Статті КЕСЕ (ДМетІ)

Permanent URI for this collection

http://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/14601

Browse

Now showing 1 - 20 of 57

Концептуальні технологічні рішення з виробництва дрібносортної продукції з безперервнолитих заготовок
(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2021) Герасименко, В. Г.; Синегін, Євген Володимирович; Молчанов, Лавр Сергійович; Перерва, Валерія Яківна; Суховецький, Сергій Васильович
UKR: У статті розглянуто технологічні особливості переведення металургійних підприємств, орієнтованих на випуск дрібносортної і дротяної металопродукції, на безперервне розливання і ключові фактори, такі як переріз заготовки, вибір місця розташування машини безперервного лиття заготовок, схеми передачі безперервнолитих заготовок до дрібносортних і дротових станів. Розглянуто передумови переведення виробництва на безперервне розливання сталі і завдання, вирішення яких необхідне для його здійснення, зокрема організація потоків металу в промковші, дозування сталі на ділянці «промківш – кристалізатор», застосування кристалізаторів зі змінною конусністю, способи і режими вторинного охолодження безперервнолитих заготовок та ін. Також розглянуто сучасні методи зовнішніх динамічних впливів на метал в передкристалізаційний період, зокрема електромагнітне перемішування рідкої фази безперервнолитої заготовки і технологію «м'якого» обтиску. Описано особливості розливання блюмових заготовок і заготовок з флокеночутливих марок сталі, заходи щодо попередження утворення дефектів безперервнолитої заготовки. Як одне з невід'ємних умов застосування машин безперервного розливання сталі, детально розглянуто методи позапічної обробки сталі для підготовки її до безперервного розливання. Особливу увагу приділено обробці сталі на установках ківш-піч і вакууматорах, зокрема вибору конкретних способів обробки залежно від сортаменту виробленої сталі і розв'язуваних ними технологічних задач. Розглянуто переваги та перспективи поєднання процесів безперервного лиття заготовок з обробкою металу тиском (прокаткою), а також завдання та проблеми, що виникають перед інженерами при їх здійсненні. Зокрема, поряд з традиційною технологією виробництва прокату розглянуто технології «гарячого посаду» і прямої прокатки.
Structurally Dependent Electrochemical Properties of Ultrafine Superparamagnetic ‘Core/Shell’ γ-Fe2O3/Defective α-Fe2O3 Composites in Hybrid Supercapacitors
(MDPI, Switzerland, 2021) Bazaluk, Oleg; Hrubiak, Andrii; Moklyak, Volodymyr; Moklyak, Maria; Kieush, Lina; Rachiy, Bogdan; Gasyuk, Ivan; Yavorskyi, Yurii; Koveria, Andrii; Lozynskyi, Vasyl; Fedorov, Serhii S.
ENG: The paper presents a method for obtaining electrochemically active ultrafine composites of iron oxides, superparamagnetic ‘core/shell’ γ-Fe2O3/defective α-Fe2O3, which involved modifying sol-gel citrate synthesis, hydrothermal treatment of the formed sol, and subsequent annealing of materials in the air. The synthesized materials’ phase composition, magnetic microstructure, and structural, morphological characteristics have been determined via X-ray analysis, Mossbauer spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and adsorption porometry. The mechanisms of phase stability were analyzed, and the model was suggested as FeOOH → γ-Fe2O3 → α-Fe2O3. It was found that the presence of chelating agents in hydrothermal synthesis encapsulated the nucleus of the new phase in the reactor and interfered with the direct processes of recrystallization of the structure with the subsequent formation of the α-Fe2O3 crystalline phase. Additionally, the conductive properties of the synthesized materials were determined by impedance spectroscopy. The electrochemical activity of the synthesized materials was evaluated by the method of cyclic voltammetry using a three-electrode cell in a 3.5 M aqueous solution of KOH. For the ultrafine superparamagnetic ‘core/shell’ γ-Fe2O3/defective α-Fe2O composite with defective hematite structure and the presence of ultra-dispersed maghemite with particles in the superparamagnetic state was fixed increased electrochemical activity, and specific discharge capacity of the material is 177 F/g with a Coulomb efficiency of 85%. The prototypes of hybrid supercapacitor with work electrodes based on ultrafine composites superparamagnetic ‘core/shell’ γ-Fe2O3/defective α-Fe2O3 have a specific discharge capacity of 124 F/g with a Coulomb efficiency of 93% for current 10 mA. View Full-Text.
