Все статьи
Создание базы знаний из текстов на основе LSTM
Совершенствование технологического процесса холодной прокатки листовых металлов
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире более чем в ста странах ведутся исследования по улучшению качества, повышению долговечности и показателей энергосбережения при производстве изделий методом прокатки листовых металлов. В сфере машиностроения более чем 40% металлических изделий, обрабатываемых давлением, изготавливаются прокаткой. В последние годы уделяют большое внимание на разработку энергосберегающих методов прокатки листовых металлов в холодном состоянии. В то же время повышение требований к механическим свойствам прокатанных листовых материалов, создание новых технологий обработки металлов для получения изделий без внутренних напряжений, которые производятся методом пластической деформации в холодном состоянии являются одним из важных задач.
С момента обретения республикой независимости в нашей стране налажено производство легковых автомобилей и одновременно с производством конкурентоспособных отечественных легковых автомобилей на мировом рынке уделено особое внимание на локализацию их комплектующих частей. В этом направлении были достигнуты определённые результаты по освоению технологий производства листовых заготовок, в том числе изготовление листовых заготовок из проката, разработаны технологии, обеспечивающие необходимые геометрические размеры и снижены себестоимости изделий, производимые методом прокатки листовых металлов. Наряду с этими требуется усовершенствование энергосберегающих технологий, которые обеспечат конкурентоспособность экспортируемых изделий произведенных на металлургических комбинатах. В стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан отдельно отмечена задача «... повышение конкурентоспособности национальной экономики, ... сокращение энергоемкости и ресурсоемкое™ экономики, широкое внедрение в производство энергосберегающих технологий». При выполнении этой задачи усовершенствование процесса холодной прокатки листовых металлов вместо горячей прокатки, направленное на улучшение качества изделий и повышение конкурентоспособности считается одним из важных вопросов стоящих перед металлургическими комбинатами.
В мировой практике уделяют большое внимание усовершенствованию процесса холодной прокатки листовых металлов. В том числе, оптимизация числа проходов при прокатке листовых металлов, разработка технологии прокатки, позволяющей сократить влияния давления и скорости прокатки на механические свойства листового металла и разработка оптимальных конструкций прокатных станов являются основными показателями развития данной сферы.
Настоящее диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в следующих Постановлениях Президента Республики Узбекистан ПП № 4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017 - 2021 годах», ПП № 1590 от 29 июля 2011 года «О мерах по дальнейшему углублению локализации производства готовой продукции, комплектующих изделий и материалов на основе промышленной кооперации на 2011-2013 годы», ПП №2698 от 26 декабря 2016 года «О мерах по дальнейшей реализации перспективных проектов локализации производства готовых видов продукции, комплектующих изделий и материалов на 2017-2019 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка энергосберегающих технологий на основе усовершенствования холодной прокатки листовых металлов.
Научная новизна исследования:
разработана эффективная технология и конструкция установки холодной симметричной прокатки путем расчета технологических параметров процесса;
разработана новая энергосберегающая технология симметричной прокатки путем совершенствования существующей технологии прокатки;
разработана технология термической обработки листовой меди и ее сплавов, полученные на основе новой энергосберегающей технологии симметричной прокатки;
разработаны новые режимы термической обработки после прокатки медной полосы.
Заключение
В результате проведенного исследования по диссертационной работе доктора философии (PhD) на тему «Совершенствование технологического процесса холодной прокатки листовых металлов» представлены следующие выводы:
1. Разработаны технологические основы прокатки, научно-технические и технологические методы и энергоэффективные прокатные агрегаты. Полученные результаты позволят осуществлять модифицирование металлических изделий предложенными методами.
2. Разработаны режимы прокатки полосы, полученной методом литья после фрезерования. Результаты позволяют сэкономить на 5-7% энергии в процессе прокатки.
3. Разработана усовершенствованная технология прокатки листовой меди на прокатном стане. Результаты позволят уменьшить количество проходов с 7 до 5 в течение периода прокатки.
4. Разработаны процессы термической обработки прокатанных металлов. Результаты позволят снизить нагрузку на рабочие валки на 3%.
5. Разработаны рекомендации по оптимизации технологического процесса прокатки на основе теоретических и экспериментальных исследований. Полученные результаты служат выбору оптимальных режимов прокатки в производственных условиях.
6. Разработана экономически эффективная усовершенствованная технология прокатки медной полосы. Полученные результаты позволят повысить экономическую эффективность на 3-5%.
Совершенствование технологии получения двухниточных цепных стежков с расширенными характеристиками и рабочих органов швейных машин
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время во многих странах мира интенсивно повышается спрос на продукции текстильной и швейной промышленности из различных видов тканей. «На мировом рынке выработка тканей для швейных изделий составляет более 120 млрд, м2 в год»1, текстильная и легкая промышленность более высокими темпами развивается в Восточной и Южной Азии, США, Европе и в странах СНГ. В связи с этим в мировом масштабе важным является повышение качества и конкурентоспособности швейных изделий, расширение ассортимента изделий и их качества, в том числе использования современного швейного оборудования, высоких технологий с использованием новых цепных стежков с улучшенными характеристиками. Наряду с этим получение изделий для различного назначения, в том числе изготовленных из трикотажных материалов, создание высокоэффективных ресурсосберегающих технологий позволяющие получение конкурентоспособных изделий, уделяется большое внимание совершенствованию швейных машин.
В мире для производства швейных изделий высокого качества особое значение имеет совершенствование технологии сшивания материалов с различными деформационно-прочностными характеристиками, а также разработка высокопроизводительных швейных машин с расширенными технологическими показателями. При этом осуществление научно-исследовательских работ по дизайну современных швейных изделий, инновационных методологий проектирования, технологии с учетом характеристик используемых материалов, в частности созданию технологий сшивания материалов, используя новые типы цепных стежков, модернизации швейных машин является одним из важных задач.
С тех пор, как наша республика приобрела независимость удаляется особы внимание на развитое легкой промышленности, особенно важным является производство конкурентоспособных, высококачественных швейных изделий в мировом рынке. В этом плане достигнуты существенные результаты по совершенствованию рабочих органов швейной машины, налаживание выпуска необходимой техники и технологии, в том числе, организация деятельности предприятий по производству швейных машин, запасных частей и оказанию сервисных услуг предприятиям отрасли. Вместе с этим, остаются актуальными вопросы установления и устранения факторов, отрицательно влияющих на качественные показатели производства, необходимым является совершенствование технологий получения двухниточных цепных стежков и рабочих органов швейных машин. В стратегии Действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан на 2017-2021 годы предусматривается “...повышение конкурентоспособности национальной экономики, ...сокращение в экономике энергетических и материальных расходов, широкое внедрение в производство энергосберегающих технологий”. При выполнении данного требования важным считается разработка эффективных цепных строчек с учетом характеристик сшиваемых материалов, создание эффективных конструкций рабочих органов и механизмов швейной машины обеспечивающая изготовление высококачественных швейных изделий.
Данная диссертационная работа в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Указом Президента Республики Узбекистан №ПУ-4947 от 7 февраля 2017 года «О Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», Постановлениями Президента Республики Узбекистан №ПП-2687 от 21 декабря 2016 года «О программе мер по дальнейшему развитию текстильной и швейнотрикотажной промышленности на 2017-2019 годы», №ПП-2692 от 22 декабря 2016 года «О дополнительных мерах по ускоренному обновлению физически изношенного и морально устаревшего оборудования, а также сокращению производственных затрат предприятий отраслей промышленности», №ПП-4707 от 4 марта 2015 года «О мерах по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации промышленного производства на 2015-2019 годы», а также в других нормативно-правовых документах принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка технологий получения новых цепных стежков с улучшенными характеристиками и совершенствование рабочих органов и механизмов швейных машин.
Научная новизна исследования заключается в следующем: разработана технология получения однониточных и двухниточных цепных стежков с улучшенными характеристиками;
разработаны эффективные и ресурсосберегающие конструкции механизмов, технологические схемы перемещения материалов, прокалывания иглой материалов и подачи нижней нити;
разработаны методы определения силы натяжения, расхода верхней и нижней нитей рекомендованных цепных стежков;
разработан метод определения величины сжатия упругого накопителя энергии, используемой для перемещения материалов;
разработаны зависимости изменения натяжения нижней нити от изменения натяжения ведомой ветви, коэффициента трения между нитями и угла наклона ветвей нижней нити;
разработаны зависимости изменения угловых колебаний рычага с рейкой в зависимости от изменения технологического сопротивления от сшиваемых материалов, коэффициентов жесткостей упругих элементов и длины рабочих плеч коромысел перемещения и подъема рейки;
разработаны графические зависимости изменения скорости
прокалывания иглой сшиваемых материалов при увеличении их толщины;
разработаны графических зависимости изменения разницы амплитудных значений скоростей иглы при холостом и рабочем режимах при вариации суммарной массы иглы и ползуна;
разработаны графические закономерности углового перемещения, скорости и ускорения толкателя нижней нити с кулачковым механизмом, с эксцентричным кулачком и роликом, а также определены кинематические характеристики толкателя нижней нити швейной машины двухниточного цепного стежка с эллиптическим кулачком и эксцентричным роликом.
Заключение
Результаты исследований по теме докторской диссертации “Совершенствование технологии получения двухниточных цепных стежков с расширенными характеристиками и рабочих органов швейных машин” состоит из следующих:
1. Разработаны новые схемы высококачественных цепных стежков: технология получения однониточного цепного стежка с вращающимся петлителем; получена технология образования двухниточного цепного стежка с высокими деформационными характеристиками; рекомендованная технология позволила получение двухниточного цепного стежка за два цикла.
2. Получена формула для определения натяжения нижней нити двухниточного цепного стежка. Построены зависимости изменения натяжения нижней нити от натяжения ведомой ветви, коэффициента трения между нитями и угла наклона ветвей нижней нити.
3. Построены графические закономерности изменения расхода верхней нити двухниточного цепного стежка от толщины сшиваемых материалов и длины стежков. Выявлено, что с увеличением длины стежка и толщина сшиваемых материалов расход верхней нити значительно возрастает. Получения формула для определения расхода нижней нити стежков типа 401. Это позволило определить, что на расход нижней нити фактически не влияет толщина сшиваемых материалов, а увеличение длины строчки пропорционально повышает расход нижней нити.
4. Разработан метод расчета натяжения верхней нити для высокоэластичного двухниточного цепного стежка типа 401. Для обеспечения необходимого натяжения (9-Н2) Н верхней нити высокоэластичного цепного стежка позволило рекомендовать значения коэффициента жесткости пружины равными (60-80) сН/мм.
5. Совершенствована технология перемещения материала и рекомендован механизм для его осуществления. Получены закономерности изменения углового перемещения и угловой скорости движения рейки в функции положения кривошипа механизма перемещения материала. Изменения длин шатуна и коромысла приводит к высокочастотным колебаниям углового перемещения коромысла.
6. Получены формулы для определения угловых перемещений элементов зоны перемещения. Это позволило получение зависимости изменения углового перемещения рейки от изменения длины шатунов, коромысла восьмизвенного механизма перемещения материала.
7. Предложена методика расчета величины сжатия упругого накопителя энергии для перемещения материала. Построены графические закономерности изменения силы сжатия пружины накопителя энергии в функции коэффициента его жесткости и суммарной массы рычага с рейкой.
8. Решена задача динамики замкнутого механизма перемещения материала с учетом влияния упругих элементов. Это позволило получить: закономерности изменения угловых колебаний рычага с рейкой в зависимости от изменения технологического сопротивления от сшиваемых материалов, коэффициентов жесткостей упругих элементов и длины рабочих плеч коромысел перемещения и подъема рейки; увеличение коэффициентов жесткостей упругих элементов механизма перемещения материала приводит не только к уменьшению амплитуды колебаний рейки по нелинейной закономерности, по и искажению траектории движения рычага с рейкой в рабочим режиме.
9. Разработан ресурсосберегающий механизм иглы с упругими накопителями энергии, что позволило решение задачи динамики механизма иглы с упругими накопителями энергии при учете динамико-механических характеристик двигателя, инерционных, упруго-диссипативных параметров системы, а также силы сопротивления от сшиваемых материалов в швейной машине.
10. Построены графические зависимости изменения скорости прокалывания иглы сшиваемые материалы. Это позволило выявить, что увеличение толщины сшиваемых материалов приводит к прокалыванию иглой с меньшей скоростью, а более жесткие пружины приводят к повышению скорости прокалывания материалов иглой.
11. Получены графические зависимости изменения разницы амплитудных значений скоростей иглы при холостом и рабочем режимах при вариации суммарной массы иглы и ползуна. Увеличение суммарной массы иглы приводит к уменьшению разницы амплитудных значений скоростей при рабочем и обратном ходе движения иглы.
12. Аналитическим методом получены законы углового перемещения, скорости и ускорения разработанной новой конструкции толкателя нижней нити с кулачковым механизмом, с эксцентричным кулачком и роликом. Определены кинематические характеристики толкателя нижней нити швейной машины двухниточного цепного стежка с эллиптическим кулачком и эксцентричным роликом.
13. На основе экспериментальных исследований получены закономерности изменения разрывной нагрузки от удлинения строчек рекомендованного цепного стежка для различных типов эластичных материалов; разработан новый эффективный прибор для измерения динамических характеристик нитей. Получены графики изменения разрывной нагрузки от длины двухниточных цепных строчек; определены натяжения верхней и нижней нитей для рекомендуемого двухниточного цепного стежка, которые в 1,5^-2,5 раза меньше, чем в челночной строчке. При этом поперечная прочность эластичной двухниточной цепной строчки в 1,2^-2,0 раза больше, чем у челночной строчки. Установлено, что при длине строчки 2,0 мм в рекомендуемой строчке поперечная разрывная сила составляет 643,4 Н, а в челночной 322,4 Н; полнофакторными экспериментами установлено, что при скорости главного вала 4500 мин'1 для обеспечения высокой производительности при сшивании материалов толщиной 4,5 мм коэффициент жесткости упругого элемента механизма иглы должен быть равным 12,5 Н/мм; применение упругих элементов в механизмах перемещения материала и иглы позволяют увеличить производительность швейной машины в 1,3- 1,5 раза по сравнению с серийной швейной машиной; фактически отсутствуют пропуски стежков; обрыв нити уменьшается в 10 раз.
