machinery
Not a member yet
8395 research outputs found
Sort by
α-Al2O3 Functionalized with Lithium Ions Especially Useful as Inert Catalyst Bed Supports
No full textThe alumina, in the form of α-Al2O3 tabular balls, considered in this study is a high-purity form of aluminum oxide that has been fired at high temperatures (well above 1900 °C), virtually removing porosity. However, the purity and inertness of the surface of the Al2O3 tabular balls minimize the catalytic activity, which is why lithium doping was tried. Thus, the target of this study was the effect of doping with lithium ions in some tabular balls of Al2O3 (the crystalline structure is corundum) on the improvement of the catalytic properties of alumina. This study examined the impact of a lithium catalyst on the combustion of various fuels within a porous inert medium (PIM) burner. This study specifically compared low calorific gaseous fuel (e.g., biogas) combustion in a PIM burner with and without the lithium catalyst. The experimental setup comprised a gas preparation unit for mixing CNG and CO2 to simulate biogas and a PIM burner. The PIM burner comprised Al2O3 spheres (13 mm diameter, 45% porosity) in a random packing configuration. Three fuels, varying in composition and lower heating value (LHV ranging from 20.771 to 27.695 MJ/m3), were combusted at air ratios ranging from 1.67 to 1.79. The results indicated that the catalyst increased peak combustion temperatures by 23.2 °C to 51.4 °C, depending on the fuel type and air ratio. Significantly higher carbon monoxide (CO) concentrations were observed without the catalyst, particularly with fuel type F1, while nitrous oxide (NOx) levels remained consistently low. Upstream flame propagation was observed in the presence of the catalyst. These findings demonstrate the potential of lithium catalysts to enhance combustion stability and reduce emissions in porous media combustion burners. Following these studies, it can be stated that Li(I) has the role of promoter of the catalytic process.Contract Number: 451-03-66/2024-03/200105, date: 5 February 202
Environmental and energy aspects of subcooled condensate and steam trap operation
No full textThis paper analyzes the condensate subcooling effect on the condensate return line and the impact of steam trap condition in advancing sustainability goals by reducing greenhouse gas emissions, improving resource efficiency, and enhancing overall process reliability. This paper aims to demonstrate the calculation of condensate subcooling in the condensate return line and the benefits of subcooled condensate for the proper operation of steam traps. The findings highlight that steam trap optimization represents a cost-effective strategy for industries seeking to align with carbon reduction targets while achieving measurable economic and ecological benefits
Optimizacija tehničko-tehnoloških parametara proizvodnje vatrostalnih premaza na bazi pirofilitnog škriljca za primenu u livarstvu
No full textПремази за калупе и језгра су ватростални производи чија је основна улога стварање ефикасне ватросталне баријере између пешчане подлоге и струје течног метала током фазе уливања течног метала, очвршћавања и формирања одливака. То утиче на процес формирања структуре и својстава одливка, обезбеђује добијање чисте и глатке површине, без налепљеног песка и грешака услед пенетрације метала у калуп (израслине, удубљења, храпава површина и слично). Постоје различите поделе премаза: према врсти ливеног метала (за обојене метале, челик, сиви лив); на основу хемијског карактера (кисели, базни, неутрални); према природи процеса ливења, врсти калупа и језгара. На избор врсте
премаза утичу и поступци израде калупа и језгара- врста калупарских мешавина са различитим системима везивања зрна песка (ливење у хладне калупе, ливење у топле калупе, СО2 поступак, ливење са испарљивим моделима, шкољка процес и друго). За калупе и језгра израђене од мешавине кварцног песка и везивног средства, сирове или осушене, користи се једна врста ватросталних премаза, док у случају металних калупа (кокила) и металних језгара користи се друга врста премаза [1-10].
