Цель – изучение влияния термического воздействия на диэлектрические потери в зерновой массе, подверженной травмированию при сушке и хранении на примере пшеницы в широком диапазоне частот внешнего электрического поля; изучение электрофизических характеристик дисперсной среды, состоящей из подверженных механоактивации зерен пшеницы, с учетом влияния степени измельчения на диэлектрические показатели исследуемой среды. Исследования проведены для экспериментальных образцов с разной степенью механоактивации частиц – от 50 до 1000 µm. Диэлектрический метод, применяемый в широком температурно-частотном диапазоне, позволил изучить вариации тангенса угла диэлектрических потерь для различных условий. Исследования вариаций диэлектрических свойств проведены для образцов пшеницы, подверженных измельчению методом механоактивации при вариации температуры от 20ºС до 255ºС с постоянной скоростью нагрева, составляющей 0,7 град/мин. Частота внешнего электрического поля при проведении эксперимента варьировалась от 25 Гц до 1∙106 Гц. При помощи измерителя иммитанса Е7-20 и измерительной ячейки в виде плоского конденсатора получены данные по электрической емкости, проводимости; сделаны расчеты диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. Проведен анализ вариаций данных диэлектрических характеристик. Отмечено наличие устойчивой корреляции тангенса угла диэлектрических потерь с частотой внешнего электрического воздействия и степенью нагрева образцов, наиболее ярко выраженной для мелкодисперсных образцов (размер частиц 50 мкм). Вариации диэлектрических характеристик наиболее значимы при уменьшении частоты до 100 Гц и ниже. Изучение вариаций основных диэлектрических параметров дает возможность предупредить самосогревание и возгорание зерновой массы в процессе хранения и выбрать наиболее эффективный энергосберегающий режим сушки

Цель – управление передаваемой реактивной мощностью в электрических сетях с помощью регулируемой конденсаторной батареи по критерию минимума потерь энергии при различных годовых графиках реактивной нагрузки и разном числе регулировочных секций. Основные теоретические соотношения и выводы получены методами математического моделирования и интегрального исчисления с использованием элементов теории оптимального управления. Оценка степени влияния мощности и числа секций конденсаторной батареи на потери энергии в сети производилась с помощью вычислительных экспериментов. Получены выражения для собственных потерь энергии в конденсаторной батарее, а также для снижения потерь энергии в сети, справедливые при линеаризованных графиках нагрузки. Показано, что зависимости собственных потерь энергии в конденсаторной батарее и снижения потерь в сети от мощности секции имеют точки излома и проходят через максимум. Наличие точек излома обусловловлено изменением числа секций конденсаторной батареи, работающих в течение всего года. Прохождение зависимостей через максимум объясняется тем, что при повышении мощности конденсаторной батареи уменьшается время работы при полном числе регулировочных секций. Установлено, что батареи статических конденсаторов с двумя регулировочными секциями позволяют снизить потери энергии на передачу реактивной мощности на 90% и более. Для трех- и четырехсекционных батарей статических конденсаторов снижение потерь приближается к 100%. Процент снижения потерь энергии возрастает при увеличении степени заполнения годового графика реактивной нагрузки. Для снижения потерь энергии в электрической сети требуются конденсаторные батареи с числом регулировочных секций не более трех-четырех, а в большинстве случаев достаточно двух секций.

Цель – анализ устойчивости нейронных сетей Хопфилда с изменяющейся во времени задержкой. Для того чтобы система могла работать в устойчивом состоянии, важно гарантировать устойчивость нейронных сетей Хопфилда с изменяющейся во времени задержкой. Метод функционала Ляпунова-Красовского является основным методом исследования устойчивости систем с временной задержкой. На основе данного метода в работе анализируется устойчивость нейронных сетей Хопфилда с изменяющейся во времени задержкой. Известно, что из-за таких факторов, как время связи, ограниченная скорость переключения различных активных устройств, в различных технических системах часто возникают временные задержки, которые существенно ухудшают раб оту системы, что может в свою очередь приводить к полной потере устойчивости. В связи с этим в работе был построен функционал Ляпунова-Красовского типа «delay-product», что позволяет использовать больше информации о временной задержке и уменьшать консерватизм метода. Затем было использовано обобщенное инте гральное неравенство на основе свободной матрицы. Сформулирован новый критерий асимптотической устойчивости нейронных сетей Хопфилда с изменяющейся во времени задержкой, который обладает меньшим консерватизмом. Проиллюстрирована эффективность предложенного метода. Таким образом, в работе сформулирован и обоснован критерий асимптотической устойчивости для нейронных сетей Хопфилда с изменяющейся во времени задержкой. При этом расширенный функционал Ляпунова-Красовского строится на основе запаздывания и квадратичного мультипликативного функционала, а производная функционала определяется матричным интегральным неравенством со свободными весами. Эффективность метода иллюстрируется на модельном примере.