14. Годовой экономический эффект от использования новых цепных стежков и рабочих органов швейной машины для одной машины составляет 4145 тыс. сумов.
Совершенствование теплообменных аппаратов и машин холодильной техники
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день во всём мире широкое применение холода в пищевой, химической промышленностей, медицине, фармацевтике и др. позволяет обеспечить ритмичность производства, рациональнее использовать основные фонды, сохранять качество пищевых продуктов, лекарств и др. В последние годы, по оценке Международного института холода, на долю скоропортящихся продуктов приходится примерно треть мирового производства. Общие потери всех продуктов питания в мире составляют ~25%, фруктов и овощей ~35%, скоропортящихся продуктов из-за недостатка холодильных мощностей ~20%. В связи с этим строительство новых и реконструкция действующих холодильников неразрывно связаны с техническим прогрессом в области производства, применения искусственного холода и является одной из важных задач.
За годы независимости особое внимание обращено на производство холодильных и климатических установок различного назначения. Достигнуты существенные результаты по повышению производительности и эффективности входящих в них компрессоров и теплообменного оборудования. Можно особо отметить сокращение энергетических потерь в аппаратах.
Сегодня совершенствование схем изготовляемых установок, охрана природы использованием озонобезопасных и не создающих парникового эффекта хладагентов являются одной из важных задач. Проведение целенаправленных научно-исследовательских работ, в частности, разработка безопасных смесей хладагентов, эффективных теплообменных аппаратов, программ расчета холодильных циклов и подбор компонентов является одной из важных задач.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлением Президента Республики Узбекистан от 7 апреля 2011 года №ПП-107 «О мерах по развитию и укреплению материально-технической базы хранения плодоовощной продукции на 2011-2015 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка научно-методических основ процесса кипения многокомпонентной смеси хладагентов на поверхности с поперечно-кольцевыми канавками и теплообменного аппарата из труб с поперечно-кольцевыми турбулизаторами, применяемого в холодильных машинах.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
создана модель теплообмена при пузырьковом кипении углеводородных хладагентов и их неазеотропной смеси R290/R600a/R600 на трубах с поперечно-кольцевыми турбулизаторами;
получены опытные данные по холодопроизводительности, затратам энергии в одноступенчатых и каскадных холодильных машинах, оснащенных с эффективными конденсатором, испарителем и конденсатором-испарителем;
выявлена зависимость холодопроизводительности, затрачиваемой мощности от вида хладагента, места применения эффективных труб (в конденсаторе, испарителе и конденсаторе-испарителе);
созданы полуэмпирические модели теплоотдачи при охлаждении, нагревании, кипении,конденсации;
показана эффективность теплообменных аппаратов с трубами, имеющими кольцевые канавки снаружи и плавно очерченные диафрагмы внутри. Применение накатанных труб в испарителе термодинамически выгодно, КПД конденсатора из труб с поперечно кольцевыми турбулизаторами составил 1,06 + 1,25 в интервале RcB = 1500 ч-8000;
показана эффективность парокомпрессионных холодильных машин с теплообменными аппаратами, изготовленными из труб, имеющими кольцевые канавки и выступы. Лучшие по энергетическим характеристикам машины с трубами №3 в конденсаторе и с трубами №4 в испарителе имеют, соответственно, КПД t]e = 0,60 и 0,59 при То = 213 К.
разработан критерий для оценки энергетической эффективности теплообменных аппаратов;
разработана методика эксергетического анализа однокаскадной парокомпрессионной холодильной машины.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведенных исследований по теме диссертации «Совершенствование теплообменных аппаратов и машин холодильной техники» можно сделать следующие выводы:
1. Разработана методика обработки экспериментальных результатов каскадной холодильной машины с интенсифицированными теплообменными трубами, которая послужит для проведения научных исследований.
2. Введены изменения в методику расчета плотности теплового потока при пузырьковом кипении с учетом параметров поверхностей с кольцевыми канавками, которые могут использоваться при конструировании и расчете испарителей холодильных машин.
3. Использование всех вариантов труб с кольцевыми диафрагмами и канавками в качестве теплообменных поверхностей в конденсаторе приводит к понижению температуры конденсации в верхней ветви каскадной холодильной машины.
4. Неазеотропная смесь R290/R.600a/R600 имеет почти одинаковые энергетические показатели с озоноактивным R12 и может использоваться в качестве альтернативного хладагента.
5. Применение исследованной трубы №2 в конденсаторе понижает эффективность машины, а трубы №4 - не влияет на £. В качестве наилучшей поверхностью теплообмена может служить поверхность из труб №3.
6. При равных условиях холодильный коэффициент каскадной машины на чистом пропане больше, чем на смеси. С ростом температуры кипения повышается г. Наиболее эффективна машина с трубами d/D-0,945 в испарителе.
7. Предложен критерий оценки эффективности теплообменных аппаратов. Критерий эффективности основывается на понятии эксергии. Им удобно пользоваться для определения наилучших вариантов теплообменных поверхностей действующих и подбора термодинамически наивыгодных проектируемых аппаратов. Разработана методика эксергетического анализа однокаскадной парокомпрессионной холодильной машины. Методика основана на последовательности анализа одноступенчатых машин.
8. Проанализирована работа каскадной холодильной машины с помощью разработанной методики в диапазоне 213 < < 233 АЗ Критерием эффективности послужил г/с. Лучшие по энергетическим характеристикам машины с трубами №3 в конденсаторе и с трубами №4 в испарителе имеют, соответственно, КПД г/е=0,60 и 0,59 при ГО=213К. Применение накатанных труб в конденсаторе-испарителе практически не влияет на эффективность холодильной машины. Максимальный КПД машины достигается при То <213/С. Во всех случаях при Т„, превышающий 213 К, наблюдается резкое уменьшение КПД. Рассчитаны энергетические характеристики компрессорноконденсаторного узла холодильной машины с аппаратом, оснащенным эффективными трубами. Величина потерь энергии сокращается на 5190,5 кВт ч/год при 7000 час работы в год.
Совершенствование процесса отвода и навивания ткани на бесчелночном станке
Объект исследования: Товарный регулятор станка СТБ и ткани, выработанные с его применением.
Цель работы: Разработка и исследование товарного регулятора, обеспечивающего расположение утка в ткани с равномерным прибоем а также внедрение его в промышленное производство.
Методы исследования: в работе применены методы теоретических и экспериментальных исследований. Экспериментальные иелледования проведены в лпборатории ткачества ТИТЛО и СП «Ташкаятскстиль». Эксперименты проведены с применением современных методов, Обработка результатов проводилась с применением методоа математической статистики. Достоверность результатов составила 95 %. Испытания свойств тканей проводилось на современном оборудовании. Теоретические исследование проведены с примснсним методов теоретической механики.
Полученные результаты и их новизна: модернизирован товарный регулятор станка СТБ, определено тяговое усилие, создаваемое товарным регулятором, апределены ассортиментные возможности товарного регулятора; проведены теоретические и экспериментальные исследования модернизированного регулятора; определены параметры наладки регулятора, обеспечивающие оптимальное строение ткани.
Практическая значимость: использование модернизированного товарного регулятора позволит уменьшить неравномерность структуры ткани при использовании уточной нити с высокой неравномерностью по толщине.
Степень внедрения: экономическая эффективность разработанной конструкции товарного регулятора испытана в СП «Ташкаятскстиль» при выработке ткани Костюмная арт 1095 и ткацкой лаборотории Узбекского научно-исследоватслского института натуральных волокон. Экономический эффект от внедрения составил 424250 сум на один ткацкий станок.
Область применения: текстильные предприятия.
Совершенствование процесса окончательной дистилляции хлопковой мисцеллы
Объекты исследования: хлопковая мисцелла и свободные жирные кислоты, процесс удаления свободных жирных кислот из состава хлопковой мисцеллы при дистилляции и аппарат для его осуществления.
Цель работы: усовершенствование на научной основе процесса удаления свободных жирных кислот из состава хлопковой мисцеллы при окончательной дистилляции и разработка аппарата нового типа для его осуществления в масложировой промышленности.
Методы исследования: системный анализ процесса окончательной дистилляции, математическое моделирование и компьютерное исследование процесса на моделях, экспериментальное определение приемлимых границ технологических параметров процесса и методы измерения физико-химических свойств хлопковой мисцеллы и её составных компонентов.
Полученные результаты и их новизна: разработана, вычислена и оптимизирована математическая модель перегонки в противотоках жидкости и газа; использованы новые методы описания межфазного равновесного состояния летучих веществ в системе жидкость-газ; за счёт использования двух видов конструкций тарелок (направляющих и центробежно-распыляющих) создано улучшенная гидродинамическая структура потоков в аппарате; достигнут высокий коэффициент массообмена за счёт использования роторно-дискового распылительного аппарата; определены оптимальные условия ведения процесса; предложено оптимальная конструкция полупромышленного дистиллятора для удаления летучих компонентов из хлопковой мисцеллы; в современной системе MATLAB разработаны программы вычисления математической модели на компьютере.
Практическая значимость: разработка конструкции высокоэффективных и интенсивных малогабаритных аппаратов нового типа для масложировой промышленности взамен применяемых крупногабаритных и металлоемких дистилляторов; разработка инженерной методики процесса окончательной дистилляции мисцеллы в роторно-дисковом аппарате.
Степень внедрения и экономическая эффективность: Промышленные испытания основных результатов данной научной работы проведены в Ташкентском масложировом комбинате. Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство полупромышленного образца предложенного роторнодискового аппарата в одном заводе составляет 112,7 млн. сумев в год.
Область применения: масло-жировая промышленность.
Совершенствование представления финансовой отчетности в информационно-аналитических системах
Совершенствование методов эффективного управления водными ресурсами в дельте Амударьи
Актуальность и востребованность темы диссертации. Одним из важнейших вопросов в мире является усовершенствование методов эффективного управления и рационального использования водных ресурсов. В этой связи особое значение имеют усовершенствование методов рационального использования, правильного и бесперебойного распределения водных ресурсов. Исследованиям в этом направлении во многих зарубежных государствах обращено особое внимание, в том числе в Израиле, России, Америке, Китае и других государствах по рациональному использованию и эффективному использованию водными ресурсами, в том числе обеспечению безопасной и эффективной работы гидротехнических сооружений и водных объектов.
В мире проводятся научно-исследовательские работы по усовершенствованию методов эффективного управления и рационального использования водных ресурсов в озерах и водохранилищах. В связи с этим основными задачами являются: совершенствование методов управления и распределения водных ресурсов, проведения научно-исследовательских работ по усовершенствованию режима работы водохранилищ и водоемов, обеспечению безопасной и бесперебойной их работы.
На сегодняшний день особое внимание уделяется рациональному использованию водных ресурсов, обеспечению надежности и безопасности водохозяйственных объектов, применяя разные водосберегающие технологии. В этом направлении, в том числе для обеспечения безопасности водохозяйственных объектов требуется внедрение совершенных методов рационального использования и эффективного управления водных ресурсов совершенствования методов управления и распределения водных ресурсов. В Стратегии дальнейшего развития Республики Узбекистан на 2017-2021 годы подчеркивается: «...дальнейшее улучшение мелиоративного состояния, развитие сети мелиоративных и ирригационных объектов»1. Реализация этих задач имеет важное значение, при проведении научных исследований, направленных на совершенствование методов безопасной и надежной работы водохозяйственных объектов.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О Стратегии дальнейшего развития Республики Узбекистан» в Указе ПП-1958 от 19 апреля 2013 года «О мерах по дальнейшему улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель и рационального использования водных ресурсов на период с 2013 по 2017 годы», в Постановлениях Кабинета Министров Республики Узбекистан, от 21 июля 2003 года № 320 и «О совершенствовании организации управления водным хозяйством», от 19 марта 2013 года №82 «Об утверждении положения о порядке водопользования и водопотребления в Республике Узбекистан», а также выполнению установленных задач в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является совершенствование методов рационального использования и эффективного управления водными ресурсами в дельте реки Амударьи.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработаны методы по определению режима обводнения дельты реки Амударьи через Тахиташский гидроузел на основе водообеспеченности реки Амударьи;
усовершенствована гидрологическая модель управления водными ресурсами на основе методов эффективного управления водными ресурсами в дельте реки Амударьи и гидравлических показателей дельтового комплекса;
разработана очередность подачи воды на водоемы дельты реки Амударьи на основе их важности для населения и народного хозяйства;
разработана приоритетность водоемов дельты реки Амударьи на основе имеющихся объемов и качества водных ресурсов.
Выводы
1. На основе результатов усовершенствованных методов эффективного управления и гидрологической модели по управлению водными ресурсами дельтового комплекса Амударьи установлено:
- на первом этапе с учетом современного состояния дамб указанных выше трех водоемов и пропускной способности каналов и гидротехнических сооружений установлено, что они способны принять только 619,0 млн. м3 га объема воды и излишняя вода, подаваемая через гидропост Саманбай сбрасывается в осушенное дно моря;
- на втором этапе после завершения строительства и реконструкции дамб на водоемах и на каналах Главмясо и Маринкин их вместимость можно довести до 1169,5 млн. м3. В результате можно получить дополнительный объем воды для водоемов дельты в размере 550,0 млн. м3;
2. По результатам гидрологической модели по управлению водными ресурсами установлено, что в многоводные годы (2010 г.) при подаче воды через Тахиаташский гидроузел (с учетом составляющих баланса: суммарное испарение, осадки, фильтрационные и русловые потери) от общего объема притока в Междуреченское водохранилище, равного 16817 млн. м, объем полезно используемой воды равен 619,0 млн. м3, а объем безвозвратного сброса воды (открытие северной дамбы Междуреченского водохранилища в сторону осушенного Аральского моря) равен 12102,2 млн. м3. В результате создается возможность увеличения объема воды в водоемах.
