Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 4 (24)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Evaluation of the effectiveness of an amido-containing corrosion inhibitor in mineralized water-oil environments(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Kosmyna, Mykola; Nosachova, YuliiaIn this work, the effectiveness of inhibiting corrosion processes in mineralized water-oil media using a complexing amine-containing corrosion inhibitor was investigated in detail. The inhibition efficiency and corrosion rate were determined using the massometric method. According to the results of the experiments, it was found that the thiourea inhibitor was most effective in a medium with a NaCl concentration of 3 % and 10 % at pH 6-7 and doses of 10-50 mg/dm3. It was under such conditions that a significant decrease in the corrosion rate was observed compared to control samples without an inhibitor. In addition, the influence of temperature and acidity of the medium was an important factor. It was shown that at a weakly acidic pH and an elevated temperature of 80 °C, thiourea demonstrated increased inhibitory properties. At the same time, the results obtained indicate that the inhibitor is effective at lower temperatures. In particular, some of the experimental data demonstrate a high level of metal protection in environments with a fixed pH value at a temperature of 20 °C. After the conducted studies, it can be stated that the amino-containing inhibitor thiourea is a promising corrosion inhibitor for use in mineralized water-oil systems.Документ Відкритий доступ Оцінка ефективності пом’якшення водопровідної води на зворотньоосмотичних мембранах низького тиску(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Гомеля, Микола Дмитрович; Карпенко, Ростислав ОлександровичРобота присвячена визначенню ефективності застосування зворотньоосмотичних мембран низького тиску на прикладі комерційних мембран Filmtec TW30-1812-75 для пом’якшення прісних вод, а також оцінці впливу жорсткості води на осадкоутворення на мембрані в залежності від об’ємів фільтратів та ступеню відбору перміату. В ході роботи експериментально досліджено процеси пом’якшення водопровідної води. Було вивчено процеси очищення води при заданих значеннях ступеню відбору перміату та визначено зміну характеристик води від об’єму відібраного перміату при стабільному робочому тиску 6,1 атмосфери та при продуктивності мембрани 0,0289 м/год. Процеси досліджували у широкому діапазоні ступеню відбору перміату 40, 50, 65, 75 та 90%. При проведенні досліджень контролювали зміну жорсткості води, концентрації іонів кальцію та магнію, лужності, провідності води та рН перміату і концентрату. За результатами аналізу показано, що при фільтруванні води характеристики перміату мало змінювалися при збільшенні ступеню відбору перміату. В більшій мірі при цьому змінювались характеристики концентрату. Окремо було визначено залежність селективності мембрани Filmtec TW30-1812-75 по іонах жорсткості та гідрокарбонат-аніонах. Встановлено, що мембрана є більш селективною по іонах жорсткості в порівнянні з гідрокарбонатами, що обумовлюють лужність води. Водночас виявлено, що за даних умов значно відрізнялись значення виміряних параметрів жорсткості і лужності від розрахованих теоретично за матеріальним балансом. Це свідчить про часткове вилучення із концентратів іонів жорсткості та карбонатів у вигляді твердих осадів на поверхні мембрани.Документ Відкритий доступ Удосконалення розрахунку технологічних трубопроводів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Андреєв, Ігор АнатолійовичРаціональне використання ресурсів при проектуванні технологічних трубопроводів та забезпечення їх зростаючих потреб вимагає виконання розрахунків на міцність, які потребують використання відповідних значень температурних коефіцієнтів сталей Аt. Метою статті є удосконалення знаходження температурних коефіцієнтів сталей, значення яких визначаються чинними в Україні нормативними документами. В результаті встановлено, що залежність Аt = f(t) для сталей Ст.3, 10, 20, 09Г2С, 10Г2С1, 15ГС, 16ГС, 17ГС, 17Г1С в діапазоні зміни t від 200 oС до 300 oС описується простою квадратичною регресією Аt = – 0,00001t2 + 0,0025t + 0,9, а при зміні t від 300 oС до 450 oС – кубічною регресією Аt = – 0,00000007t3 + 0,00006696t2 – 0,02197070t + 3,29876905. У наведених формулах температура t підставлена в °C. Залежність Аt = f(t) для сталі 15Х5М в діапазоні зміни t від 200 oС до 390 oС