Израда премаза подразумева избор ватросталног пуниоца, везива, адитива и растварача у складу са појавама и процесима који се одвијају на контактној површини калуп- премаз- течан метал у фази уливања, хлађења и очвршћавања одливака. То се пре свега односи на физичке и физичко-хемијске процесе међусобног деловања течног метала и калупа који одређују површинска својства одливака, затим, прелаз метала из течног у чврсто стање као резултат процеса очвршћавања и формирања структуре, као и феномен скупљања метала и појава везаних за промену димензија одливака при очвршћавању [11-20].
Техничко решење "Оптимизација техничко-технолошких параметара производње ватросталних премаза на бази пирофилитног шкриљца за примену у ливарству" бави се развојем нове врсте ватросталних премаза на бази пирофилита за примену у ливарству чиме се решавају следећи проблеми:
1) пројектовање и оптимизација састава ватросталног премаза за пешчане калупе и језгра;
2) пројектовање и оптимизација ватросталног премаза за полимерне моделе и примену у процесу ливења са испарљивим моделима (LF proces)
3) унапређење и развој процеса ливења, смањење трошкова производње, повећање квалитета одливака.
Код ливења у калупе од пешчане мешавине, у фази уливања течног метала пресудан утицај имају карактеристике пешчане мешавине као што су ватросталност и пропустљивост за гасове. Истопљени метал садржи у себи велике количине растворених гасова. Могућност њиховог ишчезавања из шупљине калупа углавном је кроз калупарску мешавину. Пропустљивост калупарске мешавине првенствено зависи од величине зрна песка. Различите величине зрна песка у калупарској мешавини могу да узрокују појаву површинских недостатака на одливцима. У случају високе пропустљивости мешавина са крупнијим зрнима песка, уливени метал може лако да залази у међупросторе између зрна песка стварајући након очвршћавања врло грубу површину одливака. При употреби калупарских мешавина са јако ситним зрном песка пропустљивост таквих мешавина има изузетно ниску вредност, што може да утиче на појаву порозности у одливку. Недостаци на површини одливка који се јављају као налепци калупне или језгрене мешавине најчешће потичу од недовољно чврстог калупа, због непажње при изради калупа и језгара, као и од неправилно димензионисаног уливног система. Коришћењем ватросталних премаза смањује се опасност од ерозије калупне шупљине и онечишћења течног метала. Премази повећавају ватросталност калупа и отпорност према струји течног метала,
спречавају пенетрацију течног метала у зидове калупа и појаву запеченог песка на површини одливка [1, 21-27].
За разлику од ливења у пешчане или металне калупе код којих се течни метал улива у шупљину калупа, код нове методе ливења са испарљивим полимерним моделима, течни метал се улива у тзв. "пун калуп". Заправо, модели и уливни системи израђени од полимера остају у калупу све до уливања течног метала, када у контакту са течним металом, бурно, у релативно кратком времену се разлажу и испаравају, а насталу шупљину испуњава течни метал који се хлади и очвршћава формирајући одливак. Разлагање полимерног модела у контакту са течним металом је ендотермни процес. Важну улогу у одвијању процеса има температура ливења, која се одређује у корелацији са врстом полимера, првенствено у односу на густину полимера. У случају примене модела веће густине неопходно је да температура ливења буде виша. Ватростални премаз за полимерни модел треба да има одговарајућу ватросталност, високу пропустљивост за гасове који настају разлагањем модела, да се лако наноси на модел, лако приања на површину модела, брзо суши, да не пуца, да поседују одговарајућу чврстоћу и отпорност на абразију, да постоји могућност контролисања и подешавања дебљине слоја премаза. За већу пропустљивост калупа у овом процесу ливења потребно је одредити врсту и величину зрна песка за калуповање [2,13,23]. Користи се невезани песак, који се засипа око обложеног модела уз примену вибрација до попуне калупа. За постизање квалитетне и рентабилне производње одливака ливењем са испарљивим моделима неопходно је постићи равнотежу у систему: испарљив полимерни модел- течан метал- ватростални премаз- пешчани калуп у фази уливања метала, разлагања и испаравања полимерног модела, формирања и очвршћавања одливака.
