Розглядається проблематика підвищення енергетичної ефективності побутових приладів, до складу яких входять абсорбційні безнасосні термотрансформатори з трикомпонентним робочим тілом, що складається з рідкого водоаміачного розчину та інертного газу. Робоче тіло абсорбційного термотрансформатора складається з природних компонентів і не впливає на екосистему планети. Абсорбційні термотрансформатори безшумні у роботі, мають тривалий ресурс та можливість використання різних типів джерел теплової енергії. Недоліком є менша, порівняно з компресійними аналогами, енергетична ефективність. Одним із напрямків підвищення енергетичної ефективності є розширення функціональних можливостей за рахунок використання тепла циклу термотрансформатора для отримання корисного ефекту в побуті. У цій частині розглянуто побутові прилади з додатковою тепловою камерою, в якій підтримується температура до 70 °С. При проектуванні таких комбінованих приладів необхідно провести експе-риментальні дослідження температурних режимів додаткової теплової камери, контактного теплообміну між дефлегматором термотрансформатора та проміжним теплопередаючим двофазним термосифоном. Доведено, що розробка теплової камери у складі комбінованого абсорбційного приладу для домашнього господарства є обґрунтованим та доцільним, а теплова камера може бути використана для розігріву, термостатування та сушіння різних харчових продуктів та лікарських трав. Доведено, що за наявності у порах стисненого пористого матеріалу на основі міді, пасти КПТ-8, ефективна теплопровідність у зоні контакту циліндричних тіл зростає у 4-5 разів. Проведені експериментальні дослідження дослідного зразка комбінованого побутового приладу на базі абсорбційного термотрансформатора показали, що наявність у конструкції додаткової теплової камери не впливає на роботу камер, що охолоджують. Енергоспоживання не перевищує нормативних вимог для холодильного обладнання
Визначені переваги та проблеми мікрохвильової обробки діелектричних матеріалів для виготовлення технічної кераміки, а також розглянуті методи вирішення негативних явищ, що можуть виникнути в процесі спікання кераміки в мікрохвильовому полі. Доведені унікальні особливості мікрохвильового спікання, серед яких швидке нагрівання матеріалу та скорочення часу з можливістю економії енергії до 90%; отримання набагато тонших та однорідних мікроструктур, що призводить до набагато кращих механічних властивостей; отримання нових матеріалів, які зазвичай неможливі за допомогою традиційних методів. Проведений аналіз взаємодії матеріалу з електромагнітним випромінюванням в мікрохвильовому діапазоні в залежності від діелектричних властивостей матеріалів, зокрема комплексної діелектричної проникності. Наголошується, що на даний час мікрохвильова технологія використовується для виробництва передової технічної кераміки, такої як мікрохвильові діелектричні компоненти (фільтри, резонатори, антени), вироби на основі карбіду вольфраму, кераміка надвисокої температури та реакційно-зв'язані композити. Наведені результати експериментальних досліджень процесу нагрівання в мікрохвильовому полі пресованого порошкового карбіду кремнію та оксиду алюмінію зі полівініловим спиртом та лігносульфонатом ЛСТ як сполученими. Проведений аналіз нерівномірності нагрівання зразків за товщиною. Визначено значення теплового ККД мікрохвильової камери та темп нагрівання пластини з пресованого порошку карбіду кремнію масою 0,165 кг при вихідній потужності магнетрону 800 Вт. Наведені результати апробації аналітичної залежності для розрахунку локальної температури діелектричного матеріалу в умовах дії мікрохвильового поля як внутрішніх джерел енергії. Представлені результати аналізу кривих температур при нагріванні діоксиду алюмінію із застосуванням сполучного 10% ЛСТ у мікрохвильовій камері та визначений темп нагрівання. Наголошується, що зростання темпу нагрівання після 150 оС обумовлено продуктами терморозпаду сполученого
У статті розглянуто практичні аспекти використання адіабатично-випарного охолодження конденсаторів та драйкулерів як ефективного способу інтенсифікації тепловідведення у парокомпресійних холодильних машинах (ПКХМ). Проаналізовано принципи роботи систем адіабатично-випарного охолодження, їх конструктивні особливості та умови ефективного застосування в різних кліматичних умовах. Наведено класифікацію технічних рішень, що поєднують традиційне повітряне охолодження з адіабатичним або випарним зволоженням повітряного потоку, що дозволяє знизити температуру охолоджувального повітря до значень, близьких до температури вологого термометра. Робота має оглядовий характер і базується на узагальненні результатів сучасних наукових досліджень та практичному досвіді впровадження адіабатично-випарних систем охолодження у холодильній техніці. Проаналізовано вплив зниження температури конденсації на енергетичні показники ПКХМ, включаючи зменшення питомого енергоспоживання, підвищення холодопродуктивності та покращення сезонної енергоефективності. Виконано порівняльну оцінку