можна описати квадратичною регресією Аt = – 0,00000794t2 + 0,00336599t + 0,64421053, а при зміні t від 390 oС до 450 oС – квадратичною регресією Аt = – 0,00007917t2 + 0,06266667t – 11,64875000. Залежності Аt = f(t) для інших сталей апроксимуються єдиними математичними рівняннями на всьому діапазоні змінювання температур. Значення температурного коефіцієнта Аt для сталей 08Х18Н10Т, 08Х22Н6Т, 12Х18Н12Т, 12Х18Н10Т, 45Х14Н14В2М, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 08Х17Н15М3Т описується кубічною регресією. Аt = 0,00000002t3 – 0,00001870t2 + 0,00493000t + 0,61799999. Залежність Аt = f(t) для сталей 12Х1МФ, 15Х1МФ описується квадратичною регресією Аt = – 0,00000128t2 – 0,00016667t + 1,08461538. Значення температурного коефіцієнта Аt для сталі 20Х3МВФ описується квадратичною регресією Аt= – 0,00000453t2 + 0,00182667t + 0,8160. Середнє значення похибки виконаних апроксимацій знаходиться в діапазоні від 0 % до 1,27 %, що свідчить про високий рівень збігу рівнянь регресії з фактичними значеннями. Використання запропонованих формул для розрахунку температурного коефіцієнта сталей дає змогу спростити розрахунок технологічних трубопроводів на міцність.Документ Відкритий доступ Проактивне керування мобільними роботами у динамічному виробничому середовищі(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Носов, Андрій Олексійович; Коржик, Михайло ВолодимировичСучасне виробництво дедалі більше спирається на використання мобільних роботів для автоматизації логістичних і технологічних операцій. Проте динамічний характер виробничого середовища створює складні наукові проблеми для систем керування мобільними платформами, оскільки існуючі алгоритми навігації часто не забезпечують належного балансу між швидкістю виконання завдань, енергоефективністю та безпекою руху. Метою дослідження є узагальнення сучасних методів проактивного керування мобільними роботами на основі формалізації задачі через багатовимірний POMDP, впровадження генеративних моделей для прогнозування динаміки та багатокритеріальної оптимізації з адаптивним балансуванням цілей. Проведено комплексний аналіз наукових публікацій 2016–2025 років та використано методи системного аналізу для синтезу нової архітектури керування. Виявлено, що оптимальне проактивне керування досягається через інтеграцію трьох ключових компонентів: прогнозування майбутніх станів середовища, багатокритеріального планування з урахуванням продуктивності, безпеки та енергоефективності, а також адаптивного балансування цілей у реальному часі. Запропоновано трирівневу архітектуру системи керування та розроблено математичну модель, яка формалізує процес адаптивного проактивного керування з урахуванням прогнозованої динаміки середовища. Запропонована архітектура створює теоретичну основу для розробки нового покоління автономних робототехнічних систем, здатних ефективно функціонувати у складних виробничих умовах.Документ Відкритий доступ Врахування ефекту дисипації під час оброблення в’язких речовин(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Сокольський, Олександр Леонідович; Курч, Андрій Валентинович; Олексишен, Віталій ОлександровичНеньютонівські рідини мають велике значення в багатьох промислових секторах, таких як харчова промисловість та виробництво синтетичних полімерів. Реологічна реакція неньютонівських рідин є досить складною, включаючи поєднання в’язких та пружних ефектів та нелінійних явищ. У разі оброблення високов’язких речовин суттєвий вплив на процес та розподіл властивостей речовини у часі та просторі мають ефекти дисипації та пристінного ковзання. Дослідницька робота спрямована на виявлення раніше ігнорованих миттєвих впливів в'язкої дисипації на споживання електроенергії, швидкість технологічних процесів, якість продукції та загальну продуктивність обладнання хімічної промисловості, зокрема, обладнання для перекачування та змішування в'язких неньютонівських рідин. У статті представлено математичне формулювання та основні аспекти, пов'язані з моделюванням неізотермічного потоку за допомогою пакету програмного забезпечення для числового моделювання CFD «Ansys Fluent». Результати математичного моделювання були перевірені фізичним експериментом у ротаційному віскозиметрі типу «циліндр-циліндр». Експериментальне дослідження підтвердило числове моделювання та показало, що протягом 5 хвилин обробки температура робочої речовини збільшилася на 6 °C через в'язку дисипацію енергії. Показано, що гідрофобізація та модифікуючі фрикційні добавки впливатимуть на рівень дисипативного нагрівання речовин.