3. Согласно расчетам установлено, что после осуществления намечаемых мероприятий (реконструкция дамб, каналов) максимальная вместимость этих крупных водоемов (Междуречье, Рыбачье и Муйнак) равна 879,3 млн. м3. В результате создается возможность бесперебойного обеспечения речной водой населения, проживающего в регионе для питьевых и хозяйственных нужд.
4. Что касается Правобережной и Левобережной зон водоемов, которые питаются коллекторной водой с минерализацией до 6 г/л (коллектора КК-3, КС-1 и ККС) на основе анализа многолетних данных установлено, что с каждым годом повышается их минерализация, ухудшается качество воды и снижается их продуктивность и в целях частичной реабилитации этих водоемов периодически, особенно в невегетационный период, необходимо обеспечить подачу пресной воды из реки и каналов, в результате создаются условия для их дальнейшего освоения.
5. Соискателем выдвигается предложение о создании новой организации -Ассоциации водопотребителей (АВП) дельты Амударьи, в функцию которой вменятся совершенствование системы управления и эксплуатации водных ресурсов, восстановление природного и социального экономического потенциала дельты. В настоящее время каждая отрасль, функционирующая в дельте, занимается своими прямыми обязанностями, и подчиняются они разным ведомствам и министерствам. Таким образом, отсутствует единая система управления природно-хозяйственным комплексом, которые не имеют между собой связи, что в конечном итоге приводит к нерациональному использованию и истощению природных ресурсов. Предлагаемая организация в качестве единой управляющей системы природно-хозяйственным комплексом дельты открывает возможности для эффективного управления водными ресурсами.
6. Проведено районирование дельты реки Амударьи по приоритетности их дальнейшего освоения, учитывая важность каждого водоема составлена очередность подачи воды в них, а также дана оценка продуктивности водоемов на сегодняшний день, при этом они разделены на 3 зоны:
- Приамударьинская зона (водоемы: Междуречье, Рыбачье и Муйнак) относятся к перспективным зонам для дальнейшего освоения.
- Правобережная зона (водоемы: Жилтирбас, Каратен) считаются бесперспективными без подачи пресной речной воды.
- Левобережная зона (система озер Судочье, Агушпа, Каратерен), которые питаются в основном коллекторной водой, также считаются бесперспективными для дальнейшего освоения.
7. В заключении можно отметить, что в ближайшие годы и на перспективу приток большого объема воды в дельту не ожидается. В этих условиях (при наличии воды) у водоемов, которые расположены в Приамударьинской зоне (Междуречье, Рыбачье, Муйнак) есть большие перспективы на нормальное существование, а в остальных водоемах (Судочье, Жилтирбас), которые существуют на коллекторной воде с каждым годом ухудшается качество воды в них, и они в ближайшее 15-20 лет, без подпитки речной водой могут потерять свое народнохозяйственное значение. Принимая во внимание указанную выше очередность подачи воды, а также усовершенствованные на основе гидравлических параметров дельтового комплекса методы управления водными ресурсами создают возможность бесперебойного обеспечения водой этих водоемов в нужном объеме и качестве.
Совершенствование конструкций, расчетного обоснования и эксплуатационной надежности вихревых шахтных водосбросов высоконапорных гидроузлов
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мире каждый год происходит множество аварий на гидроузлах, из них 35% аварии происходят за счет перелива воды из водохранилища по техническим отказам водосбросных сооружений4. Крупные катастрофические аварии плотин произошли в США, Франции, Италии, Бразилии, Южной Корее и других странах. В практике гидротехнического строительства при напорах более 100 м и скоростях движения потока, достигающих 50...60 м/с в отводящем туннеле наблюдается увеличение гидродинамической нагрузки, кавитационная эрозия и разрушение конструкции крепления нижнего бьефа в результате недопустимых размывов дна. Поэтому, при проектировании и строительстве высоконапорных гидроузлов, особое внимание уделяется обеспечению надежной и безопасной их работе, применению закрученных потоков, когда одновременно можно погасить избыточную энергию потока внутри отводящего тракта и защитить его от кавитационного разрушения, созданию глубинных водосбросов для пропуска катастрофических расходов.
В Узбекистане для ирригации в широком масштабе осуществляются мероприятия по эффективной организации эксплуатации и реконструкции водохранилищ. В этом направлении, том числе, на 2013-2017 гг. предусмотрено строительство и реконструкция 8 селеводохранилищ объемом 40 млн. м3, усовершенствование конструкций5 сооружений, обеспечение надежной и безопасной их работы, улучшение пропускной способности и режима работы водосбросных сооружений, усовершенствование разработки механизмов их эффективной эксплуатации.
В мире отдельное внимание уделяется на усовершенствование конструкций и основ расчетного обоснования, на определение надежности в эксплуатационные периоды шахтных вихревых водосбросов высоконапорных водохранилищных гидроузлов. В этой области осуществление целенаправленных научных исследований является приориретными задачами, в том числе, научные исследования в следующих направлениях: разработка математической модели закрученного потока дисперсной смеси в полуограниченной цилиндрической трубе вихревых шахтных водосбросов в условиях воздухозахвата; разработка методики гидравлического расчета вихревых водосбросов в условиях воздухозахвата; разработка программы на ЭВМ по расчету распределения эпюр скоростей, давления и полной удельной энергии закрученного потока в условиях воздухозахвата; разработка нового устройства гашения энергии в отводящем тракте; определение влияния концентрации воздуха и конструкции отводящего водовода на структуру и гашение энергии закрученного потока; разработка методов оценки эксплуатационной надежности вихревого шахтного водосброса.
Диссертационное исследование в определенной степени служит осуществлению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан УП-2272 от 24 марта 1999 года «Организация Государственной инспекции по надзору технических состояний крупных и особо важных водохозяйственных объектов при Кабинете Министров Республики Узбекистан»; постановление №499 Кабинета Министров от 16 ноября 1999 года «О мерах по реализации закона Республики Узбекистан «О безопасности гидротехнических сооружений», №150 от 30 марта 2004 года «Об организации Ташкентского института ирригации и мелиорации», а также в других нормативно-правовых документах, принятых сфере.
Целью исследования является совершенствование конструкций, основ расчетного обоснования и разработка методов оценки эксплуатационной надежности вихревых водосбросов с тангенциальными завихрителями, работающих с интенсивным захватом воздуха через шахту.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработана методика гидравлического расчета вихревых водосбросов в условиях воздухозахвата;
определено значение гидравлического сопротивления тангенциального завихрителя и закрученного потока;
разработано новое устройство гашения энергии в отводящем водоводе;
обосновано влияние концентрации воздуха и конструкции отводящего водовода на характеристики и гашения энергии закрученного потока;
составлены сценарии аварий безотказной работы, а также разработан метод оценки эксплуатационной надежности вихревого шахтного водосброса.
выводы
Результаты проведенных исследований докторской диссертации на тему: «Совершенствование конструкций, расчетного обоснования и эксплуатационной надежности вихревых шахтных водосбросов высоконапорных гидроузлов» следующие:
1. Разработана математическая модель аэрированного закрученного потока в полуограниченной цилиндрической трубе в вихревых шахтных водосбросах с тангенциальными завихрителями в условиях воздухозахвата. Уравнение движения сформулировано по критериям подобия чисел Фруда, Эйлера и Рейнольдса, что даёт возможность определять и проектировать сооружения и параметры потока в широком масштабе.
2. Определено, что осевые uz и тангенциальные ио скорости закрученного потока на радиусе туннеля 0,2....0,32г достигает максимума, уменьшается к оси туннеля большим, а к стенки, меньшим градиентом. Значения давлений и удельной энергии в закрученном потоке показывает понижение их в центральной приосевой зоне, вплоть до вакуума, к периферии потока они нарастают с градиентом, равным центробежному ускорению, при этом на стенках водовода может иметь место значительное избыточное давление, препятствующее развитию кавитационных явлений.
3. Усовершенствована методика гидравлического расчета вихревых водосбросов в условиях воздухозахвата. Разработанные программы для ЭВМ
(DGU 03451, DGU 03452) рекомендуются при проектировании вихревых водосбросов. Эти программы дают возможность быстро и достаточно точно проанализировать структуру потока и гидравлические характеристики потока в высоконапорных вихревых водосбросах, в том числе, дать оценку кавитационного условия и определить гидравлические потери.
4. В вихревых шахтных водосбросах в условиях воздухозахвата в тангенциальном завихрителе гасится 31^-45%, в отводящем водоводе 39-М5%, а в месте завихритель-водоводе 7€Н-90% энергии перед завихрителем.
5. Определены закономерности распределения эпюр скоростей, давления и удельной кинематичной энергии в закрученном потоке и гидравлические сопротивления тангенциального завихрителя и закрученного потока в условиях воздухозахвата. При этом наблюдается увеличение гидравлического сопротивления тангенциального завихрителя, диапазон изменения £з.у составляет от 0,42 до 0,6. В отводящем тракте с увеличением воздухозахвата из шахты гидравлическое сопротивление в закрученном потоке увеличивается, что позволяет определить интенсивность гашениея энергии.
6. Разработано новое устройство гашения энергии в отводящем водоводе (№ FAP 01104). При этом параметры конфузора следующие: угол конусности по вертикали а=5,470, в плане а=2,740, длина конфузора /=3.85 dm (dul - диаметр шахты).
7. Теоретический расчет профилей тангенциальных, осевых скоростей, а также давления и удельных энергий проверен сопоставлением с экспериментальными профилями, полученными при исследованиях закрученных потоков на лабораторной установке. Получено удовлетворительное совпадение опытных и теоретических расчетов параметров закрученного потока.
8. Выбор типа водосброса с закруткой потока зависит от конкретных условий гидроузла и требуемой степени гашения избыточной кинетической энергии потока. Созданное новое устройство гашения энергии в отводящем водоводе применяется при меньшей относительной длине отводящего водовода 20...30 <l/d< 50...60 и круглой, подковообразной или корытообразной формой поперечного сечения.
9. Разработан приближенный метод оценки надежности шахтных и вихревых водосбросов на этапе эксплуатации при анализе статистики аварий водосбросных сооружений, а также при расчетном обосновании работы его отдельных элементов, выполненных с использованием как вероятностных, так детерминистических методов расчета.
10. Для строительства Тупалангского водохранилища предложенный вариант дает экономию больше 40% капитальных вложений. Причем годовой экономический эффект от использования вихревого водосброса для Тупалангского водохранилища составляет 6,5 млрд, сум (в ценах 2015 года).
Совершенствование конструкций стыковых соединений облицовок с применением битумно-полимерных композиций
Объекты исследования: строительство и эксплуатация гидротехнических сооружений, их одежд и облицовок.
Цель работы: Повышение надежности и долговечности конструкций гидротехнических сооружений путем совершенствования конструкций швов с применением битумно-полимерных мастик для герметизации деформационных швов и стыковых соединений бетонных одежд и облицовок.
Метод исследования: стандартный для строительных материалов.
Полученные результаты и их новизна: - разработаны конструкции стыков облицовок ГТС и оптимизированы составы битумно-полимерных мастик для герметизации деформационных швов и стыковых соединений бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений; предложены технологии приготовления материала в стационарных и полевых условиях, а также технология заделки деформационных швов механизированным и ручным способом.
Практическая значимость: Локализация исходных компонентов, снижение стоимости герметика за счет применения местного сырья и отходов производства.
Степень внедрения и экономическая эффективность: Заделка деформационных швов на Ташводохранилище - 90 п.м.;
Южноголодностепский - 10000 п.м; разработан Tsh. 04-006995-01:2008. Tsh. 04-006995-02:2008.
Экономический эффект составляет 3272 сум на 1 п.м на 2009 г.
Область применения: Стыковые соединения и трещины бетона на гидротехнических сооружениях.
СИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ПРОДУКЦИИ И МЕТОДЫ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
В данной статье проанализированы основные методы, модели и алгоритмы, используемые в системах автоматизированного проектирования машино-строительных изделий. Использование передовых технологий в процессе проектирования значительно повышает эффективность производства. Параметрическое проектирование, метод конечных элементов (FEA), технология Digital Twin и системы CAM используются для оптимизации проектирования изделий и автоматизации производственного процесса. Кроме того, эти подходы помогают сделать инженерные процессы более инновационными и устойчивыми. Результаты исследования демонстрируют инновационные подходы, направленные на повышение качества, экономию времени и обеспечение эффективности процесса проектирования машиностроительной продукции.
Система поддержки принятия решений на основе геоинформационного моделирования гидрогеологических объектов природно-техногенного характера
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мире одними из актуальных проблем являются моделирование сезонных изменений мелиоративных и экологических состояний гидрогеологических объектов природно-техногенного характера и создание высокоэффективных систем управления на основе достижений геоинформационных технологий. «Каждый год в природно-техногенных объектах наблюдается нехватка воды на 6-7 млн. гектарах земли, вместе с тем на нашей планете на основе геоинформационных технологий достигнуто улучшение мелиоративного состояния 1,5 млд. гектара земель до уровня 75-78% с учетом их географического расположения и экологических особенностей»3.
В Республике Узбекистан осуществляются широкомасштабные научно-исследовательские работы по совершенствованию системы поддержки принятия управляющих решений по улучшению мелиоративного состояния и повышения производительности интенсивно используемых земель природнотехногенного характера. В этом отношении проведен ряд научно-исследовательских работ, в том числе по улучшению мелиоративного состояния земель, используемых в разных областях сельского хозяйства, по моделированию процессов восстановления плодородия земель и управлению мелиоративными системами, а также по их эффективному использованию.
