Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Статья научная
С использованием метода реакционного спекания под давлением были получены образцы пористой керамики на основе карбида кремния. В качестве связующего использовали мелкокристаллический кремний в совокупности с многослойными углеродными нанотрубками (МУНТ) с нанесенными частицами кремния. Давление при прессовании составляло 30 МПа, температура варьировалась в диапазоне 1420-1480 °C, содержание МУНТ от 0 до 4 масс. % и связующего Si от 20 до 25 масс. %. Структура полученной керамики исследована методами оптической и растровой электронной микроскопии. Были установлены основные закономерности формирования структуры спеченной модифицированной керамики в зависимости от условий проведения спекания. Методом трёхточечного изгиба были исследованы физико-механические свойства полученных образцов
Бесплатно
Наблюдатели состояния асинхронного электропривода на основе фильтра Калмана
Статья научная
В системах управления асинхронного электропривода для повышения динамических показателей используется векторный способ регулирования переменных. При этом с целью удешевления системы управления целесообразно применять различные наблюдатели состояния координат электропривода. Цель исследования - изучение работы фильтра Калмана в качестве наблюдателя состояния переменных асинхронного двигателя, а также проверка его чувствительности к вариациям параметров объекта управления. Для достижения поставленной цели использовались методы теории автоматического управления, в том числе метод переменных состояния. Численные исследования процессов в разрабатываемой идентификационной системе выполнены в вычислительной среде MATLAB (пакет прикладных программ SIMULINK). Проведенные исследования показали, что в качестве идентификатора состояния асинхронного двигателя, имеющего самую низкую чувствительность к вариации его параметров, является фильтр Калмана в переменных ток статора - потокосцепление ротора, что позволяет рекомендовать его для использования в качестве наблюдателя состояния в бездатчиковых системах асинхронного электропривода с векторным управлением.
Бесплатно
О влиянии движения на сигнал с гиперболической частотной модуляцией
Статья научная
В данной статье рассмотрено влияние эффекта Доплера на сигнал с гиперболической частотной модуляцией. Проведен анализ эхо-сигнала на приемнике после отражения от цели, движущейся с постоянной скоростью под некоторым произвольным курсовым углом относительно гидроакустической станции.
Бесплатно
О действии хрома на демпфирующую способность сплава Mn - 40 % Cu в области малых амплитуд колебаний
Статья научная
В статье представлены результаты исследования действия хрома на демпфирующую способность марганцево-медных сплавов в области малых амплитуд колебаний. Сплавы высокого демпфирования на основе Mn - Cu можно эффективно применять для уменьшения вибрации и шума. Однако высокая демпфирующая способность этих сплавов со временем снижается. Исследований, определяющих влияние различных легирующих элементов на величину и стабильность демпфирующей способности двойных сплавов Mn - Cu в области малых амплитуд колебаний, недостаточно. В настоящей работе выяснили действие хрома в концентрациях (0,6 … 1,2) % на демпфирующую способность сплава Mn - 40 % Cu в области малых амплитуд колебаний. Марганцево-медные сплавы выплавляли в индукционной печи с последующим литьём в чугунные изложницы. Из полученных слитков механической обработкой резанием изготавливали образцы для исследований размерами (11 × 15 × 117) ± 1 мм. В ходе эксперимента исследуемые образцы подвергали старению при температуре 643 К в течение (0,5 … 40) часов. Анализировали изменение демпфирующей способности марганцево-медных сплавов (логарифмический декремент затухания колебаний) при продольных колебаниях образцов в диапазоне частот (14 … 17) кГц и амплитудах относительного сдвига (1 … 3) ∙ 10-6. Полученные данные свидетельствуют о том, что легирование сплава Mn - 40 % Cu хромом от 0,6 % до 1,2 % не повышает его демпфирующую способность в литом состоянии, а также в литом и состаренном при температуре 643 К в течение 40 часов состоянии. Установлено, что минимальные значения частот резонансных колебаний образцов марганцево-медных сплавов предшествуют максимальным уровням демпфирующей способности этих сплавов. Выявлено, что высокая демпфирующая способность литых и состаренных при 643 К в течение 40 часов сплавов Mn - 40 % Cu, Mn - (38,8 … 39,4) % Cu - (0,6 … 1,2) % Сr после естественного старения при 293 К в течение 7 месяцев снижается в (1,6 … 1,9) раза.
