Дисертації
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/106
Browse
10 results
Search Results
Item Моделі та методи інформаційної технології оцінки стану мікромереж з відновлюваними джерелами енергії(Сумський державний університет, 2025) Холявка, Євген Петрович; Kholiavka, Yevhen PetrovychДисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної науково-прикладної задачі підвищення ефективності підтримки прийняття рішень при управлінні енергетичними мікромережами з відновлюваними джерелами енергії шляхом розроблення моделей та методів інформаційної технології оцінювання функціонального стану мікромереж в умовах невизначеності. У рамках дослідження створено інформаційну технологію, що реалізує системний підхід до автоматизованого аналізу технічного стану мікромереж на основі даних часових рядів. Запропоновано гібридні методи прогнозування споживання, генерації електричної енергії та пікового навантаження на енергетичну мікромережу, удосконалено підходи до обробки та аналізу вхідних даних, реалізовано механізми інтеграції результатів прогнозування із засобами нечіткого логічного виведення для побудови інтерпретованої оцінки технічного стану. Застосування розробленої інформаційної технології дозволяє підвищити точність виявлення критичних сценаріїв функціонування мікромереж, забезпечити адаптивність моделей до мінливих умов, а також сформувати рекомендації щодо керувальних рішень. У першому розділі дисертації здійснено комплексний аналіз сучасного стану впровадження інформаційних технологій у процеси керування енергетичними мікромережами з відновлюваними джерелами енергії. На основі широкого огляду літератури та нормативно-технічних документів висвітлено основні напрями цифровізації енергетики, серед яких провідну роль відіграють технології Інтернету речей, цифрові двійники, хмарні платформи, SCADA- системи та інструменти предиктивного обслуговування. Особливу увагу приділено трансформації енергетичного сектору під впливом декарбонізації, кліматичних викликів і зростання частки ВДЕ, що зумовлює перехід до децентралізованих систем із високим рівнем автономності. Детально проаналізовано архітектуру мікромереж, принципи їхньої побудови та функціонування, а також особливості керування потоками енергії в умовах нестабільної генерації та сезонної варіативності навантажень. Висвітлено підходи до моніторингу стану мікромереж із використанням сенсорних систем, SCADA та IoT-платформ, що дозволяють здійснювати безперервний збір даних, виявляти аномалії та забезпечувати адаптивне управління. Розглянуто сучасні методи прогнозування часових рядів, зокрема ARIMA, SARIMA, ETS, LSTM, BiLSTM, Random Forest та інші, порівняно їхню ефективність у коротко- та середньостроковому горизонті. Систематизовано інструменти підтримки прийняття рішень в умовах невизначеності, серед яких виділено багатокритеріальні методи (AHP, TOPSIS), дерева рішень і нечітку логіку, які забезпечують можливість інтерпретації результатів і обґрунтування керувальних дій. Виявлено, що існуючі інформаційні системи не реалізують функції комплексного оцінювання функціонального стану мікромереж, що обґрунтовує необхідність створення нової адаптивної інформаційної технології, яка інтегрує прогнозну аналітику, інтелектуальні моделі й механізми логічного виведення для забезпечення стійкої роботи енергосистем в умовах збурень і динамічних змін. Другий розділ присвячено формалізації процесів прогнозування параметрів мікромереж із відновлювальними джерелами енергії, з урахуванням їхньої стохастичної природи, сезонної варіативності та чутливості до зовнішніх впливів. У розділі обґрунтовано вибір підходів до побудови моделей на основі часових рядів, визначено методи обробки та трансформації вхідних даних, що включають фільтрацію шумів, масштабування значень, заповнення пропущених спостережень, усунення аномалій, а також побудову ознак за допомогою лагових змінних і декомпозиції трендових та сезонних компонент. Запропоновано функціональну схему обробки даних для забезпечення їх структурованості й готовності до навчання прогнозних моделей. Описано архітектури моделей машинного навчання, орієнтованих на прогнозування генерації електроенергії від фотоелектричних установок, вітрових турбін і акумуляторних систем, із використанням фізико-кліматичних параметрів як предикторів. Продемонстровано ефективність застосування глибоких рекурентних нейронних мереж, зокрема LSTM та Bidirectional LSTM, для врахування часових залежностей і нелінійних зв’язків між змінними. Окрему увагу приділено прогнозуванню споживання електричної енергії для різних категорій користувачів мікромереж – побутових, промислових, інфраструктурних і комерційних. Реалізовано підхід до класифікації типів споживачів на основі профілів навантаження, часової структури даних та характеру зовнішніх впливів. Для кожної категорії побудовано окремі моделі з урахуванням специфічних вхідних ознак, що дозволило підвищити точність прогнозування на різних часових інтервалах. Проведено валідацію нейромережевих моделей на реальних даних, що дозволяє оцінити їхню точність та придатність до застосування в рамках запропонованої інформаційної технології. Третій розділ присвячено розробці методів прогнозування пікового споживання електроенергії та оцінювання функціонального