Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Хiмiя, хiмiчнi технологiї та екологiя

ІННОВАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ СТВОРЕННЯ СКЛОКОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ СУЧАСНИХ БРОНЕЖИЛЕТІВ

Святослав Олександрович Рябінін — 2025-11-20

У роботі проведено матеріалознавчий аналіз та експериментальне дослідження керамокомпозитного бронеелемента для індивідуального захисту. Метою було визначити оптимальну комбінацію керамічних і композитних шарів, що забезпечує ефективне руйнування снарядів, поглинання кінетичної енергії й мінімізацію маси. Запропоновано багатошарову архітектуру «жорстка керамічна поверхня — склокомпозиційний проміжний шар — полімерна підкладка», яка забезпечує послідовне розсіяння енергії й локалізацію руйнувань. Особливу увагу приділено розробці сподуменових склокристалічних матеріалів, модифікованих Y₂O₃-стабілізованим ZrO₂. Введення стабілізованого ZrO₂ стимулює формування тонкодисперсної β-сподуменової фази (до 85 об.%), що підвищує тріщиностійкість (K₁C ≈ 8,1 МПа·м^0,5) і модуль пружності (E ≈ 320 ГПа) при зниженій щільності (~2410 кг/м³) порівняно з SiC. Досліджено термограми, мікроструктуру, фазовий склад і механічні властивості; отримані дані свідчать про підвищену вогнестійкість і здатність матеріалу виконувати функції руйнівного та демпферного шарів. Економічна оцінка показала кращий баланс «ціна – якість» у сподуменових склокомпозитів порівняно з карбідами, що знижує вартість бронеелементів при збереженні експлуатаційних характеристик. Набір рекомендацій охоплює технологічні маршрути, контроль адгезії та результати початкових випробувань, що підтверджують життєздатність рішень. Результати підтверджують перспективність застосування розроблених матеріалів у багатошарових бронеелементах класів 4–6 за ДСТУ 8782:2018. Запропоновані матеріали придатні для індивідуального захисту та бойової техніки; їх впровадження може знизити експлуатаційні витрати.

ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ЗНЕВОДНЕННЯ ОСАДУ З ВИСОКИМ ВМІСТОМ МІНЕРАЛЬНИХ РЕЧОВИН

Віктор Федорович Моїсєєв — 2025-11-20

Зневоднення осаду є критичним етапом у процесі очищення стічних вод, що дозволяє зменшити об’єм осадових мас, оптимізувати витрати на транспортування та утилізацію, а також забезпечити стабілізацію матеріалу для подальшої переробки або видалення. Проаналізовано сучасні тенденції у використанні обладнання для проведення процесів зневоднення осадів стічних вод. Вказано особливості конструкцій та обмеження певних типів обладнання Особливу складність становить обробка осаду з підвищеним вмістом мінеральних домішок, які викликають інтенсивне зношення обладнання, блокування потоку та ускладнення експлуатації традиційних методів зневоднення. Застосування фільтр-пресів і центрифуг у таких умовах виявляється малоефективним, що обумовлює необхідність пошуку більш надійних та енергоощадних технологій. Роликові преси демонструють потенційні переваги завдяки зменшенню абразивного впливу, низькому енергоспоживанню та компактності конструкції. Метою цього дослідження є оцінка ефективності попереднього очищення осаду за допомогою піскового сепаратора перед його подачею на роликовий прес. Наведена методологія проведення дослідження. У якості об’єкту було обрано для зневоднення осади, які формуються внаслідок сухої анаеробної ферментації побутових відходів на сміттєсортувальному підприємстві. Докладно розглянута технологічна схема процесу зневоднення стічних вод. Проведено аналіз фізико-хімічних характеристик осаду до та після сепарації, а також було виміряно навантаження на вали пресу. Наведено конструкцію фільтрувального обладнання та докладно описано принцип його роботи. Порівняльний аналіз осаду до та після обробки в пісковому сепараторі засвідчив суттєве покращення як фізико-хімічних характеристик потоку, так і стабільності експлуатації обладнання. Отримані результати дозволяють оцінити доцільність інтеграції піскового сепаратора у схему зневоднення та його вплив на стабільність роботи обладнання.

