В работе описан ряд численных экспериментов, исследующих напряженно-деформируемое состояние трубопровода подверженного ручейковой коррозии. Для проведения численного эксперимента обоснован выбор программного обеспечения реализующего метод конечных элементов. Выбранная система ANSYS позволит выполнить численные эксперименты с достаточной точностью, а полученные результаты будут обладать высокой степенью достоверности. Исходные данные для ряда численных экспериментов взяты из реальных условий эксплуатации трубопровода и интерпретированы в данные для расчета в системе ANSYS. Численный эксперимент состоит из стадий создания конечно-элементной модели трубопровода подвергшегося воздействию ручейковой коррозии, создания сетки конечных элементов на конечно-элементной модели трубопровода, приложения нагрузок и задания граничных условий. Ряд численных экспериментов проведен при изменении параметра глубины ручейковой коррозии. Результатом численных экспериментов являются полученные эпюры, демонстрирующие распределение эквивалентных напряжений (напряжений по Мизесу) по конечно-элементной модели трубопровода. Полученные эпюры позволяют выявить величину и локализацию максимальных эквивалентных напряжений, расположение концентраторов напряжений. После обработки результатов эксперимента получена зависимость распределения эквивалентных напряжений в трубопроводах с различной глубиной коррозионного дефекта. Данная зависимость позволяет определить критическое значение глубины износа от ручейковой коррозии для рассматриваемого трубопровода.
Вестник Кузбасского государственного технического университета
2018. — