Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute
Electronic Archive of Kyiv Polytechnic InstituteNot a member yet
72235 research outputs found
Sort by
Менеджмент. Практикум
Get PDFНа сторінках навчального посібника розглядаються ситуаційні задачі та тести, які мають на меті формування у майбутніх менеджерів сучасного управлінського мислення та
системи спеціальних знань у галузі менеджменту; розуміння концептуальних основ системного управління організаціями; набуття практичних навичок у визначенні місії та
цілей організації, аналізі внутрішнього та зовнішнього середовища, аналізі та побудови різних типів організаційних структур управління організацій, налагоджуванні ефективної комунікації у процесі управління, здійсненні делегування, технології розробки, прийняття та реалізації управлінських рішень, формуванні організаційної культури
Додаток вивчення англійської мови з використанням віртуальної реальності
Get PDFДипломна робота за темою «Додаток вивчення англійської мови з використанням віртуальної реальності» виконана студентом кафедри інженерії програмного забезпечення в енергетиці НН ІАТЕ Рижов Григорієм Віталійовичем зі спеціальності 121 «Інженерія програмного забезпечення» за освітньо-професійною програмою «Інженерія програмного забезпечення інтелектуальних кібер-фізичних систем в енергетиці» і складається зі: вступу; 5 розділів (“Постановка завдання додатку вивчення англійської мови у віртуальній реальності”, “Аналіз існуючих інтерактивних додатків вивчення англійської мови”, “Засоби розробки”, “Програмна реалізація”, “Робота користувача з програмною системою”), висновків до кожного з цих розділів; загальних висновків; списку використаних джерел.
Робота містить 8 рисунків, 2 додатки та 6 посилань. Загальний обсяг роботи 73 сторінки.
Актуальність теми полягає у використанні VR-технологій для підвищення ефективності й мотивації під час вивчення англійської мови.
Метою роботи є розробка інтерактивного VR-додатку для вивчення англійської мови, орієнтованого на шкільну аудиторію та адаптованого до потреб сучасної освітньої системи. Завданням роботи є розробка VR-додатку з двома навчальними локаціями (кухня та гараж), реалізацією системи квестів, озвучення об'єктів та створенням змагального компоненту.
Практичне значення одержаних результатів полягає в створенні програмного продукту, який може бути використаний у загальноосвітніх школах, навчальних центрах та для самостійного вивчення мови в домашніх умовах.The thesis on the topic “Application for learning English using virtual reality” was completed by Grigory Vitalievich Ryzhov, a student of the Department of Software Engineering in Energy at the IATE, majoring in 121 “Software Engineering” under the educational and professional program “Software Engineering of Intelligent Cyber-Physical Systems in Energy” and consists of: an introduction; 5 chapters (“Setting the task of an application for learning English in virtual reality”, “Analysis of existing interactive applications for learning English”, “Development tools”, " Software implementation,“ ”User interaction with the software system"), conclusions for each of these sections; general conclusions; list of sources used.
The work contains 8 figures, 2 appendices and 6 references. The total volume of the thesis is 73 pages.
The relevance of the topic lies in the use of VR technologies to increase efficiency and motivation when learning English.
The aim of the work is to develop an interactive VR application for learning English, focused on the school audience and adapted to the needs of the modern educational system. The task of the work is to develop a VR application with two learning locations (kitchen and garage), implementation of a quest system, voiceover of objects, and creation of a competitive component.
The practical value of the results obtained lies in the creation of a software product that can be used in general education schools, training centers, and for independent language learning at home
Structural State and Mechanical Properties of High-Entropy Alloys and Borides Based on 3d-Transition Metals with the Addition of Al, Mo, W
Get PDFНауменко М.П. Структурний стан та механічні властивості високоентропійних сплавів і боридів на основі 3d-перехідних металів з додаванням Al, Mo, W – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 132 – Матеріалознавство. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ – 2025. Дисертаційна робота присвячена дослідженю структурного та фазового стану, механічних властивостей сплавів FeCoNiAlVMo, FeCoNiCrMoW, FeCoNiCrMnW, FeCoNiAlCrMnх(х=0,5;1), FeCoNiAlVMoB, FeCoNiCrMoWB, FeCoNiCrMnWB у вихідному стані та після окиснення, а також середньоентропійних диборидів на основі порошків HfB2, TiB2, ZrB2, NbB2,TaB2. Дисертаційна робота складається з чотирьох розділів, у яких викладено та обґрунтовано основні результати проведеного дослідження. У вступі дисертації представлено загальну характеристику дослідження: обґрунтовано його актуальність та визначено зв’язок із науковими напрямами. Сформульовано мету й основні завдання, окреслено об’єкт і предмет дослідження. Описано наукову новизну отриманих результатів, їхню практичну значущість, а також особистий внесок автора. Подано відомості про апробацію результатів, опубліковані наукові праці, а також структуру та загальний обсяг дисертації. У першому розділі проведено аналіз літературних джерел, присвячених основним характеристикам і властивостям багатокомпонентних систем із складом наближеним до еквімолярного, відомих як високоентропійні сплави (ВЕС). Описано основні методи їхнього синтезу та емпіричні параметри, що використовуються для прогнозування й утворення таких сплавів. ВЕСи являють собою системи, що містять 5 і більше компонентів із вмістом кожного близьким до еквімолярного. Проте, перші дослідження таких систем виявили їх відносно просту кристалічну структуру – переважно ОЦК або ГЦК. Це відрізняє їх від традиційних сплавів, де основу становить один чи два компоненти, а інші додаються як легуючі елементи у невеликих кількостях. Така унікальна композиція ВЕСів забезпечує специфічні властивості цих матеріалів. Формування особливого складу можливе лише за певних умов і комбінацій компонентів. Розглянуто структурні особливості ВЕС і проведено їх порівняння з кристалічними та аморфними металічними сплавами. Дослідження показують, що досягнення "ідеального" твердого розчину є майже неможливим, оскільки отримані структури часто демонструють неоднорідності, іноді навіть на макрорівні. Водночас у ближньому впорядкуванні формуються специфічні конфігурації, які не відповідають ідеальному твердому розчину, хоча це питання залишається недостатньо вивченим. У розділі також розглянуто основні критерії, що визначають формування структури ВЕСів – твердофазного розчину. На основі одержаних даних сформульовано мету та завдання даного дослідження.
У другому розділі наведено інформацію про вихідні матеріали, методику отримання сплавів та методи дослідження, застосовані у дисертаційній роботі. Усі сплави, розглянуті в дослідженні, були виготовлені методом аргоннодугової плавки в печі МІФІ-9-3 у середовищі аргону. Вихідними матеріалами слугували метали високої чистоти (≈99,9%). Процес охолодження розплаву після плавлення відбувався зі швидкістю приблизно 80–300 К/с. Контроль хімічного складу здійснювали шляхом аналізу втрати маси під час плавки та рентгенофлуоресцентного аналізу за допомогою приладу «EXPERT 3L». Рентгеноструктурні дослідження проводили з використанням рентгенівських дифрактометрів ДРОН УМ-1 та Ultima IV у монохроматичному Cu-Kα випромінюванні (λ = 0,15418 нм) із фокусуванням за методом Брегга-Брентано. В якості монохроматора застосовували графітовий монокристал, встановлений на дифрагованому пучку. Обробку отриманих даних виконували за допомогою програми PowderCell 2.4 для повнопрофільного аналізу рентгенівських спектрів, враховуючи текстурні особливості фаз сплавів відповідно до моделі March-Dollase. Фізико-механічні характеристики матеріалу визначали методом мікроіндентування за допомогою установки «Мікрон-гамма» при навантаженні до 2,0 Н алмазною пірамідкою Берковича (кут заточки – 65º). Процес навантаження та розвантаження тривав 30 секунд у автоматичному режимі з фіксацією діаграми навантаження, витримки та розвантаження в координатах F-h. Вимірювання індентованої мікротвердості (HIT), приведеного модуля Юнга (Er), коефіцієнтів пружності (εes) і повзучості (σes) виконували по стандарту ISO 14577-1:2002(Е). Мікроструктурні дослідження здійснювали методами растрової електронної мікроскопії із використанням Superprobe-733, РЕМ-106І та TESCAN VEGA 3. У третьому розділі представлено результати дослідження сплавів високоентропійних матеріалів після аргонно-дугового переплаву. Проведений аналіз валентної електронної концентрації (VEC) для різних складів ВЕС, який дозволяє передбачити їхню кристалічну структуру. Загалом, для VEC > 7,5 ел/ат характерним є формування гранецентрованої кубічної (ГЦК) структури, що забезпечує високу пластичність та стабільність твердої фази. Класичним прикладом є еквіатомний сплав Кантора FeCoNiMnCr (VEC = 8 ел/ат), в якому формується однофазний твердий розчин з ГЦК-структурою. У сплавах зі значеннями VEC у діапазоні 6,8–7,5 ел/ат можлива поява суміші фаз (ГЦК + ОЦК), що спостерігається, наприклад, у FeCoNiCrMoWB (VEC = 6,9). За VEC < 6,8 переважає об’ємноцентрована кубічна (ОЦК) фаза, що характерно для сплаву FeCoNiAlMnCrB (VEC = 6,7 ел/ат). Легування сплаву Кантора алюмінієм зменшує VEC до 7,2 ел/ат і у сплаві FeCoNiAlMnCr фіксується однофазний твердий розчин з ОЦК структурою, упорядкованою за типом B2. Легування W однофазного ГЦК сплаву Кантора FeCoNiCrMn, приводить до зміни фазового складу із формуванням суміші твердих розчинів на основі ГЦК та ОЦК граток, а також виділення інтерметаліду типу μ-фази (Fe7W6). Додавання бору сприяє відхиленню від правила визначення складу за VEC і відбувається утворення трьох боридних фаз – FeW2B2 та WB з тетрагональною і орторомбічною структурами та (Cr,Fe)23B6 з кубічною граткою і структурою типу Cr23С6. При додатковому введенні у сплав бору відбувається значне подрібнення дендритів, що свідчить про його модифікуючу дію. При охолодженні сплаву FeCoNiCrMnWB первинно кристалізується більш високотемпературна фаза з високим вмістом вольфраму – в даному випадку це борид WB (світлі дендрити), у вигляді облямівки формується FeW2B2 і останнім у міждендритному просторі кристалізується борид (Cr,Fe)23B6. При заміні марганцю на молібден, у сплаві FeCoNiCrMoW спостерігається значне збільшення долі ОЦК з 16 до 45 % ваг, а μ-фази з 23 до 40 % ваг. При подальшому введенні до сплаву бору, у порівнянні із FeCoNiCrMn, спостерігається збільшення кількості боридних фаз з трьох до п'яти, які мають різний тип кристалічної структури – (MoW)B, MeB2, Fe2B, Ni3B та Ni21Mo2B6. З метою порівняння впливу ентропійного фактора на одержання боридів іншими методами, проведено дослідження структури та фазового складу високоентропійних боридів, отриманих за температури 2000 оС методом гарячого пресування (ГП) вихідних порошків диборидів. Однофазні дибориди (TiB2, ZrB2, HfB2, NbB2, TaB2) використовували для отримання різних твердих розчинів. Консолідацію середньоентропійних твердих розчинів (Ti, Zr, Hf)B2, (Zr, Hf, Nb)B2, (Zr, Hf, Ta)B2 , (Zr, Hf, Nb, Ta)B2 проводили гарячим пресуванням (ГП) в атмосфері CO/CO2. Відповідно до даних дифрактометрії, отримані матеріали (Zr,Hf,Ta)B2 та (Zr,Hf,Nb)B2 є багатофазними. Додаткова фаза має близький період ґратки до чистого HfB2 (a= 0.3141 нм ; c=0.3470 нм). Виміряний період ґратки твердого розчину у даних системах мав відмінне значення від теоретичного значення. В даному випадку основними параметрами, які впливають на формування твердого розчину є енергія формування та швидкість кристалізації різних фаз. Для ZrB2 та HfB2 енергія формування має подібне значення ~ 320 кДж/моль, а енергія формування для NbB2 чи ТаB2 складає 260 кДж/моль, і 210 кДж/моль, відповідно. Така суттєва різниця в енергіях формування зумовлює різну швидкість утворення твердого розчину під час гарячого пресування та кристалізації і перешкоджає реалізації однофазного твердого розчину. В той же час, у сплаві (Zr, Hf, Nb, Ta)B2, де кількість металевих компонентів збільшено до 4, зареєстровано практично однофазний твердий розчин зі структурою типу MeB2. Таким чином, збільшення конфігураційної ентропії сплаву сприяє формуванню однофазного твердого розчину на основі диборидів металів.