Energy Efficient Water-Cooled Elements for Foundry Class Electric Arc Steelmaking Furnaces
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Timoshenko, Sergii; Nemtsev, Eduard; Gubinskij, Mikhail
ENG: Analysis of recent research and publications. Low energy efficiency of foundry class electric arc steelmaking furnaces (EAF) mainly is caused by heat loss in massive refractory lining during forced downtime. A low-power transformer doesn’t allow, in the conditions of classical technology, practice of traditional water-cooled elements in order to replace partially the lining, what determines increased refractory consumption. Known mathematical models of heat and mass transfer in the EAF working space don’t pay sufficient attention to the features of thermal state and energy loss in water-cooled elements in relation to foundry class furnaces. Purpose. Work aims to improve energy efficiency and refractory savings in foundry class EAF due to water-cooled elements design improvement. Method. Work is based on numerical modeling of heat exchange by radiation in the working space of the EAF and thermal state of water-cooled elements with spatial structure. Research findings. On the base of radiation heat exchange study, a multiple regression equation for power of heat loss with cooling water was obtained, taking into account capacity of the furnace, steelmaking bath shape factor (diameter to depth ratio), duration of technological period of the heat and averaging coefficient of heat flux through working surface of water-cooled element. For traditional one-row, two- and elaborated three-row panels averaging coefficient is 0.82, 0.67 and 0.61, respectively. Practical significance. Three-row water-cooled wall panels with a spatial structure are elaborated, which provide a decrease in heat loss with cooling water by 14 %, in comparison with two-row ones and by 40% in comparison with traditional one-row panels with dense structure. Estimates of optimal relative cooled surface for 3-12-ton EAF working space, providing refractory savings up to 25-30% due to three-row water-cooled panels installation, are substantiated.
Исследование комплексных подходов защиты мульд при производстве чугуна
(ООО «ТЕРМАЛ ЭНД МЕТИРИАЛ ЭНЖИНИРИНГ СЕНТЕР», 2021) Перерва, Валерия Яковлевна; Ивченко, Александр Васильевич; Зуев, Олег Владимирович; Андрюшкин, Андрей Виталиевич; Бубликов, Юрий Александрович
RUS: Цель. Получение однородной макроструктуры сплавов в совокупности с факторами, повышающими эксплуатационную стойкость разливочной тары. Повышение стойкости чугунных мульд конвейерных разливочных машин. Методика. При выполнении исследований использован комплексный подход по защите мульд специально разработанным противопригарным покрытием для изложниц, изготовление мульд из рядовых марок чугуна модифицированного азотсодержащими присадками, методика расчета коэффициента теплопроводности многослойной стенки. Результаты. Внедрение комплексного подхода к производству литья из серого чугуна модифицированного азотсодержащими компонентами при совместном применении противопригарного покрытия ЛП-1 позволит увеличить срок эксплуатации мульд при достаточно невысоких дополнительных затратах на их производство и защиту при разливке. Исходя из теплофизических расчётов коэффициента теплопроводности следует также подчеркнуть низкий расход противопригарного материала ЛП-1 за счет уменьшения слоя в сравнении с известковой суспензией в 2 раза. Научная новизна. С использованием экспериментальных данных и математического моделирования тепловой работы мульд с различными противопригарными покрытиями достигнута комплексная защита мульд от разрушения. Практическая ценность. В процессе эксплуатации мульд, изготовленных с нелегированного серого чугуна, наблюдается низкая стойкость, что обуславливает простои разливочной машины. Повышение стойкости мульд достигается за счет снижения коэффициента теплопроводности противопригарного покрытия с целью уменьшения теплового удара на внутреннюю поверхность мульды, и как следствие снижение образования микротрещин в мульдах. Увеличение срока эксплуатации мульд за счет применения термостойких противопригарных покрытий. Увеличение стойкости разливочной тары приводит к получению литых изделий с повышенными механическими свойствами при высоких температурах, что может быть достигнуто путем модифицирования серого чугуна рядовых марок азотом и титаном.
Energy-Efficient Solutions of Foundry Class Steelmaking Electric Arc Furnace
(Dnipro University of Technology, Dnipro, 2021) Timoshenko, S. M.; Gubinski, M. V.; Niemtsev, E. M.
