Том 19, № 3 (2018)
- Год: 2018
- Статей: 12
- URL: https://journals.rudn.ru/engineering-researches/issue/view/1098
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2018-19-3
Весь выпуск
Машиностроение и материаловедение
Коэффициент преобразования и мощность теплового насоса на нерасчетных режимах
Аннотация
В статье рассматриваются изменения параметров сжатия теплового насоса (ТН), определяющие его эффективность, - мощность и коэффициент преобразования μ на нерасчетных режимах. В связи с тем, что параметры низкопотенциальных источников тепла для ТН изменяются, меняется при этом и потребность в тепловой энергии. В связи с этим актуальной задачей является исследование работы ТН на нерасчетных режимах. Для анализа рабочего процесса на режимах частичной мощности ТН применяется поршневой компрессор. Авторы рассматривают следующие варианты перехода ТН на нерасчетный режим: изменение температуры воды на входе в конденсатор; изменение расхода воды через конденсатор; изменение расхода рабочего тела. На основе анализа зависимостей для определения коэффициента преобразования и мощности, потребляемой ТН, показано, что при переходе теплового насоса на нерасчетный режим эти параметры меняются. Увеличение температуры воды на входе в конденсатор приводит к уменьшению коэффициента преобразования μ, а при понижении температуры - к возрастанию μ. Уменьшение расхода воды, охлаждающей конденсатор, приводит к сдвигу точки начала сжатия рабочего тела в область его более высокой влажности и снижает эффективность компрессора. Уменьшение расхода рабочего тела практически не влияет на эффективность цикла Карно, а величина снижается из-за роста влажности газа.
Применение компьютерной обработки экспериментальных данных исследования зоны стружкообразования на оптических моделях
Аннотация
В экспериментах методом фотомеханики на оптических моделях непосредственно фиксируется только картина изохром, а изоклины (линии равных углов наклона главных напряжений) приходится вычерчивать вручную для каждого из фиксированных значений плоскостей поляризации. Дальнейшая обработка также производится вручную, изостаты (траектории главных напряжений) проводятся по картине изоклин, а по полученному полю изостат строится поле линий скольжения или максимальных касательных напряжений. Такой многоступенчатый путь (изоклины - изостаты - линии скольжения), содержащий ручную обработку на каждом этапе, приводит к накоплению ошибок. Настоящее исследование в значительной мере снимает указанные проблемы. С целью реализации нагружения, подобного действующему на передней поверхности режущего клина, были разработаны крупномасштабная поляризационно-оптическая модель и специальный экспериментальный стенд. Масштаб модели (10:1) был выбран максимально возможным из условия размещения ее в оптическом поле ППУ-7 (плоская поляризационная установка). Приводится схема стружкообразования, форма поляризационно-оптической модели и ее нагружения. Описывается схема стенда для нагружения зоны стружкообразования исследуемой модели. Задача уменьшения трудоемкости экспериментальной части и увеличения точности полученных результатов решалась путем применения цифровой фотокамеры и специально разработанной технологии компьютерной обработки фотограмм. Характер нагружения моделей в экспериментах описан эпюрой давления. Результаты экспериментов представлялись в виде серии цифровых фотографий, подвергавшихся дальнейшей компьютерной обработке, сделанных с целью получения сетки изоклин, построение поля изостат, а затем и поля линий скольжения. Анализ применения цифровой регистрации и компьютерной обработки фотограмм значительно уменьшает время выполнения экспериментальной части за счет отказа от традиционной методики рисования изоклин на кальке. Кроме этого, повышается точность полей изостат и линий скольжения благодаря тому, что в исходном для их построения поле изоклин исключаются ошибки, неизбежные при ручной фиксации.