У четвертому розділі наведено результати дослідження фазового та структурного стану високоентропійних матеріалів після окиснення. Під час тривалого високотемпературного окиснення при 900°С протягом 50 годин на поверхні сплавів AlCrMn0,5FeCoNi та AlCrMnFeCoNi формуються суцільні багатофазні оксидні плівки, які містять оксиди Mn3O4, FeMnO3, шпінель NiMn2O4 та Al2O3. При цьому в матриці сплавів відбувається cпінодальний розпад впорядкованої ОЦК (B2) структури на суміш двох твердих розчинів, що мають ОЦК і ГЦК кристалічні структури та μ-фазу з тетрагональною граткою. У сплаві AlCrMnFeCoNi домінуючою фазою є ОЦК (51 % ваг), а у сплаві AlCrMn0,5FeCoNi – ГЦК твердий розчин (44 % ваг.). Вміст μ-фази залежить від концентрації марганцю і становить 29 % ваг в еквіатомному сплаві та 18 % ваг у сплаві AlCrMn0,5FeCoNi. Під час окиснення сплаву Кантора FeCoNiMnCr при 1000°С протягом 1 години на його поверхні спостерігається формування тонкої плівки із двох оксидів за участю марганцю Mn3O4 та MnFeO3. При введенні до сплаву Кантора вольфраму (FeCoNiMnCrW), на його поверхні після окиснення в аналогічних умовах, спостерігається нерівномірне формування оксидного шару, оскільки до складу сплаву входять елементи з більш високою стійкістю, такі як Ni, Со та Cr, а також елементи з низькою стійкістю – такі як, Mn та W. Окиснення вольфраму відбувається з утворенням оксиду WO3, який при високих температурах (понад 1000°С) має здатність до випаровування. Під час окиснення на поверхні сплаву FeCoNiMnCrWB формується пориста окалина, в структурі якої спостерігаються утворення кількох типів оксидів – світлих дрібно зернистих голкоподібних та дещо оплавлених зерен різного розміру. Оплавлені зерна кристалів оксиду свідчить про часткове спікання окалини. Утворення високоентропійного оксиду із структурою Mn(MеО4) свідчить про те, що до його складу входить більшість компонентів сплаву, при цьому відбувається значне збільшення всіх трьох параметрів гратки у порівнянні із оксидом Mn(WO4), формування якого встановлено в окалині сплаву без бору FeCoNiMnCrW. Це може бути пов'язано як зі збільшенням в ньому кількості вольфраму, так і можливого втілення атомів бору в гратку де вони займають міжвузельні позиції. Під час окиснення сплаву FeCoNiCrMoW при 1000°С протягом 1 години відбувається формування суцільної, рихлої багатофазної окалини, яка частково осипається з поверхні зразка і в якій місцями спостерігається утворення тріщин та пор. Х-променевим аналізом встановлено, що окалина містить 4 типи оксидів – ізоструктурні CoWO4 та CoMoO4, які мають моноклінну кристалічну структуру, а також Cr2WO6 з тетрагональною і CrWO4 з ромбічною граткою. На поверхні сплаву FeCoNiCrMoWB під час окиснення при 1000°С протягом 3 годин формується товста пориста окалина (до 1400 мкм), яка частково осипається з поверхні зразка. Вона має складну багатофазну будову – в її структурі спостерігаються великі видовжені округлі кристали (за формою близькі до цилідричної), з яких відбувається ріст дрібних голчастих оксидів. Між великими кристалами місцями помітно оплавлені ділянки окалини, що може бути пов’язано з утворенням оксиду МоО3, який має низьку температуру плавлення (795°С). Проте на дифракційній картині окалини сплаву FeCoNiCrMoWB чітко спостерігаються дифракційні піки, які відповідають оксиду NiMoO₄ та оксиборату типу (Co₁.₅Me₀.₅)(BO₃)O, а присутності МоО3 не виявлено. Утворення молібдату NiMoO₄ позитивно впливає на зниження швидкості окиснення, оскільки він володіє захисними властивостями. При окисненні сплавів FeCoNiAlVMo та FeCoNiAlVMoB спостерігається різниця у формуванні фазового складу, що пояснюється як різницею у тривалості процесу, так і у фазовому складі сплавів. Так, на поверхні сплаву FeCoNiAlVMo формується окалина на основі молібдату NiMoO4 та оксиду V3O5, а на сплаві FeCoNiAlVMoB окрім NiMoO4 та V3O5 спостерігається присутність низькоплавкого оксиду V2O5, який приводить до його окиснення.Naumenko M.P. Structural State and Mechanical Properties of High-Entropy Alloys and Borides Based on 3d-Transition Metals with the Addition of Al, Mo, W –
Qualification Research Paper (Manuscript). Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in Specialty 132 – Materials Science. – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv – 2025.
The dissertation is dedicated to the study of the structural and phase state, as well as the mechanical properties of FeCoNiAlVMo, FeCoNiCrMoW, FeCoNiCrMnW,
FeCoNiAlCrMnₓ (x=0.5;1), FeCoNiAlVMoB, FeCoNiCrMoWB, and FeCoNiCrMnWB alloys in their initial state and after oxidation, as well as medium-entropy diborides based on HfB₂, TiB₂, ZrB₂, NbB₂, and TaB₂ powders. The dissertation consists of four chapters, which present and substantiate the main
results of the conducted research. The introduction provides a general overview of the study, substantiating its relevance and defining its connection with scientific directions. The research goal and main objectives are formulated, and the object and subject of the study are outlined. The scientific novelty of the obtained results, their practical significance, and the author's personal contribution are described. Information about the approval of the results, published scientific papers, as well as the structure and overall volume of the dissertation is provided.
The first chapter presents a literature review on the main characteristics and properties of multicomponent systems with an approximately equimolar composition,
known as high-entropy alloys (HEAs). The main methods of their synthesis and empirical parameters used for predicting and forming such alloys are described. HEAs are systems containing five or more components, each with an approximately equimolar content. However, the first studies of such systems revealed their relatively simple crystal structures - mainly BCC or FCC. This distinguishes them from traditional alloys, where the base consists of one or two elements, while others are added as alloying elements in small quantities. This unique composition of HEAs provides them with specific material properties. The formation of a particular composition is possible only under certain conditions and combinations of components. The structural features of HEAs are considered, and their comparison with crystalline and amorphous metallic alloys is conducted. Studies show that achieving an "ideal" solid solution is nearly impossible, as the obtained structures often exhibit inhomogeneities, sometimes even at the macroscopic level. At the same time, specific configurations form in the short-range order that do not correspond to an ideal solid solution, although this issue remains insufficiently studied. This chapter also reviews the main criteria that determine the formation of HEA structures—solid solution formation. Based on the obtained data, the goal and objectives of this study are formulated.