У оквиру техничког решења предвиђено је коришћење пирофилитног шкриљца као ватросталног пуниоца у саставу премаза (у даљем тексту: пирофилит). Пирофилит (Al2Si4O10(OH)4) је минерална сировина погодна за синтезу ширег спектра производа и примену у различитим гранама привреде (грађевинарству, пољопривреди, индустрији хране, заштити животне средине) [28-31]. Поседује карактеристичну мекоћу, кристалну структуру, добру мељивост, велику способност налепљивања и облагања површина. Имајући у виду сложеност процеса ливења, за избор пирофилита, као ватросталног пуниоца у саставу премаза, одлучујућу улогу имале су карактеристике пирофилита као што су: мали коефицијент топлотне проводљивости, мали коефицијент линеарног термичког ширења, релативно висока температура топљења, висока инертност, тј. отпорност према течном металу, киселинама и алкалијама, не развија гасове у контакту са течним металом [32-36]. Пирофилит показује високу ватросталност, а због своје термичке трансформације у мулит стабилан је на повишеним температурама, што га чини погодним минералним додатком за ватросталне необликоване материјале, као што су премази, као и различите керамичке обликоване производе. Пирофилит није токсичан минерал а технологије прераде овог минерала су еколошки чисте [28,30]. За истраживање
могућности примене пирофилита као пуниоца у саставу ливачких премаза, коришћен је полазни узорак стене пирофилита из лежишта Парсовић- Коњиц, БиХ
Application of 2D Digital Image Correlation in Fracture Mechanics: Detecting Strain Localization Prior to Crack Initiation
No full textThe study of fracture mechanics is crucial to understanding the behavior of materials under stress and preventing catastrophic failures. Traditional methods often fail to capture a detailed strain distribution. This mini-review explores the principles, applications, and advantages of two-dimensional digital image correlation (2D DIC) in fracture mechanics, focusing on its role in detecting strain localization before crack initiation. 2D DIC offers a noncontact, full-field measurement technique capable of capturing localized strain behavior with high resolution. This method is compared to traditional approaches to highlight its efficacy. Various studies demonstrate the effectiveness of 2D DIC in capturing fracture behavior. Post-processing of DIC strain maps enables the determination of localized fracture zones, providing valuable information on material failure mechanisms. 2D DIC significantly enhances the predictive capabilities of material failure analysis in fracture mechanics, making it a powerful tool for improving material design and preventing failures
A mathematical model of the effect of pitch angle on power performance of a small HAWT
No full textOptimization of wind turbine aerodynamic performances implies solving the problem in the domains such as airfoil selection, blade rotation angle, number of blades, etc. The current article studies the effect of blade rotation angle (β = 5, 7 and 10°) at the flow velocity in the wind tunnel (Vw = 5.8; 8.3 and 11.5 m/s) and a specific number of revolutions on the horizontal axis wind turbine – HAWT output power. The experiment involved two models of blades. Based on planning the experiment, mathematical models were created to be applied in practice. The highest number of revolutions (n = 192 RPM) and generator output (P = 18.8 W) were achieved at the velocity of Vw = 11.5 m/s and β = 10°
Evaluation of hull girder ultimate strength for dry cargo inland vessels
No full textUltimate strength of sea-going ships is investigated in literature and addressed in the rules and regulations of classification societies, where detailed contemporary methods are defined. However, no systematic assessments or developed regulations for evaluating the ultimate strength of inland vessels have been introduced. This is concerning, considering that around 15,000 inland vessels navigate in Europe alone. These vessels are generally prone to longitudinal strength issues as they face specific design, operational and regulatory challenges, such as a large length-to-height ratio, shallow draught navigation, frequent grounding and overloading accidents, an older fleet and fewer regulatory requirements compared to sea-going ships. Therefore, this study presents a pioneering evaluation: it assesses ultimate strength of ten inland vessels, addressing this significant gap in literature. Five methods are employed for the calculation of ultimate strength: IACS defined progressive collapse analysis (PCA), three modified PCA methods according to different formulations for buckling of stiffeners, and a nonlinear finite element method. Moreover, maximum total bending moments are calculated in order to examine the margin between ultimate and service loads. Selected inland vessels are found to be particularly vulnerable to hull girder collapse, with some of them having extremely low or no margin with respect to hull girder collapse, largely due to the buckling of structural elements acting as a consequence of the selection of unique, dispersed and specific structural features. The research specifically emphasizes that vessels with longitudinal framing achieve higher ultimate strengths, offering greater structural safety against hull girder collapse