ENG: Purpose. Substantiation of solutions aimed at reducing heat losses, mainly, by refractory lining during forced downtime and by steelmaking bath in conditions of traditionally low specific power of transformer. Methodology. Mathematical modeling of heat and mass transfer processes and numerical experiment. Findings. A mathematical model of energy-technological processes in arc furnace workspace has been developed to analyze and minimize energy consumption in daily production cycle. Geometrical and operating parameters are taken into account, in particular: variation in arcs energy efficiency at evolution of wells in charge under electrodes during melting process; circulation of melt due to bubbling with inert gas through bottom porous plug; energy loss on heat accumulation by refractory, with cooling water and off-gas. Originality. For the first time, the concept of increasing energy efficiency of arc furnace has been substantiated, based on the following set of solutions: increase in specific electrical power by reducing of charge at given productivity; reduction of bath shape factor (ratio of diameter to depth) from traditional 5 up to 2.5 by deepening and, accordingly, its radiating surface; optimization of walls and roof cooled surface relative area, where massive heat-absorbing refractory lining is not used; application of energy-saving water-cooled elements with spatial structure that promotes formation of heat-insulating and heat-accumulating slag filling. Practical value. Implementation of the set of energy-efficient solutions in conditions of typical 6 and 12-t foundry class arc furnaces provides reduction in power consumption and refractory expenditure by 1315 and 2830% respectively without significant changes in production infrastructure due to reducing energy loss, mainly, for accumulation of heat by refractory lining, and intensification of heat and mass transfer processes in forcibly stirred deep bath.
Application of Biomass Pellets for Iron Ore Sintering
(Trans Tech Publications Ltd, Switzerland, 2021) Kieush, Lina; Koveria, Andrii; Qiao Zhu, Zuo; Boyko, Maksym M.; Sova, Artem; Yefimenko, Vadym
ENG: Purpose. The use of biomass as fuel might solve several technological and environmental issues and overcome certain challenges of sinter production. In particular, as revealed by comprehensive analyses, biomass can be used as fuel for iron ore sintering. In this study, we investigate the use of some raw and pyrolysis-processed biomass pellet types, namely wood, sunflower husks (SFH), and straw, for iron ore sintering. In the experiments, the pyrolysis temperature was set to 673, 873, 1073, and 1273 K, and the proportion of biomass in the fuel composition was set to 25%. It was established that the addition of biofuels to the sintering blend leads to an increase in the gas permeability of the sintered layer. The analysis of the complex characteristics of the sintering process and the sinter strength showed the high potential of wood and sunflower husk pellets pyrolyzed at 1073 and 873 K, respectively, for iron ore sintering. The analysis of the macrostructure of the sinter samples obtained using biomaterials revealed that with higher pyrolysis temperatures; the materials tend to have greater sizes and higher amounts of pores and cracks. The composition analyses of the resultant sinters revealed that with higher temperature, the FeO content of the sinters tends to increase.
Phenomena at Three-Phase Electroslag Remelting
(Springer Nature, 2021) Liu, Zhong-li; Medovar, Lev; Stovpchenko, Ganna; Petrenko, Volodymyr; Sybir, Artem; Volchenkov, Yev.
ENG: The electroslag remelting (ESR) process is widely used to produce high-quality ingots and billets for high-alloyed steels and alloys. Both the single-phase and three-phase alternating current diagram with bifilar and monofilar connection are in use for heavy ingot manufacturing. The numerical simulation of the three-phase bifilar circuit for the 120 t three-phase bifilar six-electrode ESR furnace at different variants of electric connection was presented and discussed. At the bifilar diagram of power supply, the geometrical location of electrodes in a mould holds critical importance for performances: the close location of bifilar pair electrodes provides the highest heat productivity, but the equidistant location of electrodes gives a much more uniform heat distribution. The monofilar mulit-electrode diagram of three-phase connection without phase shift shows the most uniform distribution of potential and heat generation as well as a favorable magnetic field that makes this kind the most promising for providing a high quality of heavy ingots.
Walnut Shells as a Potential Fuel for Iron Ore Sintering
(Trans Tech Publications Ltd, Switzerland, 2021) Kieush, Lina; Koveria, Andrii; Boyko, Maksym; Hrubyak, Andrii; Sova, Artem; Yefimenko, Vadym
ENG: Purpose. Iron ore sintering is a predominant process for fine iron ore and its concentrate to be applied in the blast furnace process. However, sintering produces a negative impact on the environment. One of the effective ways to reduce greenhouse gas emissions from iron ore sintering is to use CO2-neutral biomaterials for the fuel needs of this technology. Walnut shells (WNS) are a promising raw material for such fuel substitute. Herein, the effect of the raw and the pyrolyzed WNS with a constant fineness of 3-0 mm on the sintering process and the sinter properties were studied. The proportion of WNS in the fuel composition was set to 25 wt.%. It has been established that the use of WNS pyrolyzed up to 873 K is optimal. Additionally, the difference in the reactivity of WNS and coke breeze has provoked the studies on the influence of the pyrolyzed WNS size on the sintering process. WNS size was set to 1-0, 3-0, 5-0, and 7-0 mm. It has been found that the most optimal both for the iron ore sintering process and the sinter quality is the use of WNS with a particle size of 3-0 mm, subjected to preliminary pyrolysis up to 873 K.