In the second chapter, information is provided about the initial materials, the methodology for obtaining the alloys, and the research methods applied in the
dissertation. All the alloys examined in this study were produced by argon-arc melting in a MIFI-9-3 furnace under an argon atmosphere. The initial materials used were high-purity metals (≈99.9%). The cooling rate of the melt after melting ranged from approximately 80 to 300 K/s. The chemical composition was controlled by analyzing mass loss during melting and by X-ray fluorescence analysis using the "EXPERT 3L" device. X-ray structural studies were conducted using DRON UM-1 and Ultima IV X-ray diffractometers with monochromatic Cu-Kα radiation (λ = 0.15418 nm) in BraggBrentano focusing geometry. A graphite single crystal, mounted in the diffracted beam, was used as the monochromator. The obtained data were processed using the PowderCell 2.4 software for full-profile analysis of X-ray spectra, considering the texture features of the alloy phases according to the March-Dollase model. The physical and mechanical properties of the material were determined using the microindentation method with the "Micron-Gamma" system under a load of up to 2.0 N using a Berkovich diamond pyramid (apex angle – 65°). The loading and unloading process lasted 30 seconds in automatic mode, with the load, dwell time, and unloading diagram recorded in F-h coordinates. Measurements of indentation microhardness (HIT), reduced Young’s modulus (Er), elastic (εes), and creep (σes) coefficients were performed according to ISO 14577-1:2002(E).
Microstructural studies were conducted using scanning electron microscopy (SEM) with the Superprobe-733, REM-106I, and TESCAN VEGA 3 microscopes.
The third chapter presents the results of the investigation of high-entropy alloy materials after argon-arc remelting. The valence electron concentration (VEC) was
analyzed for different HEA compositions, allowing for the prediction of their crystalline structure. In general, for VEC > 7.5 e/at, the formation of a face-centered cubic (FCC) structure is characteristic, which ensures high plasticity and stability of the solid phase. A classic example is the equiatomic Cantor alloy FeCoNiMnCr (VEC = 8 e/at), which forms a single-phase solid solution with an FCC structure. In alloys with VEC values in the range of 6.8–7.5 e/at, a phase mixture (FCC + BCC) can appear, as observed in FeCoNiCrMoWB (VEC = 6.9). For VEC < 6.8, a body-centered cubic (BCC) phase predominates, which is characteristic of the FeCoNiAlMnCrB alloy (VEC = 6.7 e/at). Alloying the Cantor alloy with aluminum reduces the VEC to 7.2 e/at, and in the FeCoNiAlMnCr alloy, a single-phase solid solution with a BCC structure, ordered according to the B2 type, is observed. Alloying the single-phase FCC Cantor alloy FeCoNiCrMn with W leads to a change in phase composition with the formation of a mixture of solid solutions based on FCC and BCC lattices, as well as the precipitation of an intermetallic μ-phase of the Fe7W6 type. The addition of boron causes deviation from the VEC-based composition rule and results in the formation of three boride phases - FeW2B2 and WB with tetragonal and orthorhombic structures, respectively, and (Cr,Fe)23B6 with a cubic lattice and a Cr23C6-type structure. The additional introduction of boron into the alloy leads to
significant dendrite refinement, indicating the modifying effect of boron. During the cooling of the FeCoNiCrMnWB alloy, the higher-temperature phase
with a high tungsten content crystallizes first—specifically, the WB boride (bright dendrites). The FeW2B2 phase forms as an outline, while the (Cr,Fe)23B6 boride
crystallizes last in the interdendritic space.When manganese is replaced with molybdenum in the FeCoNiCrMoW alloy, a significant increase in the BCC phase fraction from 16 to 45 wt% and the μ-phase fraction from 23 to 40 wt% is observed. The additional introduction of boron into the alloy increases the number of boride phases from three to five, exhibiting different types of crystalline structures - (MoW)B, MeB₂, Fe2B, Ni3B, and Ni21Mo2B6. To compare the influence of entropy factors on boride formation by other methods, the structure and phase composition of high-entropy borides synthesized at 2000 °C via hot pressing (HP) were studied.
Single-phase diborides (TiB2, ZrB2, HfB2, NbB2, TaB2) were used to obtain various solid solutions. The consolidation of medium-entropy ceramics (TiZrHf)B2, (ZrHfNb)B2, (ZrHfTa)B2, and (ZrHfNbTa)B2 was carried out by hot pressing in a CO/CO2 atmosphere. According to X-ray diffraction data, the synthesized materials (ZrHfTa)B2 and (ZrHfNb)B2 are multiphase. An additional phase exhibits a lattice period close to pure HfB2 (a = 0.3141 nm; c = 0.3470 nm). The measured lattice period of the solid solution in these systems differed from the theoretical value. In this case, the main factors influencing the formation of a solid solution are the
formation energy and the crystallization rate of different phases. For ZrB2 and HfB2, the formation energy is similar (~320 kJ/mol), while for NbB2 and TaB2, it is 260 kJ/mol and 210 kJ/mol, respectively. This significant difference in formation energies results in varying solid solution formation rates during hot pressing and crystallization, hindering the realization of a single-phase solid solution. However, in the (ZrHfNbTa)B2 alloy, where the number of metallic components is
increased to four, a nearly single-phase solid solution with a MeB2-type structure is observed. Thus, increasing the configurational entropy of the alloy promotes the
formation of a single-phase solid solution based on diborides of the mentioned metals. Chapter four presents the results of the study of the phase and structural state of high-entropy materials after oxidation. During prolonged high-temperature oxidation at 900°C for 50 hours, continuous multiphase oxide films form on the surfaces of AlCrMn0.5FeCoNi and AlCrMnFeCoNi alloys. These films contain Mn3O4, FeMnO3, NiMn2O4 spinel, and Al2O3 oxides. Meanwhile, in the alloy matrix, spinodal decomposition of the ordered BCC (B2) structure occurs, leading to the formation of a mixture of two solid solutions with BCC and FCC crystal structures and a tetragonal σphase. In the AlCrMnFeCoNi alloy, the dominant phase is BCC (51 wt.%), while in AlCrMn0.5FeCoNi, the FCC solid solution (44 wt.%) prevails. The σ-phase content depends on the manganese concentration, constituting 29
Мобільний додаток «ІТ-Квест» для ознайомлення школярів з основами програмування
Get PDFДипломна робота за темою «Мобільний додаток «ІТ-Квест» для ознайомлення школярів з основами програмування» виконана студентом кафедри інженерії програмного забезпечення в енергетиці НН ІАТЕ Деревянком Андрієм Юрійовичем зі спеціальності 121 «Інженерія програмного забезпечення» за освітньо-професійною програмою «Інженерія програмного забезпечення інтелектуальних кібер-фізичних систем в енергетиці» і складається зі: вступу; 5 розділів («Постановка задачі інформаційної системи», «Аналіз проблеми навчання початківцями основам програмування», «Засоби розробки системи «IT-квест»», «Опис програмної реалізації інформаційної системи «IT-квест»», «Робота користувача з системою»); загальних висновків; списку використаних джерел, який налічує 20 джерел; 25 ілюстрацій та 2 додатків. Загальний обсяг роботи 76 сторінка.
Актуальність теми зумовлена потребою у сучасних засобах навчання, які відповідають цифровим звичкам школярів, адже традиційні методи часто є нецікавими для школярів і майбутніх абітурієнтів і не стимулюють до вивчення програмування.
Метою роботи є розробка мобільного додатку «ІТ-Квест», що дозволяє у формі гейміфікованого навчання ознайомлювати школярів з основами програмування.
Для досягнення поставленої мети виконано такі завдання: спроектовано архітектуру клієнт-серверної системи, реалізовано інтерфейс мобільного клієнта, створено REST API, організовано структуру бази даних.
Практичне значення роботи полягає у створенні інтерактивного мобільного додатку із гейміфікацією, що дозволить зацікавити учнів в програмуванні, підвищити мотивацію та полегшити сприйняття складних технічних тем.The diploma thesis titled "IT Quest mobile application to introduce students to the basics of programming" was completed by Andrii Yuriiovych Derevianko, a student of the Department of Software Engineering in Energy at the Educational and Scientific Institute of Aerospace and Thermal Engineering (ESIATE), majoring in 121 – Software Engineering under the educational and professional program "Software Engineering of Intelligent Cyber-Physical Systems in Energy". The thesis consists of: an introduction; 5 chapters (“Setting the task of the information system“, “Analysis of the problem of teaching beginners the basics of programming”, “Tools for developing the IT-quest system”, “Description of the software implementation of the IT-quest information system”, “User work with the system“); general conclusions; a list of 20 references; 25 illustrations and 2 appendices;. The total length of the thesis is 76 pages.
The relevance of the topic is due to the need for modern learning tools that meet the digital habits of schoolchildren, because traditional methods are often uninteresting for schoolchildren and future applicants and do not stimulate them to study programming.
The purpose of the work is to develop a mobile application "IT Quest", which allows to familiarize schoolchildren with the basics of programming in the form of gamified learning.
To achieve the set goal, the following tasks were performed: the architecture of the client-server system was designed, the mobile client interface was implemented, the REST API was created, and the database structure was organized.