В мире важное значение приобретают вопросы разработки математических моделей гидрогеологических объектов природнотехногенного характера на основе геоинформационных технологий и формирования баз геоданных изменений сезонных и экологических состояний техногенных территорий. В связи с этим осуществление целенаправленных научных исследований по направлениям, включающим разработку моделей принятия разнохарактерных решений в условиях нечеткой информации, разработку схемы расположения коллекторнодренажных систем с учетом почвенно-мелиоративных свойств и глубины залегания уровней грунтовых вод, разработку алгоритмов и программных средств моделирования исследований взаимосвязей разнохарактерных решений (предупредительные, локализационные, восстановительные) на основе принципов теории нечеткой логики, разработку геоинформационных моделей границ на основе растрового изображения, считается одной из важных задач. Проведение научных исследований по вышеприведенным научно-исследовательским направлениям подтверждает актуальность темы данной диссертации.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан №ПП-1989 от 27 июня 2013 года «О мерах по дальнейшему развитию национальной информационно-коммуникационной системы», постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан №82 от 19 марта 2013 года «Порядок водопользования и водопотребления в Республике Узбекистан», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследований является разработка геоинформационно-аналитической системы поддержки принятия решений для гидрогеологических объектов природно-техногенного характера в условиях разнородной информации.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработана информационно-аналитическая компьютеризированная система, предназначенная для сбора, хранения, обработки и моделирования данных на основе геоинформационных технологий и интеллектуализации принятия решений для гидрогеологических объектов природно-техногенного характера;
разработаны модели принятия управленческих решений, основанные на оценках и обобщении состояний гидрогеологических объектов природнотехногенного характера с учетом принципов теории нечетких множеств;
разработаны алгоритмы и программные средства получения информации от изображений гидрогеологических объектов природно-техногенного характера и параллельной обработки изображений;
разработаны алгоритмы и программные средства для компьютеризированной системы поддержки принятия решений, основанные на создании электронных карт взаимосвязи между тематическими слоями геоинформационной модели гидрогеологических объектов природнотехногенного характера;
разработаны модели, алгоритмы и программные средства для оценки взаимосвязи решений восстановительного, локализационного или предупредительного характера, определяемых по ситуациям гидрогеологических объектов природно-техногенного характера в условиях нечеткой информации;
разработаны алгоритмы оперативной параллельной обработки изображений гидрогеологических объектов природно-техногенного характера, а также алгоритмы формирования геоинформационной модели территорий на основе растровых изображений и оценки ситуаций;
разработаны алгоритмы и комплекс программ принятия управленческих решений и созданы карты корреляционных взаимосвязей между тематическими слоями на основе геоинформационной модели.
Заключение
Результаты исследований по докторской диссертации на тему «Система поддержки принятия решений на основе геоинформационного моделирования гидрогеологических объектов природно-техногенного характера» сводятся к следующим выводом:
1. Разработаны концепция геоинформационно-аналитической комплексной системы обработки данных (числового, качественного, лингвистического, растрового, территориального характера и т.д.), алгоритмы и лингвистическое представление полученных решений. Структура компьютеризированной системы включает геоинформационную, нечетко-информационную и экспертно-аналитическую составляющие, разработаны алгоритмы и программные средства информационного обмена между составляющими компьютеризированной системы.
2. Предлагаются методы, алгоритмы и программный комплекс для формализации и агрегирования опыта, знаний и интуиций экспертов гидрогеологов на нечетко-множественной основе с применением метода Саати.
3. Разработаны и обоснованы модели принятия решений, основанные на обобщении решений по состояниям (мелиоративное, водоохранное и экологическое) гидрогеологических объектов природно-техногенного характера и позволяющие принимать разнохарактерные решения: предупредительного, восстановительного и локализационного характера.
4. Разработаны алгоритмы нечеткой оценки взаимосвязи принимаемых решений на основе ситуационного анализа результатов геоинформационного моделировании. Предлагается модель принятия общего решения, состоящая из решений, имеющих характер усиления, уменьшения и неизменения.
5. Предложены алгоритмы и программные средства извлечения информации из изображений гидрогеологических объектов, распараллеливания цифровой обработки изображений гидрогеологических объектов.
6. Предложены принципы построения геоинформационной модели гидрогеологических объектов природно-технического характера на базе данных растрового характера.
7. Предложены алгоритм и программный код формирования корреляционных полей взаимосвязи между двумя или тремя тематическими слоями геоинформационной модели гидрогеологических объектов природнотехногенного характера на основе метода «Скользящее окно».
8. Разработанная компьютеризированная информационноаналитическая система применена для проведения мониторинговых исследований территории Северной зоны Республики Каракалпакстан.
9. На основе геоинформационной модели проведены вычислительные эксперименты по оценке влияния изменений уровней грунтовых вод и их минерализаций на другие объекты территории Северной зоны Республики Каракалпакстан.
10. Пространственно-временной анализ результатов геоинформационного моделирования осуществлялся с помощью пакета Spatial Analyst среды Arg GIS.
11. Полученные результаты показывают уменьшение глубин уровней грунтовых вод и повышение их минерализации в северном направлении на период с 2010 по 2015 гг. Проведена цифровая обработка космических снимков по территории СЗРК на два периода времени (2000 и 2015 гг.) с помощью программного пакета ERDAS IMAGINE. Полученные результаты в целом идентичны результатам, полученным на основе геоинформационной модели территории.
Роль информационных технологий в медицине
Роль и значение цифровизации в обеспечении экономической стабильности
Расширение сырьевой базы технологии переэтерифицированных жиров
Актуальность и востребованность темы диссертации. Производство масложировой продукции в мировом масштабе за последнее время выросло в несколько раз в сравнении с предыдущими десятилетиями, например, производство маргариновой продукции выросло до 9453 тонн в год, где ведущие позиции по производству занимают Пакистан (990 000 т.), Россия (933 000 т.), Индия (888 000 т.), Бразилия (847 000 т.), Турция (650 000 т.)1. Совершенствуются технологии получения продукции на основе хлопкового масла. В связи с этим большое количество научных работ направлены на создание новых видов сырья и состава переработанной масложировой продукции, повышения их качества и внедрения технологий их применения в производственные процессы.
Всё больше в мире ведутся исследовательские работы по расширению сырьевой базы и повышению качества жиров, полученных путём фракционирования и переэтерификации растительных масел, модернизации производственной технологии с использованием новых и высокоэффективных способов. Создание производственной технологии с сокращением количества вредных для организма веществ в масложировой продукции является актуальной проблемой. Всё большее развитие получают научно-исследовательские работы по улучшению свойств маргариновой продукции, оптимизации технологических процессов по созданию состава и производственной технологии с уменьшением количества транс-изомеризированных жирных кислот в переэтерифицированных жирах.
В нашей республике уделяется особое внимание выращиванию подсолнуха, сои и других видов нетрадиционных масличных культур, что привело к определенным достижениям в сфере завоза и установки современных оборудований в масложировые предприятия пищевой отрасли, сокращению потерь в процессах по производству и переработке растительных масел, а также по производству импорт заменяемых продуктов в рамках программы локализации. В стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан указаны задачи «по развитию отраслей производства, модернизации и диверсификации промышленности, применения ресурсо- и энергосберегающих методов, обеспечение пищевой безопасности продукции, производство конкурентоспособной и экспортной продукции для импорт замещения»2. В связи с чем, проведение научных исследований, направленных на производство качественной масложировой продукции с использованием местного сырья для переэтерификации имеет особое значение.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлению Кабинета Министров Республики Узбекистан №251 от 29 августа 2015 года «Об утверждении концепции и комплекса мер по обеспечению населения Республики Узбекистан в 2015-2020 годах качественными продуктами питания», Постановление Президента Республики Узбекистан №ПП-4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах» и в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является усовершенствовании технологии производства переэтерифицированных жировых продуктов на основе хлопкового и соевого масел.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
доказано применение соотношения 50:44:6 фракционируемого дезодорированных хлопкового и соевого масел, нерафинированного соевого масла для получения салатного масла и пальмитина путём фракционирования смесей исследуемых масел;
обосновано наряду с ускорением процесса фракционирования применение нерафинированного соевого масла способствует оптимизации соотношения жирных кислот продуктов фракционирования, в частности салатного масла и хлопково-соевого пальмитина;
определен способ применения фракционированного хлопково-соевого пальмитина и хлопково-соевого салатного масла в качестве компонента жировой основы для производства переэтерифицированных жиров;
обосновано в результате применения хлопково-соевого пальмитина и хлопково-соевого салатного масла в производстве переэтерифицированных жиров обеспечивается необходимое соотношение эссенциальных жирных кислот групп (о-6:со-3;
усовершенствована технология получения переэтерифицированных жиров на основе местного сырья.
Заключение
1. Доказано, что введение в состав купажа хлопкового масла и нерафинированного соевого масла (при температуре +7°С) способствует значительному снижению его вязкости по сравнению с натуральным хлопковым маслом, например, при соотношении «хлопковое масло: соевое масло: нерафинированное соевое масло» 50:44:6 соответственно по сравнению с хлопковым маслом, вязкость которого равна 83,4-103 Па с, вязкость купажа снижается на 53,3 103 Па с, то есть сокращается продолжительность фракционирования от 66 до 41 час.
2. Установлено, что при низкотемпературном фракционировании смеси хлопкового масла с соевым за счёт введения последнего значительно увеличивается выход салатного масла, обогащённого линолевой и линолевым кислотами. Показано, что хлопковый пальмитин, получаемый из смеси хлопкового масла с соевым, содержит больше фосфолипидов и других биологически ценных компонентов; установлена возможность применения нерафинированного соевого масла в составе смеси с хлопковым, рекомендован способ интенсификации процесса фракционирования.
3. Достигнута высокая пищевая ценность переэтерифицированных пищевых жиров, приготовленных на основе новых видов сырьевых источников (хлопково-соевое салатное масло и хлопково-соевый пальмитин); обеспечено расположение линолевой кислоты в положении sn-2 в триглицеридах твёрдых модифицированных жиров при постоянном количественном её содержании в них.
4. Предложенная математическая модель процесса фракционирования купажа хлопкового масла с соевым позволила определить оптимальные условия ведения данного процесса; предложена усовершенствованная технология интенсивного фракционирования салатного масла из смеси хлопкового масла с соевым.
5. Доказана возможность обеспечения в производимой маргариновой продукции постоянства содержания линолевой кислоты 25-27 % при использовании новых видов сырьевых источников (хлопково-соевое салатное масло и хлопково-соевый пальмитин).
6. На основе результатов исследования разработаны рекомендации по внедрению новых технологических решений в области расширения сырьевой базы и модификации масел и жиров и проекты требуемой нормативнотехнологической документации.
Разработка эффективных составов промывочных жидкостей для борьбы с осложнениями при бурении нефтяных и газовых скважин
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в мире по нефтегазодобыче приняты важнейшие условия по повышению технико-экономических показателей бурения, в частности необходимость совершенствования промывочных жидкостей. В современных условиях задача управления качеством промывочных жидкостей состоит в том, чтобы в сочетании с горно-геологическими условиями и гидравлической программой бурения поддерживать их требуемые структурно-реологические и фильтрационные свойства при минимальном содержании твердой фазы в заданном уровне ингибирования, термосолестойкости и осмотической активности.
В мире особое внимание уделяется приготовлению эффективных промывочных жидкостей. Составы промывочных жидкостей должны обладать следующими характеристиками: снижением водоотдачи раствора, нейтральностью по отношению к горным породам в процессе бурения, высокой устойчивостью к воздействию жидкостей, сетчатой структурой находящихся в её составе элементов, образованием армирующей фракции при взаимодействии с глинистой фазой, улучшением экологии и обеспечением безопасности при ведении буровых работ и достижением безаварийной проводки нефтяных и газовых скважин, температурной стабильности, устойчивости к сероводородной агрессии. Актуальной задачей является выбор специализированного состава промывочной жидкости на основе химических реагентов в соответствии с геолого-техническими условиями бурения, а также применения контроля качества в процессе строительства скважин и профилактики предупреждения осложнений и аварий в нефтяных и газовых скважинах.
После обретения независимости Узбекистаном в развитие нефтегазовой промышленности внесен значительный вклад в экономику страны и укрепление независимости республики. На основе программы мер, проводимых в данном направлении, достигнуты значительные результаты, в частности, в рамках реализации программы по увеличению добычи углеводородного сырья, объемы буровых работ в разведочном и эксплуатационном бурении скважин выросли в два раза, что обеспечило открытие новых месторождений на нефть и газ. В стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан1 определены задачи по сокращению энергоемкости и ресурсоемкое™ экономики, широкому внедрению в производство энергосберегающих технологий, повышению производительности труда в отраслях экономики, а также продолжению политики стимулирования производства для поднятия на новый уровень развития нефтегазовой промышленности и повышения эффективности бурения скважин на нефть и газ.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлении Президента Республики Узбекистан №ПП-3107 от 30 июня 2017 г. «О мерах по совершенствованию системы управления нефтегазовой отраслью», №ПП-1442 от 15 декабря 2010 г. «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах», Указах №УП-4707 от 4 марта 2015 г. «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства в 2015-2019 гг.» и №УП-4947 от 7 февраля 2017 г. «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в этой сфере.
Целью исследования является создание эффективной промывочной жидкости на основе волокнистого полимера для борьбы с осложнениями при бурении скважин.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработан эффективный состав и технология получения промывочных жидкостей для борьбы с осложнениями при бурении нефтяных и газовых скважин на основе местного сырья, отличающийся экономичностью и доступностью;
определены зона и траектория осаждения выбуренных частиц, и составлено уравнение скорости осаждения частиц горной породы на основе реологичских свойств промывочной жидкости;
определены физико-химические основы создания стабилизированных промывочных жидкостей с использованием композиционных полимерных реагентов определенного состава и структуры, основанные на образовании агрессивной среды, обеспечивающие бурение нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях без осложнений;
доказаны структуры формирования промывочных жидкостей с улучшенными технико-эксплуатационными характеристиками полимерных реагентов, а также критической скорости потока при движении вязкоупругой жидкости в бурильных трубах и кольцевом пространстве;
усовершенствованы нормативно-технические основы получения промывочных жидкостей на базе новых полимерных реагентов, которые позволят реализовать успешную проводку скважин на месторождениях в сложных геологических условиях Устюртской и Бухарской нефтегазоносных областей.