Применение авторских программных продуктов при обучении студентов средних специальных и высших учебных заведений
Аннотация
В статье представлены авторские программные продукты, используемые при обучении студентов по машиностроительным, экономическим и информационным специальностям в высших и средних специальных учебных заведениях. Для подготовки специалистов машиностроительного профиля авторами разработано два блока программ. Первый блок предназначен для машиностроительных специальностей и посвящен изучению ручного программирования при составлении управляющих программ для станков с ЧПУ, работающих в абсолютных и относительных системах координат. На основании первой программы составляется таблицу координат контура детали, изготовленной из листового материала, а на основании второй программы - таблица координат контура вала (тела вращения). Второй блок программ также состоит из двух программ и посвящен изучению оценки качества продукции - «Диаграмма Парето» и «Программа вычисления статистических показателей для контроля качества выпускаемой продукции». Данные программы предназначены для построения диаграмм Парето и карт Шухарта на основании загружаемых данных, позволяющих изучить не только основные понятия, но и научиться сравнивать полученные результаты и делать выводы о качестве продукции. Следующая программа «Анализ и синтез логических систем управления» предназначена для ИТ-специалистов, но может применяться для любых специальностей, так как дает общие представления о работе логических элементов, а также о задачах анализа и синтеза. Первые три задания позволяют изучить логические элементы, а последнее задание является задачей синтеза логических систем управления и представляет собой виртуальный прибор для генерации исходных данных для задачи синтеза. Последняя программа «Разработка программного продукта для составления маршрутов грузоперевозок на основе алгоритма Свира» разработана для подготовки специалистов экономического профиля и позволяет на основе загружаемых данных строить карты-схемы зон обслуживания и план выполнения заказов. Вышеперечисленные авторские программные продукты позволяют получить знания и умения при изучении конкретных дисциплин, экономя время и ресурсы преподавателя, а также повысить интерес к обучению у студентов.
Архитектура и строительные науки
Вывод и анализ методик расчета центральносжатых стальных стержней, заложенных в различные нормативные документы
Аннотация
В статье описаны принципы работы центрально-сжатых стержней и аналитические модели, положенные в основу методик их расчета в действующих нормативных документах стран СНГ и Европы. Приведено приближенное решение задачи о сжатии упругого стержня силой, приложенной с эксцентриситетом, и получены аналитические зависимости для определения коэффициента устойчивости по результатам решения аналитической задачи и по результатам применения нормативных методик. По результатам решения задачи механики приведено решение для коэффициента устойчивости при центральном сжатии, который представляет собой отношение напряжения от осевого сжатия к пределу текучести стали, при котором возникает фибровая текучесть крайних волокон поперечного сечения. При получении решения для коэффициента устойчивости при центральном сжатии обосновано, что ясность получения решения достигается введением вместо числовых значений числа пи. Указано, что причиной смещения значения относительного эксцентриситета от идеального решения на 0,2 является невозможность потери устойчивости при малых гибкостях стержня. Обосновано, что нормативные методы расчета, заложенные в Еврокод и Строительные правила России, несмотря на различие в определении условной гибкости, имеют единую физическую природу и их отличие состоит лишь в разных подходах к определению случайного эксцентриситета. Изложены и разобраны нормативные подходы к вычислению относительного эксцентриситета, входящего в коэффициент устойчивости, и описан его физический смысл. Раскрыта природа относительного эксцентриситета, вошедшего в европейские и отечественные нормы, и указана связь относительного эксцентриситета с несовершенствами формы и типа сечения элементов. Раскрыта природа фактора несовершенства по EN 1993-1-1:2005, зависящего от начальных несовершенств, формы сечения и технологии изготовления стержня, обосновано применение аппроксимирующей линейной функции, которая отражает технологический фактор точности изготовления элементов и неизбежно возникающих несовершенств. Раскрыта природа коэффициентов несовершенства α и β, вошедших в отечественные нормы проектирования стальных конструкций.
Гидрологическая безопасность и анализ риска аварий гидроузлов
Аннотация
Гидротехнические сооружения (ГТС) - инженерные сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения негативного воздействия вод и загрязняющих веществ, эксплуатирующиеся десятки или сотни лет и являющиеся в целом надежными сооружениями. Под гидрологической безопасностью понимают устойчивость гидротехнического сооружения при его эксплуатации к экстремальным гидрологическим воздействиям природного и техногенного характера. Большинство гидротехнических сооружений построено по современным проектам в соответствии с действующими нормативными документами, однако вероятность аварий на гидросооружениях имеет тенденцию к росту, особенно после 30-летней эксплуатации. Наиболее тяжелые по последствиям чрезвычайные ситуации возникают при пропуске гидротехническими сооружениями (например, плотинами крупных водохранилищ) сверхрасчетных расходов, особенно если такой пропуск сопряжен с неумелыми действиями службы эксплуатации. Об этом свидетельствуют материалы Международной комиссии по большим плотинам, в соответствии с которыми ежегодно в мире на гидроузлах происходит около 3000 аварий разной степени. Большинство аварий, связанных с прорывом напорного фронта, можно было бы избежать при условии постоянного контроля технического состояния сооружения и наличия необходимой квалификации эксплуатирующего персонала.