The practical significance of the work is to create an interactive mobile application with gamification, which will allow students to be interested in programming, increase motivation, and facilitate the perception of complex technical topics
Методи та програмне забезпечення розмітки відеоданих для задач комп’ютерного зору
Get PDFШтучний інтелект є однією з найбільш поширених сфер розробок програмного забезпечення у сучасному світі інформаційних технологій. За останню декаду було досягнуто значного прогресу для задач комп'ютерного зору, зокрема, у детекції об’єктів, завдяки розвитку методів глибокого навчання та зростанню обчислювальних можливостей. Для успішної розробки та впровадження програмних засобів на основі ШІ необхідно збирати та розмічати великі об’єми даних, що вимагає значних людських ресурсів та часу. Неякісна розмітка даних може призвести до неточних та помилкових результатів методів ШІ, що в свою чергу стає причиною помилок у результатах обчислень програмного забезпечення. Наявні інструменти розмітки даних не завжди відповідають потребам розробників програмного забезпечення з використанням ШІ, особливо в контексті роботи з великими об'ємами відеоданих, що збільшує трудовитрати процесу створення якісних наборів даних. Наявність зазначених проблем визначає актуальне наукове завдання підвищення ефективності процесу розмітки відеоданих для задач комп’ютерного зору, яке вирішується у цій дисертаційній роботі. Метою дисертаційної роботи є підвищення швидкості розмітки відеоданих у контексті завдань детекції об'єктів за рахунок вдосконалення методів та програмного забезпечення, призначеного для розмітки відеоданих. Для досягнення мети в роботі досліджено методи навчання нейронних мереж, що підвищують точність детекції об’єктів без змін моделей чи збільшення їх параметрів, та підходи до зменшення обсягу кадрів, які обробляються в задачах комп’ютерного зору. Проведено аналіз візуально-мовних моделей для підвищення точності програмних рішень, а також сучасних інструментів і процесів розмітки зображень та відео з метою вдосконалення їх архітектури та пришвидшення обчислень. Розроблено дуальну архітектуру автоматизованої розмітки даних та програмне забезпечення, що її реалізує. Проведено експериментальне дослідження, яке доводить ефективність прийнятих рішень. Одним із головних викликів на шляху досягнення мети є забезпечення високої якості автоматизованої розмітки даних, наслідком якої є зменшення відсотку помилок, які необхідно виправити розмітчиком (людиною). Для розв'язання цього завдання застосовані різні техніки та методи, включаючи вперше запропоновану дуальну архітектуру, метод пріоритезації даних, ітеративний метод вибору ключових кадрів та мультимодальні нейронні мережі. Основним результатом роботи є створення дуальної архітектури програмного забезпечення для автоматизації розмітки даних та імплементація методів автоматичної розмітки відеоданих, які забезпечують високу точність розмітки та скорочення часу, необхідного для дорозмітки (уточнення розмітки, які виконуються розмітчиком після автоматизованої розмітки). Розроблені методи перевірені на реальних задачах з метою демонстрації їхньої ефективності та переваг. У першому розділі розглянуто основні аспекти детекції об'єктів, розмітки даних для задач комп'ютерного зору та програмні засоби для розмітки відеоданих. Зроблено огляд різних методів детекції об'єктів, у тому числі відомі методи, такі як R-CNN, Fast R-CNN, YOLO та інші. Описано процес розмітки даних та її значення для ефективного вирішення завдань машинного навчання. Наведено особливості розмітки даних для задач детекції об’єктів та постановлено задачу дослідження. 4 У другому розділі представлено новий метод навчання моделей машинного навчання, який використовує пріоритезацією складних екземплярів даних для навчання нейронних мереж, що збільшує точність детекції об’єктів на відео за рахунок підвищення якості набору даних. Особливістю запропонованого методу є те, що він не потребує попередньої розмітки відео для вибору складних екземплярів. У третьому розділі запропоновано новий ітеративний метод вибору ключових кадрів на довгих відео для узагальнення змісту відео. Запропонований метод зменшує кількість нерелевантних кадрів, які визначені на фазі попереднього відбору, шляхом ітеративного застосування моделі машинного навчання до відібраних кадрів з подальшою фільтрацією нерелевантних кадрів та сегментів. У четвертому розділі представлено метод агрегації знань Attr Vis, який спрямований на покращення використання знань, закодованих у великих лінгвістичних моделях (LLM) та мовних модальностях візуально-мовних моделей (VLM), для підвищення точності розпізнавання складних сцен на відео за рахунок генерації додаткових атрибутів по відео. Новизна підходу полягає у генерації атрибутів на невеликих сегментах відео, що дозволяє ефективно кодувати зміни атрибутів з часом та підвищує точність розпізнавання подій. Також було запропоновано новий алгоритм розширення лексикону, призначений для збільшення спектра атрибутів, пов’язаних з відеоданими, що підвищує точність опису подій текстовою моделлю. У п’ятому розділі проведено огляд інструментів розмітки зображень, визначено критерії для їх оцінки та наведено детальний огляд конкретних інструментів, таких як V7, LabelBox, Keylabs, LabelImg, LabelMe, Label Studio та Computer Vision Annotation Tool (CVAT). Розглянуто архітектуру інструменті розмітки CVAT, підходи автоматизації процесу розмітки даних та визначено вимоги до програмного забезпечення. Запропоновано дуальну архітектуру програмного забезпечення для автоматизації розмітки відеоданих, описано ключові компоненти системи та їх взаємодію. Наведено опис архітектури та основних її компонентів. Розроблено програмне забезпечення на базі запропонованої архітектури та методів. У шостому розділі наведено опис набору даних для проведення експериментального дослідження, визначено задачі розмітки даних, детально описано організацію процесу розмітки, інших умов проведення експерименту та наведені результати експериментального дослідження. Подано результати оцінювання швидкості та якості виконання розмітки відеоданих без автоматизації та з використанням різних підходів, включаючи нульове та активне навчання, а також підхід з використанням запропонованої дуальної архітектури. Виконано порівняння різних підходів до автоматизації розмітки відеоданих. Зроблені висновки щодо досягнення поставленої мети дисертаційної роботи. У дисертаційній роботі отримано низку нових наукових результатів: - вперше запропоновано дуальну архітектуру програмного забезпечення для автоматизованої розмітки даних, яка, за рахунок методу адаптивноагрегованого навчання нейромережі, забезпечує пришвидшення процесу розмітки та, на відміну від існуючих аналогів, дає змогу ефективного застосування нульового та активного навчання нейромережі для розмітки даних та більш гнучкого використання програмного забезпечення для різноманітних задач комп’ютерного зору; - вперше запропоновано метод пріоритезації складних зразків для навчання нейронної мережі, який, за рахунок відбору найскладніших зразків для навчання, підвищує якість набору даних без проведення попередньої розмітки відео, внаслідок чого збільшується точність детекції об’єктів на відео, та, на відміну від існуючих підходів, базується виключно на автоматично згенерованій репрезентації даних; - вперше запропоновано ітеративний метод вибору ключових кадрів на довгих відео, що дає змогу визначати ключові кадри та сегменти відео з поступовим підвищенням точності, та, на відміну від існуючих методів, враховувати динамічно зміни контенту відео для вибору ключових кадрів, підвищуючи точність сегментації та зменшуючи обсяг відеоданих для обробки; - вперше запропоновано метод агрегації знань між текстовою та візуальною частинами у візуально-мовній моделі (VLM) для обробки складних мультимодальних взаємодій, що забезпечує більш високу точність розпізнавання складних сцен на відео та їх опису у порівнянні з існуючими аналогами. Основні результати дисертаційної роботи опубліковано у 6 публікаціях, з яких 4 статті в періодичних виданнях, що проіндексовано у базі даних Scopus, 1 публікація опублікована у фаховому виданні, включених до переліку наукових фахових видань України з присвоєнням категорії «Б», та 1 публікація у матеріалах міжнародної наукової конференції.Artificial intelligence is one of the most prominent fields of software development in the
modern world of information technologies. Significant progress has been achieved in computer
vision tasks, particularly object detection, over the past decade due to the advancements in deep
learning methods and the growth of computational capabilities.
For the successful development and implementation of AI-based software tools, it is
necessary to collect and annotate large volumes of data, which requires considerable human
resources and time. Low-quality data annotation can lead to inaccurate and erroneous AI
methods, consequently resulting in errors in software computations. Current data annotation
tools do not always meet the needs of software developers working with AI, especially in the
context of large-scale video data annotation, which increases the labor intensity of creating
high-quality datasets.
The outlined problems establish a pressing scientific task of improving the efficiency of
video data annotation processes for computer vision tasks, which is addressed in this
dissertation.
The aim of the dissertation is to enhance the speed of video data annotation in object
detection tasks by improving the methods and software tools designed for video data
annotation.
To achieve this aim, the study investigates neural network training methods that improve
object detection accuracy without modifying models or increasing number of parameters, as
well as approaches to reduce the number of frames processed by computer vision methods.
Conducted study on visual-language models to improve accuracy. A dual-architecture system
for automated data annotation and its supporting software have been developed. Experimental
research demonstrates the effectiveness of the proposed solutions.
One of the main challenges in achieving the aim is ensuring high-quality automated data
annotation, which minimizes the percentage of errors requiring manual correction. To address
this, various techniques and methods were employed, including the novel dual-architecture
approach, a data prioritization method, an iterative keyframe selection method, and multimodal
neural networks.
The main result of this work is the creation of a dual-architecture software system for
data annotation automation and the implementation of automatic video annotation methods.
These methods ensure high annotation accuracy and reduce the time needed for post-annotation
refinement by annotators after automated annotation. The developed methods were tested on
real-world tasks to demonstrate their efficiency and advantages.
The first section present the core aspects of object detection, data annotation for
computer vision tasks, and video data annotation tools. A review of various object detection
methods, including R-CNN, Fast R-CNN, YOLO, among others, is provided. The importance
of data annotation in solving machine learning problems effectively is outlined, along with a
description of data annotation for object detection tasks and the research problem.
The second section introduces a new method for training machine learning models. This
method employs the prioritization of challenging data instances for training neural networks,
enhancing object detection accuracy in videos by improving the quality of the dataset. A
distinctive feature of the proposed approach is that it does not require prior annotation of videos
to select difficult instances.
The third section proposes a novel iterative method for selecting keyframes in lengthy
videos to summarize video content. The proposed method reduces the number of irrelevant
frames identified during the initial selection phase by iteratively applying a machine learning
model to the selected frames, followed by filtering out irrelevant frames and segments.
The fourth section presents the Attr4Vis knowledge aggregation method. This method
aims to improve the utilization of knowledge encoded in large language models (LLMs) and
the linguistic modalities of visual-language models (VLMs) to enhance the accuracy of
recognizing complex scenes in videos by generating additional attributes based on the video
content. The novelty of the approach lies in generating attributes for small video segments,
enabling efficient encoding of attribute changes over time and improving event recognition
accuracy. Additionally, a new algorithm for lexicon expansion is proposed to increase the range
of attributes associated with video data, thereby improving the accuracy of event descriptions
generated by text models.
The fifth section reviews image annotation tools, identifies criteria for their evaluation,
and provides a detailed analysis of specific tools such as V7, LabelBox, Keylabs, LabelImg,
LabelMe, Label Studio, and the Computer Vision Annotation Tool (CVAT). The architecture
of the CVAT annotation tool is explored, including data annotation process automation
approaches and software requirements. A dual-architecture system for video data annotation
automation is proposed, detailing its key system components and interactions. Software based
on this architecture and methods was developed.