The phosphorus negotiation game (P‑Game): frst evaluation of a serious game to support science‑policy decision making played in more than 20 countries worldwide
No full textEnvironmental negotiations are complex, and conveying the interaction between science and policy in traditional teaching methods is challenging. To address this issue, innovative educational approaches like serious gaming and role-playing
games have emerged. These methods allow students to actively explore the roles of diferent stakeholders in environmental decision-making and weigh for instance between sometimes conficting UN Sustainable Development Goals or
other dilemmas. In this work the phosphorus negotiation game (P-Game) is for the frst time introduced. We present the
initial quantitative and qualitative fndings derived from engaging 788 students at various academic levels (Bachelor,
Master, PhD, and Postdoc) across three continents and spanning 22 diferent countries. Quantitative results indicate that
female participants and MSc students beneftted the most signifcantly from the P-Game, with their self-reported knowledge about phosphorus science and negotiation science/practice increasing by 71–93% (overall), 86–100% (females),
and 73–106% (MSc students in general). Qualitative fndings reveal that the P-Game can be smoothly conducted with
students from diverse educational and cultural backgrounds. Moreover, students highly value their participation in the
P-Game, which can be completed in just 2–3 h. This game not only encourages active engagement among participants
but also provides valuable insights into the complex environmental issues associated with global phosphorus production. We strongly believe that the underlying methodology described here could also be used for other topics
Error Estimators for a Krylov Subspace Iterative Method for Solving Linear Systems of Equations with a Symmetric Indefinite Matrix
No full textThis paper describes a Krylov subspace iterative method designed for solving linear systems of equations with a large, symmetric, nonsingular, and indefinite matrix. This method is tailored to enable the evaluation of error estimates for the computed iterates. The availability of error estimates makes it possible to terminate the iterative process when the estimated error is smaller than a user-specified tolerance. The error estimates are calculated by leveraging the relationship between the iterates and Gauss-type quadrature rules. Computed examples illustrate the performance of the iterative method and the error estimates
A review paper: Influence of welding defects to structural integrity of welded joints
No full textThis paper presents a review of the most notable cases involving welded joint defects and their
influence on structural performance. It examines examples where imperfections such as undercuts,
incomplete penetration, lack of fusion, and so on, have compromised the integrity of welded
structures. By analyzing these cases, the paper highlights how such defects contribute to stress
concentration, reduced load-bearing capacity, and, in severe instances, failure. The review
underscores the critical importance of identifying and mitigating these flaws to ensure the safety and reliability of constructions like bridges, buildings, and industrial frameworks
CONTROL OF A LIQUID LEVEL SYSTEM BASED ON A PROPORTIONAL-SUM CONTROLLER USING WHALE OPTIMIZER
No full textThis study is about controlling the liquid level in water tanks, which is one of the challenges in the industry. A nonlinear analytical model is derived and validated against linearized continuous-time and discrete-time models, demonstrating their equivalence under nominal conditions. The classical method for tuning a discrete-time proportional-sum controller was applied, with gains tuned via the Ziegler-Nichols method. Additionally, the controller’s parameters were fine-tuned by using the whale optimization algorithm. Simulation results for the tank system are presented. While Ziegler-Nichols gives a decent base, it can be said that optimization of the controller parameters should be recommended when dealing with similar problems in real-life situations. Results reveal that the optimized controller reduces the sum of squared errors compared to the classical controller, achieving superior accuracy