерывами. Рассмотрено влияние сезонной составляющей на количество аварийных ситуаций за исследуемый период. На основе данных за 2022 г. произведены анализ основных причин повреждаемости элементов электрических сетей и классификация отказов, рассмотрены их основные характеристики за этот период. Дана оценка возможности применения различных методов прогнозирования для анализа превентивных значений аварийных отключений. Установлено, что наиболее целесообразным методом превентивной оценки аварийных отключений является использование вероятностного метода на основе использования трёхпараметрического степенного гамма-распределения. При выполнении исследования использованы общенаучные методы, численные методы анализа, методы теории прогнозирования. Для визуализации полученных результатов анализа использовались технологии графического редактора MATLAB. Полученные результаты могут представлять интерес для руководителей электросетевых компаний, а также научных работников и инженеров, занимающихся исследованиями в области надежности электроснабжения.
Бесплатно
Статья научная
ЦЕЛЬ - определить влияние изменения внешних параметров на режимные параметры работы технологии органического цикла Ренкина (ОЦР).
Бесплатно
Статья научная
Процесс нефтедобычи в шельфовых зонах мирового океана сопряжен с риском загрязнения окружающей среды, исключение такой возможности требует проведения регулярного экологического мониторинга. Кроме того, в последнее время возросла угроза диверсий на гидротехнических объектах, что требует создания систем гидроакустического мониторинга. В связи с этим создание новых и совершенствование существующих систем мониторинга является актуальной задачей. В статье проанализирована возможность применения языка UML в ходе проектирования системы мониторинга с использованием языка UML и CASE-средства IBM Rational Rose.
Бесплатно
Радиоэлектронное подавление системы абонентских терминалов спутниковой системы связи «Starlink»
Статья научная
В работе поднимается проблема радиоэлектронной борьбы с системой спутниковой связи «Starlink» на фоне современной геополитической обстановки. Применение многоспутниковых группировок из малых космических аппаратов является перспективным направлением развития спутниковых систем связи. Такие системы имеют высокие показатели эффективности. Для радиоэлектронного подавления системы связи «Starlink» в работе предложено использование мобильного комплекса радиоэлектронного подавления, в котором применяется пассивный радиоотражатель, выполненный в виде сферы и вывешенный на аэростате с системой стабилизации. Приведен предварительный расчет выходной мощности передатчика помех комплекса подавления с учетом его расположения в непосредственной близости от линии соприкосновения.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложен прогрессивный подход в применении разрядного диодного плеча с целью повышения энергетических показателей тягового режима электровозов переменного тока. Способ подразумевает использование электромагнитной энергии, запасенной в цепи выпрямленного тока, для закрытия отработавших тиристорных плеч тяговых преобразователей через буферный контур, обеспечиваемый разрядным плечом.Проведено математическое моделирование электромагнитных процессов работы штатного и предлагаемого преобразователей. Анализ результатов позволяет обнаружить наиболее оптимальную величину угла открытия тиристорных плеч, при котором разрядное плечо полностью закрывает отработавшие плечи с соблюдением условия повышения коэффициента мощности электровоза.Разработанный способ управления предлагаемого преобразователя представлен таблицей подаваемых на электроды тиристоров импульсов, а также алгоритмом вычисления момента времени формирования этих импульсов.
Бесплатно
Статья научная
В работе приведены результаты исследований по разработке плавлено-керамических флюсов для износостойкой наплавки деталей подвижного состава. Разработана методика получения флюсов. Проведены теоретические расчеты и экспериментальные исследования, по результатам которых были получены флюсы (гранодиорит - 5,8 %, флюорит - 3,7 %, мрамор - 4,1 %, циркониевый концентрат - 4,9 %, ферромарганец - 19,6 %, титаномагнетит - 3,7 %, браунит - 1,2 %, шеелит - 2,1 %, графит - 5,5 %, феррохром - 28,9 %, АН22, или АН348А - 20,6 %). Требуемые свойства обеспечиваются за счет восстановления легирующих элементов и образования в наплавленном слое карбидов хрома (Cr7C 3), железа (Fe3C) и других веществ.