стану енергетичних мікромереж. Обґрунтовано потребу в своєчасному виявленні дефіцитів електроенергії для запобігання порушенням балансу потужності за умов інтеграції відновлювальних джерел. Запропоновано метод визначення пікових навантажень на основі аналізу часових рядів, що дозволяє локалізувати критичні режими в межах доби, та прогнозну модель на основі рекурентної нейронної мережі типу LSTM, яка демонструє високу точність прогнозування навантажень. У межах задачі оцінювання стану мікромереж розроблено формалізований підхід до представлення сценаріїв функціонування з урахуванням генерації, споживання та накопичення енергії. На основі сформованих ознак реалізовано систему нечіткого логічного виведення типу Мамдані, яка здійснює класифікацію поточного стану як «стабільний», «ризикований» або «дефіцитний». Запропоновано логіку реагування на виявлені стани та сформовано набір керувальних дій, що включають корекцію графіків, керування зарядом накопичувачів і використання резервних джерел. Експериментальні результати підтверджують ефективність і практичну придатність розробленого підходу. Четвертий розділ дисертації присвячено побудові та реалізації інформаційної технології оцінювання функціонального стану енергетичних мікромереж. Ключовим елементом запропонованої технології є моделі прогнозування енергоспоживання та генерації, реалізовані на базі двонаправлених рекурентних нейронних мереж, здатних враховувати сезонні коливання і вплив погодних умов. Згенеровані прогнози передаються до підсистеми виявлення пікових навантажень, яка ідентифікує критичні інтервали часу з високою ймовірністю перевантаження. Виходячи з цих даних, система нечіткого логічного виведення оцінює поточний стан мікромережі, класифікуючи його як стабільний, нестабільний або дефіцитний. З метою забезпечення адаптивності реалізовано механізми параметризації моделей, налаштування правил нечіткої логіки та інтеграції з зовнішніми метеосервісами. На основі результатів оцінювання формуються рекомендації щодо керування мікромережею з урахуванням поточного та прогнозованого навантаження. Розроблена інформаційна технологія охоплює повний цикл обробки даних – від сенсорного моніторингу до формування керувальних рішень – та включає модулі збору, нормалізації, прогнозування й аналітики. Значну увагу приділено попередній обробці часових рядів: фільтрації, логарифмуванню, виявленню аномалій, кодуванню ознак і виокремленню трендів. Архітектура аналітичної підсистеми реалізована у мікросервісному середовищі з централізованим API, Redis-брокером, Docker-контейнерами та Kubernetes-оркестрацією. Компоненти взаємодіють асинхронно через REST API з логуванням у стеку ELK, CI/CD-процесами та моніторингом виконання моделей. Апробація результатів дослідження підтверджує ефективність розроблених математичних моделей та технологій для управління мікромережами з відновлювальними джерелами енергії. Запропоновані рішення дозволяють покращити точність прогнозування навантажень, зменшити ризики дефіциту електроенергії та забезпечити більшу стабільність енергетичних систем. Розроблені методи та моделі надають нові можливості для адаптивного управління мікромережами з урахуванням прогнозованого функціонального стану системи, що має ключове значення для підвищення ефективності, надійності та стійкості енергетичної інфраструктури. Своєчасне виявлення критичних режимів, підтримка рішень щодо їх коригування, а також трансформація споживчих сценаріїв і конфігурацій мікромережі дозволяють оперативно реагувати на змінні умови функціонування. Одержані наукові результати дослідження у вигляді математичних моделей, методів та інформаційної технології оцінювання стану мікромереж з відновлювальними джерелами енергії були впроваджені в ТОВ «Андрекс» (м. Суми) для оцінювання стану енергетичної мікромережі промислового комплексу як складової програмного забезпечення енергетичного моніторингу, а також у навчальний процес Сумського державного університету та під час виконання науково-дослідної тематики «Моделі та методи інформаційної технології оцінки стану мікромереж з відновлюваними джерелами енергії»Item Вплив багатошпаринних ущільнень на герметичність та вібронадійність відцентрових насосів(Сумський державний університет, 2021) Позовний, Олександр Олександрович; Позовный, Александр Александрович; Pozovnyi, Oleksandr OleksandrovychДисертаційна робота присвячена розробленню методики розрахунку та вдосконаленню геометрії багатошпаринних ущільнень відцентрових насосів. Наукове обґрунтування та опрацювання методики визначення статичних і динамічних силових характеристик та уточнений розрахунок величини витоків в багатошпаринних ущільненнях дають змогу покращити вже існуючі конструкції та підвищити енергоефективність при забезпеченні допустимо низького рівню вібрацій роторів відцентрових насосів. На основі аналізу літературних джерел встановлено можливість підвищення загального коефіцієнту корисної дії (К.К.