МАТЕМАТИЧНЕ ТА ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ХІМІЧНОГО РЕАКТОРА ІДЕАЛЬНОГО ВИТІСНЕННЯ ДЛЯ ОПТИМІЗАЦІЇ КІЛЬКОСТІ КАТАЛІЗАТОРА

Антон Миколайович Миронов — 2025-11-20

У статті розглянуто питання поєднання математичного та імітаційного моделювання для аналізу й оптимізації роботи реактора ідеального витіснення (РІВ) на прикладі реакції дегідратації метанолу до диметилового ефіру у газовій фазі в присутності каталізатора. Метою дослідження визначено побудову математичної моделі на основі класичних рівнянь матеріального та енергетичного балансу з наступною реалізацією імітаційної схеми у середовищі DWSIM із застосуванням термодинамічного пакету Пенг-Робінсона. Показано, що математична модель дозволяє швидко оцінити базові параметри процесу, проте для високої точності розрахунків, урахування реальної кінетики та каталітичних особливостей доцільно залучати сучасне імітаційне моделювання. На основі імітаційного експерименту доведено, що зміна кількості каталізатора суттєво впливає на конверсію метанолу: збільшення від 0,6 до 2,2 кг/м³ дало змогу підвищити конверсію з 15,53 % до 81,86 %. Це засвідчує значну чутливість РІВ до варіації активної поверхні каталізатора та підтверджує важливість точного налаштування параметрів симуляції. Окрему увагу приділено використанню у DWSIM спеціального контролера для оптимізаційного підбору кількості каталізатора відповідно до заданої уставки конверсії. Розроблена імітаційна модель враховує хімічну стехіометрію, кінетику реакції, міжфазний масоперенос та особливості теплового режиму, що дозволяє моделювати реальні виробничі умови та прогнозувати поведінку реактора при зміні умов його експлуатації. Порівняльний аналіз показав, що математичний підхід зручний для первинного проєктування та оцінки впливу параметрів, а імітаційна схема забезпечує деталізацію та врахування низки додаткових факторів, що є ключовим для промислової практики. Отримані результати демонструють практичну цінність через поєднання обох підходів у сучасній хімічній інженерії та підтверджують можливість використання розробленої моделі для техніко-економічного обґрунтування та оптимізації роботи каталітичних реакторів без проведення дорогих фізичних експериментів. Представлені результати можна застосовувати для підготовки проєктної документації, розробки стратегії автоматизованого керування та навчання фахівців у галузі хімічного виробництва. Запропонована у роботі спрощена методика доводить свою ефективність для визначення ключових елементів у сучасних інжинірингових задачах та вдосконаленні існуючих технологічних рішень.

НАФТОВІ СВЕРДЛОВИНИ, ВИВЕДЕНІ З ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЯК ДЖЕРЕЛА ВТОРИННОЇ ЕНЕРГІЇ

Юрій Миколайович Артишук — 2025-11-20

Мета. Дослідити потенціал переобладнання виведених з експлуатації нафтових свердловин у джерела вторинної геотермальної енергії.

Методика. Дослідження базується на аналізі конструкцій свердловин та технології експлуатації нафтових свердловин, оцінці геотермального потенціалу залишкових ресурсів та моделюванні систем теплообміну. Дослідження включає метод порівняння для відкритих і замкнутих систем із застосуванням U-подібних і двотрубних теплообмінників.

Результати. Проведено аналіз конструктивних особливостей нафтових свердловин та можливостей їх переобладнання під геотермальні системи без необхідності додаткового буріння. Дослідження підтвердило, що переобладнання нафтових свердловин дозволяє ефективно використовувати геотермальну енергію завдяки наявній інфраструктурі та мінімальним витратам на буріння. Успішна адаптація бар’єрних систем (первинних і вторинних) сприяє їхній безпечній експлуатації. Замкнуті системи з U-подібними теплообмінниками показали вищу економічну доцільність, тоді як відкриті системи забезпечують більший тепловий вихід.