The sixth section describes the dataset used for the experimental study, along with the
defined data annotation tasks, a detailed explanation of the annotation process organization,
other experimental conditions, and the experimental study results. The evaluation outcomes for
the speed and quality of video data annotation are presented, comparing manual annotation
with different approaches, including zero-shot and active learning, as well as the proposed dual
architecture approach. A comparison of various approaches to video data annotation
automation is conducted. Conclusions regarding the achievement of the dissertation's
objectives are drawn.
In the dissertation, a number of new scientific results were obtained:
For the first time, a dual software architecture for automated data annotation has been
proposed. Utilizing the method of adaptively-aggregated neural network training, this
architecture accelerates the annotation process and, unlike existing counterparts, enables the
effective application of zero-shot and active neural network learning for data annotation. It also
allows for more flexible software utilization across various computer vision tasks.
For the first time, a novel method for prioritizing difficult samples for neural network
training is introduced, improving dataset quality without prior video annotation and enhancing
object detection accuracy. Unlike existing approaches, this approach relies solely on
automatically generated data representations.
For the first time, an iterative method for selecting keyframes in long videos is
proposed, enabling accurate identification of keyframes and segments while accounting for
dynamic content changes, improving segmentation accuracy and reducing video data for
processing.
For the first time, a method for aggregating knowledge between the textual and visual
components in a visual-language model (VLM) has been proposed to model complex
multimodal interactions, providing higher accuracy in recognizing complex scenes in videos
and their descriptions compared to existing counterparts..
The main results of the dissertation were published in 6 scientific papers, in particular,
in 4 scientific articles, which is indexed in the Scopus database, 1 article published in a
scientific journal included in the list of scientific professional editions of Ukraine (category
«B»), as well as 1 publication in materials of scientific and technical conferences
Розосереджені енергетичні баланси у багатоквартирних житлових будівлях
No full textГурєєв М. В. Розосереджені енергетичні баланси у багатоквартирних житлових будівлях. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 144 Теплоенергетика – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України, Київ, 2025. У роботі порушено актуальну проблему підвищення енергоефективності використання теплової енергії в житловому фонді України шляхом удосконалення підходів до оцінювання енергетичних характеристик будівель на основі тепломасообмінних процесів у зонах багатоквартирних будівель. В умовах зростання вартості енергоресурсів, нестабільного теплопостачання, руйнування генерувальних потужностей та потреби у зменшенні викидів парникових газів, особливої значущості набуває питання точного визначення динаміки теплових втрат і надходжень тепла. Існуючі методики часто базуються на спрощених стаціонарних розрахунках, що не відображають повною мірою змінних режимів експлуатації, теплоінерційності конструкцій та зовнішніх кліматичних коливань. Це знижує ефективність планування заходів з енергозбереження. У зв’язку з цим важливою є розробка підходів, заснованих на динамічному моделюванні енергетичних процесів у будівлях. У вступі дисертації підкреслено актуальність обраної теми, де аргументовано важливість застосування динамічного енергетичного моделювання для достовірної оцінки теплових процесів у багатоквартирних житлових будівлях в умовах динамічної зміни кліматичних і експлуатаційних умов. Сформульовано мету, наукові завдання, об'єкт, предмет та методи дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів. Подано інформацію щодо апробації дослідження, публікацій та актів впровадження результатів, а також розкрито особистий внесок автора. У першому розділі обґрунтовано актуальність комплексного підходу до підвищення енергоефективності житлового фонду, що зумовлено економічними, екологічними та соціальними вимогами сталого розвитку. Висвітлено фундаментальні фізичні процеси формування енергетичного балансу будівлі, зокрема теплопередачу через огороджувальні конструкції, повітрообмін, вплив систем ОВК та поведінкові чинники мешканців. Проведено критичний аналіз чинної нормативної бази України і порівняно її з підходами ЄС. Встановлено, що українські методики переважно спираються на стаціонарні розрахунки, тоді як європейські і американські стандарти все ширше застосовують динамічне моделювання та орієнтуються на фактичне, а не лише проєктне енергоспоживання. Літературний огляд охоплює сучасні дослідження з параметричного аналізу сонячних теплонадходжень, масивності огороджень. Виявлено прогалини у вітчизняній науковій базі щодо динамічних характеристик багатоквартирних будівель, зокрема в умовах нестабільних режимів опалення, а також взаємодії кондиціонованих зон при неоднорідних теплофізичних характеристиках. На основі проведеного аналізу обґрунтовано доцільність застосування динамічного моделювання з погодинним розрахунком, що забезпечує підвищення точності оцінки енергоспоживання і дозволяє моделювати реальні сценарії експлуатації житлових будівель. Отримані висновки стали підґрунтям для формування підходу, використаного в подальших етапах дослідження. У другому розділі сформовано і верифіковано мультизональну динамічну модель 12-поверхового житлового будинку ОСББ «Наш дім на Галана» (Київ) як базову платформу для подальшого параметричного аналізу. Об’єкт дослідження описано на основі аудиторських даних, планів та фактичних показників теплопостачання, що гарантує репрезентативність і можливість екстраполяції результатів. Методика моделювання поєднує оцифрування геометрії в DesignBuilder із подальшим розрахунком у EnergyPlus; правильність моделі підтверджено порівнянням вихідних даних із реальними витратами тепла. Використано погодинні кліматичні дані IWEC, а теплопровідність огороджень змодельовано методом кондуктивної передавальної функції (Conduction Transfer Function), що забезпечує врахування інерційності та фазових зсувів теплонадходжень. Базова модель включає типовий склад огороджувальних конструкцій (опір теплопередачі), кратність повітрообміну 0,6 год⁻¹ та внутрішню температуру 20 °C. Задано параметричну сітку сценаріїв, що варіює орієнтацію фасадів, масивність і рівень утеплення стін, характеристики вікон, товщину внутрішніх перегородок і режими денного/нічного зниження температури опалення. Така систематизація дає змогу виконати чутливісний аналіз і кількісно оцінити вплив кожного чинника на теплові втрати та пікові навантаження. Розділ закладає концептуальну й інструментальну основу для дослідження динамічних теплових балансів та обґрунтування енергоефективних рішень для багатоквартирних будівель в умовах клімату України. У третьому розділі дисертації кількісно оцінено вплив теплофізичних властивостей огороджувальних конструкцій (масивності і опору теплопередачі) на енергоспоживання багатоквартирної житлової будівлі. Дослідження ґрунтується на порівнянні результатів стаціонарних розрахунків за EN 12831 із погодинним динамічним моделюванням в EnergyPlus, що враховує добові коливання температури, інфільтрацію, сонячні теплонадходження й теплоакумуляцію матеріалів. Результати показали, що динамічний підхід демонструє на 6-8% нижчу розрахункову річну потребу в опаленні порівняно зі стаціонарною методикою та запобігає «перетопам» у перехідні періоди. Параметричний аналіз підтвердив, що збільшення масивності зовнішніх цегляних стін із 0,25 м до 0,77 м скорочує витрати енергії на опалення до 37%, а комплексна термомодернізація (шар мінеральної вати 0,1 м і двокамерні енергоефективні склопакети) майже на 45%. Врахування погодинних даних IWEC знизило втрати через повітрообмін на 3,9% порівняно з розрахунками за середньомісячними температурами. Отримані результати доводять доцільність застосування динамічного моделювання та зонального регулювання температури для підвищення точності прогнозування енергоспоживання і раціональної експлуатації систем опалення при реконструкції та модернізації житлових будівель. У четвертому розділі дисертації здійснено комплексне дослідження енергетичних характеристик житлової будівлі при сталих, змінних та аварійних режимах роботи системи опалення. Враховано сучасні виклики, пов’язані з підвищенням вимог до енергоефективності, нестабільністю енергоринку та ризиками відключень теплопостачання. Проаналізовано вплив різних сценаріїв регулювання температури внутрішнього повітря (денне і нічне пониження температури внутрішнього повітря) на річне споживання теплової енергії, враховуючи масивність огороджувальних конструкцій, орієнтацію фасаду, термомодернізацію будівлі та внутрішні теплонадходження. Встановлено, що динамічне моделювання дозволяє оцінити інерційні процеси, теплові взаємодії між приміщеннями та особливості розподілу навантаження у змінних режимах. Показано, що застосування стратегій пониження температури в денний і нічний періоди дозволяє знизити річне енергоспоживання на 18-23%, а нічне пониження є більш ефективним для будівель з масивними стінами. Проведено моделювання аварійних сценаріїв із частковим та повним відключенням опалення, що дало змогу оцінити теплову стійкість будівлі та ризики охолодження приміщень. Встановлено, що при відключенні опалення у суміжних приміщеннях додаткове навантаження на систему опалення може зростати на 16-18%. Отримані результати дозволяють формувати рекомендації щодо адаптивного управління опаленням, підвищення пасивної термічної стійкості будівель, навчання систем автоматичного регулювання систем опалення на базі штучного інтелекту та розробки нормативів енергоефективності. Практичне значення результатів дисертаційного дослідження підтверджено довідкою про впровадження, виданою ОСББ «Наш дім на Галана» та Кваліфікаційним центром "Центр підготовки енергоменеджерів навчальнонаукового інституту енергозбереження та енергоменеджменту" КПІ ім. Ігоря Сікорського. Документом засвідчується придатність та ефективність розроблених методик і моделей енергетичного моделювання для планування комплексних заходів з підвищення енергоефективності багатоквартирних житлових будівель. Результати можуть бути застосовані для налаштування режимів роботи індивідуального теплового пункту та систем автоматичного регулювання опалення, а також для точного прогнозування теплових витрат будівлі в умовах різних сценаріїв експлуатації суміжних приміщень, що сприятиме підвищенню енергетичної ефективності та забезпеченню комфортних умов проживання мешканців. У більшості кінцевих споживачів теплової енергії відсутній облік, тому отримані результати дослідження можуть бути використані при налаштуванні лічильників-розподільників теплової енергії. Зокрема, інформація щодо налаштування термостатів та удосконалення роботи опалювальних систем застосовуються у навчальному процесі для формування професійних компетентностей