Заключение
Основными научными и практическими результатами, полученными при выполнении диссертационной работы, являются:
1. Научно обоснованные физико-химические основы создания стабилизированныхпромывочных жидкостей с использованием композиционных полимерных реагентов специального состава и структуры, обеспечивающей бурение нефтяных и газовых скважин в сложных геологотехнических условиях без осложнений.
2. Предложены эффективные составы и технология получения промывочных жидкостей для борьбы с осложнениями при бурении нефтяных и газовых скважин на основе местного сырья, отличающиеся экономичностью и доступностью.
3. Выявлены закономерности изменения технологических параметров и реологических свойств промывочных жидкостей при их движении, на основе волокнистых природных полимеров, образующих армирующие структуры при взаимодействии с глинистой фазой, представляющих собой совокупность пузырьков вокруг частиц полимеров.
4. Предложена формула для определения скорости осаждения выбуренных частиц породы в зависимости от реологических параметров промывочной жидкости и определена траектория и зона осаждения частиц выбуренной породы в скважине.
5. Установлено, что при формировании потока промывочных жидкостей с улучшенными технико-эксплуатационными характеристиками выявлена определяющая роль не только состава, но и структуры полимерных реагентов.
6. Созданы нормативно-технические основы приготовления промывочных жидкостей на базе нового облегченного полимерного реагента.
7. Разработан государственный стандарт Ts 20154403-001:2017 «Реагент полимерный облегченный».
8. Внедрены составы промывочных жидкостей на основе ОПР при бурении скважин №№ 89,110 на месторождении Южный Кемачи и в других скважинах Устюртской и Бухаро-Хивинской нефтегазоносных областей.
9. Получен фактический экономический эффект, который составил 276 млн. сум на одну скважину, при этом повысилась эффективность и безопасность ведения буровых работ.
Разработка эффективных составов антифрикционных композиционных древесно-полимерных материалов на основе местного сырья и деталей машиностроительного назначения
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время мировой объем производства полимеров составляет более 200 млн. тонн. Из них выпуск полиэтилена и полипропилена составляет от 35 до 45% общего объема производства. Ускоряющееся развитие мирового научно-технического прогресса, отраслей экономики, особенно в области машиностроения, решение экологических проблем, производство гибкой конкурентоспособной продукции, в том числе при создания антифрикционных композиционных древесио-полимерных материалов и изделий из нихдля рабочих органов машини механизмоввее больше превращает использование современных инновационных технологий в актуальную задачу.
С момента обретения независимости нашей Республикой реализуются масштабные мероприятия, и достигнуты определенные результаты в организации на высоком уровне научных исследований в области развития создания на основе местного сырья антифрикционных композиционных древесно-полимерных материалов для машиностроения, и обеспечения машиностроительной отрасли антифрикционными композиционными древесно-полимерными материалами. Следует особо подчеркнуть, что созданы высоко эффективные, научно обоснованные технологии изготовления из древесины и полимеров продукции импортозамещающих композиционных материалов.
Важнейшей задачей на сегодняшний день по всему миру является улучшение охраны окружающей среды при производстве обладающих конструкционными и антифрикационными свойствами, металлозаменяющих в узлах трения машин и механизмов в эксплуатационных условиях, способных прослужить долго, недефицитных и недорогих машиностроительных материалов. В частности, особое внимание уделяется следующим вопросам: получение на основе местного минерального и вторичного сырья древесно-полимерных недефицитных, недорогих композиционных антифрикционных-износостойких материалов, предназначенных для машиностроения; определение физико-химических закономерностей материалов и оптимальных параметров изготовления из них машиностроительных деталей; разработка оптимального состава материалов и рекомендаций по изготовлению подшипников скольжения; определение влияния минеральных и органических наполнителей, модифицированных полимеров на физико-механические и антифрикционные свойства материалов, влияния технологических параметров прессования композиций на физико-механические и антифрикционные свойства материалов; разработка оптимальной конструкции подшипников скольжения, технологического режима изготовления подшипников скольжения из древесно-полимерных композиционных материалов, апробация подшипников скольжения.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в указе Президента Республики Узбекистан от 04 марта 2015г. № У П-4707 «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства в 2015-2019 гг.» и постановление Кабинета Министров Республики Узбекистан ПП-832 от 7 апреля 2008 года «О программе модернизации и реконструкции предприятий хлопкоочистительной промышленности на 2007-2011 годы». Указе Президента Республики Узбекистан №УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по цельнейшему развитию Республики Узбекистан», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Цель исследования является разработка эффективных составов антифрикционно-износостойких композиционных древесно-полимерных материалов на основе местного сырье и изготовления из них различных деталей.
Научная новизна исследования заключается следующем:
выявлены закономерности изменения физико-механических свойств композиций от содержания и вида термопластичных полимеров, углеграфитовых наполнителей и различных добавок, а также степени уплотнения древесины модифицированными полимерными композициями;
разработаны антифрикционные композиционные древссно-полимерные материалы на основе местных древесин - тополя, тала (ивы) и модифицированных полимеров путем предварительного диспергирования минеральных и углеграфитовых наполнителей;
выявлено оптимальное содержание наполнителей, обеспечивающее создание анти фрикцион но - износостойких композиционных древесно-полимерных материалов машиностроительного назначения;
доказаноплотно-сросшаяся структура всех компонентов антифрикционного композиционного древесно-поли мерного материала, которая образовывается за счёт химической связи частиц полиэтилена и исходных ингредиентов;
выявлено, что разработанные композиционные древссно-полимерные материалыобладают высокими прочностными характеристиками, низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью и повышенной надежностью в процессе эксплуатации в различных климатических условиях Узбекистана;
выявлены влияние технологических и эксплуатационных факторов на свойства композиционных древесно-полимерных материалов, а также разработаны конкретные рекомендации для рационального использования потенциальных возможностей этих материалов в устах трения рабочих органов хлопковых машин и механизмов, работающих в условиях высокой запыленности окружающей среды.
Заключение
1. Изучены физико-механические, фрикционные и другие свойства разработанных композиционных дрсвссно-полимсрных материалов с плотностью 0,95-1,0 г/см5 и твердостью 8,0-11,0 МПа.Созданы новые теплостойкие, формоустойчивые антифрикционные композиционные материалы, представляющие собой многокомпонентные системы из уплотненной древесины и растворов на основе модифицированных полимеров в моторном масле и парафине. Предложены рецептура и составы дрсвссно-полимсрных композиций в определенном соотношении компонентов.
2. Установлены основные закономерности влияния вида и содержания термопластичных полимеров - полиэтилена высокой плотности и полипропилена и углеграфитовых наполнителей - сажи и графита на физико-механические свойства. Рекомендовано оптимальное содержание наполнителей (5-10 мас.ч.), обеспечивающее достаточно высокие прочностные и триботехнические свойства модифицированной полимерной композиции.
3. Проведены исследования ИК-спсктров и микроструктуры композиционных дрсвссно-полимсрных материалов. Установлено, что несмотря на различную микроструктуру, наблюдается плотно-сросшаяся структура всех компонентов композиционного дрсвссно-полимсрного материала, которая обусловливается за счёт химической связи частиц исходных ингредиентов: целлюлозы и других компонентов древесины, масла, полиэтилена.
4. Установлены и рекомендованы оптимальные технологические режимы изготовления деталей из антифрикционных композиционных дрсвссно-полимсрных материалов для рабочих органов комплекса оборудован нм ллонкоочисипсльиыд заводов, рабошющнх в 1яжелых эксплуатационных условиях и высокой запыленности.
5. Выпущены опытно-производственные партии подшипников скольжения различных типоразмеров из композиционных дрсвссно-полимсрных материалов.Проведены испытания деталей в производственных условиях на питающих валиках очистителей мелкого и крупного сора и разрыхляющих барабанах линтера марки 5ЛП Букинского и Пискситского хлопкоочистительных заводов. Испытания деталейиз антифрикционных композиционных дрсвссно-полимсрных материалов в производственных условиях показали высокие их срок службы ресурса работы по сравнению с серийными, что приводит к снижению себестоимости подшипников скольжения и металлоемкости машин и механизмов.
6. Даны практические рекомендации по применению подшипников скольжения из композиционных дрсвссно-полимсрных материалов в узлах трения рабочих органов машин и механизмов Букинского и Пискситского хлопкоочистительных заводов. Экономический эффект от внедрения разработанных композиционных дрсвссно-полимсрных материалов в деталях оборудования очистительного и джинно-линтерного цеха Букинского хлопкоочистительного завода составил около 15,5 млн. сум в год (февраль 2012 г), а на Пискентском хлопкоочистительном заводе - 66 млн. сум (февраль 2016 г), в год.
Разработка эффективных конструкций и совершенствование научных основ расчета параметров рабочих органов и механизмов пильных джинов
Актуальность н востребованность темы диссертации. В настоящее время в мировом рынке спрос на хлопковое волокно увеличивается. Поданным международного консультативного комитета по хлопку (ICAC) ведущими странами по поставке на внешний рынок хлопкового волокна являются Китай, США, Индия, Пакистан, Бразилия и Узбекистан. В сезоне 2016-2017 годов относительно предыдущего прогнозируется увеличение производства хлопкового волокна на 5,1% (22,48 млн. тонна), а спрос - на 1,7% (24,09 млн. тонна). Переработка хлопка-сырца осуществляется на технологических машинах и оборудованиях, в основном, изготовленных в США, Китае и Узбекистане1. Важным фактором по обеспечению стабильности объема выращивания урожая хлопка и повышения конкурентоспособности сырья в мировом рынке является получение хлопка-волокна высокого качества позволяющие высокую эффективность.
После приобретения независимости в нашей Республике осуществляются широкомасштабные мероприятия, получены определенные результаты по разработке высокоэффективных техник и технологий для первичной обработки хлопка-сырца, обеспечивающих получение продукции высокого качества. В этом отношении можно отметить разработку техники и технологии, обеспечивающих сохранение качества вырабатываемой хлопковой продукции на хлопкоочистительных предприятиях, дающих возможность снижения расхода сырья и энергии.
В мире актуальными задачами являются создание новых образцов техники и технологии для джинирования летучек хлопка. При этом осуществление целенаправленных научных исследований по разработке высокоэффективных конструкций рабочих органов основной технологической машины хлопкозаводов - пильных джинов, создание методов расчета параметров и режимов движения, позволяющих значительное увеличение производительности джинирования при повышенной влажности хлопка-сырца для получения качественного хлопкового волокно, считается одной из актуальных задач отрясли.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлении Президента Республики Узбекистан №1111-4761 от 27 октября 2015 года «Об образовании холдинговой компании «Узпахтасаноатэкспорт» и Постановлении Кабинета Министров №70 от 3 апреля 2007 года «О программе модернизации и реконструкции предприятий хлопкоочистительной промышленности на 2007-2011 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка эффективных конструкций рабочих органов и .механизмов пильных джинов.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработаны эффективные и ресурсосберегающие конструкции рабочих органов пильного джина;
разработан аналитический метод определения законов движения ротора двигателя и вала пильного цилиндра;
разработаны основные параметры, аналитическим методом определен закон колебательного движения колосника на упругой опоре;
разработан метод учета случайного сопротивления от хлопка и опоры с нелинейной жесткостью:
разработан метод уменьшения трения между летучками хлопка и рабочими органам пильного джина.
Заключение
Результаты проведенных научных исследований по теме докторской диссертации «Разработка эффективных конструкций и совершенствование научных основ расчета параметров рабочих органов и механизмов пильных джинов» состоят в следующем:
1. Разработаны облегченные схемы конструкций пильных цилиндров джина. Исследования в данном направлении позволяют создание технологии для получения качественного волокна.
2. На основе решения задачи динамики машинного агрегата двухмассовой системы пильного цилиндра джина аналитическим методом получены формулы для определения законов движения ротора двигателя и вала пильного цилиндра. Исследования в данном направлении служат для определения законов движения вала пильного цилиндра.
3. Разработана методика расчета амплитуды и собственной частоты колебаний пильного цилиндра джина на подшипниках с упругой опорой. Исследования в этом направлении служат для расчета амплитуды и частоты колебаний пильного цилиндра.
4. Разработана методика расчета прогиба вала пильного цилиндра джина с учетом массы семенного вала. Исследования в этом направлении служат для расчета нагрузок на пильный цилиндр.
5. Получены закономерности для расчета периода и частоты колебаний колосника на упругой опоре с нелинейной жесткостью. Исследования в этом направлении служат для определения движений колосника.
6. Разработана методика определения объемного коэффициента теплопередачи с учетом специфики сушки хлопка-сырца повышенной влажности в сырцовой камере пильного джина. Исследования в этом направлении служит для расчета тепломассаобменных процессов в джинах.
7. Разработан специальный прибор для изучения трения хлопка по нагретой поверхности рабочей камеры джина. Исследования в этом направлении служат для определения коэффициента трения в рабочей камере джина.
8. Разработана новая конструкции и определены параме1ры рабочей камеры пильного джина. Исследования в данном направлении служат для оптимизации трения между летучкой и стенкой рабочей камеры.
Разработка эффективной технологии получения металлополимерной композиции из отходов сорбционного выщелачивания золота
Объект исследования: металлополимерная композиция, образующаяся при сорбционном выщелачивании золота из золотосодержащих руд. Отходы узла выдачи смолы на регенерацию (щепа и пески отсадки).
Цель работы: разработка эффективной технологии получения металлополимерной композиции из отходов сорбционного выщелачивания золота путём их дополнительной флотации в условиях золотоизвлекательного производства.
Методы исследования: в работе использованы физико-механические, химические и физико-химические методы исследований флотационных процессов и отходов узла выдачи смолы на регенерацию. Для расчёта технологических потерь металлополимерной композиции по всем переделам сорбционного выщелачивания использована компьютерная программа.