основних технічних рішень (пряме зволоження теплообмінної поверхні, адіабатичне попереднє охолодження повітря, гібридні системи) за енергетичними та експлуатаційними показниками. Показано, що застосування адіабатично-випарного охолодження дозволяє знизити температуру конденсації на 5-15 °C залежно від типу системи та кліматичних умов, що забезпечує зменшення споживаної потужності компресора на 8-35 % та підвищення миттєвого холодильного коефіцієнта на 10-30 %. Найбільший ефект спостерігається у періоди пікових сезонних теплових навантажень, коли висока температура навколишнього повітря зумовлює підвищення температури конденсації та водночас зростає потреба в холодопродуктивності. Розглянуто експлуатаційні обмеження таких систем, зокрема вимоги до якості води, ризики корозії та накипу, необхідність оптимального керування режимами роботи. Отримані узагальнення можуть бути використані під час проєктування енергоефективних ПКХМ та модернізації промислових холодильних установок
У статті розглянуто проблему проєктування індивідуальних теплових пунктів (ІТП) при реконструкції елеваторних вузлів у системах централізованого теплопостачання житлових будівель. Показано, що поширена практика формального підбору обладнання за каталожними даними без урахування реальних гідравлічних умов теплових мереж, змінних режимів роботи та обмежень існуючої інфраструктури призводить до нестабільної роботи ІТП, порушення умов регулювання та зниження загальної ефективності заходів з модернізації. Метою дослідження є розроблення прикладної інженерної методики розрахунку та проєктування індивідуальних теплових пунктів, що базується на поєднанні теплового та гідравлічного аналізу й орієнтована на умови реконструкції діючих будівель із централізованим теплопостачанням. Методика враховує змінний перепад тиску на вводі, погодозалежні режими теплового навантаження, а також можливість введення сценаріїв дефіциту теплової енергії з боку теплової мережі. У роботі сформовано поетапний алгоритм розрахунку ІТП, який включає визначення вихідних даних, тепловий розрахунок, гідравлічну перевірку працездатності регулювального вузла, підбір основного обладнання та моделювання характерних режимів роботи. Проведено аналіз роботи ІТП з незалежною схемою підключення в номінальних умовах, за змінного перепаду тиску на вводі та за умов дефіциту теплової енергії до 30 %. Показано, що за достатнього перепаду тиску ІТП забезпечує стабільне погодо-залежне регулювання теплової потужності, а в умовах дефіциту теплоти обмеження теплопостачання реалізується шляхом керованого зменшення витрати теплоносія без втрати гідравлічної стабільності системи регулювання. Окремо обґрунтовано доцільність розгляду компоновки індивідуального теплового пункту як невід’ємної складової методики проєктування. Показано, що компактність, модульність та експлуатаційна доступність обладнання безпосередньо впливають на можливість реалізації розрахункових режимів і надійність роботи ІТП в умовах реконструкції існуючих будівель. Запропонована методика є придатною для практичного застосування та може використовуватися як інженерна основа для модернізації елеваторних вузлів і проєктування індивідуальних теплових пунктів у системах централізованого теплопостачання
У роботі представлено часткові результати функціонального діагностування промислового льодогенератора у період наморожування кубикового льоду. Льодогенератор являє собою типового представника низькотемпературних теплових процесів, де перетворення води у лід є корисним ефектом. Метою роботи є функціональне діагностування температурних характеристик елементів промислової льодогенерувальної системи з відхиленнями від проектного режиму, а також аналіз ефективності технічних рішень, спрямованих на повернення її працездатності. Запропонований підхід базується на поєднанні фактичних вимірювань і енергетичного моделювання, що дозволяє кількісно оцінити вплив реконструкції на загальну ефективність установки. Установка реалізує одноступеневий парокомпресорний холодильний цикл. Основними системами установки є: холодильна машина з набором додаткового устаткування, система генерації льоду (два випарники касетного типу для формування льоду та два водяні теплообмінники, підсистема відтавання). Відтавання забезпечено гарячою парою холодоагента через систему трубопроводів з регулюючими пристроями. Автоматичне регулювання забезпечує льодогенерацію у випарниках з сувом у часі та постійну роботу компресора. Параметром діагностування є температура, що відображає перебіг робочого процесу та відхилення від сталого режиму. Діагностування проведено у два етапи. На першому етапі температурний режим досліджено у базовій конфігурації установки, на другому – після впровадження модернізації. Результати вимірювань поточних робочих температур надано графічно у системі координат «Температура - час» Автоматично тривалість робочого циклу наморожування встановлено 1220 с, інтервал відтавання – 80 с, зсув за часом у циклах випарників – 112 с. Аналіз встановив, що проблемою є розбіжність масових витрат холодоагенту у дросельних пристроях, що ліквідовано модернізацією