фахівців у сфері енергоефективності.Hurieiev M.V. Distributed energy balances in multifamily residential buildings. – Manuscript. The dissertation on completion of the Doctor of Philosophy degree on specialty 144 − Heat power engineering. National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2025. The study raises the relevant problem of improving the energy efficiency of heat energy use in residential buildings in Ukraine by improving approaches to assessing the energy characteristics of buildings based on heat and mass transfer processes in thermal zones of multifamily buildings. In the context of growing energy costs, unstable heat supply, destruction of generating capacities, and the need to reduce greenhouse gas emissions, the issue of accurately determining the dynamics of heat losses and gains is becoming especially important. Existing methods are often based on simplified, steadystate calculations that do not fully reflect variable operating modes, thermal inertia of structures, and external climatic fluctuations. This reduces the effectiveness of energy conservation planning. In this regard, it is important to develop approaches based on dynamic modeling of energy processes in buildings. The introduction of the study emphasizes the relevance of the chosen topic, highlighting the importance of using dynamic energy modeling for reliable assessment of heat flows in multifamily residential buildings under dynamically changing climatic and operational conditions. The purpose, research objectives, object, subject, and methods of the study are presented, the scientific innovation and practical significance of the results are determined. Information on the approbation of the study, publications and acts of implementation of the results is presented, as well as the author's personal contribution is outlined. The first chapter substantiates the relevance of a comprehensive approach to improving the energy efficiency of the housing sector, which is determined by the economic, environmental, and social requirements of sustainable development. It highlights the fundamental physical processes involved in the formation of a building's energy balance, in particular heat transfer through building envelopes, air exchange, the influence of HVAC systems, and behavioral factors of residents. A critical analysis of the current regulatory framework in Ukraine is conducted and compared with EU approaches. It is established that Ukrainian methodologies are mainly based on steady-state calculations, while European standards increasingly use dynamic modeling and focus on actual, rather than just projected, energy consumption. The literature review covers current research on parametric analysis of solar heat gains and the massiveness of enclosures. Gaps have been identified in the national scientific database regarding the dynamic characteristics of multifamily buildings, particularly under unstable heating conditions, as well as the interaction of conditioned zones with heterogeneous thermophysical characteristics. Based on the analysis, the feasibility of using dynamic modeling with hourly calculations was justified, which improves the accuracy of energy consumption estimates and allows modeling realistic scenarios for the operation of residential buildings. The conclusions obtained formed the basis for the approach used in the subsequent stages of the study. The second chapter presents a verified multi-zone dynamic model of a 12-story residential building owned by the condominium “Nash Dim na Halana” (Kyiv) as a basic platform for further parametric analysis. The object of study is described based on audit data, plans, and actual heat supply metrics, which guarantees the representativeness and extrapolation of results. The modeling methodology combines digitization of geometry in DesignBuilder with subsequent calculation in EnergyPlus; the accuracy of the model is confirmed by comparing the initial data with actual heat consumption. Hourly climate data from IWEC was used, and the thermal conductivity of the enclosures was modeled using the Conduction Transfer Function method, which takes into account the inertia and phase shifts of heat gains. The base model includes a typical building envelope configuration (heat resistance) with an air change rate of 0.6 air changes per hour and an internal temperature of 20 °C. A parametric grid of scenarios is set, varying the orientation of the facades, the massiveness and level of wall insulation, window characteristics, the thickness of internal partitions, and day/night heating temperature reduction modes. This systematization allows for sensitivity analysis and quantitative assessment of the impact of each factor on heat flows and peak loads. The section lays the conceptual and instrumental foundation for researching dynamic heat balances and justifying energy-efficient solutions for multi-family buildings in the Ukrainian climate. The third chapter of the dissertation quantitatively assesses the impact of the thermophysical properties of building envelopes (massiveness and heat resistance) on the energy consumption of multifamily residential buildings. The study is based on a comparison of the results of steady-state calculations according to EN 12831 with hourly dynamic modeling in EnergyPlus, which takes into account daily temperature fluctuations, infiltration, solar heat gain, and heat accumulation of materials. The results showed that the dynamic approach demonstrates a 6-8% lower calculated annual heating demand compared to the steady-state method and prevents “overheating” during transitional periods. Parametric analysis confirmed that increasing the mass of external brick walls from 0.25 m to 0.77 m reduces heating energy consumption by up to 37%, and comprehensive thermal modernization (0.1 m layer of mineral wool and triple-glazed energy-efficient windows) by almost 45%. Taking into account hourly IWEC data reduced air exchange losses by 3.9% compared to calculations based on average monthly temperatures. The results obtained prove the feasibility of using dynamic modeling and zonal temperature control to improve the accuracy of energy consumption forecasting and rational operation of heating systems during the reconstruction and modernization of residential buildings. The fourth chapter of the dissertation presents a comprehensive study of the energy characteristics of a residential building under constant, variable, and emergency modes of heating system operation. It takes into account current challenges related to increased energy efficiency requirements, energy market instability, and the risk of heat supply interruptions. The influence of various scenarios for regulating indoor air temperature (daytime and nighttime reduction of indoor air temperature) on annual heat energy consumption is analyzed, taking into account the massiveness of the building envelope, the orientation of the facade, the thermal modernization of the building, and internal heat gains. It has been established that dynamic modeling allows for the assessment of inertial processes, thermal interactions between rooms, and load distribution characteristics in variable modes. It is shown that the use of strategies to lower the temperature during the day and night allows for a reduction in annual energy consumption by 18-23%, and that nighttime reduction is more effective for buildings with massive walls. Modeling of emergency scenarios with partial and complete shutdown of heating was carried out, which made it possible to assess the thermal stability of the building and the risks of cooling the premises. It has been established that when the heating is turned off in adjacent rooms, the additional load on the heating system can increase by 16-18%. The results obtained allow for the formation of recommendations for adaptive heating control, improving the passive thermal stability of buildings, training automatic control systems for heating systems based on artificial intelligence, and developing energy efficiency standards. The practical value of the results of the dissertation research is confirmed by the certificate of implementation issued by the condominium “Nash Dim na Halana” and the Qualification Center “The Training Centre for Energy Management” of the Institute of Energy Saving and Energy Management of the National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute". The document certifies the suitability and effectiveness of the developed energy modeling methods and models for planning comprehensive measures to improve the energy efficiency of multi-apartment residential buildings. The results can be used to optimally adjust the operating modes of individual heating stations and automatic heating control systems, as well as to accurately predict the heat consumption of a building under various scenarios of operation of adjacent premises, which will help to improve energy efficiency and ensure comfortable living conditions for residents. Most end users of heat energy do not have metering systems, so the results of this study can be used to configure heat energy meters and distributors. In particular, the information on setting thermostats and optimizing the operation of heating systems is used in the educational process to develop the professional competencies of energy efficiency specialists
Power losses and temperature distribution in the front parts of an induction motor
Get PDFУ цій роботі досліджується проблема ушкоджень лобових частин обмоток статора асинхронних електродвигунів, які є однією з причин виход з ладу електромеханічних перетворювачів енергії. Досліджено різноманітні процеси в лобових частинах, які сприяють кращому розумінню роботи машини та розробці методів покращення їх експлуатації.
Метою цієї дипломної роботи є визначити зміни розподілу втрат потужності та температури в лобових частинах асинхронного двигуна при різних режимах роботи для покращення конструкції двигуна та підвищення його надійності.
Робота містить 88 сторінок та 63 рисунка, також під час виконання було використано 18 джерел, що наведені в кінці роботи.
Ключовими словами є: асинхронний двигун, лобові частини обмотки статора, ушкодження витків торцевих частин, магнітопровід, підшипникові щити, магнітна індукція.
Об’єктом дослідження є: асинхронний двигун 4А355М4УЗThis paper examines the issue of damage to the frontal parts of the stator windings in asynchronous electric motors, which is one of the causes of failure in electromechanical energy converters. Various processes occurring in the frontal parts are studied to enhance the understanding of machine operation and to develop methods for improving their performance.
The aim of this thesis is to determine the variation in the distribution of power losses and temperature in the end-winding regions of an induction motor under different operating conditions, in order to improve the motor design and enhance its reliability.
The thesis consists of 88 pages and 63 figures. Additionally, 18 sources were used in the research, which are listed at the end of the paper.
Keywords: asynchronous motor, frontal parts of the stator winding, end-turn damage, magnetic core, bearing shields, magnetic induction.