Production of Iron Ore Pellets by Utilization of Sunflower Husks
(Technical University of Košice, Slovakia, 2021) Kieush, Lina; Boyko, Maksym; Koveria, Andrii; Yaholnyk, Maksym; Poliakova, Natalia
ENG: Steel production is the most dynamic industry and one of the key sectors for developing the global economy. The growing iron ore production increases its beneficiation and granulating for subsequent iron and steel production use. As a result, CO2 emissions and harmful substances increase, negatively affecting society and the environment. In this regard, it is important to study the use of biomass for the production of iron ore pellets. Lignocellulosic biomass is a renewable and sustainable source of heat and energy that can mitigate climate change. The influences of alternative fuel use on technological indicators of the process and quality of iron ore pellets have been analyzed. The efficiency of using 40.4-60.7 vol.% of sunflower husks on the combined machine “straight grate - rotary kiln - annular cooler” to partially replace natural gas in iron ore pellets production under industrial conditions has been studied. It was found that the combustion of sunflower husks generates enough heat (19.31 MJ kg−1) to obtain iron ore pellets with good strength. After evaluating the parameters of the combined machine and the quality of the resulting pellets, it was determined that it would be rational to replace up to 48.3 vol.% of natural gas with crushed sunflower husks.
Effect of Parameters of the Anthracite Heat Treatment on the Properties of Carbon Materials during Shock Heating
(Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipro, Ukraine, 2022) Sybir, A. V.; Hubynskyi, M. V.; Balalaiev, K. B.; Burchak, O. V.; Sukhyy, K. M.; Fedorov, Serhii S.; Pinchuk, Valeriia O.; Hubynskyi, Semen M.; Vvedenska, T. Y.
ENG: The aim of the study was to experimentally determine the effect of the heat treatment parameters of anthracites from Donetsk basin on the properties of carbon materials when using shock heating, typical of furnaces with a fluidized electrothermal bed. Anthracite was treated in an electric thermal furnace at the heating rate of 1000 K/min and the holding time of 10–20 min. The processing temperature range was 1500–30000Ñ. For processing, we used initial anthracites and anthracites after calcination at 1100–12000Ñ. The properties of the carbon material were investigated by X-ray radiographic analysis, XRF analysis and diffuse reflectance infrared Fourier transform. It was found that precalcination did not produce any effect on the properties of anthracite carbon materials during shock heating and holding time less than 1 hour. Based on the results of studies of anthracite heat treatment while changing the holding time, the following kinetic characteristics of transformations during shock heating were determined: the pre-exponential coefficient of 1.79 and the apparent activation energy of 103.85 kJ/mol. Thermal processing of anthracite from Donetsk coal basin in electric furnaces with the fluidized bed at the temperature 30000Ñ for 55–60 min allows obtaining the crystalline structure characteristic of artificial graphite with necessary electroconductivity and element composition.
Metallurgical Coke Production with Biomass Additives: Study of Biocoke Properties for Blast Furnace and Submerged
(MDPI, Switzerland, 2022) Bazaluk, Oleg; Kieush, Lina; Koveria, Andrii; Schenk, Johannes; Pfeiffer, Andreas; Zheng, Heng; Lozynskyi, Vasyl
ENG: Biocoke has the potential to reduce the fossil-based materials in metallurgical processes, along with mitigating anthropogenic CO2- and greenhouse gas (GHG) emissions. Reducing those emissions is possible by using bio-based carbon, which is CO2-neutral, as a partial replacement of fossil carbon. In this paper, the effect of adding 5, 10, 15, 30, and 45 wt.% biomass pellets on the reactivity, the physicomechanical, and electrical properties of biocoke was established to assess the possibility of using it as a fuel and reducing agent for a blast furnace (BF) or as a carbon source in a submerged arc furnace (SAF). Biocoke was obtained under laboratory conditions at final coking temperatures of 950 or 1100 °C. Research results indicate that for BF purposes, 5 wt.% biomass additives are the maximum as the reactivity increases and the strength after reaction with CO2 decreases. On the other hand, biocoke’s physicomechanical and electrical properties, obtained at a carbonization temperature of 950 °C, can be considered a promising option for the SAF.