Д.) відцентрових насосів за рахунок зменшення об’ємних втрат на передніх та міжступеневих шпаринних ущільненнях при великих значеннях перепадів тиску та швидкостях обертання роторів. Це можливо за рахунок використання багатошпаринних ущільнень. Конструкції таких ущільнень створюється послідовно розміщеними дроселями, з’єднаними між собою камерами, коефіцієнт гідравлічних втрат яких приблизно дорівнює сумі коефіцієнтів втрат всіх дроселів. Відповідно зменшується витоки через ущільнення. З літератури стає зрозумілим, що в таких ущільненнях, як і у звичайних одношпаринних, не тільки обмежуються втрати, а й внаслідок високих значень перепадів тиску виникають радіальні сили, які впливають на динамічні характеристики роторів відцентрових насосів, тобто вони виконують функції гідродинамічних опор і можуть, як стабілізувати ротор, так і викликати втрату його динамічної стійкості. Для визначення розподілу тиску в короткому кільцевому каналі з відповідними граничними умовами прийнято рівняння течії в’язкої нестисливої рідини (рівняння Рейнольдса). Отримані аналітичні залежності для розрахунку радіальних сил, що виникають в кільцевих дроселях двохшпаринних і трьохшпаринних ущільнень, зумовлені радіальним зміщення вала та перекосом осей ротора та статора. Проведена оцінка впливу конусності щілин на силові коефіцієнти багатошпаринного ущільнення. Розглядаються сили, зумовлені осьовим перепадом тиску p F і потоком витіснення: дисипативна сила d F і циркуляційна сила сF , які можуть привести до втрати стійкості, яка супроводжується автоколиваннями ротора з великою амплітудою. Інерційні сили (гіроскопічна і сила інерції), зважаючи на їх відносно малі значення, не враховуються. Отримані аналітичні залежності для визначення амплітуди та фази вимушених радіальних коливань вала, а також визначення умови його стійкості. Також розглянуті вільні коливання ротора в багатошпаринному ущільненні та отримані частоти власних коливань системи ротор-ущільнення з врахуванням демпфірування в залежності від частоти обертання при різних значеннях ущільнювального тиску. Виконано порівняння величин динамічних коефіцієнтів та витоків двох- та трьохшпаринних ущільнень з одношпаринним ущільненням при умові використання достатньо великих камер, яке демонструє суттєві переваги багатошпаринних ущільнень. Так, наприклад, трьохшпаринне ущільнення з однаковим радіальним зазором всіх шпарин ущільнення має у середньому на 48,5 % більші динамічні коефіцієнти, та на 41,2 % менші витоки, а подібне двохшпаринне ущільнення має на 15 % більшу пряму жорсткість та на 9,1 % більше пряме демпфірування та на 20,6 % менші витоки. Для проведення експериментальних досліджень на базі проблемної лабораторії гермомеханіки та вібродіагностики кафедри комп’ютерної механіки імені Володимира Марцинковського виконана модернізація існуючої експериментальної установки для досліджень одношпаринних ущільнень. Установка забезпечує подачу ущільнювального тиску від 0 до 1 МПа, при умові достатнього гасіння його пульсацій, при величині витоків до 1,2 л/с та частоті обертання вала - 8000 об/хв. Виконувались експериментальні дослідження трьохшпариного ущільнення двох варіантів конструкцій: з однаковими радіальними зазорами на кожній шпарині і з вдвічі збільшеним радіальним зазором на другій шпарині при двох осьових розмірах з’єднувальних камер – 1 та 3 мм. Для визначення впливу радіальної та тангенціальної сил, окремо проведені дослідження як з не обертовим, так і з обертовим валом. В експериментальних дослідженнях з не обертовим валом проведено вимірювання розподілу тиску по довжині першої шпарини та в з’єднувальній камері на виході з неї у двох протилежних радіальних положеннях вала – у місці з мінімальним та максимальним радіальним зазором; та сумарних витоків з ущільнення в залежності від радіального зміщення вала (ексцентриситету) в діапазоні 0,04-0,16 мм при різній величині ущільнювального тиску 1,25; 2,5; 5; 7,5, 10 атм. Отримані результати по розподілу гідростатичного тиску по довжині першої шпарини показали, що перший варіант конструкції трьохшпаринного ущільнення має децентруючу радіальну гідростатичну силу, яка підвищується зі збільшенням радіального зміщення валу та зменшується при збільшені осьового розміру з’єднувальних камер. У другому варіанті конструкції радіальна гідростатична сила на першій шпарині у більшості випадків має центруючу дію, та сумарна гідростатична радіальна сила збільшується зі збільшенням радіального зміщення вала і осьового розміру з’єднувальних камер. Величина витоків дещо зменшується з радіальним зміщенням валу для першого варіанту конструкції, але має суттєво більшу величину і майже не змінюється як від радіального зміщення, так від збільшення осьового розміру камер. Порівняння величини витоків отриманих за допомогою аналітичних залежностей з експериментальними даними для конструкцій трьохшпаринних ущільнень дало максимальну похибку 3,3 %, що підтверджує достатню адекватність обраної теоретичної моделі. Помічено, що під час експериментальних досліджень в першому варіанті конструкції при осьовому розмірі з’єднувальних камер 3 мм при відсутності власного обертання спостерігався прецесійний рух вала, траєкторія якого відстежувалась на екрані осцилографа. В експериментальних дослідженнях з обертальним валом отримані амплітудно-частотні характеристики (АЧХ), траєкторії руху та значення витоків в залежності від частоти обертання вала при різних значеннях ущільнювального тиску. Визначено, що у більшій частині досліджуваного діапазону параметрів, загальне число Рейнольдса у трьохшпаринному ущільненні відповідає турбулентному режиму течії. Аналіз