Бесплатно
Обзор возможности применения газовых турбин малой мощности
Статья научная
В данной статье произведен обзор представленных на рынке газовых турбин малой мощности отечественных и зарубежных производителей. Также рассмотрены сферы и опыт их применения в различных отраслях, особенности эксплуатации и дальнейшие перспективы внедрения. Проанализированы тенденции развития данной тематики в научных публикациях российских и зарубежных источников. При этом большее внимание уделено именно агрегатам отечественного производства, их особенностям и возможности применения. Выявлены проблемы и противоречия, препятствующие активному развитию газотурбинных технологий малой мощности в Российской Федерации.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен всесторонний обзор и классификация возможных компоновочных решений гибридных систем на основе интеграции твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) и газовых турбин (ГТ). Большинство гибридных систем ТОТЭ/ГТ используют в качестве топлива метан в связи с его доступностью и простотой в обращении в отличие от водорода. Важным элементом конструкции установки является подсистема переработки топлива. Системы ТОТЭ/ГТ направляют часть энергии, вырабатываемой топливным элементом, для осуществления процесса парового риформинга метана. Пар производится в анодном отсеке топливного элемента либо альтернативно во внешнем парогенераторе с использованием тепла выходящих с топливного элемента газов. Большинство проектов гибридных систем ТОТЭ/ГТ, представленных в литературе, работают под давлением, установки в них связаны герметично, что позволяет достичь высокой и сверхвысокой энергоэффективности с относительно низкими капитальными затратами. В гибридных системах с атмосферным давлением установки связаны с помощью системы теплообменников, что обеспечивает их независимость и более простой процесс управления. В статье также исследуются более сложные конфигурации ТОТЭ/ГТ с использованием органического цикла Ренкина, с несколькими топливными элементами и газовыми турбинами, с паровой турбиной, системой охлаждения и др. Устройство и характер взаимосвязей между компонентами гибридной системы оказывают значительное влияние на достижения целевых показателей эффективности по результатам численного моделирования предлагаемых схемных решений.
Бесплатно
Обзор технологий декарбонизации производства тепловой и электрической энергии
Статья научная
В статье представлен обзор зарубежных и отечественных технологий декарбонизации тепловой и электрической энергии. За рубежом данные технологии развиваются более прогрессивно. Технологическим лидером по сокращению выбросов углекислого газа являются США. Наиболее перспективное решение в данном направлении - использование кислородно- топливных энергетических установок нового поколения, среди которых реализуется Allam Cycle, а также циклы SCOC-CC, E-MATIANT, NET Power cycle, Graz cycles, CES cycle. Существуют технологии ССUS, которые включают методики по улавливанию углекислого газа, его транспортировке на судне или по трубопроводу, использованию в качестве ресурса для создания ценных продуктов, а также захоронению глубоко под землей в геологических формациях. Из 27 реализуемых в мире проектов CCUS 78 % связаны с методами увеличения нефтеотдачи, а 67 % - проекты с прямым государственным участием или стимулированием. Перспективным направлением по снижению выбросов углекислого газа является использование топливных элементов. Компания Fuel Cell Energy (США) выступает практически монополистом по крупносерийному производству расплав-карбонатных топливных элементов. Их активные разработки идут в Японии, Южной Корее, США. На территории Российской Федерации технологии декарбонизации с полным выводом углекислого газа не реализованы. Политика декарбонизации осуществляется лишь с помощью внедрения процессов улавливания углекислого газа различными материалами. В статье представлена сводная таблица технологий декарбонизации, реализуемых как за рубежом, так и на территории России. Указаны основные преимущества технологий, их недостатки, реализация и пути финансирования.