Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Получение игольчатого кокса из нефтяного и угольного сырья
Статья научная
Игольчатый кокс, углеродный продукт с уникальными физическими свойствами, используется для получения широкого спектра графитовых материалов для важнейших областей техники и технологии. Промышленное производство игольчатого кокса основано на замедленном коксовании полиароматического сырья, локализовано в ограниченном числе стран (в основном в Китае, США, Японии, Корее). В России потребности в игольчатом коксе для динамично развивающихся отраслей промышленности обеспечиваются исключительно посредством импорта. В статье рассмотрены химико-технологические основы формирования игольчатого кокса из нефтяного и угольного сырья, влияние компонентного состава сырья и параметров стадий карбонизации на его качество. Представлен краткий обзор методов получения игольчатого кокса, видов традиционного сырья, используемых для его получения. Приведены данные о способах модифицирования традиционного сырья и возможности использования альтернативных источников, что позволит расширить сырьевую базу для производства игольчатого кокса и повысить его качество.
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
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
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
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
Реактивная гидравлическая турбина с соплом на основе колеса Сегнера
Статья научная
В статье представлены теоретические анализы и результаты экспериментальных испытаний реактивно-сопловой гидротурбины, разработанной на основе колеса Сегнера, которая эффективно работает при низких напорах воды, то есть на источниках воды с напором 1,6 метра и выше. В 1754 г. Л. Эйлер привел свое мнение о быстроте и высоком КПД гидротурбины на основе колеса Сегнера. Эксперименты показали, что КПД созданной реактивной гидротурбины при 2-метровом напоре воды составил 62,05 % и оказался на 5,5 % меньше результатов теоретических расчетов. При увеличении давления воды КПД увеличился до 74 %. При напоре воды 2 метра и расходе воды 0,2 м3/с частота вращения гидротурбины составила 144 об/мин. Такие гидротурбины очень удобно использовать в источниках воды с низким напором 2-5 метров, из-за низкой стоимости срок окупаемости небольшой.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена разработке технологии деструкции угольной массы в виде водоугольной суспензии (ВУС) путем воздействия на неё экстремальными механохимическим и электрофизическим методами. Данная технология является развитием известного метода механохимической обработки углей. Описана созданная стендовая установка, включающая участки обогащения мелкого угля и угольного шлама методом масляной грануляции, механохимической обработки в насосе-кавитаторе (НК) роторно-пульсационного типа и кавитаторе центробежного типа (КЦ), электроимпульсной обработки ВУС. Дано описание усовершенствованной конструкции разрядной камеры. Представлены результаты, полученные по обогащению мелкого угля и угольного шлама методом масляной грануляции, обработки полученных водоугольных и водоуглемасляных суспензий (ВУМС) в НК и КЦ, а также электроимпульсной обработки (ЭИ). Результаты экспериментов показали, что новая конструкция камеры для электроимпульсной обработки водоугольных и водоуглемасляных суспензий позволяет надежно производить деструкцию протекающей массы в поточном режиме.
Бесплатно
Синтез, свойства и области применения МАХ-фазы Cr2AlC (обзор)
Статья обзорная
Обобщены исследования зарубежных и российских ученых по получению, изучению свойств и возможному использованию одной из перспективных МАХ-фаз - Cr2AlC. Это соединение, как и все МАХ фазы, имеет свойства как металлов, так и керамики. МАХ-фаза Cr2AlC обладает сравнительно малой по сравнению с жаропрочными сплавами плотностью, высокими значениями тепло- и электропроводности, прочности, повышенным модулем упругости, превосходной стойкостью к высокотемпературному окислению и термическим ударам, имеет высокую температуру плавления, легко поддается механической обработке. Это соединение перспективно для использования в защитных покрытиях. Также оно является прекурсором для получения МХенa Cr2CТх (2D-молекулярного соединения), обладающего уникальными адсорбционными и каталитическими характеристиками.
Бесплатно
Синтез-анализ использования кавитационных технологий
Статья научная
Анализ литературных источников в области использования кавитационных технологий показал, что эффекты кавитации используются в широком спектре промышленных технологий. В данной работе приведены основные результаты работ по кавитационной обработке различных жидких композиций, многокомпонентных сред в последние десятилетия. Представленный обзор позволяет сделать вывод об актуальности использования кавитационных технологий в различных областях техники и технологии для решения важных практических задач и, как следствие, необходимости их всестороннего изучения.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается новое решение по организации локально-изолированных энергетических систем - создание генераторов, адаптирующихся к изменяемым условиям по нагрузке и источнику энергии. Отмечается, что важным звеном рассматриваемой системы является вентильно-индукторный генератор, обладающий способностью обеспечить стабильные значения выпрямленного напряжения и КПД при изменении значений мощности, момента и частоты вращения генератора в широком диапазоне. Анализируются технические решения работы блока возбуждения генератора, обеспечивающие выдачу мощности в изолированную сеть при изменяемой частоте вращения. Проводятся обоснование выбора схемы блока возбуждения генератора и разработка принципиальной схемы управления возбуждением вентильно-индукторного генератора. Описываются и моделируются разные режимы работы блока возбуждения генератора от момента запуска до набора номинальных оборотов двигателя внутреннего сгорания. Делается вывод, что разработанный блок возбуждения генератора отвечает всем необходимым требованиям и пригоден для применения в дизель-генераторной установке переменной частоты вращения с вентильно-индукторным генератором.
Бесплатно