АЧХ показав, що у другому варіанті конструкції ущільнення з удвоєним радіальним зазором другої шпарини та збільшеним осьовим розміром з’єднувальних камер при збільшенні ущільнювального тиску суттєво збільшуються значення критичних швидкостей. В першому варіанті конструкції зі зменшеним осьовим розміром з’єднувальної камери тенденція є зворотною. Для обох варіантів конструкцій зі збільшенням ущільнювального тиску дещо збільшуються критичні амплітуди коливань. При чому, у другому варіанті конструкції трьохшпаринного ущільнення максимальна критична амплітуда коливань на 36 % менша. Аналіз траєкторій руху стінки вала підтверджує той факт, що найменшу величину амплітуди коливань має другий варіант конструкції ущільнення зі збільшеним осьовим розміром з’єднувальних камер. Також підтверджено, що як і у традиційних шпаринних ущільненнях, витоки зменшуються зі збільшенням частоти обертання вала. Порівняння експериментально отриманих амплітудно-частотних характеристик(АЧХ) з АЧХ отриманими за аналітичними залежностями, показало краще їх співпадіння для другого варіанту конструкції зі збільшеними з’єднувальними камерами. Так максимальна відносна похибка дорівнювала 15 %. Це пояснюється тим, що в аналітичних розрахунках не враховується рух рідини в циліндричних каналах з’єднувальних камер. Для дослідження гідродинаміки течії рідини у циліндричних каналах багатошпаринного ущільнення використовувався програмний комплекс ANSYS CFX, в якому за допомогою метода скінченних об’ємів елементів розв’язувалися рівняння Нав'є-Стокса осереднені за Рейнольдсом, які замикались k-ɛ моделлю турбулентності. Розглядалась ізотермічна течія рідини (води). Точність використання вищенаведеної моделі турбулентності підтверджується наявними в літературі результатами розрахунків шпаринних ущільнень. Проведені розрахункові дослідження трьохшпаринних та двохшпаринних ущільнень в стаціонарній та нестаціонарній постановках. Отримані поля швидкостей, розподіли тиску та значення витоків. В стаціонарній постановці розглядалось радіальне зміщення валу без урахування його власного обертання. Порівняння отриманих розподілів гідростатичного тиску з результатами експериментальних досліджень показало, що максимальна похибка між результатами розрахунків та експериментів для конструкцій трьохшпаринного ущільнення склала 12,4 %, а максимальна відносна різниця за величиною витоків склала 15% при максимальному значенні величини радіального зміщення вала. Виникнення в експериментальних дослідженнях прецесії вала без його власного обертання в першому варіанті конструкції пояснюється результатами розрахункових досліджень. Так, радіальні коливання вала вздовж вертикальної осі, які викликані децентруючою силою в цьому напрямку, при мінімальному випадковому стаціонарному зміщенні валу в горизонтальному напрямку, можуть викликати додаткові радіальні коливання в цьому напрямку. Це пов’язано з виникненням негативного демпфірування в першому варіанті конструкції трьохшпаринного ущільнення. В нестаціонарній постановці розглядався рух вала за циліндричною траєкторію при прямій синхронній прицесії. Величина ексцентриситету дорівнювала 10 % від величини зазора. За відомими аналітичним залежностями, за величинами радіальних та тангенціальних сил, отриманими в розрахункових дослідженнях, оцінювались динамічні коефіцієнти жорсткості та демпфірування багатошпаринних ущільнень. Нестаціонарний аналіз динаміки валу в трьохшпаринному ущільненні показав, що максимальні сумарні значення динамічних коефіцієнтів має другий варіант конструкції зі збільшеною камерою. Основні динамічні коефіцієнти – прямі жорсткості і демпфірування та перехресне демпфірування мають позитивне значення, негативне значення перехресної жорсткості лише збільшує стабілізуючу дію сил на вал в цьому варіанті конструкції ущільнення. Що також підтверджується результатами експериментальних досліджень. Подальше намагання покращити динамічні характеристики вала в трьохшпаринних ущільненнях за рахунок використання нових конструкцій з гальмами та обертовими лопатками, які встановлюються на стаціонарних та роторних елементах з’єднувальних камер, не дало очікуваного результату. Так, пряма жорсткість має негативну величину для цих конструкцій ущільнень. Присутність гальм та лопаток не зменшує, а навпаки збільшує перехресну жорсткість в конструкції трьохшпаринного ущільнення. Виконані розрахункові дослідження турбулентної течії нестисливої рідини для трьох варіантів конструкцій двохшпаринного ущільнення: базової конструкції (змінювався лише осьовий розмір з’єднувальної камери), конструкції з радіальною проточкою на зовнішньому радіусі та конструкції з радіальною проточкою на внутрішньому радіусі з’єднувальної камери. Розрахункові дослідження в стаціонарній і нестаціонарній постановках показали більшу ефективність другого варіанту конструкції, який має найбільшу величину радіальної гідростатичної центруючої сили і змінення направлення сили відбувається при менших осьових розмірах з’єднувальної камери, та відповідно має найбільші значення прямої жорсткості та демпфірування. В результаті проведених розрахункових досліджень видані практичні рекомендації по величині осьового розміру і конструкції з’єднувальної камери та проаналізовано вплив з’єднувальної камери на гідродинамічні