Наукова новизна. Наукова новизна полягає в розробці інтегрованого підходу до перепрофілювання нафтових свердловин для геотермальної енергетики з урахуванням їх життєвого циклу. Запропоновано вдосконалені технічні рішення, зокрема оптимізація U-подібних теплообмінників із використанням низькотемпературних робочих рідин, що розширює можливості геотермальних технологій у регіонах із помірним тепловим потенціалом.

Практична значимість. Практична значимість дослідження полягає в можливості зниження витрат на консервацію свердловин та інтеграції геотермальної енергії в енергетичний баланс України. Запропоновані технології сприяють екологічній безпеці, зменшенню залежності від викопного палива та створенню нових робочих місць у сфері відновлюваної енергетики. Практична апробація розроблених рішень у пілотних проєктах показала їх високу адаптивність до різних гідрогеологічних умов. Перспективним напрямом подальших досліджень є удосконалення систем дистанційного моніторингу роботи геотермальних установок на основі переобладнаних свердловин.

ДО ПИТАННЯ ПРО ДІАГРАМУ СТАНУ ZrO2 – TiO2

Сергій Михайлович Логвінков — 2025-11-20

Керамічні матеріали на основі діоксиду цирконію (ZrO₂) займають лідируючі позиції серед сучасних конструкційних та функціональних матеріалів завдяки своїм унікальним фізико-хімічним властивостям. Ці властивості обумовлені можливістю контрольованої стабілізації поліморфних модифікацій ZrO₂ (моноклінної, тетрагональної та кубічної). Частково стабілізований діоксид цирконію демонструє високу хімічну інертність, низьку теплопровідність, виняткову корозійну стійкість та стійкість до термічних ударів. Ці якості роблять кераміку на основі ZrO₂ перспективною для застосування в широкому спектрі областей, включаючи біомедичну, електронну, конструкційну та функціональну кераміку, а також як абразивні, вогнетривкі та ізоляційні матеріали. Однією з ключових проблем при використанні чистого ZrO₂ є фазовий перехід з тетрагональної в моноклінну модифікацію, що супроводжується значною зміною об'єму кристалічних ґрат, що може призводити до руйнування матеріалу. Для запобігання цьому переходу застосовуються модифікатори, які утворюють тверді розчини з тетрагональним ZrO₂, забезпечуючи метастабільний стан за рахунок виникнення дефектів у кристалічній структурі. Серед таких модифікаторів особливу увагу займає діоксид титану (TiO₂). Спільне допування ZrO₂ з TiO₂ дозволяє досягти специфічних ефектів, особливо в галузі електрокераміки, де проявляються унікальні діелектричні властивості готових матеріалів на основі даних оксидів, що робить систему ZrO₂ – TiO₂ об'єктом підвищеного інтересу для дослідників та інженерів. Діаграма стану системи ZrO₂ – TiO₂ вивчалася з 50-х років, і за цей час вона зазнала значних уточнень. Сучасні дослідження продовжують удосконалювати її, проте використання дрібного масштабу для відображення повної діаграми у всьому температурному діапазоні призвело до графічної неточності, що ускладнює її застосування у технологічній практиці. У даній роботі проведено всебічний аналіз діаграм стану, заснований на узагальненні даних із різних досліджень. Це дозволило виділити найбільш достовірні та відтворювані елементи фазової будови системи. Для підвищення зручності інтерпретації та практичного використання діаграма була умовно поділена на два температурні діапазони: низькотемпературний (800 – 1600 °C) та високотемпературний (1600 – 2400 °C). Такий поділ полегшує розуміння фазових рівноваг та їх залежності від температури та складу, що критично важливо для оптимізації процесів синтезу матеріалів у даній системі. Отримані дані про фазову будову системи ZrO₂ – TiO₂ створюють основу для спрямованого синтезу керамічних матеріалів із заданим фазовим складом та експлуатаційними характеристиками.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕКОЛОГІЧНО-БЕЗПЕЧНИХ ЗМАЩУВАЛЬНИХ ДОБАВОК ДО БУРОВИХ РІДИН