Цель – нахождение средних удельных капитальных вложений и расходов топлива на отпуск электрической и тепловой энергии для введенных в эксплуатацию блоков парогазовых установок на российских тепловых электрических станциях в период с 2015 по 2020 г., содержащих в своем составе газовые турбины в диапазоне единичных электрических мощностей 30–125 МВт. В работе использовались общепринятые методы расчета средних удельных капитальных вложений и расходов топлива на отпуск электрической и тепловой энергии для энергооборудования тепловых электростанций. Для выполнения исследований объемов ввода газовых турбин в составе блока парогазовых установок турбины были классифицированы на три группы по электрической мощности: 30–59 МВт, 60–99 МВт, 100–125 МВт. Проанализированы объемы ввода в эксплуатацию энергетических газовых турбин, работающих в составе блоков парогазовых установок, на российских тепловых электрических станциях в период с 2015 по 2020 г. Вычислены средние удельные капитальные вложения в парогазовые установки, содержащие в своем составе газовые турбины в диапазоне единичных электрических мощностей 30– 125 МВт, а также средние удельные расходы топлива парогазовых установок на отпуск электрической и тепловой видов энергии. Расчеты выполнены для каждого блока парогазовых установок, входящего в состав тепловых электрических станций с разбивкой по семи объединенным энергетическим системам Российской Федерации. Приведены результаты сравнения количественных вводов газовых турбин в период с 2010 г. до экономического кризиса 2014 г. и в период после 2014 г. до настоящего времени, которые показывают снижение вводов в эксплуатацию газовых турбин ~ в 2,5 раза. Проведена предварительная оценка увеличения средних удельных капитальных вложений в парогазовые установки, в составе которых имелись одинаковые по электрической мощности газовые турбины.

Целью данной работы является определение влияния секториального радиуса рабочего инструмента на напряженно-деформированное состояние в очаге упругопластической дефлорации и остаточных напряжений в упрочненной зоне поверхностного слоя цилиндрических деталей. Для достижения поставленной цели использован метод конечных элементов на основе компьютерной программы ANSYS для построения математической модели локального нагружения, позволяющей определить значения временных, остаточных напряжений и деформаций в зависимости от секториального радиуса рабочего инструмента. Представлены результаты моделирования и определения влияния секториального радиуса рабочего инструмента на напряженнодеформированное состояние поверхностного слоя, включая определение временных и остаточных напряжений, глубины пластической зоны. Полученные результаты компьютерного моделирования подтверждают, что при одинаковых условиях нагружения на цилиндрическую поверхность рабочий инструмент с разными секториальными радиусами создает разные значения максимальных временных и остаточных напряжений. При этом в случае воздействия на цилиндрическую заготовку рабочего инструмента с плоской поверхностью формируются минимальные значения временных остаточных напряжений по сравнению с результатами, полученными при упрочнении криволинейным рабочим инструментом. С уменьшением радиуса рабочего сектора увеличиваются значения временных остаточных напряжений в пределах от 2 до 7%. Глубина пластической зоны при изменении секториального радиуса рабочего инструмента находится в интервале 1,65–2,55 мм.