сили, які виникають в циліндричних зазорах двохшпаринних ущільнень. Достовірність отриманих наукових положень і результатів забезпечується: достатнім узгодженням розрахункових та експериментальних даних; використанням методів і засобів вимірювання, що забезпечують допустиму похибку експериментального визначення основних величин.Item Концентрування водних розчинів малолетких рідин в плівковому апараті з протоком нейтрального газу(Сумський державний університет, 2021) Костюченко, Євген Володимирович; Костюченко, Евгений Владимирович; Kostiuchenko, Yevhen VolodymyrovychДисертаційна робота присвячена дослідженню закономірностей процесу концентрування водних розчинів малолетких рідин у стікаючій плівці випаровуванням в перехресний потік нейтрального газу і використанню результатів цих досліджень для створення нової конструкції концентратора та методики його розрахунку. Такий концентратор дозволяє проводити безвакуумне концентрування розчинів при температурі нижче температури їх кипіння, що, зважаючи на високі температури кипіння мололетких рідин, дає можливість знизити енерговитрати й відмовитися від дефіцитних видів палива, що використовується для нагрівання розчину. Відповідно до мети та поставлених задач, дослідження мали характер комплексних, оскільки були використані як теоретичні так експериментальні методи, які знайшли своє застосування у концентруванні водних розчинів. Теоретичні дослідження проводили використовуючи метод математичного моделювання, який полягав у формулюванні спрощених фізичних уявлень про процеси, що вивчаються, і опис їх системою диференційних та інтегральних рівнянь. Розрахунки, пов'язані з моделюванням і обробкою експериментальних даних проводили за допомогою програмного забезпечення Microsoft Excel, Mathcad. У дисертації наведені результати моделювання гідродинаміки і тепломасоперенесення стікаючої плівки індивідуальної (однокомпонентної) рідини, що випаровується в перехресний потік нейтрального газу з використанням розробленої математичної моделі. Ці результати показали закономірності зміни товщини, швидкості стікання і температури плівки за її довжиною, а також температури газу над плівкою. Встановлено, що інтенсивність випаровування рідини з плівки при її перехресному напрямку руху щодо газового потоку більше, ніж при прямоточному напрямку і може перевищувати інтенсивність випаровування при протиточному напрямку. Температура плівки рідини, що випаровується в перехресний потік нейтрального газу, при віддаленні від її початкового перерізу досягає усталеного значення, а при подальшому збільшенні відстані від цього перерізу рідина повністю випаровується. Розроблено алгоритм розрахунку відстаней, на яких відбуваються ці явища. Температура газу над плівкою за довжиною плівки змінюється несуттєво, але за своїм характером ця зміна відповідає зміні температурі плівки, і також досягає усталеного значення. В ході експериментальних досліджень використовували методи фізичного моделювання із застосуванням теорії подібності, статистичної обробки експериментальних даних. Вхідні та вихідні параметри досліджуваних процесів на експериментальній установці визначали манометричним, термометричним і об'ємним методами вимірювання. А концентрацію водних розчинів гліцерину, який використовувався в якості модельної рідини, вимірювали ареометричним і рефрактометричним методами. На підставі експериментального дослідження тепломасоперенесення в стікаючій плівці води, що випаровується в перехресний потік повітря, встановлені значення коефіцієнта тепловіддачі від поверхні до стікаючої з неї плівки, а також коефіцієнтів тепло – і масовіддачі від плівки до повітряного потоку. Показано, що залежності коефіцієнтів тепло – і масовіддачі від початкового потоку рідини проходять через мінімум, відповідний 𝑅𝑒ж≈500, що свідчить про перехід від ламінарного режиму течії плівки до турбулентного в умовах, що розглядаються. Встановлено залежність цих коефіцієнтів від параметрів процесу тепломасоперенесення для обох режимів. На підставі математичної обробки експериментальних даних були отримані емпіричні рівняння для їх розрахунку. Отримані результати математичного моделювання та експериментального дослідження випаровування індивідуальної рідини зі стікаючої її плівки стали основою для розробки математичної моделі і дослідження процесу концентрування водних розчинів малолетких рідин в стікаючій плівці випаровуванням в перехресний потік нейтрального газу. За допомогою цієї моделі встановлено закономірності зміни складу розчину за довжиною плівки та інтенсивності процесу концентрування. Показано, що концентрація розчину на початку плівки змінюється лінійно, потім відбувається її різкий підйом, що триває до повного випаровування води. Такий характер зміни концентрації розчину за довжиною плівки пов'язаний з розподілом температури плівки. Різкий підйом концентрації відповідає усталеному значенню температури. Встановлено, що інтенсивність процесів концентрування зростає зі зменшенням початкового потоку розчину і його початкової концентрації, а також зі збільшенням початкової температури розчину, температури поверхні стінки, на якій стікає плівка й початкової температури повітря, що надходить в простір над плівкою. Зі збільшенням швидкості повітря інтенсивність концентрування падає. Проведено