Полученные результаты и их новизна: в результате проведённых исследований изучены химические реакции образования ферро- и феррицианидов при сорбционном выщелачивании золота, отрицательно влияющих на ёмкость и флотационные свойства анионообменной смолы. Установлен ряд напряжённости металлов в ферро- и феррицианидных растворах, построена диаграмма Пурбэ сорбционного выщелачивания золота. Для извлечения функциональных классов металлополимерной композиции из щепы и из песков отсадки, выделенных в узле выдачи смолы на регенерацию, был использован метод флотации. Разработана эффективная технология получения металлополимерной композиции из отходов сорбционного выщелачивания золота.
Практическая значимость: разработанная технология получения металлополимерой композиции позволит сократить потери анионообменной смолы с отходами производства, снизить себестоимость выпускаемой продукции и повысить эффективность процесса сорбционного выщелачивания золотосодержащих руд.
Степень внедрения и экономическая эффективность: При апробации технологии в укрупнённых лабораторных условиях на базе лаборатории «Обогащение полезных ископаемых» Ташкентского государственного технического университета извлечение металлополимерной композиции из щепы составило 94,3%, а из песков отсадки 96,22%. Потери смолы при этом снижаются с 6,5 до 1,29%. Ожидаемый экономический эффект при внедрении технологии получения металлополимерной композиции на золотоизвлекательном заводе производительностью 600 т руды в сутки составит более 80,0 млн сум в год.
Область применения: Горно-металлургическая промышленность.
Разработка эффективного состава композиционных древеснопластиковых плитных материалов на основе местного сырья и отходов производств
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время одной из труднорешаемых задач стало обеспечение строительства, мебельной промышленности и машиностроения материалами на основе древесины. В мировом масштабе объем выпуска полимеров составляет около 200 млн. тонн. В этом аспекте в последниегоды спрос на древесно-полимерные материалы значительно повысился в несколько раз. Проводятся научно-исследовательские работы по разработке древено-пластиковых материалов и использованию готовых продуктов из них в строительстве, машиностроении, мебельной промышленности.
На сегодняшний день в мировом масштабе проблема создания и реализации инновационных идей по разработке эффективных составов композиционных древесно-пластиковых материалов и плит на их основе с высокими физико-механическими свойствами и отвечающими современным требованиям, является актуальной и востребованной. Поэтому получение композиционных древено-пластиковых плитных материалов на основе наполнителей из стеблей хлопчатника и полимерных связующих и их внедрение в производство имеет особое значение для решения данной проблемы. Вместе с тем, использование вторичных ресурсов, особенно сельскохозяйственных отходов, обеспечивает потребность республики в древесно-пластиковых материалах и плитах, что приводит к валютосбережению.
В республике проведены масштабные мероприятия и достигнуты определенные результаты по обеспеченно строительства, мебельной промышленности, машиностроения древесно-пластиковыми материалами (ДПМ) на основе местного сырья. В четвертом направлении программы Стратегических действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан отмечены важные задачи по поощрению научно-исследовательской и инновационной деятельности, созданию эффективных механизмов, направленных на практическое внедрение научных и инновационнх достижений. В этом аспекте разработка эффективного состава композиционных древесно-пластиковых плитных материалов на основе местного сырья и отходов производств является актуальным.
Данное диссертационное исследование, в определенной степени,будет способствовать выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-916 от 15 июля 2008 года «О дополнительных мерах по стимулированию внедрения инновационных проектов и технологий в производство», Указе Президента Республики Узбекистан от 04 марта 2015г. №УП-4707 «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы» и Постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан от 22.09.2016г. № 319 «О мерах по созданию современных производств по выпуску древесностружечных плит из стеблей хлопчатника».
Целью исследования является разработка эффективных составов композиционных древесно-пластиковых плитных материалов на основе местного сырья и отходов производств.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
обоснована возможность создания импортозамещающих композиционных древесно-пластиковых плитных материалов на основе полимерных связующих и древесных наполнителей из стеблей хлопчатника, используемые в строительстве, машиностроении и мебельной промышленности;
определены изменения основных физико-механических свойств композиционных древесно-пластиковых плитных материалов в зависимости от структуры, вида и содержания фракционного состава древесного наполнителя, получаемого из стеблей хлопчатника и полимерных связующих, являющихся компонентами композиционной массы, рассматриваемый как неоднородный материал;
возможность наличия пропускания измельченной массы стеблей хлопчатника через пневмосепаратор позволяет получить на этой основе многослойный композиционный деревесно-пластиковый материал и определены оптимальные размеры частиц наполнителя, имеющий в составе волокнистые частицы, которые не позволяют накапливать и забивать пневматический агрегат;
разработаны требования к измельченной массе, являющейся основой для разработки технологии получения древесных наполнителей из стеблей хлопчатника и производства композиционных древесно-пластиковых материалов и изделий из них;
определены преимущества разработанных композиционных древеснопластиковых плитных материалов имеющие высокие физико-механические и эксплуатационные свойства по сравнению с древесно-стружечными плитами, получаемые непосредственно из древесины.
Заключение
1. Разработан научно-обоснованный подход создания эффективных составов композиционных древесно-пластиковых плитных материалов на основе наполнителей из стеблей хлопчатника и полимерных связующих. Это обеспечивает безотходное промышленное производство и позволяет получать материалы с более высокими физико-механическими свойствами, эффективно используемые в машиностроительной, строительной, мебельной и других отраслях промышленности.
2. Изучена структура и физико-химические особенности измельченной массы стеблей хлопчатника, установлена их степень дисперсности. Показано, что измельченная масса из стеблей хлопчатника, при определенной дисперсности и влажности, обладает высокой сыпучестью и хорошо поддается механическому сепарированию.
3. Определено, что качество подготовки многослойного пакета соответствует требованиям заводского оборудования по прессовке композиционных плитных материалов. Рассмотрение наполнителя из стеблей хлопчатника с позиций многокомпонентной массы позволило решить задачу достижения необходимых свойств композиционного материала за счет широкой вариации количественных и качественных параметров пресс композиции.
4. На основании установленных закономерностей определено изменение физико-механических свойств: предел прочности при изгибе и растяжении перпендикулярно пласты плит, модуль упругости, удельное сопротивление выдергивание гвозди и шурупов, водопоглошения и разбухания композиционных материалов от соотношения компонентов стеблей хлопчатника.
5. Установлено, что максимальное значение предела прочности при изгибе композиционных древесно-пластиковых материалов - 14,8 - 22,9 МПа наблюдается при содержании мелких частиц измельченной массы стеблей хлопчатника от 10 до 20% всех рассмотренных плит с плотностью 600, 700 и 800 кг/м3, а максимальное значение предела прочности при растяжении перпендикулярно пласты плит 0,58-0,91 МПа находится при содержании мелкой фракции от 15 до 25%.
6. Исследованием установлено, что мелкая фракция измельченной массы стеблей хлопчатника существенно влияет на водопоглощение и разбухание разрабатываемых композиционных древесно-пластиковых материалов. Показано, что минимальное водопоглощение плит при трех плотностях 650, 750 и 850 кг/см3 находится при содержании мелкой фракции в массе 15-18%. При содержании в стружечной массе 35-40% мелкой фракции разбухание для всех плит минимальное, так для плиты с плотностью 800 кг/см3 - 12,5%, а для плит с плотностью 700 кг/м3 разбухание составляет 35%.
7. Выявлено, что высокое значение предел прочности при статическом изгибе композиционных древесно-пластиковых материалов с плотностью 650, 750 и 850 МПа, при содержании волокнистой части хлопчатника от 20-60% находится в пределах 14-15,5 МПа, 17,5-19,1 МПа и 20-22,2 МПа соответственно. А максимальное значение предела прочности при растяжении перпендикулярно пласты плит имеющие вышеприведенные плотности находятся в пределах волокнистой части хлопчатника с 20 до 40%. Аналогичные закономерности наблюдаются и при испытании образцов на модуль упругости, удельное сопротивление выдергиванию гвоздей и шурупов. Наименьшее водопоглощение и разбухание плит наблюдается при содержании волокнистой части в пределах 30-40%.
8. Определено оптимальные содержания в массе волокнистых частиц который составляет 30-35%. Предложенооптимальное содержание связующего в композиции равное 12-16%, приэтом мелкой фракции в измельченной массе не должно быть более 15%, а содержание древесностружечной части составляет до 50% с длиной 25-30 мм и толщиной 0,3-0,8 мм.
9. Получена опытная партия плит на специализированном предприятии по выпуску композиционных древесно-пластиковых плитных материалов ООО «PROSPER ALL» с высокими физико-механическими свойствами. Экономический эффект от применения 15000 м2 композиционных древеснопластиковых плит в ООО «AZIMUT-MIG» составил 309,315 млн. сум в год, а ожидаемая экономическая эффективность от применения 100000.м2 в строительстве, мебельной промышленности и машиностроении составила более 2 млрд. сум.
Разработка энергосберегающих технологий при переработке минерально-сырьевых ресурсов (на примере горно-металлургической промышленности)
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в странах мира с различными уровнем обеспеченности электрической энергией, в среднем, энергопотребление в промышленности составляет 37%, в том числе на горно-металлургическую промышленность приходится 12%. В связи с истощением легко извлекаемых запасов минерального сырья и вовлечением в эксплуатацию запасов, локализованных в более сложных горно-геологических условиях, потребление электроэнергии горно-металлургическими производствами постоянно растёт. Согласно статистическим данным, годовое потребление электрической энергии в горно-металлургической отрасли в мире составляет 913,2 ТВт-ч. По результатам исследований к 2030 году рост потребления электрической энергией составит в среднем 1,8% в год. Особое внимание уделяется внедрению мероприятий по обеспечению потребностей и требований промышленных предприятий, энергосбережению и повышению эффективности технологического процесса, оптимизации потребления электрической энергии.
В Республике Узбекистан горно-металлургическая промышленность является одним из крупных потребителей энергоресурсов, в которой особое внимание направлено на организацию эффективных мероприятий по внедрению высокоэффективных технологий. В этом отношении заметные результаты достигнуты при создании высокоэффективных систем управления технологическим процессом, нормировании потребления электрической энергии, усовершенствовании систем управления технологическим процессом на основе интеллектуальных систем.
Особое значение приобретают вопросы снижения энергоемкости технологического процесса обогащения руды и повышения энергетической эффективности технологии переработки минерально-сырьевых ресурсов с учетом свойственной ей особенности. В этой области осуществление целенаправленных научных исследований является приоритетной проблемой, при этом весьма актуальны исследования в следующих направлениях: разработка рационального закона частотно-регулируемого электропривода, выявление энергосберегающих режимов работы асинхронного двигателя при статических и динамических процессах и создание его математической модели, разработка модели износа насосного агрегата, разработка математической модели электропотребления технологического процесса и нормирования расхода электрической энергии с учетом определения значимых факторов, влияющих на технологический процесс, разработка алгоритма прогнозирования потребления электрической энергии. Выполняемые научные изыскания по приведенным выше научно-исследовательским направлениям указывают на актуальность этой диссертационной темы.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Законе Республики Узбекистан «О рациональном использовании энергии» (1997), Постановлении Президента Республики Узбекистан №ПП-2343 от 5 мая 2015 года «О программе мер по сокращению энергоемкости, внедрению энергосберегающих технологий в отраслях экономики и социальной сфере на 2015-2019 годы» и Постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан №333 от 28 ноября 2012 года «О дополнительных мерах по сокращению производственных затрат и снижению себестоимости продукции в промышленности», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка технических решений, обеспечивающих повышение энергетической эффективности обогатительных процессов на основе регулируемого электропривода и нормирования параметров электропотребления.
Научная новизна исследования заключаются в следующем:
определены наиболее существенные факторы, влияющие на износ деталей насоса, разработана математическая модель изнашивания в функции основных факторов, влияющих на нее в процессе эксплуатации;
разработан энерго- и ресурсосберегающий режим работы частотнорегулируемого электропривода системы «асинхронный двигатель - насос откачки пульпы»;
установлены зависимости эффективности потребления электрической энергии от степени загрузки шарами мельницы второй стадии измельчения руды;
разработана комплексная методика нормирования и моделирования параметров электропотребления для оценок эффективности энергосбережения;
разработана модель прогнозирования потребления электрической энергии в функции основных технологических параметров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему: «Разработка энергосберегающих технологий при переработке минерально-сырьевых ресурсов (на примере горно-металлургической промышленности)» представлены следующие выводы:
1. Рациональное управление режимами работы электромеханических систем и установок горно-металлургической промышленности позволяет повысить энергетическую эффективность технологии обогащения руды.
2. Характеристика технологического процесса обогащения руды как управляемого объекта позволяет выявить основные требования технологического процесса обогащения руды к электрическому приводу его механизмов.
3. Разработана математическая модель износа деталей насосного агрегата в функции скорости потока пульпы, плотности пульпы, твердости, прочности и угла атаки.
4. Анализированы энергетические и динамические характеристики частотно-регулируемого асинхронного электропривода насосной установки откачки пульпы при различных законах частотного управления, показавших, что наиболее рациональным законом частотного управления является управление по минимуму тока статора, в котором при заданных значениях скорости вращения и момента двигателя обеспечивается минимальный нагрев.
5. Разработана математическая модель системы «асинхронный двигатель - насос откачки пульпы» с учетом износа насосного агрегата, позволяющая определить энергетические параметры установки при частотном регулировании и без регулирования производительности.
6. Получены аналитические выражения для определения потребления электрической энергии мельничной установки при различных степенях загрузки шарами для мельниц 2-й стадии измельчения.
7. Получено математическое описание, позволяющее производить количественную оценку потребляемой электрической энергии обогатительным процессом, включая степень загрузки барабана мельницы шарами, учитывающей использование оборудований во времени, загруженность оборудований, количество перерабатываемой руды, параметры электрической сети, а также твердость руды.
8. Приводится структура обогатительного процесса с учетом управляющих, возмущающих и выходных технологических параметров. Определено, что целевой функцией управления обогатительным процессом является минимизация расходов энергоресурсов.