Вікторія Іванівна Дмитренко — 2025-11-20

Застосування мастильних добавок (лубрикантів) у бурових та технологічних рідинах є ключовим для успішного будівництва нафтогазових свердловин. Вони відіграють вирішальну роль у покращенні техніко-технологічних, економічних та екологічних показників всього процесу. В останні роки у секторі промивних рідин для буріння глибоких нафтогазових свердловин особливу актуальність набули екологічно-безпечні змащувальні добавки. У роботі представлені результати експериментальних досліджень антифракційних властивостей екологічно безпечних композицій змащувальних добавок. Розроблено нову екологічно безпечну змащувальну добавку до промивальних рідин з покращеними трибологічними характеристиками, яка забезпечує безаварійну проводку стовбуру нафтогазової свердловини, в т.ч. і під час розкриття порід, що включають питні і потенційно питні горизонти підземних вод. За результатами лабораторних експериментів встановлено, найкращі показники за змащувальною здатністю, термостійкістю та стійкістю до солей мають композиції, що базуються на алкіламінних солях суміші жирних кислот рослинних олій та талової олії. Встановлено, що композиція «Бурол-2» найбільш ефективно впливає на трибологічні характеристики промивальної рідини. Коефіцієнти тертя КТК і К_МТП значно знижуються при концентрації змащувальної добавки 0,5% об., при цьому адгезійні властивості досягають регламентованих значень (К_пр < 30). Оптимальною добавкою до модельних промивальних рідин цього типу можна вважати – 1,0 % об. Розроблена композиція складається з екологічно безпечних компонентів на основі алкіламінних солей суміші виділених жирних кислот рослинних олій і талової олії з добавками хімічних реагентів, що поліпшують емульгацію, протипінну дію, протидепресантні низькотемпературні характеристики. Результати досліджень, свідчать, що змащувальні властивості модельних промивних рідин мають кращі показники при їх обробці 1,0 % об. розробленою композицією «Бурол-2» порівняно з іншими змащувальними добавками, що використовуються вітчизняними буровими підприємствами.

ВИСОКОМІЦНІ СКЛОВОЛОКНА СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

Оксана Вікторівна Саввова — 2025-11-20

В статті проаналізовано сучасний стан розробок скловолокна спеціального призначення та області застосування. Актуальність використання скловолокна для будівництва, автомобілебудування, аерокосмічної та автомобільної промисловості, вітрової енергетики, медицини пов’язана з комплексом унікальних експлуатаційних властивостей, легкості та екологічності. Визначено, що на сьогоднішній день для композитів спеціального призначення на основі скловолокна існує проблема залежності від постачання вартісного скловолокна зарубіжних виробників. На основі аналізу сучасних тенденцій на світовому ринку встановлена актуальність та необхідність одержання та використання вітчизняних високоміцних, легких, зі зниженою вартістю скловолокон та композитів на їх основі для аерокосмічної, ракетної, автомобільної промисловості, вітрової енергетики та медицини. Проаналізовано різні види перспективних високоміцних скловолокон та порівняно їх технічні характеристики. Визначені основні критерії для створення нових високоміцних наноструктурованих вітчизняних скловолокон для склопластиків при облицюванні корпусів ракетних двигунів та обґрунтовано вибір складу скла для одержання високоміцного скловолокна. Восстановлено, що проектування складів з урахуванням структурних показників (структурна міцність скломатеріалів (f_Si), координаційний стан алюмінію (Ψ_Al) та бору (Ψ_в), коефіцієнт прозорості (К_пр), коефіцієнт кристалічності (К_кр), силікатний модуль (М_с), модуль кислотності (М_к), модуль в’язкості (М_в)) дозволить теоретично обґрунтувати вибір складів скловолокон схильних до наноструктурування в області температури розм’якшення, що сприятиме посиленню їх механічних та термічних властивостей шляхом формування самоорганізованої структури з наявністю нанокластерів, що є гомогенними зародками кристалічних фаз, які зміцнюють структуру скловолокна. Впровадження вітчизняних скловолокон з високими експлуатаційними характеристиками дозволить знизити імпортозалежність в даній галузі та сприяти підвищенню конкурентоздатності на світовому ринку.