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены результаты поиска подземных коммуникаций, в частности, канализационных труб, колодца и бетонного лотка с кабельной линией на заасфальтированном участке одной из улиц г. Якутска Республики Саха (Якутия) с помощью метода георадиолокации. Известно, что поиск действующих коммуникаций с помощью данного метода является достаточно сложной задачей для условий старой городской застройки, с погребенными остовами прежних строений, брошенными неисправными трубопроводами и неравномерно распределенными свойствами обследуемых грунтов. В качестве поискового прибора использовался георадар серии«ОКО-2» (группа компаний «ЛогиС-Геотех», Россия) с антенным блоком АБ-250 (центральная частота 250 МГц). Для обработки георадиолокационных данных применено программное обеспечение ПО «GeoScan32», в процессе обработки радарограмм использовали полосовой и режекторный (полосно-заграждающий) фильтры. Наблюдение за изменением времени задержки сигналов, их амплитудой, а также прослеживание осей синфазности позволило выявлять в толще грунтов различные объекты и границы. Отмечено, что все радарограммы насыщены гиперболами - отражениями от локальных объектов и от пересечений различных линейных объектов. Их присутствие, возможно, связано с заброшенными подземными коммуникациями, остатками фундаментов старых строений и прочим техногенным мусором, накопившимся за долгие годы развития города. Положение подземных коммуникаций, выявленных методом георадиолокации, местами подтверждается визуальным наблюдением на местности по проседанию асфальта в окрестности погребенного колодца и по присутствующим на поверхности люкам.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность адаптации феноменологического эвристико-эволюционного подхода (метода) оптимизации проф. Г. Е. Каневца (ФЭЭМО.ГЕК) заключается в освоении высокоэффективного метода оптимизации, разработанного для сложных энерготехнологических систем (ЭТС) и позволяющего учитывать особенности работы, режимные параметры объекта (применительно к теплоизоляционным конструкциям стекловаренных печей - ТКСП), а в широком смысле и плавильных агрегатов схожего со стекловаренными печами принципа действия, для которых характерна достаточно высокая вариативность в случае компоновки таких теплоизоляционных конструкций (десятки тысяч вариантов комбинаций) из-за наличия широкой номенклатуры выпускаемых теплоизоляционных и огнеупорных материалов. Возникающая при этом гибкость тепловых режимов направлена в сторону интенсификации процессов плавления. В таких условиях выбор оптимальной ТКСП становится сложной технико-экономической задачей, для решения которой разработан и используется в исследовании аддитивный критерий эффективности.Цель: получение инструментария проведения оптимизационных расчѐтов ТКСП для повышения тепловой эффективности стекловаренных печей, продления срока службы огнеупорных материалов в условиях непрерывного роста стоимости энергоносителей и необходимости повышения качества выпускаемой продукции.Объекты: высокопроизводительные ванные пламенные стекловаренные печи непрерывного действия.Методы: использование теории тепломассообмена; использование вычислительного эксперимента для моделирования процесса коррозионного износа огнеупорных брусьев бокового ограждения печи и работы системы принудительного воздушного охлаждения, методы математического моделирования и анализа.Результаты: адаптирована обобщѐнная схема реализации феноменологического эвристико- эволюционного подхода (метода) применительно к стекловаренным печам, в процессе работы которых происходит коррозионный износ теплоизолированных боковых ограждений и других элементов, контактирующих с высокотемпературным расплавом. Выполнено обоснование использования ФЭЭМО.ГЕК для случаев оптимизации ТКСП.
Бесплатно
Статья научная
В работе приводятся результаты исследования увеличения адгезионного взаимодействия бутадиенового эластомера с армирующей тканью на основе углеволокна. Повышения адгезии эластомера с углеволокном добивались путем поверхностной обработки армирующей ткани, растворенной резиновой смесью в толуоле и клеем Хемосил. В результате исследования высокомодульных материалов на расслоение эластомера от углеволокна наблюдается повышение прочности адгезии. При обработке хемосилом армирующей ткани разрушение происходит по эластомеру, прочность соединения с углеволокном превышает когезионную прочность эластомера. Увеличение адгезии между армирующим наполнителем и бутадиеновой матрицей приводит к изменению упругопрочностных свойств полученных высокомодульных материалов, происходит увеличение прочности при разрыве, твердости, снижение относительного удлинения и абразивостойкости. Методом электронной микроскопии установлено, что поверхностная обработка углеткани приводит к образованию плотного контакта с эластомерной матрицей. При помощи термомеханического анализа показано, что данные материалы могут эксплуатироваться при отрицательных температурах.