Influence of Biocoke on Iron Ore Sintering Performance and Strength Properties of Sinter
(Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine, 2022) Kieush, Lina; Koveria, Andrii; Boyko, Maksym M.; Yaholnyk, Maksym V.; Hrubiak, Andrii; Molchanov, Lavr; Moklyak, Volodymyr
ENG: Purpose. The research purpose is to substantiate the use of biocoke as a fuel in the iron ore sintering, as well as its influence on the performance and properties of the resulting sinter. To completely replace conventional coke breeze, biocoke is produced using 5 wt.% biomass wood pellets at different carbonization temperatures of 950 or 1100°C. Further, the influence of biocoke on the sintering process and the sinter quality is studied at a high proportion of biomass pellets of 10, 15, 30, 45 wt.% and a carbonization temperature of 950°C. Methods. Carbonization is performed in shaft-type electric furnaces to produce laboratory coke or biocoke. Afterward, the sintering of iron ores is conducted on a sinter plant. To assess the sintering process and the quality of the resulting sinter, the filtration rate is determined on a laboratory sinter plant using a vane anemometer designed to measure the directional flow average velocity under industrial conditions. The sinter reducibility is studied using a vertical heating furnace to assess the effect of coke and biocoke on the sinter’s physical-chemical properties. Findings. It has been determined that biocoke, carbonized at a temperature of 950°C, has good prospects and potential for a shift to a sustainable process of iron ore sintering. Originality. It has been proven that biocoke with a biomass pellet ratio of up to 15 wt.%, obtained at a temperature of 950°C, does not affect the parameters characterizing the sintering process. The sinter strength indicators correspond to the use of 100 wt.% conventional coke breeze. Biocoke used with a high proportion of biomass pellets of 30 and 45 wt.% causes a deterioration in the sinter quality. Practical implications. The results of using biocoke with the addition of 5-15 wt.% biomass pellets and at a temperature of 950°C are within the standard deviation, which makes it possible to use biocoke with 15 wt.% biomass pellets instead of industrial coke breeze.
Оцінка зменшення викидів парникових газів при отриманні штучного графіту в електротермічному киплячому шарі
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова Національної академії наук України, Дніпро, 2022) Губинський, Михайло Володимирович; Сибір, A. В.; Федоров, Сергій Сергійович; Меркулов, О. Є.; Губинський, Семен Михайлович; Коваль, Сергій Валерійович; Форись, Олексій Михайлович
UKR: Однією з основних світових тенденцій розвитку світової економіки є її декарбонізація з виконанням зобов'язань щодо зменшення викидів парникових газів. Значні витрати енергоносіїв і відповідно викиди парникових газів мають процеси отримання високочистих графітованих матеріалів та чорної металургії. Тому розробка та впровадження інноваційних енергозберігаючих технологій на основі електротермічного киплячого шару дозволить вирішити емісію парникових газів при виробництві електродної продукції. Метою роботи є визначення екологічної ефективності впровадження інноваційної технології на основі електротермічного киплячого шару у порівнянні з існуючими. В основу методики досліджень покладено розрахунки емісії парникових газів з використанням питомих показників викидів при виробництві електричної енергії та спаленні природного газу. В роботі запропонована методика, що враховує структуру виробництва електроенергії та палива в Україні, їх види та якість. Враховано технологічні витрати електроенергії під час її транспортування від станцій до споживача, питомі витрати палива на виробництво електроенергії. Розрахунки проведені для чотирьох варіантів технологічного процесу, які реалізовані на ПрАТ «Укрграфіт» та включають стадію кальцинації антрациту у обертових печах чи електрокальцинаторах, стадію графітації у печах Аченсона та Кастнера. В роботі проаналізовано два варіанти технологій з електротермічним киплячим шаром. Результати розрахунків свідчать, що запропонована технологія отримання дрібнодисперсного штучного графіту на основі антрациту Донецького родовища значно зменшує викиди парникових газів у порівнянні з діючими технологіями ПрАТ «Укрграфіт» у 2-3,5 рази. Питомі викиди парникових газів зменшуються з 2500-2600 кг СО2/ т до 390 – 780 кг СО2/ т.