СУЧАСНІ ТРЕНДИ ВИКОРИСТАННЯ «РОЗУМНИХ» БІОЛОГІЧНО-АКТИВНИХ ГІДРОГЕЛІВ

Ольга Миколаївна Близнюк — 2025-11-20

У статті здійснено комплексний аналіз сучасних тенденцій у дослідженні та застосуванні «розумних» біологічно-активних гідрогелів — інноваційних полімерних матеріалів, здатних змінювати свої фізико-хімічні властивості у відповідь на зовнішні стимули. Такі гідрогелі є ключовими компонентами в розвитку біомедичних технологій, зокрема в адресній доставці лікарських засобів, тканинній інженерії, хіміотерапії, біосенсориці та 3D-біодруці. У роботі розглянуто класифікацію «розумних» гідрогелів за типом зшивання (хімічне та фізичне), походженням (природне чи синтетичне), а також за типом зовнішніх подразників — фізичних (температура, світло, електричне або магнітне поле) та хімічних (pH, іонна сила, концентрація речовин). Особливу увагу приділено термочутливим гідрогелям, які демонструють фазові переходи залежно від температури, що дозволяє використовувати їх як носії для контрольованого вивільнення лікарських речовин. Описано механізми переходу між розчинним і нерозчинним станами, зокрема при досягненні нижньої критичної температури розчину (НКТР) або верхньої критичної температури розчину (ВКТР). У статті наведено приклад створення діагностично-терапевтичної системи на основі термочутливого терполімеру, який включає акриламід, N-ізопропілакриламід та N-акрилоїлоксифталімід, з іммобілізованим ферментом трипсином. Така система дозволяє локалізувати лікарську речовину у хворому органі за рахунок температурно-індукованого фазового переходу, що забезпечує не лише терапевтичний ефект, а й діагностичну функцію. Окремий розділ присвячено застосуванню «розумних» гідрогелів у 3D-біодруці. Розглянуто основні типи матеріалів, що використовуються як біочорнила: GelMa (желатин метакрилат), альгінат натрію, плуронік F-127, модифіковані форми желатину та позаклітинні матриці (dECM). Визначено їхні біосумісні, механічні та структурні властивості, що дозволяють створювати складні тканинні конструкції з високим ступенем точності та функціональності. Узагальнено перспективи використання «розумних» гідрогелів у фармацевтичній галузі, зокрема для пролонгованої доставки ліків, зменшення токсичності, підвищення ефективності терапії та створення систем з зворотним зв’язком. Підкреслено важливість подальших досліджень у напрямку розробки багатофункціональних гідрогелевих систем з високою біостабільністю, адаптивністю та можливістю масштабного виробництва.

СТРАТЕГІЯ ЦИФРОВОЇ ТРАНСФОРМАЦІЇ ХІМІЧНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ УКРАЇНИ ПІД ЧАС ВІЙНИ

Микита Володимирович Піддубний — 2025-11-20

У статті розглядається концепція Індустрії 4.0 як потужний фактор трансформації сучасного виробництва, з особливим акцентом на її вплив на підприємства хімічного машинобудування та механічної галузі в Україні. Аналізуються ключові технології Індустрії 4.0 – кіберфізичні системи, Інтернет речей (IoT), штучний інтелект (AI), великі дані та хмарні обчислення – та підкреслюється, як їх впровадження сприяє підвищенню ефективності, гнучкості та інноваційності виробничих процесів. Особливу увагу приділено підприємствам хімічного машинобудування в умовах триваючої війни з Росією (2014–2025), яка призвела до руйнування цілих промислових кластерів у північних, східних та південних регіонах України.