Геология и недропользование
Петрографическая характеристика бокситов месторождений рудного поля Кулоре (Koulore)
Аннотация
В результате изучения геологического строения месторождений рудного поля Кулоре (Koulore) были установлены основные элементы разреза: коренной субстрат, переходный горизонт и латеритный покров. Латеритный покров сложен нижней частью, представленной полиминеральными и каолинитовыми глинами, и верхней - бокситовый горизонт - собственно латеритный покров, сложенный в основном гидроксидами и оксидами железа и алюминия. Бокситовый горизонт имеет зональное строение: в нижней части бокситового горизонта - зона светлых бокситов и в верхней части бокситового горизонта - зона красноцветных бокситов. В результате микроскопического изучения различных образцов пород коры выветривания было выделено несколько разновидностей пород, характеризующихся близкими структурно-текстурными признаками. Была определена группировка по классам: бокситы гелефицированные структурные по алевро-аргиллитам, гелефицированные бокситы по долеритам, бокситы гелеморфные с микролитами по алевро-аргиллитам, латерит-бокситы (низкокачественные бокситы) по алевро-аргиллитам, латерит-бокситы (низкокачественные бокситы) по долеритам, железистые латериты - кираса по алевро-аргиллитам, железистые латериты верхней части переходного горизонта по алевро-аргиллитам. Тип и состав глиноземистых минералов контролируется литолого-генетическими типами бокситов. Классические латеритные бокситы по минеральному составу сложены преимущественно гиббситом, гетитомалюмогетитом и гематитом, содержание бемита в них не более 1%. Гелеморфные и гелефицированные бокситы сложены гиббситом, бемитом, гетитом-алюмогетитом, гематитом, содержание бемита в этих бокситах выше, чем в классических латеритных, и достигает 3%. Состав алюмогетита зависит не только от литологии бокситов, но и от положения в разрезе коры выветривания.
Применение фильтрационных исследований для изучения технологий разработки месторождений нетрадиционных коллекторов и трудноизвлекаемых запасов нефти
Аннотация
В настоящее время повсеместно происходит истощение основных запасов легких углеводородов, в связи с чем все больше нефтяных компаний обращают внимание на возможность разработки нетрадиционных коллекторов и трудноизвлекаемых запасов. Очевидно, что на данном этапе развития технологий разработки нефтяных месторождений рентабельная выработка нетрадиционных коллекторов невозможна, в связи с этим возникает необходимость новых методов добычи нефти. При этом важную роль играет правильная постановка и проведение лабораторных экспериментов, так как принимаемые по их результатам решения влияют на технологические и экономические показатели. К таким исследованиям относятся и фильтрационные эксперименты по определению коэффициента вытеснения нефти из керна в лабораторных условиях. При проведении фильтрационных экспериментов важным моментом является правильная постановка эксперимента, которая невозможна без проработанной методики и нормативно-технических документов. На сегодняшний день исследования по определению коэффициента вытеснения нефти регламентируются ОСТ 39-195-86, утвержденным в 1986 г. Однако большинство пунктов документа нуждается в изменении и доработке в связи с совершенствованием оборудования и методов подготовки кернового материала для снижения погрешностей на различных этапах проведения эксперимента и более точной оценкой коэффициента вытеснения при определении эффективности разрабатываемых технологий.
Стратиграфия района нефтяного месторождения Efi-Field прибрежной зоны дельты р. Нигер
Аннотация
Дельта р. Нигер входит в число самых богатых мировых углеводородных провинций в мире. Геологическое строение дельты р. Нигер сложено из пород мезозойского и кайнозойского возраста. Геологическая структура современной дельты р. Нигер имеет бассейновую структуру, определяющуюся внутренней экстенсиональной зоной листрических разломов под внешней частью шельфа, поступательными зонами диапиров и сланцевых гребней под верхней частью склона, а также более низкой компрессионной зоной. Дельта состоит из трех широких формаций - Формации Benin (Олигоцен), Формации Аgbada (Эоцен) и Формации Аkata (Палеоцен). Месторождение Efi-Field сложено породами кайнозойского возраста. Геологический разрез отложений начинается с палеогенового (Р1-Р3), неогенового (N2) и четвертичного возрастов. Кайнозойские отложения представлены породами палеогенового, палеоген-четвертичного и четвертичного периода. Распространенность по территории весьма неравномерная. К осевой части дельты р. Нигер в основном тяготеют четвертичные отложения, иногда с выпадением некоторых стратиграфических подразделений кайнозоя. Осадки формировались в условиях кайнозойской локальной регрессии океана, вследствие чего основание разреза представлено морскими геолого-генетическими типами осадков, а средняя и верхняя - части переходными прибрежно-морскими типами осадков.