Цель исследования – создание алгоритма для автоматизированного проектирования технологических операций, ориентированного на разработку технологического маршрута механической обработки детали с учетом критериев производственной технологичности, данных предприятия и использованием электронной модели изделия. Была проанализирована структура технологического процесса механической обработки детали с использованием метода «теоретического расчленения». Объектом моделирования явился технологический процесс механической обработки детали «шпангоут». Выявленные формальные параметры легли в основу создания алгоритма автоматизированного проектирования и модели технологического маршрута механической обработки детали, в которых применяются правила продукции, а также аппарат математической логики. В результате проведенных исследований предложена схема подбора технологических операций с учетом параметров технологичности конструкции изделия. Создана концепция алгоритма автоматизированного проектирования технологического процесса изготовления изделий машиностроения с заданным уровнем параметров производственной технологичности и учетом параметров предприятия. Предложен принцип формирования маршрута и выбора технологических операций механической обработки. Выбран ряд критериев производственной технологичности (трудоемкость, материалоемкость, себестоимость изготовления) для оценки технологических операций механической обработки. В результате исследования получен алгоритм автоматизированного проектирования технологических операций с учетом параметров производственной технологичности. Работа алгоритма апробирована на технологическом процессе изготовления детали «шпангоут». Применение разрабатываемого алгоритма позволит предприятиям повысить качество проектируемых технологических процессов производства изделий машиностроения. Кроме того, использование предложенного алгоритма позволит уменьшить трудозатраты и сроки разработки технологического процесса изготовления деталей машиностроения. Формализация процесса проектирования технологического процесса является важным этапом в развитии цифровизации и автоматизации всего производства.

Цель – определение взаимосвязи аэродинамических и теплообменных характеристик воздушного потока в сегментарном вентиляционном аппарате тормозного диска с улучшением рассеивания тепла в пограничном слое омывающего воздушного потока. В исследованиях использовались классические уравнения тепломассообмена в пограничном слое воздушного потока омываемого вентиляционного аппарата тормозного диска. Для оценки работы данного аппарата применялся метод подобия. Объектом исследований явился сегментарный вентиляционный аппарат тормозного диска. Для подтверждения теоретических изысканий выполнялось CFDмоделирование объекта исследований. Разработаны математические модели вентиляционных аппаратов тормозных дисков со сплошным каналом и каналом со щелями. В качестве критерия оценки эффективности работы вентиляционного аппарата тормозного диска был предложен параметр турбулизации воздушного потока внутри исследуемого аппарата. Полученные аналитические зависимости показали, что с увеличением скорости воздушного потока в 20 раз значение данного параметра снизилось в 1,24 раза. С увеличением температурного перепада в пограничном слое в 8 раз параметр турбулизации увеличился в 86,2 раза. На основании предложенного критерия оценки эффективности работы был проведен расчет аэродинамических и теплообменных характеристик объекта исследований. По результатам расчета предложена взаимосвязь конструктивных параметров сегментарного вентиляционного аппарата с улучшением рассеивания тепла в пограничном слое омывающего воздушного потока. Проведенное CFD-моделирование подтвердило теоретические исследования аэродинамических характеристик сегментарного вентиляционного аппарата тормозного диска. Данную математическую модель совместно с параметром турбулизации возможно применять при проектировании современных вентилируемых тормозных дисков и для оценки существующих узлов охлаждения фрикционных узлов. Это необходимо для минимизации возникновения ситуации снижения теплообменных процессов.

Цель – определение условий формирования CaMoO4, CaSO4, Ca(ReO4)2 при окислении MoS2 и ReS₂ в присутствии Ca(ОН)₂. В качестве исходного сырья для термодинамического моделирования окислительного обжига в присутствии добавки Ca(ОH)₂ выбран концентрат Южно-Шамейского месторождения, расположенного в Свердловской области, с содержанием 37% масс. Мо и 0,005% масс. Re. Термодинамическое моделирование по определению оптимального количества кальцийсодержащей добавки проводили при следующих массовых соотношениях: молибденовый концентрат : Ca(ОH)₂ = 1:0,8, 1:1, 1:1,2 и 1:1,5 в диапазоне температур 100–800°С, с шагом 100°С, давлении системы 0,1 МПа в атмосфере воздуха (мольное соотношение: молибденовый концентрат + Ca(ОH)₂ : воздух = 1:5). Данные по содержанию всех компонентов в пробе вводились в программный комплекс HSC 6.1 в молях. Показаны основные реакции окислительного обжига молибденового концентрата в присутствии гидроксида кальция. Установлено, что основными фазами, образующимися в результате обжига, являются СаSO₄, СаSO₃, МоO₃, CaMoO₄, CaMoO₃, CaReO₄. Изучено влияние температуры на образование основных газообразных продуктов при различном массовом соотношении молибденового концентрата и Ca(ОH)₂. Установлено, что при соотношении в пробе 1:1 молибденового концентрата и Ca(ОH)₂ до 600°С не наблюдается выделения сернистого ангидрида выше значений предельно допустимых концентраций. На основе рассчитанных термодинамических данных выполнено моделирование процесса обжига молибденового концентрата с гидроксидом кальция. Установлено оптимальное соотношение, необходимое для успешного протекания процесса: молибденовый концентрат : Ca(ОH)₂ = 1:1 по массе. Термодинамическое моделирование показало, что в интервале температур 100–600°С при использовании Са(ОН)₂ не происходит потерь рения и молибдена, выделение серы не превышает 10 мг/м³