У дослідженні зазначено, що інтеграція технологій Індустрії 4.0 – це не просто шанс, а критично важлива умова для відновлення української промисловості та підвищення її конкурентоспроможності на міжнародному рівні. Проведено SWOT-аналіз, що охоплює внутрішні сильні сторони (наявність кваліфікованих кадрів, інтеграція з глобальним ІТ-сектором), слабкі сторони (нестача фінансів, застаріла інфраструктура), можливості (доступ до європейських програм, експортний потенціал у сфері двофункціональних технологій) та загрози (руйнування інфраструктури, інвестиційна непривабливість, еміграція інженерів).

Автори наголошують на необхідності державної підтримки, цільових інвестицій та активізації співпраці між промисловими підприємствами, науковими установами та міжнародними партнерами. Важливим є також впровадження принципів циркулярної економіки та технологічного форсайту. Успіх України на шляху до Індустрії 4.0 залежить не лише від внутрішніх реформ, але й від перемоги у війні, що забезпечить стабільність і довіру. У разі ефективного використання наявного потенціалу, Україна має всі шанси приєднатися до країн, що лідирують у глобальному технологічному розвитку.

ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ ВНУТРІШНЬОПЛАСТОВОЇ КАТАЛІТИЧНОЇ ДЕСТРУКЦІЇ ГЕТЕРОГЕННИМИ КАТАЛІЗАТОРАМИ ДЛЯ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ВИДОБУТКУ НАФТИ

Микола Миколайович Подоляк — 2025-11-20

Розробка покладів важковидобувних запасів обумовлена наявністю у світі родовищ, що містять запаси важкої високов’язкої нафти, видобуток яких є малоефективним або зовсім неможливим при застосуванні традиційних методів. В якості перспективних методів, які дозволяють видобувати важкі, високов’язкі нафти є методи внутрішньопластового каталітичного впливу. Методи підвищення ефективності нафтовидобутку, що ґрунтуються на каталітичних процесах, передбачають формування активного реакційного середовища шляхом введення гомогенних чи гетерогенних каталізаторів. Для введення твердого каталізатора у поровий простір ефективною технологією є застосування гідравлічного розриву пласта, при якій можливе введення каталізатора у твердій формі. Застосування каталізатора дозволяє зменшувати в’язкість флюїдів, що дозволить збільшити дебіти свердловин за рахунок підвищення швидкості фільтрації у привибійній зоні. Проведені дослідження впливу твердих каталізаторів на продукцію найбільш характерних для України нафтових родовищ, що характеризується високою густиною та в’язкістю, високим вмістом асфальтосмолопарафінистих речовин. Дослідження ефективності проводились на чотирьох типах нафти. У якості каталізаторів застосовувались природні та синтетичні речовини: цеоліти, оксиди металів, глинисті мінерали, карбонати та оксиди хрому та ін. Дослідження проводились при статичних і динамічних умовах при пластових тисках та температурах. Після впливу каталізаторів визначали зміну характеристик та властивостей нафти: густини, в’язкості, фракційного складу, тиску газоутворення, вмісту асфальтосмолопарафінистих речовин. Внаслідок досліджень найбільш ефективними виявились комбіновані каталізатори на основі цеоліту та карбонату хрому. Для застосування у видобувних свердловинах пропонується удосконалена схема гідророзриву, що дозволить застосовувати пропант сумісно із твердими каталізаторами при закачуванні у свердловину.