Розглядається модернізація технологічної схеми шляхом інтеграції абсорбційної холодильної машини, робота якої базується на використанні теплоти вихлопних газів газотурбінного двигуна. Отриманий в абсорбційній холодильній машині холод спрямовується на охолодження повітря безпосередньо перед його надходженням до осьового компресора двигуна, а також на попереднє охолодження технологічного газу перед його стисненням у нагнітачі. Паралельно з цим впроваджується цикл із регенерацією, де теплота вихлопних газів використовується для підігріву стисненого повітря після компресору перед камерою згоряння. Математична модель інтегрованої системи охолодження включає чотири взаємопов’язані блоки рівнянь: модель теплоенергетичних потоків від трьох джерел тепла газоперекачувальних агрегатів; термодинамічну модель циклу абсорбційної холодильної машині; рівняння характеристик охолодників; залежності експлуатаційної ефективності газоперекачувальних агрегатів; від температур охолоджених потоків. Розрахунок виконано для типової газокомпресорної станції магістрального газопроводу України з одним газоперекачувальним агрегатом на базі газоперекачувальних агрегатів потужністю 16 МВт. Обґрунтовано принципи каскадного використання теплоти за рівнями температурного потенціалу, що дозволяє наблизити систему до термодинамічного оптимуму та мінімізувати ексергетичні втрати порівняно з традиційним прямим скиданням теплоти у навколишнє середовище. Розроблено принципову схему інтегрованої системи з чотирма функціональними блоками та трьома температурними контурами теплоносіїв; визначено пріоритетність споживачів холоду залежно від сезонних умов експлуатації. Водночас використання схеми з регенерацією теплоти, а саме, впровадження підігріву стисненого повітря після компресора потребує ретельної оцінки. Таке рішення дозволяє зменшити кількість палива, необхідного для нагріву робочого тіла в камері згоряння, проте іноді очікуваний результат не досягається. Запропонована комплексна схема утилізації теплоти вихлопних газів газоперекачувальних агрегатів потребує проведення поглибленого аналізу для визначення найбільш вигідних режимів експлуатації та оптимальних параметрів обладнання в умовах конкретної компресорної станції. Отримані результати підтверджують технічну спроможність інтегрованої системи покрити всі потреби у холоді при економічно прийнятному рівні капітальних витрат
Дана робота присвячена комплексному експериментальному дослідженню питомої теплоємності порошків наночастинок оксиду міді (CuO) в температурному діапазоні від 20 до 120 °C. Актуальність дослідження продиктована розвитком технологій сонячної енергетики та необхідністю створення високоефективних термоакумулювальних матеріалів, властивості яких критично залежать від достовірності даних про теплоємність нанорозмірних включень. В якості об'єкта дослідження використано промисловий порошок наночастинок CuO із середнім діаметром частинок менше 50 нм і питомою поверхнею 65,38 м²/г. Експериментальні вимірювання виконані методом монотонного нагрівання в спеціально модернізованому адіабатному калориметрі об'ємом 165,54 см³, оснащеному системою вимірювання радіального градієнта температури зразка. Ключовою особливістю експериментальної установки є наявність капіляра, що дозволяє проводити вакуумну десорбцію домішок безпосередньо в процесі калориметричного досвіду. У роботі детально проаналізовано вплив сорбованої вологи на вимірювану «ефективну» теплоємність. Встановлено, що навіть при незначній вологості порошку (0,16%) процеси десорбції води викликають виражені ендотермічні ефекти, які в традиційних калориметричних дослідженнях (DSC) можуть бути помилково інтерпретовані як справжня теплоємність матеріалу. Проведено порівняння теплової поведінки зразків у відкритій термодинамічній системі (з безперервним вакуумним відкачуванням) і в замкнутій системі (герметичний калориметр). Показано, що в герметичних умовах вище 102 °C встановлюється квазірівноважний стан між зволоженим порошком і парою, що стабілізує значення швидкості нагрівання. Результати серії експериментів у відкритій системі продемонстрували, що багаторазова термічна дегазація дозволяє істотно знизити вплив побічних теплових ефектів. Виявлено, що в міру видалення вологи ефективна теплоємність нанопорошку CuO закономірно знижується, прагнучи до значень, характерних для об'ємного матеріалу (грубозернистого порошку), при цьому відхилення в фінальних тестах не перевищують сумарну похибку вимірювань, яка оцінена в 2-4%. Сформульовано висновок про те, що попередня високотемпературна дегідратація є обов'язковим етапом для отримання відтворюваних і фізично обґрунтованих даних про теплофізичні властивості нанопорошків