Документ Відкритий доступ Дослідження руху частинок матеріалу в трубних обертових апаратах(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Щербина, Валерій Юрійович; Кочерга, Андрій ЮрійовичРобота присвячена комплексному аналізу гідродинаміки та кінематики руху гранульованого сипкого матеріалу у трубних обертових апаратах. Метою дослідження є виявлення закономірностей поведінки дисперсного потоку шляхом зіставлення експериментальних даних і числового моделювання. Проведені дослідження руху частинок різної форми та типів, характерних для широкого спектра промислових процесів. На лабораторній установці було здійснено відеозапис, а наступна цифрова обробка даних дозволила чітко визначити координати, траєкторії та локальні швидкості частинок. Розмір гранул в експериментальних дослідженнях становив 3–6 мм при заповненні барабана 4–32 % та швидкості 4–85 об/хв проаналізовано траєкторії й поля швидкостей частинок. Виявлено структуру шару з активною та пасивною зонами та формування циркуляційного ядра із замкнутими контурами руху. Максимальні швидкості (0,82–2,2 м/с) спостерігаються у відкритому шарі, мінімальні (~0,041 м/с) – у пасивній зоні. Порівняння з математичною моделлю показало збіжність із похибкою 4–15 %, що підтверджує адекватність моделювання. Розроблена методологія, що поєднує відеоаналіз, інтерполяцію, числове моделювання та статистичну обробку, забезпечує отримання точних кінематичних характеристик руху сипких матеріалів у барабані, що обертається. Результати підтверджують інформативність та практичну придатність методики для інженерної практики та наукових досліджень, зокрема для оптимізації конструкцій, режимів роботи, удосконалення моделей та прогнозування поведінки матеріалів у промислових умовах.Документ Відкритий доступ Сферичні насадки тепломасообмінних колон (Класифікація та огляд конструкцій)(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Мікульонок, Ігор Олегович; Іваненко, Олена ІванівнаОдними з найбільш поширених контактних елементів колонних тепломасобмінних апаратів, які використовуються в хімічній, нафтохімічній, нафтопереробній, харчовій, мікробіологічній, теплоенергетичній галузях промисловості, а також системах очищення рідких і газових промислових потоків є насадки, чи не найбільш простими серед яких є сферичні насадки – виготовлені зазвичай з фарфору, скла, кераміки, металу або полімерного матеріалу кулі чи сферичні оболонки. Як і більш поширена кільцева циліндрична сферична насадка характеризується високою технологічністю та універсальністю, проте одночасно вона має такі недоліки як низькі питому поверхню й вільний об’єм, а також високу матеріалоємність. Завдяки своїй симетричній та обтічній формі сферична насадка в цілому або сферичні компоненти насадки широко використовуються як рухлива насадка, зокрема в тепломасобмінних апаратах псевдозрідженого шару. Останнім часом на заміну більш простій сферичній насадці у вигляді суцільних куль, які вирізняються високою матеріалоємністю, приходять більш легкі насадки у вигляді сферичних оболонок з різноманітними елементами для турбулізації та збільшення питомої поверхні.Документ Відкритий доступ Чисельне моделювання процесу перемішування полімернї композиції в каналі статичного змішувача(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Сівецький, Володимир Іванович; Мальчевський, Олексій ТарасовичНаведено порівняльні результати чисельного моделювання процесу перемішування двофазної полімерної композиції у пропорції 50/50 в каналах базового статичного змішувача типу Kenics та розробленого лопатевого статичного змішувача в різних його конфігураціях, які дають уявлення щодо ефективності запропонованого змішувача в порівнянні із базовим. Для опису реологічних властивостей полімерного розплаву використано модель в’язкості Берда-Карро, яка найбільш адекватно відображає неньютонівську поведінку полімерів. Система рівнянь, що включає рівняння імпульсу, енергії, нерозривності та об’ємної частки вторинної фази, була реалізована у програмному середовищі ANSYS Fluent із застосуванням методу скінченних елементів. Базовим об’єктом порівняння виступав статичний змішувач Kenics із традиційними геометричними параметрами, а саме: кут повороту елементів 120°, розташування сусідніх елементів під кутом 90°. Для лопатевого статичного змішувача розглядався більш широкий різновид конфігурації геометрії: товщина елементів (10, 15 та 20 мм) та кути їх взаємного повороту (45° і 90°).