Research object: asynchronous motor 4А355М4У
Наукові засади захисту довкілля від забруднення відходами систем водообробки та технологічними розчинами
Get PDFРадовенчик Я. В. Наукові засади захисту довкілля від забруднення відходами систем водообробки та технологічними розчинами. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – Екологічна безпека. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України, Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена зменшенню техногенного навантаження на гідросферу шляхом впровадження технологій утилізації та знешкодження відходів систем очищення води та водопідготовки, а також шляхом нетрадиційного вирішення проблем скиду в довкілля значних об’ємів технологічних розчинів різноманітного складу. У першому розділі, присвяченому огляду літературних джерел, показано, що значної шкоди завдають поверхневим водоймам та підземним горизонтами відходи технологій очищення та доочищення води. Підвищення мінералізації вод поверхневих водойм в результаті скиду концентрованих розчинів різноманітного складу та висока природна мінералізація підземних вод в окремих регіонах України вимагає проводити їх пом’якшення перед споживанням. Найбільшого поширення сьогодні набули іонообмінні методи, особливо для систем малої та середньої продуктивності – побутових та офісних. Експлуатація таких систем супроводжується скидом в гідросферу концентратів хлориду натрію з домішками іонів кальцію та магнію, що формує замкнуте коло руху мінеральних речовин в гідросфері. Розроблена достатньо велика кількість технологічних процесів для використання в умовах промислового виробництва не дозволяє забезпечити необхідну ефективність процесів пом’якшення та низьку їх вартість. Тому створення процесів утилізації регенераційних розчинів іонообмінних систем для пом’якшення води складає на сьогодні досить актуальну та вартісну проблему. Спорудження масштабних централізованих систем водопостачання та їх тривала експлуатація призводять до вторинного забруднення питних вод та вимагає їх доочищення в точках водовідбору. Найчастіше в системах доочищення застосовують іонний обмін, сорбцію, мембранні технології, котрі також продукують значну кількість відходів. До сьогодні експлуатація таких систем не супроводжується утилізацією чи знешкодженням твердих та рідких відходів, які утворюються в результаті доочищення води, що наносить довкіллю непоправної шкоди та характеризується нераціональним використанням природних ресурсів. Зважаючи на швидкий ріст масштабів застосування систем очищення води малої та середньої продуктивності, давно назріла проблема знешкодження та утилізації відходів таких технологій. Процес добування корисних копалин шахтним методом практично завжди супроводжується утворенням величезних об’ємів стічних вод із високим вмістом шкідливих речовин. І хоча на сьогодні розроблено достатньо технологій очищення шахтних вод, широкого впровадження вони не отримали через значні об’єми та широкі гами забруднень з різноманітними фізико-хімічними властивостями. Скид таких вод в гідросферу супроводжується забрудненням природних водойм та підвищенням їх мінералізації. У другому розділі наведені відомості про об'єкти дослідження, матеріали та реагенти, що використовувалися в процесі експериментів, методики проведення досліджень та методи математичної обробки експериментальних результатів. У розділі приведені посилання на відомі методи аналізу розчинів та твердих відходів, зазначені стандартні засоби вимірювання, які використовувалися в роботі та приведені схеми нового лабораторного обладнання, розробленого для серій експериментів в об’ємі даної роботи. У третьому розділі викладено наукові основи використання матеріалів з капілярними властивостями в процесах випарювання рідин та знешкодження концентратів різноманітного хімічного складу. Встановлено, що застосування таких матеріалів дозволяє реалізувати прості, ефективні та автономні системи випарювання рідин. Проведені випробування в природному середовищі підтвердили зроблені теоретичні обґрунтування. Використання матеріалів з капілярними властивостями дозволяє не лише випарювати рідини для концентрування розчинів, а й знешкоджувати концентрати шляхом переведення їх в твердий стан. В об’ємі розділу запропоновано кілька конструкцій багатошарових кристалізаторів та кристалізаторів з рухомим полотном. Вони дозволяють механізувати процеси подачі концентратів та видаляти утворену тверду фазу. При цьому за достатньої температури навколишнього середовища обладнання може ефективно працювати без підводу енергії. Для підвищення продуктивності кристалізаторів розроблено конструкцію із верхньою подачею розчинів і без рухомих частин. Зазначена конструкція дозволяє автоматизувати процес випарювання за рахунок регулювання швидкості подачі концентрату. Отримані результати використані при розробці модуля випарювання для промислового використання. При площі модуля 1 м2 і висоті в 1 м він має площу випаровування 15,7 м2 і при різних умовах навколишнього середовища дозволяє забезпечити інтенсивність випаровування в межах 0,95–3,91 дм3 /м2 ·добу. Проведені дослідження достатні для виготовлення модуля випарювання промислового використання. Четвертий розділ присвячено технологічним процесам, що дозволяють знешкодити або утилізувати регенераційні розчини іонообмінних установок пом’якшення води, котрі досить широко застосовуються в побуті та офісах. Приведено результати фракційного випарювання регенераційних розчинів, що містять хлориди натрію, кальцію та магнію. Встановлено, що в отриманому твердому хлориді натрію досить багато домішок іонів кальцію та магнію, що перешкоджає його повторному використанню для приготування регенераційних розчинів. Відомі на сьогодні методи перекристалізації або відмивки в концентрованій соляній кислоті дозволяють отримати реагент, придатний для повторного використання в процесах регенерації іонообмінних фільтрів за умови корегування міжрегенераційного часу. Переведення концентратів у твердий стан дозволяє отримувати значний екологічний ефект. З метою зниження витрат енергії на випарювання рідкої фази проведено дослідження ефективності застосування в якості робочого елементу матеріалів з капілярними властивостями. Встановлено, що їх застосування дозволяє просто та ефективно переводити вміст концентратів в тверду фазу з отриманням чистої води, придатної для приготування нових регенераційних розчинів. Для можливості повторного використання розчинів хлориду натрію та захисту гідросфери від скидів його розчинів запропоновано технологію реагентної обробки з багаторазовим повторним використанням. Для цього з відпрацьованого регенераційного розчину шляхом обробки фосфатом натрію видаляються іони кальцію та магнію. Підібрані умови для забезпечення швидкого відділення утвореної твердої фази від маточного розчину з поверненням його на повторне використання. Шляхом підбору концентрації та складу осаджувача встановлені умови, за яких використання відновленого регенераційного розчину не потребує корегування. Розроблено технологічну схему для реалізації процесів відновлення відпрацьованих регенераційних розчинів. В об’ємі розділу також проведено аналіз відомих сьогодні методів визначення моменту насичення катіоніту іонами кальцію та магнію з метою оперативного та більш ефективного управління іонообмінними установками пом’якшення води. Запропоновано прості та дешеві реагентні та електрохімічні індикатори проскоку іонів кальцію і магнію. У п’ятому розділі запропоновано замінити іонообмінні установки пом’якшення води малої та середньої продуктивності модифікованими реагентними технологіями, що піддаються автоматизації в побутових та офісних умовах. Проведеними дослідженнями встановлено, що застосування содово-натрієвої технології не забезпечує достатньої ефективності в умовах температур природних вод, потребує значної перевитрати реагентів для швидкого формування твердої фази, передбачає кілька етапів обробки води, потребує наступного корегування водневого показника. Більш прийнятним за відсутності тривалого відстоювання та підігрівання значних об’ємів води виявилися фосфати. При їх змішуванні із жорсткою водою тверда фаза формується відразу, забезпечуючи достатню ефективність пом’якшення. Залишкова кальцієва жорсткість при стехіометричному співвідношенні регентів коливається в межах 0,1–0,3 мг-екв/дм3 , магнієва – 0,5–1,0 мг-екв/дм3 . Таких рівнів жорсткості цілком достатньо як для побутової техніки, так і для питної води. Оскільки для питних вод чинними нормативними документами необхідна кальцієва жорсткість для фізіологічної повноцінності мінерального складу води визначається на рівні 1,25–3,75 мг-екв/дм3 , а для магнієвої – 0,83–4,17 мг-екв/дм3 , то проводячи обробку води при дозі реагенту 0,8–1,0 від стехіометрії вдається уникнути перевищення допустимих концентрацій фосфатів в обробленій воді і забезпечити необхідну ефективність пом’якшення. Висока дисперсність частинок фосфату кальцію та фосфату магнію вимагає прийняття додаткових заходів шляхом використання флокулянтів. Дослідженнями встановлено, що найбільш прийнятним варіантом ефективного відділення твердої фази є фільтрування з попередньою обробкою флокулянтом та інкубаційним періодом для формування агрегатів протягом 10–20 хв. Запропоновано технологічну схему розробленого процесу, яка може бути реалізована у вигляді підготовчої стадії обробки води перед системами зворотного осмосу. У шостому розділі вивчено негативний вплив на довкілля систем очищення води малої та середньої продуктивності. Встановлено, що із семи етапів обробки води частковій регенерації піддаються лише мембрани, як найбільш вартісний елемент всієї системи. Проведено оцінку використання елементів кожного етапу, їх негативного впливу на довкілля, можливості знешкодження, утилізації чи регенерації з багаторазовим повторним застосуванням. Запропоновано реагентну та електрохімічну технології регенерації поліпропіленових картриджів етапу механічного очищення, заходи щодо знешкодження та утилізації картриджів комплексного очищення води, гранульованих та пресованих картриджів з активованим вугіллям, досліджено ефективність існуючих мінералізаторів води та запропоновано їх заміну ефективною системою дозування розрахованої кількості відповідних реагентів для отримання фізично повноцінної питної води. У сьомому розділі обґрунтовано нову схему знешкодження шахтних вод шляхом захоронення їх в підземних горизонтах. Сьогодні витрачаються величезні кошти навіть для того, щоб підняти такі води на поверхню. Традиційна технологія передбачає змішування шахтних вод із кількох горизонтів та транспортування отриманої суміші на поверхню для знешкодження чи скидання в поверхневі водойми. Разом з тим, підземні води, що залягають на глибинах до 500–800 м прісні або маломінералізовані і можуть бути після відповідної обробки використані для забезпечення потреб населення чи промисловості. Мінералізовані води, що залягають глибше, можуть бути без обробки закачані у поглинаючі водоносні горизонти, що залягають глибше і відділені від шахтних розробок буферним водоносним горизонтом та двома водотривами. Найбільш раціонально очищення шахтних вод проводити на горизонтах їх утворення, що дозволить не лише отримати якісну воду, знизити затрати на підйом менших об’ємів води, а й захистити поверхневі водойми від забруднення та засолення. Відходи очищення (наприклад, концентрати баромембранних установок) доцільніше приєднувати до потоку вод, що захоронюються. Оскільки мінералізація вод кожного наступного по глибині водоносного горизонту на 3–5 г/дм3 більша від попереднього, то закачування в поглинальний горизонт вод меншої мінералізації не справлятиме негативного впливу на загальний склад води в ньому. Розрахунки показують, що економічний ефект використання такої концепції знешкодження шахтних вод може становити сотні мільйонів гривень за рік лише для однієї шахти.Radovenchyk I. V. Scientific principles of environmental protection from pollution by waste from water treatment systems and technological solutions. – Qualifying scientific work, manuscript. Dissertation for the Doctor of Technical Sciences Degree in the Specialty 21.06.01 – Environmental Safety. – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2025. The dissertation is devoted to reducing the anthropogenic influence on the hydrosphere by implementing technologies for utilization and neutralization of waste from water purification and water treatment systems, as well as by non-traditional solutions of the problems of discharging significant volumes of technological solutions with various compositions into the environment. The first chapter devoted to a review of literary sources. It shows that waste from water purification and secondary purification technologies causes significant damage to surface water bodies and groundwater. Increased mineralization of surface water bodies as a result of the