експериментальне дослідження процесу концентрування водних розчинів гліцерину в їх стікаючій плівці в умовах випаровування в потік повітря, в результаті якого визначені коефіцієнти тепло – і масовіддачі, що являються параметрами розробленої математичної моделі. Встановлено, що в дослідженому діапазоні зміни параметрів процесу для низько концентрованих розчинів гліцерину, як і для води, характерний перехід від ламінарного режиму стікання плівки до турбулентного, для розчинів з підвищеною концентрацією гліцерину такий перехід відсутній і плівка стікає тільки в ламінарному режимі. У дисертації на основі експериментальних досліджень показано прояв капілярних ефектів за умов стіканні плівки рідини, що випаровується в перехресний газовий потік, який виражається зменшенням ширини плівки. Також встановлені закономірності цього зменшення для плівок води й водних розчинів гліцерину залежно від параметрів процесу стікання. Для води і водних розчинів гліцерину така зміна ширини плівки може досягати 50-80%. Найбільший вплив на зменшення ширини плівки за таких умов дають початковий потік рідини та температура поверхні стікання. Для коригування поверхні випаровування плівки, визначеної на основі технологічного розрахунку, була введена величина ширини середньої поверхні випаровування плівки. Результатами експериментального дослідження впливу параметрів процесу стікання плівки води й водних розчинів гліцерину на ширину середньої поверхні випаровування стали узагальнені емпіричні закономірності, що пов'язують коригувальний коефіцієнт з основними параметрами процесу стікання. На основі проведених в дисертаційній роботі теоретичних і експериментальних досліджень закономірностей стікання і тепломасоперенесення в плівці рідини, а також моделювання процесу концентрування водних розчинів малолетких рідин в стікаючій плівці розроблена нова конструкція і методика розрахунку плівкового концентратора таких розчинів. Конструкція заснована на використанні плоско–паралельної (пластинчастої) насадки, що дозволяє забезпечити перехресну взаємодію стікаючої плівки рідини з газовим потоком. Елементи насадки (пластини) мають внутрішні порожнини, де проходить теплоносій, що нагріває плівку розчину, яка стікає з її зовнішньої поверхні. Методика розрахунку випробувана на конкретному прикладі розрахунку концентратора водного розчину гліцерину. Її апробація показала, що для підвищення концентрації цього розчину від 6 до 30% (мас.) з продуктивністю в 2,0 т/год необхідна робоча висота плоско – паралельної насадки рівна 1,62 м. Розроблену методику розрахунку такого апарату та ескізний проект на концентратор прийнятий Державним науково – дослідним інститутом хімічних продуктів у розробку директивного технологічного процесу та проектування фази регенерації відпрацьованої кислотної суміші виробництва нітратів целюлози. Результати дисертаційних досліджень впроваджені в учбовий процес при викладанні дисциплін "Процеси і апарати хімічних виробництв" та "Технологія виробництва спеціальних високомолекулярних сполук" на кафедрі хімічної технології високомолекулярних сполук Шосткинського інституту СумДУ.Item Наукові та прикладні основи магніторідинної герметизації, що забезпечує екологічну безпеку шкідливих виробництв(Сумський державний університет, 2020) Радіонов, О.В.Дисертаційна праця присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми зниження рівня техногенного навантаження небезпечних виробництв шляхом створення умов їхньої безаварійної роботи, усунення відмов на устаткуванні, що експлуатується, а також загроз травматизму обслуговуючого персоналу шляхом застосування в елементах технічних систем магніторідинних герметизуючих комплексів. Виявлені основні проблеми і причини виходу з ладу технологічного обладнання, зокрема нездатність штатних ущільнювальних систем забезпечити повну герметичність. Обгрунтовано науково-методологічний підхід до вирішення проблеми про недопущення накопичення дефектів та подальшого розвитку аварійних ситуацій шляхом застосування магніторідинних герметизуючих комплексів, що дозволило підвищити рівень екологічної безпеки небезпечних виробництв. Проведені дослідження фізико-хімічних та експлуатаційних властивостей магнітних рідин і магніторідинних герметизаторів. Отримані такі наукові результати: температурний розігрів технічних магнітних рідин за всіх швидкостей зсуву, коли магнітні сили домінують над відцентровими, не перевищує 5°С; забезпечення надійної експлуатації при збільшених зазорах відбувається шляхом самокорекції за допомогою додавання феромагнітного мікронного порошку; розроблена мультифізична математична модель дала можливість дослідити процеси та явища різної фізичної природи, та підстави обґрунтувати можливість збільшення зазору до 0,8 мм і забезпечення стійкої працездатності до лінійних швидкостей 35 м/с. Вперше обгрунтовано та реалізовано принцип оцінки рівня техногенної безпеки небезпечних виробництв, який розвиває методологію системних досліджень в екологічній безпеці та уможливлює створення комплексних підходів до зниження ризику техногенних аварій шляхом розроблення конструктивних рішень МРГК, що дозволило до 7 разів зменшити величину техногенного ризику. Практична значущість роботи підтверджена результатами впровадження екологічно безпечних конструктивних і технологічних рішень із проектування МРГК, що дало можливість організувати експлуатацію близько 4000 МРГК на майже 200 промислових підприємствах небезпечних виробництв у семи країнах, а також патентами України на винахід.Item Моделювання техногенного впливу об'єктів теплоенергетики на гідросферу(Сумський державний університет, 2018) М'якаєва, Г.