Identifying Regularities in the Propagation of Air Ions in Rooms with Artificial Air Ionization
(PC TECHNOLOGY CENTER, 2023) Levchenko, Larysa; Burdeina, Nataliia; Glyva, Valentyn; Kasatkina, Natalia; Biliaiev, Mykola M.; Biliaieva, Viktoriia V.; Tykhenko, Oksana; Petrunok, Tetiana; Biruk, Yana; Bogatov, Oleg
ENG: The object of the study is the dynamics of air ion spread in rooms from the source of artificial air ionization under different starting conditions. There is currently the problem of distribution of air ions in the room with regulatory concentrations in all critical zones. An effective method of ensuring proper air ion concentrations is to model their propagation from ionization sources. Existing approaches to calculating the dynamics of air ions of both polarities have been improved in this study. Unlike known solutions, the impact on their concentration of electrostatic field and the interaction of air ions with suspended particles was taken into account. A model of air ion propagation in rooms with artificial air ionization and the principles of its numerical modeling was built. The use of Laplace Equation in the aerodynamic model instead of the Navier-Stokes equation for the potential of the flow rate has made it possible to design an "Ion 3D" tool, which reduces the time of implementation of one scenario from several hours to 7 seconds. Modeling of the propagation of air ions of both polarities in the room under different initial conditions was carried out. Two-dimensional and three-dimensional models with their visualization was implemented. The peculiarity of the resulting models is that they make it possible to determine the concentrations of air ions in any section of the room by three coordinates. Given this, the rapid selection of the variants of the source data makes it possible to achieve the normative values of concentrations of air ions in the area of breathing – exceeding 500 cm-3 of each polarity. Simulation makes it possible to design a room in which, under the condition of artificial ionization of air, the concentrations of air ions close to the optimal values of 3000–5000 cm-3 are provided.
Прогнозування радіоактивного забруднення атмосферного повітря у разі екстремальної ситуації на АЕС
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Ukraine, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович ; Біляєва, Вікторія Віталіївна ; Козачина, Віталій Анатолійович; Машихіна, Поліна Борисівна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання рівня радіоактивного забруднення атмосферного повітря у разі виникнення екстремальної ситуації на території Запорізької АЕС, що спричинює миттєвий радіоактивний аерозольний викид. Здійснюється аналіз динаміки формування зон радіоактивного забруднення за напряму вітру в бік м. Нікополь. Для оперативного розв’язання даної прогнозної задачі потрібне створення багатофакторної чисельної моделі, що дозволяє оперативно аналізувати розміри та інтенсивність областей радіоактивного забруднення. Мета роботи –створення чисельної моделі та комп’ютерного коду для оперативного аналізу областей радіоактивного забруднення, що формуються за миттєвого викиду радіоактивних забруднювачів в атмосферу. Методика. Комп’ютерний код створений на базі чисельної моделі, що є різницевим аналогом багатофакторного кінематичного рівняння масопереносу радіоактивної домішки в атмосферному повітрі. Рівняння масопереносу враховує поле швидкості вітру, атмосферну турбулентну дифузію, інтенсивність викиду радіоактивної речовини в повітря. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу застосовується метод розщеплення з наступним використанням скінчено різницевих схем. Обчислення значення величини об’ємної активності на кожному кроці розщеплення реалізується за явною формулою. Наукова новизна. Розроблено ефективну чисельну модель та здійснено її програмну реалізацію для оперативного аналізу формування областей радіоактивного забруднення в атмосфері за екстремальної ситуації на АЕС, що супроводжується емісією радіоактивних речовин. Модель враховує комплекс факторів, що впливають на процес поширення радіоактивної домішки в атмосфері. Практична значущість. Розроблено комп’ютерний код для розрахунку динаміки формування зон радіоактивного забруднення в атмосфері на базі розробленої чисельної моделі. Це дозволяє методом обчислювального експерименту аналізувати наслідки аварійних викидів на території АЕС. Висновки. Створено математичну модель для оперативного аналізу рівня радіоактивного забруднення атмосферного повітря внаслідок екстремальної ситуації на АЕС, що спричинює інтенсивний миттєвий викид радіоактивних речовин. Наведено результати обчислювального експерименту на базі розробленої чисельної моделі.