Направления совершенствования механохимических процессов при утилизации хвостов обогащения руд
Аннотация
Рассмотрена проблема безотходного извлечения металлов из хвостов первичной переработки руд. Представлена обобщенная концепция развития механохимической технологии извлечения металлов путем выщелачивания в дезинтеграторе. Рассматривается теория и практика механохимического извлечения металлов из руд, и дается оценка существующего положения. В статье освещены проблемы повышения скорости и полноты извлечения металлов, оставшихся после первичной переработки методами традиционного обогащения, приводится аргументация и научное описание новых методов интенсификации выщелачивания металлов в дезинтеграторе. Особое внимание уделено эффективности комплексирования способов воздействия на минерал с целью повышения извлечения, что позволит снизить эксплуатационные затраты. Область применения прорывной технологии безотходного извлечения металлов из омертвленного убогого сырья может быть повышена путем использования новых и перспективных технологий, основанных на увеличении энергетики процессов. Экспериментально подтвержден феномен безотходного извлечения суммы металлов в коллективный концентрат путем многократной активации в дезинтеграторе. Необходимо осваивать новую технологию с получением экономических, экологических и стратегических преимуществ. Открывается кластер новых проблем, например, селективное извлечение металлов из коллективного раствора, оптимизация стойкости рабочего органа дезинтегратора, утилизацию маточных растворов и т.п.
Морфонеотектоника и перспективы нефтегазоносности пустынь Ирака
Аннотация
Рассмотрены перспективы нефтегазоносности Ирака. Последние исследования показывают перспективность территории пустынь Ирака. Определены следующие основные морфотектонические процессы: омоложение речной сети и возникновение новых речных бассейнов; разделение отдельных рек на две и более части; перехват речной сети. В результате многолетних полевых и камеральных геолого-геоморфологических исследований в районе Западной и Южной пустынь удалось восстановить существующую тектоническую активность района от миоцена до наших дней. Региональный Евфратский разлом на территории Ирака занимает исключительно важное место. Оперяющие к нему разломы нижеследующего порядка образовали систему долгоживущих тектонических блоков с различной кинематикой и морфологией. Установлены причины и механизм неотектонических неоген-четвертичных подвижек земной поверхности. Выделены отдельные тектонические блоки, образующие в целом зональные области поднятий или долин. Области приподнятых блоков (например, поднятие Наджаф третьего порядка) создают пликативные купольные структуры в чехле вблизи с Евфратским разломом, благоприятные для скопления углеводородов.
Решение геолого-технологических задач в карбонатных разрезах с развитой вторичной емкостью на примере месторождения Волго-Уральской нефтегазоносной провинции
Аннотация
Рассмотрены решения геолого-технологических задач на примере карбонатного разреза месторождения Волго-Уральской нефтегазоносной провинции в поглощающих скважинах. В настоящее время по способам скважинной геофизики эффективно рассчитывается емкость коллекторов в изотропной среде. При наличии трещинной и каверновой пористости стандартные методы электрометрии оказываются нерезультативными даже для качественной интерпретации. Поэтому в сложном коллекторе с вторичной структурой порового пространства используется построение интерпретационной модели по комплексу следующих методов геофизических исследований скважин: нейтронных методов, акустического каротажа и гаммагамма плотностной метод. Для ликвидации поглощений были использованы как стандартные методы, так и новейшие разработки. Показана эффективность использования профильных перекрывателей в поглощающих скважинах.
МОРФОНЕОТЕКТОНИКА И ПЕРСПЕКТИВЫ НЕФТЕГАЗОНОСТНОСТИ ПУСТЫНЬ ИРАКА
Аннотация
В статье речь идет о перспективах нефтегазоносности Ирака. Следует отметить, что на пустынные районы Ирака, находящиеся на Арабской плите особого внимания не обращали. Однако последние исследования показывают перспективность территории пустынь Ирака. В результате изучения современных речных долин в регионе, были определены следующие основные морфотектонические процессы: омоложения речной сети и возникновение новых речных бассейнов; разделение отдельных рек на две и более частей; перехват речной сети. В результате многолетних полевых и камеральных геолого-геоморфологических исследований в районе Западной и Южной пустынь удалось восстановить существующую тектоническую активность района от миоцена до наших дней. Установлено, что региональный разлом Евфрат на территории Ирака занимает исключительно важное место, что ранее было недооценено. Оперяющие к нему разломы нижеследующего порядка образовали систему долгоживущих тектонических блоков с различной кинематикой и морфологией. Установлены причины и механизм неотектонических неоген-четвертичных подвижек земной поверхности. Таким образом, выделены отдельные тектонические блоки, образующие в целом зональные области поднятий или долин. Области приподнятых блоков (например, поднятие Наджаф третьего порядка) создают пликативные купольные структуры в чехле вблизи с разломом Евфрат, благоприятные для скопления УВ