М.Дисертаційна робота присвячена актуальній проблемі зменшення техногенного навантаження на гідросферу від об’єктів теплоенергетики шляхом моделювання та прогнозування процесів поширення забруднюючих речовин у зоні їх розташування. Результати роботи пройшли апробацію та були впроваджені. У результаті проведених досліджень розроблена математична модель перенесення забруднюючих речовин по профілю ґрунту. Урахування зміни напору та водонасичення в залежності від інтенсивності опадів, кліматичних умов, дозволило провести прогнозування стану підземних вод у зоні аерації об’єктів теплоенергетики та при фільтрації із золошлаконакопичувача. На основі методу скінченних елементів розроблені алгоритми чисельного рішення задач профільної фільтрації та масоперенесення ЗР. Для оцінки впливу об’єктів теплоенергетики, які працюють на твердому паливі, на стан прилеглих територій та виявлення шляхів міграції забруднюючих речовин проведені дослідження снігового покриву, ґрунтів та рослинності на вміст важких металів в зоні розташування Сумської ТЕЦ, які показали, що підприємство чинить негативний вплив на прилеглі території. Особливу небезпеку для гідросфери становить золощлаконакопичувач. З метою зменшення впливу місць складування золошлакових відходів на гідросферу розроблено заходи, які передбачають улаштування захисного екрану в золощлаконакопичувачі та переробку золошлаків. У результаті проведених досліджень підтверджена можливість використання місцевих глинистих матеріалів у якості сорбентів. Для розробки пропозицій щодо зменшення кількості відходів було проведене обстеження золошлаків Сумської ТЕЦ, яке показало можливість їх використання в будівництві.Item Оцінка техногенного навантаження на придорожні екосистеми(Сумський державний університет, 2018) Васькіна, Ірина Валеріївна; Васькина, Ирина Валерьевна; Vaskina, Iryna ValeriivnaДисертаційна робота присвячена актуальній проблемі оцінки та прогнозування техногенного навантаження на придорожні екосистеми, що створюється викидами автомобільного транспорту. Результати роботи пройшли достатню апробацію та були впроваджені. В результаті проведених досліджень удосконалено методику оцінки кількості викидів від автотранспорту. Запропоновано використання режимно-технічного коефіцієнта, який враховує такі показники, як аеродинамічний опір автотранспортного засобу потоку повітря, дорожні умови, технічний стан автотранспорту, щільність транспортного потоку, атмосферно-метеорологічні умови тощо. Одержано аналітичні залежності для прогнозних оцінок концентрацій забруднювачів у повітрі, що дозволяє визначити середні концентрації газоподібних та твердих складових викидів і враховує дифузійні процеси в приземному шарі повітря та нестаціонарність транспортного потоку. Розроблено математичну модель, розчинності полютантів у дощових стоках та їх міграції у ґрунті. На їх основі запропоновано алгоритм прогнозування забруднення придорожніх екосистем газоподібними домішками й аерозолями, зокрема розчинними у дощових водах. Проаналізовано особливості техногенного впливу автомагістралей різної категорії на придорожні екосистеми з використанням біоіндикаційних методів. Запропоновано комплексну шкалу оцінки техногенного навантаження на придорожні екосистеми, користуючись якою можна визначити рівень техногенного навантаження на придорожні екосистеми за станом різних компонентів.Item Очищення робочих рідин повнопотоковим гідродинамічним фільтром з обертовим перфорованим циліндром та бункером для осаду(Сумський державний університет, 2018) Браженко, В.М.В дисертації вирішена актуальна науково-технічна задача – підвищення ефективності очищення робочих рідин від механічних частинок повнопотоковим гідродинамічним фільтром, а саме ротаційним, в якому запропоновано використовувати у якості фільтроелемента обертовий перфорований циліндр та бункер для осаду для збору відсепарованих частинок. На основі чисельного моделювання, яке базується на усереднених по Рейнольдсу рівняннях Нав’є-Стокса (RANS) зі застосуванням моделі турбулентності переносу зсувних напруг (SST k-ω модель) Ментера, проведено дослідження течії несучої рідини біля обертової фільтруючої поверхні та області бункера для осаду ротаційного фільтра. Доведено нерівномірність протікання рідини у радіальному напрямку крізь перфорований циліндр. Крізь отвори розташовані біля вхідного перетину в робочу область проходить більше рідини ніж через отвори, які максимально віддалені від даного перетину, що негативно впливає на реалізацію гідродинамічного ефекту очищення. Досліджено еволюцію течії рідини біля отворів уздовж поверхні перфорованого циліндра в залежності від зміни параметрів Reφ, Rer та показано, що зі збільшенням Reφ, що характеризує обертовий рух рідини, збільшується перекриття отворів набігаючим потоком. У тривимірній постановці досліджено траєкторії руху завислих частинок біля проникної поверхні фільтроелемента, доведено здійснення гідродинамічного