У статті аналізуються технології накопичення теплової енергії у явній формі (акумулятори ємнісного типу), та у прихованій формі при фазовому переході (плавленні та затвердінні). Наголошується, що основна проблема, що перешкоджає розкриттю повного потенціалу сонячних теплових технологій, пов'язана з тим, що джерело енергії має непостійний характер, та його ефективне використання залежить від наявності ефективних та продуктивних систем зберігання енергії. За результатами аналізу літературних даних встановлено, що тепличне виробництво є найбільш енергоємним та витратним видом сільськогосподарської галузі, тому все більше уваги приділяється пошуку проектних рішень для створення екологічних та енергоефективних теплиць. Наведено схему експериментальної установки, розробленої для проведення досліджень акумуляції теплоти сонячного випромінювання елементами ємнісного та фазоперехідного типу. Описано розроблену в роботі модульну систему автоматизованого збору, зберігання та передачі даних, що застосовується для безперервного моніторингу температури та освітленості. Наведено аналіз кривих зміни температур навколишнього середовища, повітря в макеті теплиці, модифікованого парафіну Т3 у трубках-акумуляторах, усередненої температури частинок щебеню та води на виході з корпусу теплиці. Тривалість експерименту становила 2 доби, дані за температурами фіксувалися з інтервалом 10 с. Представлені результати розрахунку кількості теплоти, акумульованої щільним шаром щебеню в системі зберігання явного типу та кількості теплоти, акумульованої фазоперехідним матеріалом в системі зберігання прихованого типу. Визначено, що питома кількість теплоти, поглинена фазоперехідним матеріалом, у 7…9 разів більша у порівнянні із щільним шаром щебеню, проте використання системи зберігання теплоти прихованого типу пов'язане з проблемою встановлення акумуляторів в обсязі теплиці. Остаточний вибір системи накопичення теплоти прихованого чи явного типу залежить від вартості матеріалу, виготовлення системи, простоти конструкції та можливості інтеграції до теплиці
У роботі розглядаються актуальні питання глибокого очищення газів та отримання цільових компонентів із багатокомпонентної сировини, що є затребуваним, але високовитратним завданням для різних галузей промисловості – від харчових технологій до напівпровідникової індустрії. Авторами проаналізовано обмеження традиційних методів сепарації, таких як сорбція, десублімація, короткоциклова адсорбція, хімічне поглинання та дистиляція, пов'язані з підвищеним енергоспоживанням, жорсткими вимогами до арматури або фазовими переходами компонентів. Основна увага у статті приділена баромембранному поділу як найпростішому методу, що не вимагає термічної стабілізації та заснованого на різниці швидкостей проникнення газів через пористу перегородку під дією перепаду тисків. На прикладі розділення бінарної метано-гелієвої суміші та вилучення гелію з природного газу продемонстровано математичну модель процесу. Описано методики розрахунку параметрів вихідних потоків (пермеату та нонпермеату) з використанням ітераційних процедур, рівнянь матеріального балансу та рівняння стану мембрани. Показано, що ефективність одиночної мембрани обмежена компромісом між концентрацією цільового продукту та ступенем його втрат. Для якісного покращення показників розглянуто багатостадійні безкомпресорні каскадні схеми, а також високоефективні схеми із включенням міжкаскадних компресорів та організацією рециркуляції потоків. Докладно досліджено позитивний ефект рециркуляції пермеатного потоку, наведено аналітичні залежності для граничних режимів поділу та оцінено максимальні коефіцієнти рециркуляції при різних технологічних параметрах. Матеріал доповнено графічними залежностями та технічними характеристиками серійних промислових мембранних модулів
Стаття присвячена актуальній проблемі підвищення енергоефективності та екологічної безпеки контактних апаратів систем кондиціювання повітря (СКП) за рахунок використання регулярних насадок (РН) із сучасних синтетичних матеріалів. У роботі проаналізовано недоліки існуючих локальних зволожувальних пристроїв (економічні витрати, ризик виникнення хвороби легенів) та традиційних форсункових камер центральних систем кондиціювання (ЦСКП), які потребують постійної роботи насоса. Як альтернативу розглянуто використання плівкових касетних зволожувачів, що дозволяють скоротити час роботи водяного насоса завдяки утриманню вологи на поверхні матеріалу. Проведено порівняльні експериментальні дослідження шести типів регулярних насадок (РН І–VI), виготовлених на основі целюлозних волокон (GLASdek 3), поліетилентерефталату (ПЕТ), полівінілхлориду (ПВХ) та базальтового волокна (Мінпласт). Оцінено їхні ключові геометричні та теплогідравлічні характеристики: питому площу поверхні в одному кубічному метрі (fк.п), аеродинамічний опір (ΔP) залежно від швидкості повітряного потоку, а також тривалість утримання водяної плівки після вимкнення насоса. Досліджено динаміку зміни температури водяної плівки та розподіл питомої витрати води за довжиною насадки. З урахуванням класифікації проф. А.А. Римкевича за тепловими навантаженнями (від I до IV класу) та методу оптимальних режимів обґрунтовано застосування РН для обробки зовнішнього повітря протягом усього річного циклу в приміщеннях зі значними тепловиділеннями, зокрема в машинних відділеннях та котельнях. На основі отриманих експериментальних даних сформульовано практичні рекомендації: визначено, що насадки з ПЕТ та мінпласту є найбільш оптимальними за своїми експлуатаційними та конструктивними характеристиками для впровадження в секціях зволоження ЦСКП
Розглядається процес допоміжної мікрохвильової екстракції, суть якої полягає у використанні мікрохвильового електромагнітного поля як інтенсифікуючого чинника для прискорення виділення біологічно активних речовин (БАР) із сировини. Встановлено, що продуктивність допоміжної мікрохвильової екстракції залежить від якості налаштування обладнання та процедури екстракції з оптимізованими робочими параметрами, та даний метод може бути неперевершеним з точки зору ефективності, стабільності та відтворюваності техніки. Визначені оперативні параметри, що впливають на ефективність використання енергії мікрохвильового поля, які включають співвідношення розчинника до сировини, склад розчинника, характеристики зразка рослини, потужність мікрохвиль, час опромінення, ефект перемішування, щільність мікрохвильової енергії та температуру екстракції. Отримано за результатами аналізу наукових праць, що ефективність зростає зі збільшенням температури, доки не буде досягнуто оптимального значення, та рекомендовано використовувати температурний діапазон від 40 до 80°C, а для максимізації виходу БАР при мінімізації деградації придатний час екстракції складає 5-15 хвилин. Встановлено, що навіть для найкраще оптимізованого процесу мікрохвильового нагрівання загальна енергоефективність може становити лише близько 80 %. Приділено особливу увагу визначенню глибини проникнення енергії мікрохвильового поля для різних видів екстрагентів та запропоновані умови мікрохвильового нагрівання рослинного матеріалу, що оброблюється. Наголошується, що рівномірність нагрівання зразка по товщині шару знижується тим більш, чим краще речовина здатна перетворювати мікрохвильову енергію в теплову, тому при використанні розчинників з високими коефіцієнтами діелектричних втрат їх недоцільно використовувати на стадії екстрагування в мікрохвильовому полі
В роботі проведено аналіз сучасного стану наукових досліджень щодо теплозабезпечення будівель громадського призначення. Показано, що існує гостра необхідність пошуку шляхів зменшення споживання традиційних енергоресурсів на основі викопного палива, та впровадження у існуючі системи теплопостачання новітних рішень з використанням відновліювальних джерел енергії та урахуванням режимів експлуатації будівель. Сучасний стан енергоефективних технологій потребує багато уваги до режимів функціювання будівель різного типу призначення. Так будівлі громадського призначення зазвичай мають різнорідний графік витрати теплоти на потреби основних споживачів теплоти, а саме: опалення, вентиляції та гарячого водопостачання, як впродовж робочого дня так і впродовж тижня. Доведено, що для розглянутих будівель громадського призначення необхідно виконати додаткові теоретичні та експериментальні дослідження для визначення раціональних режимів роботи систем теплопостачання при змінних теплових режимів споживачів теплоти. На основі конкретного прикладу проведено дослідження роботи комбінованої системи теплопостачання будівлі громадського призначення. В роботі показано, що ефективне функціонування системи теплопостачання пов'язана з можливістю точного керування температурами в різних приміщеннях. За результатами розв’язання математичного моделювання режимів роботи комбінованої системи теплопостачання отримано графіки добового теплового навантаження системи опалення, розрядження-зарядження теплового акумулятора. Отримано результати дослідження залежності максимальної потужності основного джерела теплоти у різних режимах опалення та з наявністю, або відсутністю добового теплового акумулювання при зміні зовнішньої температури. Отримані результати дозволяють підвищити ефективність використання як традиційних так і відновлювальних джерел енергії для потреб теплопостачання будівель громадського призначення зі змінними графіками експлуатації
У статті представлено конструкцію гібридної установки, яка поєднує процес опріснення високомінералізованих вод методом непрямого виморожування з одночасним отриманням прісної води шляхом конденсації атмосферної вологи. Ключова новизна полягає у введенні до базової схеми установки для опріснення води додаткового теплообмінника «повітря-рідина» та вентилятора, що дозволяє утилізувати енергію фазового переходу (плавлення льоду) для охолодження повітря нижче точки роси. Між опрісненням виморожуванням та отриманням води з атмосферного повітря існує фундаментальна термодинамічна взаємодоповнюваність: у традиційних системах виморожування теплота для плавлення льоду забирається з навколишнього середовища без корисної роботи, тоді як системи отримання атмосферної води потребують значних енерговитрат на охолодження повітря. Установка працює у двох послідовних