9. Установлена обобщенная многофакторная модель электропотребления обогатительного процесса, позволяющая оценивать удельный расход электроэнергии в зависимости от твердости руды и загруженности оборудований.
10. Приводятся энергетические модели каждого цикла технологического процесса обогащения руды, определяется критерий оптимального управления обогатительным процессом. Предлагается подход к оптимизации удельного расхода электроэнергии на обогатительный процесс. Решается задача нахождения оптимального удельного расхода электроэнергии на обогатительный процесс.
11. Определена структура состава расхода электрической энергии при обогатительном процессе. Разработана комплексная методика нормирования, моделирования и прогнозирования параметров электропотребления технологического процесса переработки окисленной руды для оценок объёмов энергосбережения горно-металлургической промышленности.
Разработка технологий для переработки клубней топинамбура и плодов шиповника с сохранением биологически активных веществ
Актуальность и востребованность темы диссертации. По оценкам продовольственной и сельскохозяйственной организации при ООН, в 2050 году для удовлетворения спроса на продовольствие годовой объем мирового производства сельскохозяйственных культур и продукции животноводства должен возрасти на 60% по сравнению с уровнем 2006 года1. В мире ежегодно из-за порчи образуются потери зерновых продуктов на 30%, корнеплодов, фруктов и овощей на 40-50%, масличных культур, мяса и молочных продуктов на 20% и рыбы на 35% 2.
В годы независимости особое внимание уделяется выращиванию и эффективному развитию отрасли, перерабатывающей сельскохозяйственную продукцию. Вследствие проведенных в этом направлении программных мероприятий, в том числе, по обеспечению качественной переработки продукции сельского и лесного хозяйств, ощутимые результаты достигнуты в производстве импортозамещающей и экспортоориентированной пищевой и фармацевтической продукции. В 2015 году в стране выращено 200,3 т клубней топинамбура и 199,2 т плодов шиповника3. Одним из широко распространённых методов переработки этих продуктов считается их сушка.
Сегодня важной задачей мирового масштаба является разработка техники и технологии переработки продукции сельского и лесного хозяйств, в том числе топинамбура и шиповника, особое внимание уделяется совершенствованию способов переработки сырья путём применения новых технологий, с учётом результатов научных исследований в этой сфере, ориентированных на сохранение биологически активных веществ в составе готовой продукции. Следует обосновать соответствующие научные решения и рекомендации, направленные на совершенствование способов сушки и разработки технологии получения высококачественных продуктов, в том числе необходимо: разработать технику и технологию переработки топинамбура и шиповника с сохранением биологически активных веществ в составе конечных продуктов, разработать математическую модель распределения микроэлементов в процессе сушки, исследовать и формализовать процесс теплообмена с учетом изменения тепла при инфракрасном (ИК) нагреве и нелинейных явлений передачи тепла, а также изучить активность тепла в продукте в ходе сушки, разработать вакуум-сушильную установку с ИК нагревом и мельницу для получения порошка из высушенного продукта. Актуальность и востребованность темы диссертации подтверждается реализацией научных исследований в этом направлении.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлением Президента Республики Узбекистан ПП-1047 от 26 января 2009 года «О дополнительных мерах по расширению производства продовольственных товаров и насыщению внутреннего рынка» и ПП-1633 от 31 октября 2011 года «О мерах по дальнейшему совершенствованию организации управления и развитию пищевой промышленности республики в 2012-2015 годах», а также другими нормативно-правовыми документами, принятыми в данной сфере.
Целью исследования является совершенствование технологии переработки клубней топинамбура и плодов шиповника с использованием вакуумной сушилки с ИК-нагревом, обеспечивающей повышение энерготехнологической эффективности установки и сохранение биологически активных веществ.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
определена кинетика процесса сушки клубней топинамбура и плодов шиповника в вакуумной-сушильной установке с ИК-нагревом;
обоснована модель движения влаги в капиллярах пор и процесса распределения микроэлементов в продуктах за счет управления процессом сушки при получении высококачественной продукции;
определена передача тепла и влаги во внутренних слоях материала в условиях низкого вакуума с ИК-нагревом и выявлены специфические особенности нелинейного распространения тепла в условиях дискретных режимов процесса сушки;
обосновано сравнительный анализ методов обработки изотерм сорбции и десорбции целесообразность выбора метода ортогональной регрессии в виде уравнения Поснова;
разработана конструкция мельницы с охлаждающей системой для получения порошка из сахаросодержающих продуктов;
определено давление вакуума и оптимальная температура сушки в вакуумной установке с ИК-нагревом для сушки клубней топинамбура и плодов шиповника с сохранением биоактивных веществ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Разработка технологий для переработки клубней топинамбура и плодов шиповника с сохранением биологически активных веществ» представлены следующие выводы:
1. В результате анализа современного состояния теории и практики сушки и тепловой активации клубней топинамбура и плодов шиповника выявлены тенденции их дальнейшего развития и совершенствования, что дало возможность выдвинуть инновационные идеи. В качестве одного из наиболее эффективных способов сушки продуктов клубней топинамбура и плодов шиповника выступает обезвоживание в вакууме с ИК-нагревом.
2. Разработанная и внедренная математическая модель перемещения влаги в капиллярных порах исследуемых материалов показала необходимость учета внутреннего перераспределения растворенных веществ, а также подтверждает закономерности динамики процесса сушки при заданных начальных условиях с сопутствующими явлениями сорбции и десорбции во внутренних структурах стенок капиллярных каналов. Предложены нелинейные функциональные связи между давлением внутри капилляров, гидродинамической скоростью движения, температурой, а также плотностью исследуемого материала.
3. Предложена параметрическая идентификация корреляционных коэффициентов математической модели и осуществлена обработка экспериментальных статистических данных.
4. Выявлена зависимость мощности облучения от расстояния между обезвоживаемым объектом и излучателями, а также между излучателями и определены способы обеспечения равномерного распределения инфракрасного облучения в объеме обезвоживаемых продуктов с помощью элементов-отражателей соответствующей конфигурации в вакуум-сушильной установке с ИК-нагревом.
5. Предложены характеристики сорбции и десорбции клубней топинамбура: показана удельная поверхность капилляров, составляющая 18,38 м2/г, при этом суммарный объём пор для топинамбура в условиях вакуумной ИК-сушки составляет 0,440 см3/г. Для плодов шиповника характеристики сорбции и десорбции: подтвержденная удельная поверхность капилляров составляет 12,30 м2/г, при этом суммарный объём пор составляет 0,390 см3/г.
6. По результатам исследования теплотехнических и сорбционных свойств высушиваемой продукции определены: допустимая температура, время сушки и конструкции вакуум-сушильной установки с ИК-излучением. Разработана методика расчета промышленной вакуум-сушильной установки с ИК-излучателем на основе результатов экспериментальных исследований на лабораторной установке.
7. Показано, что для процесса ИК-сушки плодов необходимо оптимизировать величину подводимой мощности так, чтобы плоды быстро обезвоживались. Установлена оптимальная толщина слоя продукции, составляющая около 2-2,5 мм, оптимальная длина волн 3 мкм, при этом время обезвоживания продукции составляет допустимую величину, а температура плодов не превышает 65-70 °C, вакуум при этом составляет -0,8 атм.
8. В результате экспериментального исследования влияния вибрации на технологический процесс сушки установлено, что эффективность обезвоживания возрастает до 4-5% в условиях непрерывного нагрева - при определенной частоте и амплитуде. Показано, что сохранность инулина в составе измельчённой массы из клубней топинамбура при способе вакуумной ИК-сушки составляет до 45,4 мг%, а долек из клубней топинамбура до 38,75 мг% и при этом сохранность аскорбиновой кислоты в составе мякоти плодов шиповника при вакуумной ИК-сушке составляет до 0,77 мг%. В составе же фракции семян плодов шиповника содержится аскорбиновая кислота при вакуумной ИК-сушке до 4,0 мг%.
9. В результате исследований установлено, что использование способа вакуумной сушки с ИК-нагревом и отражателя при температуре не выше 60-70 °C позволяет сэкономить электроэнергию на 10-12%, а полноценный состав витаминов и других биологически активных веществ (инулин и аскорбиновая кислота) в конечном продукте составляет до 80-90%.
10. Модернизирована технологическая линия получения порошка из топинамбура с применением вакуумной сушильной установки с ИК нагревом и молотковой мельницы. Разработан и внедрен аэродинамический сепаратор для разделения на фракции (мякоть, семена, пух) измельченных плодов шиповника. На основе полученных результатов рекомендован к внедрению в промышленность разработанный технологический регламент на производство порошка из клубней топинамбура сорта «Мужиза» и плодов шиповника.
11. Разработки и рекомендации диссертации по технологии переработки клубней топинамбура и плодов шиповника при сохранении биологически активных веществ внедрены в Государственном акционерном концерне «Узфармсаноат» и предприятиях, входящих в систему Министерства сельского и водного хозяйства (справка Государственного акционерного концерна «Узфармсаноат» от 11.30.2015 года №МД-06/1868 и Министерства сельского и водного хозяйства от 10.09.2015 года №06/14-893). В результате применения технологии сушки в вакууме с ИК-излучением производительность повысилась в 1,2 раза, в среднем за год общая экономическая эффективность составила 233 млн. сум.
Разработка технологии производства шелковых плетеных хирургических нитей новой структуры
Объекты исследования: Размотанный шелк-сырец 2,33 и 3,23 текс из коконов гибридов тутового шелкопряда Узбекистан-6 и Китайский, новые структурные шелковые плетеные хирургические нити.
Цель работы: Разработать технологии производства плетеной хирургической нити новой структуры и исследовать их свойства.
Методы исследования: Экспериментальные исследования выполнялись на современном оборудовании и приборах кафедры «Технология шелка» и в лаборатории «CENTEXUZ» ТИТЛП. В работе использовались теория механики нитей методы математической статистики и анализа эксперимента.
Полученные результаты и их новизна: Разработана технология производства плетеных хирургических нитей из натурального шелка (патент РУз IAP №0407820).
Технологический процесс сокращается на 3 этапа, чем при производстве крученых хирургических нитей. Установлена скорость размотки в пределах 115 м/мин для получения сырья, предназначенного для плетения хирургических нитей. Обоснован коэффициент плетения (АГ,,,), который рекомендован для использования в формулах расчета прочности и линейной плотности плетеных хирургических нитей.
Практическая значимость: При использование плетеных нитей при хирургических операциях в качестве шовного материала исключаются случаи сдвига крутки, имеющие место при применении крученых нитей.
Внедрение технологии в промышленную производству повышает эффективность и расширяет ассортимент изделий.
Степень внедрения и экономическая эффективность: Плетеные хирургические шелковые нити внедрены в хирургической практике Республиканский научный центр экстренной медицинской помощи М3 РУз. Технология получения плетеных нитей внедрена в производстве «XON TEKSTIL» ООО.
При производстве и реализации 10 кг плетеных хирургических нитей экономическая эффективность составляет 4300 тыс. сум.
Область применения: в медицине и на шелкоперерабатывающих предприятиях.
Разработка технологии производства швейных и вышивальных нитей новых структур
Актуальность и востребованность темы днсстертацнн. В настоящее время уделяется значительное внимание повышению качества шелка-сырца, шелковых тканей и трикотажных изделий путем применения новых технологий в их производстве. В ряде зарубежных стран, таких как Китай, Индия, Бразилия, Япония и Южная Корея, достигших определенных успехов в области производства и переработки шелка, в исследованиях, направленных на совершенствование технологий, повышающих эффективность размотки шелка и производства шелка-сырца, и обеспечивающих высокую конкурентоспособность изделий, особое значение имеет решение проблем, связанных со снижением качества изделий из-за разноусадочности нитей швов при их эксплуатации, особенно в процессе стирки-сушки, ввиду применения при изготовлении одежды из натурального шелка нитей с другим волокнистым составом. Поэтому, создание ресурсосберегающих технологий, способов производства новых ассортиментов шелковых швейных нитей, является одной из важных проблем.
В мире ведутся научно-исследовательские работы, направленные на создание техники и технологии переработки шелка. И в нашей стране, в данном направлении, в том числе в разработке технологии получения швейных и вышивальных нитей из натурального шелка, создании усовершенствованной технологии изготовления плетеных хирургических шелковых нитей, достигнуты определенные результаты. В этой связи, в частности, изготовление швейных нитей новых структур из натурального шелка; создание способов и технологий по изготовлению тамбурных и ручных вышивальных нитей как из натурального шелка, так и вискозы, ацетата; создание усовершенствованной технологии производства хирургических нитей методом плетения; обоснование технических условий на хирургические нити плетенные из натурального шелка; разработка и совершенствование способов крашения швейных нитей из натурального шелка, входят в число важных задач.
В нашей республике особое внимание уделяется ускоренному развитию производства продукции с высокой добавленной стоимостью на основе глубокой переработки шелка-сырца, обеспечению конкурентоспособности шелковых изделий на внутреннем и внешнем рынках путем модернизации шелковой промышленности. Наряду с этим, создание и совершенствование энергосберегающих технологий, обеспечивающих уменьшение энергетических затрат, имеет весьма важное значение. В Стратегии действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017 - 2021 годах, в том числе, определены задачи по «... повышению конкурентоспособности национальной экономики, ... сокращению энергоемкости и ресурсоемкое™ экономики, широкому внедрению в производство энергосберегающих технологий ...». В реализации этих задач, в том числе создание и практическое внедрение технологий производства швейных и вышивальных нитей новых структур, занимает важное место.
Исследования в рамках настоящей диссертации в определенной степени послужат реализации задач, определенных Указами Президента Республики Узбекистан от 7 февраля 2017 года № УП-4947 «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» и от 14 декабря 2017 года №У П-5285 «О мерах по ускоренному развитию текстильной и швейно-трикотажной промышленности», Постановлением Президента Республики Узбекистан от 29 марта 2017 года №ПП-2856 «О мерах по организации деятельности ассоциации «Узбекипаксаноат»», а также другими нормативно-правовыми документами данной сферы.