ефекту очищення для перфорованого циліндра в якості фільтроелемента при різних режимах течії та відмічено наявність «буферної зони», яка виключає контакт частинок домішки з поверхнею проникного циліндра. На основі вісесиметричної постановки виявлено позитивний вплив обертання торцевої стінки фільтроелемента на гідродинаміку течії, що проявляється в стримуванні поширення вихрових зон з області бункера в робочу область фільтра, та утримання частинок у бункері. Отримано залежності ефективності очищення фільтра від відносного діаметру і густини частинок домішки та густини рідини при заданій конструкції фільтра. Визначено найвищу ефективність утримання частинок домішки в бункері циліндричної та конічної розбіжної форми. Проведено експериментальні дослідження, що підтвердили ефективність, яка складає 95 %, запропонованого пристрою очищення рідини АМГ-10 від частинок розміром 100…200 мкм, та адекватність отриманих теоретичних результатів реальним фізичним процесам. Розбіжність між розрахунковими й отриманими в результаті експерименту значеннями порівнюваних параметрів склала не більше 9 %.Item Поліпшення експлуатаційних характеристик об'ємних гідродвигунів поступального руху в складі гідроагрегатів шляхом компенсації впливу нерівномірної подачі насоса(Вид-во СумДУ, 2015) Чуйко, Всеволод Петрович; Чуйко, Всеволод Петрович; Chuiko, Vsevolod PetrovychДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Сумський державний університет, Суми, 2015 р. Вирішується важлива науково-практична задача: поліпшення експлуатаційних характеристик об’ємних гідродвигунів поступального руху у складі гідроагрегатів. Аналіз гідроагрегатів, у яких гідравлічними двигунами виконуються високоточні операції в умовах надвисокого тиску виявив складнощі в реалізації традиційних методів забезпечення рівня вібрації та точності руху його елементів. Дана робота присвячена дослідженню альтернативного методу забезпечення контрольованого руху вихідної ланки гідродвигуна при пульсуючій подачі насоса для випадку, коли традиційні методи гасіння пульсацій використовувати недоцільно. Вирішення даної задачі реалізується концепцією компенсації впливу нерівномірної подачі насоса за допомогою використання регульованого гідравлічного дроселя в зливній лінії гідроагрегатів. Уточнюються базові математичні залежності, об'єднані в математичну модель гідравлічного агрегату, призначеного для поздовжньої деформації шпильки в процесі монтажних операцій з корпусними частинами насоса. На базі математичної моделі визначаються параметри тиску та витрат у порожнинах гідроагрегатів, при забезпеченні яких рух вихідної ланки гідродвигуна буде рівномірним. Створена нова конструкція регульованого гідравлічного дроселя. Визначено, що максимальне відхилення від ідеального рівномірного руху із застосуванням дроселя зменшується у 3,1 рази відносно роботи системи без дроселя. Середнє відхилення від рівномірного руху із застосуванням регульованого гідравлічного дроселя зменшується у 3,5 рази. У роботі надаються рекомендації щодо застосування запропонованого методу та визначення параметрів елементів гідроагрегатів.Item Вплив конструктивних та режимних параметрів на енергетичні характеристики багатофункціонального гідродинамічного агрегату-гомогенізатора(Вид-во СумДУ, 2013) Овчаренко, Михайло Сергійович; Овчаренко, Михаил Сергеевич; Ovcharenko, Mykhailo SerhiiovychУ дисертаційній роботі наведені результати нового рішення наукової задачі, що полягає у встановленні впливу конструктивних параметрів проточної частини, режимних параметрів та характеристик робочого середовища на енергетичні та напірні характеристики багатофункціонального гідродинамічного агрегату-гомогенізатора. Наведені результати теоретичного узагальнення особливостей роботи існуючих агрегатів, що дозволило винайти новий напрямок удосконалення. Експериментальним шляхом знайдені залежності споживаної потужності від конструктивних та режимних параметрів. Розроблені математична модель та методика інженерного розрахунку ГАГ, що дозволяє значно спростити етап проектування агрегату. Наведені рекомендації щодо проектування ГАГ під різні технологічні процеси; рекомендації було отримано в результаті аналізу роботи підконтрольних промислових зразків в умовах реального виробництва. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30582Item Вексельний обіг в системі фінансових відносин(Науково-дослідний фінансовий інститут, 2002) Думанський, М.А.Дисертацію присвячено суті фінансової складової вексельного обігу, методів оцінки економічної природи векселя, їхнього використання в розв’язанні економічних проблем суб’єктів господарської діяльності, зокрема розв’язання кризи платежів. На основі аналізу та оцінки існуючих механізмів використання векселів визначено та обґрунтовано ступінь, зміст і значення вексельного обігу в становленні економічних ринкових відносин та сформульовані основні принципи їх ефективного застосування в розрахунках між підприємствами. В роботі запропоновано механізм проведення вексельного взаємозаліку, розроблена математична модель визначення його ефективності, обґрунтовані основні методологічні засади умов емісії векселів в залежності від ціни капіталу, виробничого і фінансового левериджу, визначені принципи функціонування ринку векселів – боргових цінних паперів.