Експрес-розрахунок забруднення робочих зон біля транспортного коридору у випадку екстремальних ситуацій на залізниці
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєва, Вікторія Віталіївна ; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Тимошенко, О. А.; Полторацька, В. М.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача експрес-оцінювання областей забруднення атмосферного повітря в робочих зонах біля транспортного коридору в разі екстремальних ситуацій на залізниці, що спричинюють емісію хімічно небезпечних речовин. Мета роботи – розроблення чисельної моделі для швидкого аналізу областей забруднення атмосферного повітря в умовах конвекції. Методика. Для визначення областей забруднення атмосферного повітря, що формуються при екстремальних ситуаціях на залізниці у випадку емісії хімічно небезпечних речовин, застосовується тривимірне рівняння конвективно-дифузійного розповсюдження домішки в атмосфері. Враховується нерівномірний профіль вітру з висотою та залежність коефіцієнтів атмосферної дифузії від швидкості вітру. Для чисельного розв’язання тривимірного рівняння масопереносу домішки в атмосферному повітрі застосовуються скінченорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Розроблено ефективну чисельну модель для визначення областей забруднення повітря біля транспортного коридору у випадку викиду хімічно небезпечних речовин на залізниці. Практична значущість. На базі побудованої чисельної моделі розроблено комп’ютерну програму, що дозволяє оперативно розраховувати динаміку формування областей хімічного забруднення біля транспортного коридору в разі екстремальних ситуацій на залізниці. Висновки. Розроблено чисельна модель та комп’ютерний код, що дозволяють методом обчислювального експерименту оцінювати забруднення робочих зон біля транспортного коридору у випадку екстремальних ситуацій на залізниці. Побудована модель має широкий робочий діапазон та враховує найбільш суттєві фізичні фактори, що впливають на формування зон хімічного забруднення в повітрі. Наведено результати обчислювального експерименту.
Efficiency of Low-Calorific Fuel Use in Counterflow Lime Kilns
(D.A. Tsenov Academy of Economics, Svishtov, Bulgaria, 2023) Foris, Svitlana M.; Pererva, Valeriia Ya.; Usenko, Andrii Yu.; Foris, Oleksiy M.
ENG: Highly expensive energy carriers require revision of the existing engineering approaches in heating of industrial furnaces. The paper presents the results of research into the performance of a shaft kiln for lime-stone burning, which was fired with mixtures of natural gas and a fuel gas of a low calorific value. On the basis of studying various schemes of fuel distribution between the burners, the optimal operation mode of the kiln with reduced consumption of natural gas by 30% was identified. The lime quality indicators increase when the blast furnace gas is supplied to the central burner and improve when supplied to the peripheral burners. The joint supply of blast furnace gas in the calorific value section of the natural blast furnace mixture 9.4 ÷ 35 MJ/m3 allows keeping the performance of the furnace unchanged. At the same time, the coefficient of replacing natural gas with blast furnace gas is close to unity The proposed mode of heating the furnace with a capacity of 200 t/day with a natural blast furnace mixture provides 30% natural gas savings.
Енергоефективні рішення щодо рафінування сталі в електродуговій печі ливарного класу
(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Інститут промислових та бізнес технологій», ІВК «Системні технології», 2023) Тімошенко, Сергій Миколайович; Нємцев, Едуард Миколайович; Губинський, Михайло Володимирович
UKR: Проведено чисельне моделювання кінетики десульфурації сталі в 3–12 т дугових сталеплавильних печах (ДСП) ливарного класу. У «глибокій» сталеплавильній ванні з коефіцієнтом форми 2,5 та пневматичним перемішуванням швидкість видалення сірки збільшується в 5–6,7 разів, порівняно зі стандартною ванною з коефіцієнтом форми 4,5 без перемішування, за рахунок інтенсифікації масообміну в двофазній області та розвитку плівкової десульфурації. Внесок поглиблення ванни у прискорення видалення сірки становить у середньому 23%. Отримані результати дозволяють очікувати скорочення технологічного періоду в середньому в 1,5 рази, а плавки в цілому на 8−10 %. Економія електроенергії в ДСП малої місткості ливарного класу очікується 60−70 кВтг/т.