режимах: виморожування розчину на теплообмінних поверхнях у вигляді трубок Фільда при регульованій температурі холодоносія (різниця 0,6…1 °C між твердою фазою та поточною температурою замерзання розчину), та плавлення льоду з одночасною конденсацією водяної пари з атмосферного повітря. Експериментальні випробування на модельному розчині NaCl (0,209%) при температурі повітря 22 °C та відносній вологості 60% продемонстрували збільшення виходу прісної води на 7,1% і зниження мінералізації на 7,2% завдяки додатково отриманому конденсату. Мінералізація отриманої продуктової води (суміші розплаву льоду та конденсату атмосферної вологи) становить 989 мг/л, що відповідає нормативним вимогам до питної води. Запропонована конструкція призначена для регіонів з обмеженими ресурсами прісної води та достатньою атмосферною вологістю, забезпечуючи суміщення двох процесів водопідготовки у єдиній установці, де єдиними додатковими енерговитратами є робота вентилятора
Обґрунтовано актуальність використання мікрохвильового нагрівання як ефективної альтернативи традиційним методам термічної обробки, що характеризуються значною тривалістю процесу, високими енергетичними витратами та нерівномірністю температурного розподілу. На основі аналізу сучасних наукових праць встановлено, що мікрохвильове спікання дозволяє досягти підвищення щільності, міцності та зносостійкості кераміки, а також значного скорочення тривалості технологічного циклу. Наголошується, що ефективність мікрохвильового методу значною мірою залежить від раціонального вибору та узгодження параметрів процесу. Виділено основні керовані параметри оптимізації, серед яких потужність і частота мікрохвильового поля, температура та швидкість нагрівання, тривалість обробки, геометричні характеристики шару порошку та його вологість. Проаналізовано їх вплив на якість кінцевого продукту та енергоефективність процесу. Сформульовано параметри оптимізації, що включають досягнення максимальної щільності та однорідності структури кераміки при мінімальній пористості, зниження енергетичних витрат і тривалості процесу, а також мінімізацію дефектів. Розроблено алгоритм розв’язання задачі оптимізації, що передбачає визначення цільових функцій, вибір керованих параметрів, проведення серії експериментів та чисельне моделювання з подальшим аналізом отриманих результатів. Побудовано математичну модель процесу у вигляді багатокритеріальної задачі оптимізації з урахуванням технологічних, фізичних та геометричних обмежень. Підкреслено, що оптимальні режими мікрохвильового нагрівання забезпечують рівномірний розподіл температури в об’ємі матеріалу, зменшення термічних напружень і підвищення якості керамічних виробів при одночасному зниженні енерговитрат. Отримані результати можуть бути використані для розроблення енергоефективних технологій виробництва технічної кераміки та впровадження автоматизованих систем керування процесами спікання
У статті розглянуто особливості побудови та функціонування гібридних систем теплопостачання на основі відновлюваних джерел енергії. Показано, що сучасні гібридні енергетичні системи інтегрують різні джерела енергії, зокрема сонячну, вітрову, а також резервні традиційні установки, що дозволяє забезпечити надійність енергопостачання та зменшити використання викопного палива. Обґрунтовано критерії вибору оптимальної конфігурації систем, які базуються на поєднанні економічної ефективності, екологічної доцільності, рівня технологічної зрілості та енергетичної ефективності. Проаналізовано сучасні підходи до побудови гібридних систем у житловому та промисловому секторах, зокрема комбінації теплових насосів, котлів, сонячних колекторів та систем акумулювання енергії. Встановлено, що ключовим елементом ефективного функціонування таких систем є автоматизоване керування, яке забезпечує оптимальний розподіл теплового навантаження залежно від зовнішніх умов та режимів роботи. Запропоновано схему гібридної системи теплопостачання для зерносушарки, яка поєднує сонячний повітряний колектор та тепловий насос із утилізацією теплоти відпрацьованого повітря. Описано принцип роботи системи, що передбачає попередній нагрів повітря за рахунок сонячної енергії та його подальший догрів у тепловому насосі з використанням вторинних енергоресурсів. Встановлено, що застосування рециркуляції повітря та рекуперації теплоти дозволяє суттєво підвищити енергоефективність процесу сушіння. Стверджується, що запропонована система забезпечує зниження енергоспоживання на 30-50 %, підвищення коефіцієнта корисної дії та зменшення викидів парникових газів. Отримані результати підтверджують доцільність впровадження гібридних систем теплопостачання у технологічні процеси сушіння зерна та інших енергоємних виробництв