НОВІ ДОЛОМІТОВІ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНІ ПІНОБЕТОНИ

Вікторія Віталіївна Тараненкова — 2025-11-20

Пінобетон є сучасним будівельним матеріалом. Він характеризується такими корисними властивостями: доступність сировини; проста технологія виготовлення; низька енергоємність; можливість регулювання будівельно-технічних властивостей; екологічна безпека виробництва та застосування. В даний час на українському ринку переважно представлені пінобетони на основі цементно-піщаних сумішей. Однак у Європі та Азії велика увага приділяється розробці технології нового виду теплоізоляційних матеріалів – магнезіальному пінобетону. До складу такого пінобетону входять каустичний продукт випалу магнезиту або доломіту, розчини хлориду магнію для замішування бетонної суміші, тонкомолоті заповнювачі, а також піноутворювачі, стабілізатори піни та добавки для регулювання властивостей бетону. Слід зазначити, що низькі витрати на випал є безперечною перевагою використання магнезіальних і доломітових в'яжучих. Однак поклади магнезиту в Україні дуже обмежені, але альтернативою магнезиту може бути доломіт – недорогий та широко поширений мінерал. Розчин хлориду магнію використовується для приготування магнезіальних в'яжучих, заміна кристалічного хлориду магнію розчином природного мінералу бішофіту дозволить значно знизити собівартість бетону. В результаті проведених досліджень одержано нові склади доломітових пінобетонів на основі розробленого високоміцного водостійкого доломітового в'яжучого. Вперше досліджено можливість використання тонкомолотого вапняку як заповнювача для доломітового пінобетону. Доведено, що природні розчини бішофіту різних родовищ України можуть бути використані для одержання стійкої піни.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ЗНЕБАРВЛЮЮЧИХ АГЕНТІВ У ПРОМИСЛОВОМУ ВИРОБНИЦТВІ БЕЗБАРВНОГО ТАРНОГО СКЛА

Тетяна Валентинівна Фалько — 2025-11-20

Проаналізовано інтенсивний попит на скляну тару, яка відрізняються високими експлуатаційними та естетико-декоративними характеристиками, демонструє тенденцію ринку до значного зростання за регіонами, видами продукції та областями застосування. Визначено основні способи та механізми освітлення та знебарвлення скляної тари, види знебарвлюючих агентів та їх вплив на колірні характеристики скла. Сформульовано мету та завдання роботи, які визначають необхідність дослідження ефективності застосування знебарвлюючих агентів у промисловому виробництві безбарвного тарного скла. Наведено методологію визначення колірних характеристик зразків CIELAB та CIE XYZ та програмного забезпечення для оптичної спектроскопії Chroma™. Обрано склад скла, кількість освітлюючих (сульфати, вугілля, оксид церію), знебарвлюючих агентів (селен, оксид кобальту) та у виробничих умовах отримано партію готової склотари. Дослідження колірних характеристик скляної тари з різним вмістом знебарвлюючих агентів дозволили встановити, що насиченість кольору та колірний тон регулюється вмістом знебарвлюючих агентів в залежності від вмісту оксиду заліза. Розроблена та впроваджена на виробництві в умовах ТОВ «Малинівський склозавод» безбарвна склотара з високими експлуатаційними властивостями відповідно до ДСТУ 10117 дозволе суттєво підвищити конкурентоздатність вітчизняного тарного скла та сприяти стабілізації ринку в умовах сталого розвитку держави.