Целью исследования является создание технологии производства швейных, вышивальных нитей новых структур из натурального шелка.
Научная новизна исследования заключается в следующем: разработана сокращенная на 4 перехода технология производства шелковых швейных нитей путем кручения, с использованием местного сырья;
создана усовершенствованная технология изготовления хирургических шелковых нитей методом скручивания нескольких крученых нитей с последующим плетением;
создан способ получения тамбурных вышивальных нитей из синтетических нитей вискозы и ацетата;
с целью доведения до готовой продукции и создания удобства использования в последующем процессе, разработаны рациональные технологические режимы окрашивания и отделки швейных и вышивальных нитей;
создан способ получения полиакрилонитриловых нитей с улучшенными свойствами путем модифицированных наночастицами шелка;
обоснованы технологические параметры размотки коконов для производства высококачественного шелка-сырца, соответствующего классу ЗА;
определены значения углов кручения сложнокрученых, плетеных хирургических и швейных нитей путем выяления зависимости деформации плетеных под действием груза нитей и движения элементарных волокон на основе теории механики нитей.
Заключение
Результаты исследований, проведенных по докторской диссертации на тему «Разработка технологии производства швейных и вышивальных нитей новых структур», заключаются в следующем:
1. В результате теоретического и практического исследования свойств сырья для крученых нитей, доказана возможность производства шелка-сырца, соответствующего классу “ЗА” из сортов коконов Узбекистан-5 и гибридных Китайских пород, выращенных в местных условиях, в результате созданы условия для изготовления высококачественного шелка-сырца.
2. На основе теоретического анализа сил, воздействующих на кокон при ее размотке, определены технологические размотки качественного шелка-сырца и получена возможность изготовления качественного сырья для производства шелковых изделий.
3. На основе составления математической модели готовых крученых нитей, обоснована формула для определения модуля упругости нити, что служит расширению возможностей применения нитей.
4. В результате проведенных теоретических и практических исследований, усовершенствована технология производства шелковых швейных нитей с сокращением ее на 4 перехода.
5. В результате практических исследований, впервые создан способ производства вышивальных швейных нитей из натурального шелка (Патент № IAP 05447), что расширяет ассортимент шелковых швейных нитей.
6. Па основе кручения сложенных искусственных нитей вискозы 16 текс и ацетата 18 текс, создан способ производства вышивальных нитей соответственно 64 и 36 тексов, проведена его практическая апробация, что служит повышению качества вышивальных нитей.
7. В результате проведенных практических исследований, создана новая структура хирургических нитей, скрученных из натурального шелка, и технология ее производства, сокращенная в 2 перехода по сравнению с существующей.
8. Па основе опытных экспериментов, обоснованы свойства красителей по крашению шелковых швейных и химических нитей, и разработаны технологические режимы и рецепты крашения вышивальных нитей из искусственных волокон.
9. В результате модификации местного интронного волокна наночастицами шелка, установлено, что его сорбционные свойства повышены практически в 19 раз (с 0,4 % на 7,5 %), что дало возможность получить качественное модифицированное синтетическое волокно.
10. Разработанные рациональные технологические режимы крашения нитей новых структур различного сырьевого состава служит повышению качества продукции.
11. Практическое внедрение предлагаемых режимов отбора и размотки позволило получить экономический эффект в 5 млн. 600 тыс. сум при производстве 100 кг шелка-сырца от разницы показателей и класса качества продукции, и в 5 млн. сум при продаже 100 кг готовой вышивальной нити.
Разработка технологии получения моторных топлив с использованием альтернативных сырьевых ресурсов
Актуальность и востребованность темы диссертации. На современном этапе развития отчетливо прослеживается устойчивая динамика роста потребления моторных топлив в Узбекистане, что требует при их производстве использование альтернативных сырьевых ресурсов и эффективного использования традиционных нефтяных ресурсов.
Наряду с этим, наметившаяся в мире тенденция постепенного истощения запасов нефтяного сырья, увеличения доли тяжелых нефтей в объеме переработки углеводородного сырья, ужесточения гребований к эксплуатационным и экологическим характеристикам моторных топлив диктует необходимость поиска альтернативных видов энергоресурсов для расширения производства автомобильных бензинов и дизельных топлив.
Следует отметить, что до сих пор не проводились углубленные исследования особенностей получения бензинов и дизельных топлив с использованием продуктов растительного происхождения, побочных продуктов нефтеперерабатывающей и химической отраслей в качестве добавок к топливам, переработки тяжелых нефтей с целью максимального извлечения компонентов моторных топлив с позиций физико-химической механики нефтяных дисперсных систем, практически отсутствует опыт извлечения и пути использования смол горючих сланцев месторождений республики в качестве альтернативных источников топлив.
Наличие огромных мощностей по производству метанола делает важным проведение комплексного исследования по производству бензино-метанольных топливных смесей с улучшенными экологическими характеристиками. Имеющиеся ресурсы этанола в республике, возможности по получению биобутанола делают актуальными и востребованными исследование и разработку эффективных добавок к бензинам на их основе.
В соответствии с постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан «О программе действий по охране окружающей среды Республики Узбекистан на 2008-2012 годы» от 19.09.2008 г. №212 ставится задача рационального и комплексного использования ресурсов нефти и газоконденсата, включая тяжелые нефти, внедрения экологически чистых и ресурсосберегающих технологий, в том числе технологий по использованию возобновляемых источников энергии.
Тенденция возрастания доли переработки смесевого нефтегазоконденсатного сырья обуславливает необходимость пересмотра существующих и создания новых технологических решений по подбору оптимального состава смесей тяжелых нефтей и газового конденсата с целью обеспечения максимального извлечения светлых фракций при их переработке на базе теории регулируемых фазовых переходов в нефтяных дисперсных системах с оценкой критериев определения оптимальных соотношений сырьевых компонентов в смесевом сырье.
Узбекистан располагает огромными запасами горючих сланцев. Сходное происхождение органических веществ горючих сланцев, близость их состава с нефтяными делает актуальным изучение способов выделения органических составляющих горючих сланцев и разработку путей их переработки в компоненты моторных топлив.
Востребованность темы диссертации заключается в разработке научнотехнологических основ получения моторных топлив с вовлечением продуктов местного растительного сырья, продуктов вторичных процессов переработки нефти и химической промышленности, оптимизации процесса совместной переработки тяжелых нефтей и газового конденсата с направленным регулированием выхода светлых фракций, разработке способов использования нетрадиционных видов источников сырья для производства компонентов топлив, улучшении эксплуатационных и экологических характеристик моторных топлив.
Целью исследования является разработка научно-технологических основ получения автомобильных бензинов и дизельных топлив на основе местных сырьевых ресурсов.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
установлено, что бензинометанольные смеси с содержанием метанола до 5% не оказывают коррозионного воздействия на звенья «клапан-седло» бензиновых инжекторов, резиновые уплотнительные кольца и алюминиевые материалы, использование таких смесей приводит к снижению вредных выбросов - оксида углерода (СО) и углеводородов (СН) до 40 - 45%;
установлено, что вовлечение биобутанола в бензино-метанольные смеси и бензино-этанольные смеси в количестве соизмеримом содержанию метанола и этанола увеличивает допустимое количество остаточной воды в смеси для обеспечения заданной температуры помутнения более чем на 60% отн. и 150% отн., соответственно;
разработаны гистограммы зависимости поддержания октанового числа бензина за счет замещения монометиланилина метанолом и этанолом, установлено, что 5% метанола снижает содержание монометиланилина в бензине на 35% отн., 7% этанола - на 40% отн.;
разработан способ получения дизельного топлива с вовлечением побочных продуктов процессов нефтепереработки и предложены критериальные зависимости для определения предельного их содержания в составе топлива;
выявлена особенность переработки тяжелых нефтей Сурхандарьинских месторождений в смеси с газовым конденсатом с позиции физико-химической механики нефтяных дисперсных систем. Установлено, что содержание в смеси газового конденсата в количестве 30 % и более обуславливает увеличение выхода светлых фракций до 4% по сравнению с выходом, рассчитанным по правилу аддитивности;
определен оптимальный режим выделения сланцевых смол при их переработке в направлении получения альтернативных компонентов топлив: температура пиролиза - 550°С, время выдержки температуры пиролиза - 45 мин. Показано, что предварительная подготовка горючих сланцев месторождения Байсун щелочной и бактериальной обработкой позволяет обеспечить снижение содержания серы в сланцевых смолах до 40-70%, увеличить глубину отбора сланцевых смол более чем на 60% отн.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Впервые проведены комплексные исследования по получению бензино-метанольных смесей на основе местных сырьевых ресурсов, включая стендовые и полигонные испытания, показана удовлетворительная приемистость исходных компонентов.
Установлено, что бензино-метанольные смеси с содержанием метанола до 5% не оказывают коррозионного воздействия на звенья «клапан седло» бензиновых инжекторов, резиновые уплотнительные кольца и алюминиевые материалы, а при использовании базового бензина, не содержащего влагу и метанола (99,95%) смеси проявляют устойчивость против расслоения, достаточную для применения в условиях умеренного климата республики.
Результатами стендовых и полигонных испытаний установлено сохранение мощности двигателя на бензине АИ-91 с содержанием 3 % и 5 % метанола, снижение вредных выбросов - оксида углерода (СО) и углеводородов (СН) на 40 - 45 % по сравнению с базовым бензином;
2. Получен биобутанол из растительного сырья и показана эффективность его использования в составе бинарных оксигенатов, установлена его роль в регулировании фазовой стабильности и улучшении октановых характеристик бензинов, содержащих метанол и этанол;
3. Разработаны способы улучшения экологических характеристик автомобильных бензинов с использованием добавок на основе смесевых композиций оксигенатов - метанола, этанола в комбинации с азот- и марганецсодержащими присадками. Разработаны гистограммы зависимости поддержания октанового числа товарного бензина при различной концентрации бинарных добавок на основе метанола и этанола.
Высокие эксплуатационные свойства разработанного состава бензина АИ-80 Ферганского НИЗ, с компонентным составом, %масс.: прямогонная бензиновая фракция - 55,41; стабильный катализат - 33,64; бензин установок замедленного коксования - 9,9; антидетонационная добавка АДА-Супер -1,01; антидетонационная присадка Хайтек 3062 - 0,04 подтверждены результатами методов квалификационных испытаний
4. Предложены способы получения дизельного топлива с вовлечением побочных продуктов нефтепереработки - легкого коксового дистиллята и верхнего вакуумного погона установки вакуумной перегонки мазута, что позволило получить дополнительные ресурсы дизельного топлива в количестве до 5-7% от объема товарного дизельного топлива. Предложены критериальные зависимости для определения предельных количеств добавления побочных продуктов в дизельное топливо.
5. В результате проведенных экспериментально-производственных исследований изучена особенность переработки тяжелых нефтей в смеси с газовым конденсатом месторождений республики и показано, что направленное регулирование их соотношения в смеси с позиций физико-химической механики нефтяных дисперсных систем является способом максимального извлечения светлых фракций.
Разработаны методы регулирования оптимального соотношения тяжелых нефтей и газового конденсата при их совместной переработке с целью максимального отбора светлых фракций с использованием зависимости вязкостных характеристик смесей.
6. Изучена переработка горючих сланцев в направлении получения альтернативных видов компонентов моторных топлив, подобран оптимальный режим выделения смол горючих сланцев с использованием разработанного лабораторного прибора высокотемпературной обработки сланцев, оптимальными условиями пиролиза определены следующие параметры: температура пиролиза - 550°С, время выдержки температуры пиролиза 45 мин;
7. Выявлена роль предварительной обработки горючих сланцев на результаты пиролиза. Показано, что щелочная обработка горючих сланцев приводит к удалению восстановительных форм серы. Наиболее эффективное удаление восстановительных форм серы (до 83%) происходит при концентрации NaOH равной 1%. Биологическая обработка горючих сланцев обуславливает увеличение выхода сланцевых смол. Установлено, что выход сланцевой смолы из обработанных сланцев составил 18,0% или более чем на 60%отн. больше выхода сланцевой смолы из исходных горючих сланцев. Стадия закисления материала раствором серной кислоты горючих сланцев приводит к увеличению выхода сланцевой смолы на 21,3%отн.;
8. Впервые показана возможность использования сланцевых смол в качестве альтернативного вида сырья для производства компонентов моторных топлив, обоснована технология переработки сланцевых смол совместно с нефтяным сырьем с использованием традиционных технологий и процессов нефтепереработки.
9. Установлено, что постепенное закисление приводит к развитию местной («аборигенной») микрофлоры материала сланцев, приводящее к значительному увеличению в пульпах титра железоокисляющих бактерий As. Ferrooxidans, являющегося основным видом бактерий используемых в настоящее время в технологиях переработки минерального сырья, так как само наличие в исходном сланце «засевного материала» железоокисляющих бактерий будет являться источником пополнения необходимых бактерий для обработки самого горючего сланца;
10. В промышленных условиях Ферганского НПЗ разработана технологическая схема приготовления, внедрена технология получения дизельного топлива с использованием побочных продуктов нефтепереработки - легкого коксового дистиллята и верхнего вакуумного погона в соответствии с требованиями действующего стандарта на летнее дизельное топливо, разработана и внедрена временная технология производства опытно-промышленной партии бензино-метанольной смеси, разработаны, утверждены и зарегистрированы в Агентстве Узстандарт Технические условия TSh 39.3-285:2012 «Бензины автомобильные метанольные» на автобензины марок АИ-80-М1, 3 и 5 (с 1, 3 и 5% метанола соответственно) и АИ-91-М1, 3 и 5, разработана и внедрена инструкция по подготовке и переработке смесей тяжелых нефтей и газового конденсата в оптимальном соотношении в СП «Джаркурганнефтепереработка», получены соответствующие акты о внедрении, подтверждающие экономическую эффективность результатов диссертации.