Цель – на основе анализа существующих способов переработки шлаков сталеплавильного производства, включая десульфурацию и дефосфорацию шлаков, оценить свойства и состав шлаков сталеплавильного производства. Для изучения химического состава исследуемых образцов шлака применялись методы атомноабсорбционного и оптико-эмиссионного анализов, для исследования микроструктуры – металлографический анализ. Изучены основные направления использования шлаков как в России, так и за рубежом. Показано, что основными направлениями утилизации шлаков сталеплавильного производства являются обезвреживание и обработка шлаков различными методами с последующим использованием в строительной и дорожной отраслях промышленности, а образующиеся фосфорсодержащие продукты – в сельском хозяйстве для замены суперфосфата. Также данные продукты можно использовать для снижения расхода извести и улучшения шлакообразования в сталеплавильном производстве. Выявлены факторы, сдерживающие многократное применение электросталеплавильного и конвертерного шлаков для рафинирования металла, среди которых основным является наличие в шлаках фосфора. По результатам проведенного анализа химического состава образцов шлака электросталеплавильного производства содержание железа составило 33,2% масс., кальция – 19,15% масс., фосфора – 0,33% масс., кремния – 5,39% масс. Железо находится в окисленной форме (FeO, Fe₂O₃ и Fe₃O₄), кремний и кальций присутствуют в виде двукальциевого силиката (2CaO∙SiO₂), фосфор представлен силикофосфатом кальция сложного состава – Ca₂(SiO₄)₆(Ca₃(PO₄)₂. Фосфор поступает в плавильные агрегаты с минералами пустой породы, агломератом, рудой и флюсами. При повторном использовании шлаков фосфор возвращается обратно в металл, тем самым загрязняя конечный продукт. Возможными направлениями извлечения фосфора из шлаков сталеплавильного производства являются методы магнитной и электростатической сепарации, гравитационного и флотационного обогащения, а также гидрометаллургические методы переработки.

Цель – обоснование и разработка принципиальной пироэлектрометаллургической технологии переработки висмутистых дроссов и оксидов ‒ промпродуктов рафинирования чернового свинца способом Кролля-Беттертона ‒ с получением висмута чернового. Объектом исследований явились висмутистые дроссы (3–5% Bi; 80–85% Pb), переплавляемые при 500–600°С в присутствии NaNO3 и NaOH. А также полученный щелочной плав ‒ висмутистые оксиды (1–5% Bi; 60–70% Pb). По итогам испытаний определены оптимальные параметры основных операций технологии переработки висмутистых оксидов и характеристики полученных продуктов. Предложена восстановительная плавка при 1150ºС висмутистых оксидов (с добавлением карбоната натрия, кварца и коксика, взятых в количестве 66, 25 и 5% от массы висмутистых оксидов), в результате которой образуется висмутистый свинец. Его обезмеживание проводится при 350–600ºС при добавлении в расплав серы в количестве до 2,0% от его массы. Щелочную обработку обезмеженного Pb-Bi сплава предложено проводить при 500ºС при контактировании с гидроксидом натрия, нитратом натрия и хлоридом натрия, взятыми в количестве до 10,2, до 8,3 и до 1,4% от массы висмутистого свинца. Последующий электролиз заключается в электролитической переработке при 550ºС слитков Pb-Bi сплава, очищенного от примесей. Электролитом служит расплав следующего состава, %: NaCl – 7, KCl – 35, PbCl₂ – 18, ZnCl₂ – 40. В результате предложенной технологии переработки висмутовых оксидов были получены два конечных продукта. Анодный продукт второй стадии электролиза – черновой висмут (при выходе составил 1,1% от оксидов) – содержал 93,62% Bi и 4,14% Pb, извлечение из оксидов – 19,0% Bi и 0,1% Pb. В катодный продукт (выход составил 5,1% от оксидов), содержащий 0,033% Bi и 97,83% Pb, переходит около 1,2% Bi и 9,1% Pb от их первоначального содержания в оксидах.