Бесплатно
Определение особенностей горения углей методами термогравиметрического анализа и ИК-спектроскопии
Статья научная
Определены особенности химического состава углей тувинских месторождений и установлены соответствующие возможности их энерготехнологической переработки. Методами ИК-спектроскопии установлено, что в образцах углей Ж1, Ж2, ГЖ количество ароматического углерода (индекс ароматичности AR 1) наиболее высокое, что влияет на воспламеняемость. Угли марок ГЖ и Ж2 имеют высокий показатель конденсированности (fc). Спекаемость образцов углей в ряду Ж1-ГЖ-Ж2-Д-Б закономерно уменьшается. Большей спекаемостью из тувинских месторождений обладают угли Межегейского и Каа-Хемского месторождений. В образцах углей Ж2, Б, Д наблюдаются «плечи» в области ≈ 1730 см-1, которые характерны для C=O валентных колебаний, что свидетельствует о некоторой природноокисленности данных углей и снижении их энергетической ценности. При окислении углей происходит разрушение ароматических структур с образованием низкомолекулярных углеводородов, что, в свою очередь, снижает температуру максимального разложения угля и низшую теплоту сгорания, но увеличивает температуру воспламеняемости топлива из- за кислородсодержащих соединений. Термогравиметрический анализ и дифференциальная сканирующая калориметрия показали, что из тувинских углей образец угля марки ГЖ имеет высокую активность в процессе горения (снижение конечной температуры выгорания и достаточно узкий температурный интервал горения). Угли Ж1, Ж2 менее реакционноспособны.Полученные результаты исследования образцов угля разной стадии метаморфизма говорят о том, что существует возможность управлять технологическим процессом пиролиза или газификации таких углей с учетом особенностей этих углей. Также следует учитывать химический состав и структуру тувинских углей при сжигании их слоевым способом в топках малого объема. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании оборудования для энерготехнологической переработки тувинских углей.
Бесплатно
Статья научная
Для минерально-сырьевой базы металлургии цветных и благородных металлов месторождения полиметаллических руд являются основным источником сырья. На фоне глобальной тенденции к снижению доли богатых руд в общем объеме добычи и переработки и ухудшению качественных характеристик рудного сырья ведется отработка запасов руд, содержащих в виде примесей мышьяк и сурьму. Авторами была изучена возможность применения ASL-технологии при атмосферном давлении для гидрометаллургического кондиционирования низкокачественного медного концентрата. Исследования осуществлялись на флотационном концентрате следующего состава (%): 16,1 Cu; 5,3 Zn; 23,8 Fe; 0,84 Pb; 1,36 As; 0,21 Sb; 1,94 SiO2; 0,82 Al2O3, до 24,0 г/т Ag, до 4,0 г/т Au. В результате выполненных исследований были выявлены особенности поведения благородных металлов в сульфидно-щелочной среде в процессе выщелачивания мышьяково-сурьмянистых концентратов Учалинского ГОКа. Установлена доминирующая роль сульфида натрия при образовании полисульфид- и тиосульфат-ионов, выполняющих роль окислителей золота и серебра. Анализ кинетических показателей свидетельствует о лимитировании процесса выщелачивания благородных металлов скоростью химической реакции при отсутствии внутридиффузионных ограничений, обусловленных возможной пассивацией теннантита, формирующимися вторичными сульфидами меди. Определены минимальные пороговые концентрации сульфида и полисульфидов, при которых возможен переход в раствор выщелачивания золота и серебра: для сульфида более 20 г/л-1, для полисульфидов более 2 М. При проведении ASL-процесса с указанными параметрами кек выщелачивания представляет собой кондиционный медно-цинковый концентрат, содержащий 0,2 % мышьяка и благородных металлов до 100 г/т. Потери благородных металлов в ходе процесса отсутствуют.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены основные показатели, характеризующие работу парокомпрессионных теплонасосных установок (ПКТУ) с термодинамической и экологической точек зрения. В качестве показателей оценки влияния ТНУ на окружающую среду были использованы современные критерии: потенциал глобального потепления (GWP), полный эквивалентный вклад в парниковый эффект (TEWI), влияние на климат за жизненный цикл (LCCP). Проанализирована весомость каждого показателя на примере парокомпрессионного теплового насоса типа «вода-вода», работающего на хладагентах четвертого поколения, а именно на R1234ze, R1336mzz (E), R600a, R744. Отмечена доминирующая роль LCCP при оценке низкоуглеродного холодильного, теплонасосного оборудования и оборудования кондиционирования воздуха.