ПОРІВНЯННЯ МЕТОДІВ ПРОГНОЗУВАННЯ КОНЦЕНТРАЦІЙ PM₁₀ В КРИВОМУ РОЗІ В ЗИМОВИЙ ПЕРІОД

Є. О. Лебьодкін — 2025-11-20

У статті порівнюються два підходи для прогнозування концентрації дрібнодисперсних частинок PM₁₀ - класичне статистичне моделювання (множинна лінійна регресі, МЛР) та сучасний алгоритм машинного навчання Random Forest (RF). Об’єктом дослідження обрано одне з найбільших промислових міст України - Кривий Ріг, яке відоме своєю складною екологічною ситуацією. Розглянуто зимовий період 2024-2025 рр., протягом якого виконано безперервний моніторинг PM₁₀ та метеорологічних показників за допомогою автоматизованої міні-станції Cairnet із сертифікованими датчиками. Проведено попередню обробку даних (очищення від аномалій, заповнення пропусків, нормалізація) та формування ознак, зокрема введено категоріальні змінні для частини доби, типу дня (вихідний/робочий) та інтенсивності викидів. Обидві моделі показали схожі добові та тижневі цикли концентрації PM₁₀: пікові значення спостерігаються у вечірній і нічний час, найнижчі - вдень, що узгоджується з очікуваннями та літературними даними. Водночас точність прогнозу суттєво різниться: Random Forest забезпечив значно вищу детермінацію (R²≈0,72 проти R²≈0,27 у регресії) і вдвічі меншу середню абсолютну похибку. Наведено порівняння важливості факторів для обох моделей: Random Forest виділив атмосферний тиск, температуру та вологість як ключові чинники, тоді як лінійна регресія приписує найбільшу вагу впровадженим штучним змінним (індикаторам часу доби та інтенсивності викидів). Проаналізовано причини цих розбіжностей з огляду на нелінійні взаємодії та мультиколінеарність. Зроблено висновок, що для високоточного оперативного прогнозування рівня PM₁₀ доцільно застосовувати Random Forest, тоді як проста лінійна модель може використовуватися для швидких попередніх оцінок та інтерпретації впливу окремих факторів.

ІНТЕГРАЦІЯ СУЧАСНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ У МОДЕЛЮВАННЯ ТА АНАЛІЗ: ПОРІВНЯЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОВИКОРИСТАННЯ У ПРОЦЕСІ ВИПАРЮВАННЯ БІНАРНОЇ СУМІШІ

Марія Володимирівна Ільченко — 2025-11-20

У статті розглянуто можливості сучасних інформаційних технологій у хімічній інженерії шляхом порівняння трьох програмних інструментів – табличного редактора Microsoft Excel, системи комп’ютерної алгебри MathCAD та симулятора хіміко-технологічного обладнання з відкритим кодом DWSIM. У якості демонстраційного прикладу використано задачу випаровування бінарної суміші етанол-вода при атмосферному тиску з варіюванням мольної частки етанолу. Для кожного інструменту реалізовано однаковий набір розрахунків, що включав визначення температури кипіння, ентальпії пароутворення, теплоємності суміші, масової витрати випаруваної частини та повного теплового навантаження, яке складається з чутливої та прихованої складових. У Microsoft Excel сформовано розрахункову таблицю з п’ятдесятьма рядками (наборами) даних, закладено формули для автоматичного оновлення при зміні констант та побудовано графіки ключових залежностей. MathCAD дозволив відтворити ті самі рівняння у традиційній математичній нотації та забезпечив побудову аналогічних залежностей між розрахованими характеристиками. DWSIM використано для моделювання за допомогою термодинамічного пакета NRTL та схемних елементів, які відтворюють процеси нагрівання до точки кипіння та часткового випаровування, з подальшим зведенням ітераційних розрахунків до табличного виду. Порівняння показало високу збіжність результатів: відмінності між Microsoft Excel і DWSIM не перевищували кількох відсотків і пояснювалися використанням спрощених кореляцій у першому випадку та точних моделей у другому. Встановлено, що Microsoft Excel зручний для швидких розрахунків та візуалізації даних, MathCAD – для прозорого подання формул, особливо у навчальних цілях, а DWSIM – для більш детальних інженерних симуляцій з підвищеною точністю. Зроблено висновок про доцільність комбінованого застосування цих програм: таблиці та прості моделі можуть служити основою для навчання й надання попередніх оцінок, а професійні симулятори – для перевірки, уточнення та деталізації результатів. Представлений підхід має значну освітню цінність та може використовуватися як методологічний міст між базовим професійним навчанням при отриманні вищої освіти та сучасною інженерною практикою.