Особливості процесу навуглецювання Fe-C розплаву та вплив на нього виду карбюризаторів
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2023) Губинський, Михайло Володимирович; Сибір, Артем Віталійович; Федоров, Сергій Сергійович; Меркулов, Олексій Євгенович; Мазорчук, Володимир Федорович; Мазорчук, Володимир Федорович
UKR: Одним з напрямків підвищення конкурентоспроможності вітчизняної продукції металургійної й машинобудівної галузей та переходу до безвуглецевої економіки є розвиток технології отримання синтетичного чавуну. Виробництво синтетичний чавуну забезпечує ефективність та якість ливарного виробництва . Заміна дорогих ливарних і передільних чавунів сталевим брухтом дозволяє знизити собівартість виробництва лиття та використовувати більш якісні матеріали, вільні від шкідливих домішок і включень. Однак їх застосування у складі шихти призводить до необхідності проведення вуглецювання розплаву. Процес навуглецювання розплаву при цьому набуває важливої ролі в багатоланковому ланцюжку отримання виливків. У цій ситуації особливого значення має вибір карбюрізатора, який забезпечить якість кінцевого продукту та зниження витрат при виробництві. Саме це завдання вирішувалося у роботі на основі дослідження процесів навуглецювання Fe-C розплаву та визначення вимог до якості карбюрізаторів та визначення технологічних параметрів їх отримання у агрегатах з електротермічним киплячим шаром. Аналіз досліджень навуглецювання Fe-C розплаву різними видами карбюрізаторів визначив основні фактори які впливають на процес навуглецювання та якість виливок з синтетичного чавуну: технологічні параметри (температура розплаву, ступінь перемішування, вихідний склад розплаву), характеристики карбюрізаторів (вміст золи та її склад, вміст сірки, вміст азоту, кристалічна структура). На основі результатів експериментальних досліджень сформульовані вимоги до оптимальних параметрів карбюрізаторів синтетичного чавуну: вміст золи та газів повинен бути як можливо меншим, кристалічна структура повинна включати 80-90% графітованих матеріалів з кристалічністю більш 100 А при отриманні чавунів з пластинчастим графітом. Це дозволило визначити основні технологічні параметри отримання карбюрізаторів на основі вітчизняної сировини (антрацит донецького родовища): температура термічної обробки 2400-2700°С, тривалість обробки 10 хв.
Суб’єктна межа антропоморфності роботів
(Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, Дніпро, Україна, 2023) Бескаравайний, Станіслав Сергійович
UKR: Мета. Обґрунтувати одну з можливих меж антропоморфності у створенні людиноподібних роботів. Актуальність. Виявлення потенційних протиріч у розвитку робототехніки та уточнення загроз, які можуть нести. Формування уявлень про міру антропоморфності роботів, коли вони зможуть заміщати людину у соціумі. Результати. Уявлення про роботи та ШІ, як про інструменти, засноване на інструментальному розумінні техніки взагалі, а також на осмислення роботів як виконавців. Опонують такому підходу переважно філософські та художні точки зору, які часто профанують проблему або розглядають її як віддалену перспективу. Робота, в процесі його наближення до людини (тобто створення повної біологічної та психічної копії людини штучного походження), необхідно розглядати як об’єкт, який набуває якостей суб’єкта. Якщо робот залишається об’єктом, то асимптотичне наближення до антропоморфності перетворює його на «ляльку», на маріонетку, тому що свобода вибору несумісна зі статусом об’єкта. Якщо робот набуває суб’єктності, то для конкуренції з іншими техногенними суб’єктами, йому необхідно усунути обмеження людської форми. Якщо такий суб’єкт якимось чином зберігає контроль над антропоморфною машиною, то для нього це не вмістилище свідомості, а лише інструмент для впливу на специфічне середовище, створене для людини, а також для соціального спілкування з людиною. Тобто для повноцінного техногенного суб’єкту, для загального ШІ ідеальна подоба людини — це лише специфічний антропоморфний орган почуття. Цей процес багато в чому визначений тим, що людина в рамках технічного прогресу перебуває в перманентному протиріччі: люди прагнуть бути метою, а не засобом, але революції в техніці дозволяють відчужувати окремі якості та вміння людей, замінюючи людину механізмом. Ідеальна штучна подоба людини – створює можливість повного відчуження продуктів будь-якої людської діяльності. Для оцінки можливості створення антропоморфного робота за існуючого рівня розвитку техніки використано діалектичний метод, історичний підхід, метод уявного експерименту, критерії автономності та цілепокладання. Висновки. Однією з меж антропоморфності у створенні роботів можливо вважати досягнення ними суб’єктності. Для техногенного суб’єкта сама антропоморфність втрачає сенс як суттєва конкурентна перевага, тому що виникнуть більш досконалі носії психіки.

Browse

Browsing Статті КЕСЕ (ДМетІ) by Issue Date

Results Per Page

Sort Options