У статті представлено результати експериментального дослідження процесу конвективної тепловіддачі чистого тетраліну (1,2,3,4-тетрагідронафталіну) при течії в гладкій горизонтальній трубі в умовах сталого теплового потоку. Тетралін розглядається як високоперспективний теплоносій для середньотемпературних сонячних колекторів (від 100 до 200 °C), що має температуру замерзання -35,8 °C, низький тиск насичених парів і є стабільним базовим середовищем для синтезу нанорідин з фулереном С60. Експериментальні дослідження процесу тепловіддачі при вимушеній конвекції тетраліну в горизонтальній трубі з внутрішнім діаметром 3,5 мм проводилися в широкому діапазоні теплових навантаженнях і температурах теплоносія на вході. Отримані дані показують, що при турбулентному режимі коефіцієнт тепловіддачі монотонно зростає зі збільшенням числа Рейнольдса. При цьому виявлено, що підвищення початкової температури рідини призводить до стійкого зростання коефіцієнта тепловіддачі, що обумовлено експоненціальним зниженням в'язкості, яке призводить до зменшення товщини в'язкого прикордонного підшару та істотного зростання градієнта швидкості біля стінки труби. Доведено, що спостережувана інтенсифікація теплообміну зумовлена температурною залежністю в'язкісних властивостей тетраліну. Експоненціальне зниження динамічної в'язкості під час нагрівання призводить до зменшення товщини в'язкого прикордонного підшару та зростання градієнта швидкості поблизу теплообмінної поверхні. Показано, що класичні критеріальні залежності незадовільно прогнозують значення коефіцієнтів тепловіддачі тетраліну, оскільки не враховують залежність в'язкісних властивостей рідини від температури в пристінній області. Для підвищення точності математичного опису теплообміну обґрунтовано застосування вдосконалених кореляцій із в'язкісними поправками
У статті представлено результати розробки та комплексного техніко-економічного обґрунтування автономної системи отримання води з атмосферного повітря для умов Одеського регіону. Для аналізу використано усереднені багаторічні метеорологічні дані для Одеси. Характерною особливістю регіону є висока відносна вологість у ранкові та вечірні години, що зумовлено морськими бризами. Актуальність дослідження зумовлена дефіцитом якісної прісної води у південних областях України та необхідністю впровадження енергоефективних рішень на основі відновлювальних джерел енергії. Наукова новизна роботи полягає в оптимізації термодинамічного циклу водоаміачної холодильної машини шляхом інтеграції інверторного компресора, що забезпечує динамічну адаптацію холодопродуктивності до змінної інтенсивності сонячної інсоляції та вологості навколишнього середовища. В роботі детально обґрунтовано раціональний 16-годинний графік експлуатації установки (з 06:00 до 22:00), який дозволяє синхронізувати піки сонячної генерації з періодами максимальної відносної вологості повітря, мінімізуючи при цьому витрати на систему акумулювання енергії. На основі розрахунків енергетичного балансу встановлено, що для забезпечення автономної роботи системи продуктивністю 100 л/добу необхідна фотоелектрична станція потужністю 10 кВт та акумуляторний блок ємністю 15 кВт·год. Економічний аналіз, проведений на основі показників CAPEX та OPEX, продемонстрував, що використання інверторних технологій підвищує загальний ККД системи на 15-20 % порівняно з традиційними рішеннями. Встановлено, що собівартість отриманої води складає 2,70 грн/л, що робить проєкт конкурентоспроможним порівняно з існуючими методами водопостачання, забезпечуючи термін окупності в межах 4,8 років
The generation of thermal energy remains the foundation of the global energy complex, where petroleum plays a pivotal role. For Ukraine, the issue of securing domestic fuel and energy resources is extremely acute, considering that approximately 66% of the 75 million tons of recoverable oil reserves are classified as hard-to-recover. In the late stages of field development, extraction efficiency drops sharply due to a temperature decrease in the near-wellbore zone below the wax appearance point. This triggers crystallization, obstructing pore throat conductivity and necessitating the application of thermal stimulation methods. This study investigates an enhanced oil recovery (EOR) method based on the exothermic reaction between granulated magnesium and hydrochloric acid to generate localized heat. To analyze the kinetics of this process under simulated downhole conditions with pressures up to 40 MPa, a specialized mobile high-pressure autoclave was designed and assembled. The experiments utilized 15% inhibited hydrochloric acid and magnesium granules with a fraction of 0,5-1,25 mm. Experimental data indicate that increased system pressure significantly inhibits the magnesium dissolution rate. This is explained by the reduction in size of the released hydrogen bubbles, which form a stable gaseous barrier on the granule surfaces, restricting reactant diffusion. At a pressure of 10 MPa, the temperature in the reaction zone reaches approximately 130°C within the first 150 seconds. Based on the findings, an empirical equation was derived to accurately describe the relationship between reaction time, amount of reacted material, and pressure. The practical significance of the research is demonstrated through calculated technological parameters for the Lukvynske field, where the proposed method effectively melts paraffin deposits and restores well productivity