Бесплатно
Разработка системы химической очистки воды для паровой установки, применяемой в нефтепромысле
Статья научная
Исследована работа системы химической очистки воды в режиме «умягчение» для бесперебойной работы парового прямоточного котла змеевикового типа, работающего на нефтепромысловой площадке. Описана основная проблема, возникающая при эксплуатации системы химической очистки воды для котельного агрегата. Представлена схема установки Na-катионитового фильтра, работающего в составе водоподготовительной установки. Спрогнозировано повышение жёсткости воды в связи с истощением фильтрующего материала во время режима «умягчение» при работе Na-катионитового фильтра. Представлена модель змеевика парового прямоточного котла змеевикового типа при ухудшении качества воды из-за превышения времени режима «умягчение». Сделаны выводы о корректировки времени режима«умягчение» и возможном редактировании режимных карт системы химической очистки воды для своевременного переключения с основного фильтра на резервный во избежание ухудшения качества воды.
Бесплатно
Разработка способа контроля процесса разогрева футеровок высокотемпературных агрегатов
Статья научная
В работе представлены результаты разработки способа контроля теплового состояния футеровки высокотемпературного агрегата. Разработанный способ позволяет получать значения температур по сечению футеровки в процессе нагрева и охлаждения агрегата. На основании сравнения величины наибольшего перепада температур по сечению и максимальной разности температур, при которой возникающие термические напряжения не превышают предела прочности используемых огнеупорных материалов, оценивают величину скорости изменения температуры футеровки высокотемпературного агрегата. Это позволяет без расчёта значений температурных напряжений вести нестационарные тепловые процессы с максимально возможными скоростями. Расчёт температурных полей в футеровке производится на основании данных о температуре внешней поверхности футеровки и температуре технологического материала. Разработанный способ не предполагает нарушения целостности футеровки при установке в них датчиков температуры. Способ включает использование доступной математической модели, реализация которой возможна в любой среде разработки, включая программу Excel.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается разработка комбинированного решения снижения вредных выбросов в водогрейных котлах с циклонно-вихревым предтопком за счет впрыска воды в зону горения газообразного топлива и использования теплового потенциала уходящих газов в конденсационном теплообменнике с активной насадкой для глубокого охлаждения дымовых газов. Проблема утилизации тепла уходящих газов в настоящее время является актуальной, поскольку несет в себе новые возможности для повышения эффективности работы энергетического оборудования и рационального использования потенциала невозобновляемых видов топлива.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты разработки технологии получения водоугольного топлива из бурых углей месторождения Кара-Кече Кыргызской Республики. Лабораторные исследования, испытания в опытно-промышленных условиях показали возможность получения такого топлива с требуемыми структурно-реологическими и теплотехническими характеристиками. Разработана пластифицирующая добавка, позволяющая достичь значений вязкости менее 500 мПа·с при содержании твердой фазы 53 % и низшей теплоте сгорания не менее 10,5 МДж/кг (2500 ккал/кг).
Бесплатно
Расчет скорости газов в стволах четырехствольной дымовой трубы
Статья научная
Сделан обзор и выполнен анализ методик проектирования дымовых труб тепловых электростанций (ТЭС). Показано, что основные положения разработанной еще в СССР методики актуальны и в настоящее время. Основной особенностью тех положений методики является то, что стоимость денег принималась постоянной. Учет современных экономических условий и изменений в ценах на электроэнергию, на материалы и на зарплату позволил разработать более общую методику, которая более эффективна, чем лучшие зарубежные аналоги.В работе Thermal Engineering была проведена модернизация этой методики в части расчета 3-ствольных дымовых труб со стволами различных диаметров. Для этого впервые была получена аналитическая зависимость расчета диаметра наружной ж/б оболочки для 3-х стволов различного диаметра.В данной работе сделано дальнейшее расширение применения этой методики на 4-ствольные трубы. Удалось впервые получить аналитическое решение нахождения диаметра ж/б дымовой трубы и для 4 стволов различного диаметра. Показано, что скорости газов должны выбираться в зависимости от расхода и температуры в каждом стволе.Приведен анализ основного современного ценового обеспечения строительства 4-ствольных дымовых труб. Приведены многовариантные примерные расчеты как для реальных, так и для перспективных случаев эвакуации дымовых газов.
Бесплатно
Расчёт и оптимизация режимов работы электрического привода газовой задвижки
Статья научная
Применение автоматизированного электропривода в системах управления транспортом жидкости и газа имеет определяющее значение для передачи энергоресурсов от места добычи к промышленным объектам. Безаварийная эксплуатация транспортировочных магистралей и узлов обусловливает применение надежного запорно-регулирующего оборудования и эффективных алгоритмов управления.
Бесплатно