Бесплатно
Особенности титанатов и ферритов бария-стронция, синтезированных из расплава на солнечной печи
Статья научная
Изучены сегнетокерамический материал на базе титаната и магнитный материал на базе феррита бария и стронция, полученные методом синтеза из расплава на солнечной печи. Выявлен немонотонный характер влияния легирования титаната бария оксидом железа Fe2O3, заключающийся в увеличении диэлектрической проницаемости BaTiO3. Определена оптимальная концентрация легирования оксида железа - 6 мол.%, за превышением которого наблюдается насыщение кривых зависимостей диэлектрических свойств титаната бария. Выявлено, что ферриты бария и стронция проявляют высокотемпературные мультиферроидные свойства.
Бесплатно
Оценка эффективности высокочастотных методов определения расстояния в условиях шахт
Статья научная
В статье рассматриваются методы определения расстояния с использованием электромагнитных волн С-диапазона (4-8 ГГц) в условиях шахт. Представлен анализ распределения напряженности электрического поля дипольной антенны, установленной на кузов грузовой машины, в горных выработках с переменными свойствами горных пород. Дана характеристика негативных факторов, влияющих на точность определения расстояния методом Time-of-Flight (ToF). Также проведена экспериментальная оценка расстояния между двумя UWB модулями.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье определен и обоснован показатель эффективности групповых действий истребителей в виде среднего числа сохраненных истребителей в процессе группового воздушного противоборства. На основе модели динамики средних установлена зависимость данного тактического показателя эффективности групповых действий от технического показателя эффективности функционирования бортовой радиолокационной системы в условиях непреднамеренных помех в виде реализуемого коэффициента подавления бортовой радиолокационной системы и подхода, основанного на распределении частных тактических задач между истребителями группы. Проведены расчеты и моделирование, свидетельствующие о повышении эффективности групповых действий истребителей при распределении задач атакующего истребителя и истребителя прикрытия в составе группы и учете данных задач в процессе наведения.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается метод обнаружения малых беспилотных летательных аппаратов (МБЛА) с эффективной площадью рассеивания (ЭПР) менее 0,1 м2, узкополосной РЛС с использованием квазинепрерывного сигнала.Предлагается структурная схема радиолокационной станции, энергетическая оценка чувствительности метода для случая использования узкополосной РЛС с квазинепрерывным излучаемым сигналом. Показано, что РЛС с непрерывным сигналом может быть реализована как малоразмерная, компактная мобильная РЛС с мощностью излучения 5-10 мВт и дальностью обнаружения до 10 км.
Бесплатно
Статья научная
Подробно описан принцип работы винтового насоса и даны рекомендации по использованию установок винтовых погружных насосов для снижения себестоимости нефтедобычи на примере месторождения в Ираке.
Бесплатно
Повышение эффективности электропотребления в условиях изменяющегося качества электрической энергии
Статья научная
Это исследование посвящено анализу режимов работы действующих электрических сетей, осуществляющих питание различных групп потребителей. Установлено, что различный характер электропотребления приводит к существенному изменению норм качества электрической энергии, несоблюдение которых сопровождается значительными энергетическими затратами и нарушает условия электромагнитной совместимости технических средств в единой электромагнитной среде. Предложено новое техническое средство минимизации последствий указанных нарушений. Разработаны методы и программные расчеты показателей качества электрической энергии в условиях отсутствия и применения средства минимизации указанных искажений. Представлено имитационное моделирование влияния разработанного технического средства на нормы качества электрической энергии и энергетические потери в реальной действующей электрической сети низкого напряжения, питающей автозаправочную станцию, расположенную в сельской местности. Произведен анализ эффективности предлагаемого технического решения.
Бесплатно
Статья научная
Изложены результаты физико-химического анализа лома футеровок различного местообразования с целью определения модифицирования и обработки отхода, а конкретно - лома футеровочного кирпича. Установлен химический состав данного отхода методом РФА. Выявлены следующие вещества, подходящие для модификации сорбента: оксиды алюминия, железа, кремния и титана, в оптимальном процентном соотношении, что позволило при невысоких затратах на механическое измельчение и активацию получить функционально-активный сорбент с высокими техническими и эксплуатационными характеристиками.
Бесплатно