This article is devoted to the methods for increasing the efficiency of the heat pump heating and cooling system using the effect based on the energy saving principles. The major goal of study is the analysis of methods for increasing the efficiency of the geo-thermal heat pump for heating and cooling with the account of climate conditions. The paper considers the toolkit of numerical modelling of operating modes of the geothermal heat pump for heating and cooling (air conditioning) using geothermal water from the well, to determine the conditions that affect the temperature field around the well, taking into account the reversible direction of the coolant and climate conditions. The purpose of proposed toolkit is to obtain criteria equations for numerical modelling the operating parameters of the geothermal well, which is necessary for long-term operation of the system in the cyclic mode. Practical implementation of the numerical modelling technique allows achieving high spatial and temporal resolution, as well as taking into account the technical details of the combined system and forming the temperature of the soil mass around the well with the account of climatic conditions. The novelty of our toolkit for numerical modelling is the usage of the parametric approach for chosen to analyse different reversible modes of operation of the geothermal source heat pump for heating and cooling (air conditioning). This provides insights of effects during long-term operation of the geothermal heat pump without reaching negative temperatures at the well bottom, which can lead to the formation of ice, an increase the volume of the soil while freezing and the destruction of pipelines, respectively. The article examines the results of analyse of change the field of temperatures in the soil around the well for the long-term operation of the geothermal heat pump in two operation modes: stationary and reversible, during five years. Based on the obtained results, it was revealed that when the geothermal heat pump operates with a variable direction of the heat flow, the negative consequences of operation associated with the deviation of the temperature of the soil from the background value are reduced. The additional novelty aspect of numerical modelling is obtained for the operating parameters of a geothermal source heat with the account of long-term reversible operating modes of the geo-thermal heat pump. The toolkit of numerical modelling is well suited for the analysis of temperature in the bottom part of the well are revealed for heating and cooling due to the non-stationary thermal loads which determined from climatic conditions. The obtained results can be recommended as an innovative approach to optimization technical-economic indicators of geothermal wells during long-term operation of the geothermal heat pump in the reversible direction of the heat flow for heating and cooling purposes for improving the energy efficiency of system
Вловлювання CO₂ після згоряння палива є перспективним методом зниження антропогенного впливу людини на навколишнє середовище. Відділення вуглекислого газу можна здійснювати безпосередньо з димових газів на електростанціях та промислових підприємствах. Мембрани розглядаються як ефективна технологія уловлювання діоксиду вуглецю, вони вирізняються простотою інтеграції, відсутністю небезпечних реагентів, фазових переходів та високим потенціалом для ефективної декарбонізації. Їхня продуктивність зростає при підвищеному вмісті CO₂ у продуктах згоряння. В статті досліджено енергетичну ефективність та економічну доцільність використання мембранних технологій для вловлювання діоксиду вуглецю із димових газів. Розроблено принципову схему двоступеневої каскадної установки та запропоновано оптимальну конфігурацію мембранних модулів для розділення газової суміші. В якості розділювального бар’єра прийнято полімерну мембрану Polaris компанії MTR. Проведено розрахунок масообміну, визначено необхідну площу мембрани і енергетичне споживання обладнання. Проведено числові розрахунки по визначенню енергетичного штрафу системи залежно від величини вилучення. Враховано основні фізичні особливості процесу, зокрема зниження рушійної сили при вичерпанні парціального тиску діоксиду вуглецю та зростання паразитного потоку баластного азоту крізь мембрану в зоні глибокого вилучення. Отримано графіки залежності собівартості та енергоспоживання від глибини вилучення на кожному ступені каскаду. Обґрунтовано вибір оптимального робочого режиму на рівні 65% вилучення першого ступеня, що відповідає питомій собівартості чистого продукту 45$/тонну при загальному енергетичному штрафі 11,74%. Результати дослідження дають підстави стверджувати, що використання оптимізованих каскадних мембранних систем є конкурентоспроможним рішенням для декарбонізації енергетичного сектору України