discharge of concentrated solutions with various compositions and high natural groundwater mineralization in certain regions of Ukraine requires water softening before consumption. Ion exchange methods are the most widespread today, especially for low and medium-capacity systems, like household and office systems. The use of such systems is accompanied by the discharge into the hydrosphere of sodium chloride concentrates with impurities of calcium and magnesium ions, which forms a closed movement circle of mineral substances in the hydrosphere. A large number of technological processes developed for use in industrial conditions does not allow ensuring the necessary efficiency of softening processes and does not provide a low cost of process. Therefore, the creation of processes for utilization of the regeneration solutions of ion-exchange systems for water softening is currently a rather urgent and costly problem. The construction of centralized water supply systems and their long-term operation lead to secondary pollution of drinking water and require it further purification. Often secondary treatment systems use ion exchange, sorption and membrane technologies, which also produce a significant amount of waste. To date, the operation of such systems is not accompanied by the neutralization of generated solid and liquid waste, which causes irreparable damage to the environment and lead to irrational use of natural resources. In view of the rapid growth of application of low and medium-performance water purification systems, the problem of waste neutralization from such technologies has been overdue. The process of mining minerals is almost always accompanied by the formation of huge volumes of wastewater with a high content of harmful substances. Although today a lot of technologies for mine waters purification have been developed, they have not been widely implemented due to the significant volumes and wide range of contaminants with various physicochemical properties. The discharge of such waters into the hydrosphere is accompanied by pollution of natural water bodies. Such pollution leads to mineralization increasing. The second chapter provides information about the objects of research, materials and reagents, which were used in the experiments, research methods and methods of mathematical processing of experimental results. The chapter provides references to known analysis methods of solutions and solid waste, specifies standard measuring instruments used in the work and provides new laboratory equipment developed for an experiments which were carried out in this work. The third chapter the scientific foundations of using the materials with capillary properties in the processes of liquids evaporation and neutralization of concentrates with various chemical compositions were presented. It was established that the use of such materials allows implementing a simple, effective and autonomous systems for liquids evaporation. The tests conducted in the natural environment confirmed the theoretical justifications. The use of materials with capillary properties allows not only evaporating liquids from concentrating solutions, but also allows to neutralize concentrates by converting them into a solid state. Several designs of multilayer crystallizers and crystallizers with a moving web were proposed in this chapter. They allow mechanizing the processes of supplying concentrates and removing the formed solid phase from apparatus. At the same time, at a sufficient ambient temperature, the equipment can work effectively without energy. To increase the productivity of crystallizers, a construction with an upper supply of solutions and without any moving parts has been developed. This design allows to automate the evaporation process by adjusting the concentrate feed rate. The results of experiments were used in the development of an evaporation module for industrial use. With the module area of 1 m2 and with height of 1 m, it has an evaporation area equal 15,7 m2 . Under different environmental conditions it has an evaporation intensity from 0,95 to 3,91 dm3 /m2 ·day. The conducted studies are sufficient for the manufacture of an evaporation module for industrial use. The fourth chapter is devoted to technological processes that allow neutralizing or utilizing the regeneration solutions of ion-exchange water softening plants, which are quite widely used in homes and offices. The results of fractional evaporation of regeneration solutions containing sodium, calcium and magnesium chlorides are presented. It was established that the obtained solid sodium chloride contains quite a lot of impurities of calcium and magnesium ions, which prevents its reuse for the preparation of new regeneration solutions. The currently known methods of recrystallization or washing in concentrated hydrochloric acid allow obtaining a reagent suitable for repeated use in the regeneration processes of ion-exchange filters. The conversion of concentrates into a solid state allows obtaining a significant environmental effect. In order to reduce energy consumption for liquid phase evaporation, the study of materials with capillary properties effectiveness was conducted. It was established that their use allows implementing the simple and effective conversion of the concentrate into a solid phase to obtain clean water for the preparation of new regeneration solutions. To enable the reuse of sodium chloride solutions and protect the hydrosphere from discharges of such solutions, a technology of reagent treatment with multiple reuses has been proposed. For this purpose, calcium and magnesium ions are removed from the spent regeneration solution by treatment with sodium phosphate. Relevant conditions to ensure rapid separation of the formed solid phase from the mother solution with its reuse were selected. By selecting the concentration and composition of the precipitator, the conditions which allow using the restored regeneration solution were established. A technological scheme for the implementation of the restoring spent regeneration solutions processes was developed. The chapter also analyzed the currently known methods for determining the moment of satiation of the cation exchanger with calcium and magnesium ions in order to promptly and more effectively manage ion-exchange water softening plants. The simple and cheap reagent and electrochemical indicators of the breakthrough of calcium and magnesium ions were proposed. In the fifth chapter it was proposed to replace ion-exchange water softening units of low and medium productivity with modified reagent technologies that are amenable to automation in household and office conditions. The conducted studies have established that the use of soda-sodium technology does not provide sufficient efficiency in the conditions of natural water temperatures, requires a significant excess of reagents for the rapid solid phase formation, involves several stages of water treatment and requires subsequent pH correction. The phosphates are more acceptable in the absence of longterm settling and heating of significant volumes of water. When phosphates were mixed with water, a solid phase was formed immediately, ensuring sufficient softening efficiency. The residual calcium hardness at the stoichiometric ratio of reagents was in ranges 0,1–0,3 mg-eq/dm3 , magnesium – 0,5–1,0 mg-eq/dm3 . Such hardness levels are quite sufficient for household appliances and drinking water standards. Since the current regulatory documents require calcium hardness for physiologically useful drinking water at range 1,25–3,75 mg-eq/dm3 , and for magnesium hardness – 0,83–4,17 mg-eq/dm3 , then by treating water with a reagent dose of 0,8–1,0 of stoichiometry, it is possible to avoid exceeding the permissible phosphate concentrations in the treated water and ensure the necessary softening efficiency. The high dispersion of calcium phosphate and magnesium phosphate particles requires additional research about using flocculants. The studies have shown that the most acceptable option for effective separation of the solid phase is filtration with pre-treatment by a flocculants and with incubation period for the aggregates formation about 10–20 minutes. A technological scheme of the developed process is proposed. It can be implemented as a preparatory stage of water treatment before reverse osmosis systems. The sixth chapter studies the negative impact of low and medium-capacity water purification systems on the environment. It was established that from the seven stages of water treatment, only membranes are subject to partial regeneration, as the most valuable element of the treatment system. An assessment of use of the elements from each stage, their negative impact on the environment, the possibility of neutralization, utilization or regeneration with multiple reuse was carried out. Reagen
Engineering aspects of production and testing of medium voltage power cables
Get PDFДипломна робота виконана на 69 аркуші та містить 6 рисунки, 5 таблиць та
12 літературних посилань.
Актуальність теми. Зростаючі вимоги до надійності, енергоефективності та
безпеки електропостачання зумовлюють потребу у вдосконаленні виробництва та
контролю якості кабельної продукції середньої напруги. Враховуючи критичну
роль силових кабелів у промислових, муніципальних та енергетичних
інфраструктурах, актуальним є аналіз сучасних технологічних процесів, матеріалів,
конструкцій і нормативних вимог.
Об’єкт дослідження. Силові кабелі середньої напруги з ізоляцією зі зшитого
поліетилену.
Предмет дослідження. Технологічні процеси, конструктивні особливості,
вимоги стандартів та методи контролю якості у виробництві силових кабелів.
Мета дослідження. Провести комплексний аналіз інженерних аспектів
виробництва, конструкції, контролю якості та нормативної відповідності силових
кабелів середньої напруги, а також надати практичні рекомендації щодо
підвищення їх надійності та відповідності міжнародним стандартам.
Основні результати.
- Проведено класифікацію та технічний аналіз матеріалів, що
використовуються у виробництві ізоляції та оболонок кабелів.
- Описано технологічні етапи виробництва згідно з IEC 60502-2 та IEC 60840,
а також їх реалізацію на підприємстві ТОВ «Європан».
- Розглянуто конструктивні елементи та стандартизовані рішення з
урахуванням експлуатаційних умов і вимог EN 50575.
- Досліджено методи контролю якості та випробувань згідно з міжнародними
стандартами.
- Здійснено порівняльний аналіз нормативної документації (IEC, EN, ДСТУ,
ПУЕ).
- Запропоновано практичні кроки щодо удосконалення контролю якості та
адаптації до вимог європейської сертифікації.
Результати дипломної роботи мають прикладне значення для підприємств
кабельної галузі та можуть бути використані при модернізації виробничих процесів
і системи якості продукції.The thesis is completed on 69 pages and contains 6 figures, 5 tables, and 12
references.
Relevance of the topic. Increasing demands for reliability, energy efficiency, and
safety in power supply systems necessitate the improvement of manufacturing processes
and quality control of medium-voltage cable products. Given the critical role of power
cables in industrial, municipal, and energy infrastructure, it is essential to analyze modern
technological processes, materials, designs, and regulatory requirements.
Object of the study. Medium-voltage power cables with cross-linked polyethylene
insulation.
Subject of the study. Technological processes, design features, standard
requirements, and quality control methods in the production of power cables.
Purpose of the study. To conduct a comprehensive analysis of engineering aspects
of production, design, quality control, and regulatory compliance of medium-voltage
power cables, as well as to provide practical recommendations for improving their
reliability and compliance with international standards.
Main results.
- A classification and technical analysis of materials used in the production of cable
insulation and sheaths was conducted.
- The technological stages of production in accordance with IEC 60502-2 and IEC
60840, and their implementation at the "Europan" company were described.
- The structural elements and standardized solutions were reviewed, considering
operational conditions and the requirements of EN 50575.
- Methods of quality control and testing according to international standards were
examined.
- A comparative analysis of regulatory documentation (IEC, EN, DSTU, PUE) was
carried out.
- Practical steps for improving quality control and adapting to European certification
requirements were proposed.
The results of the thesis have practical value for enterprises in the cable industry
and can be used in the modernization of production processes and product quality
systems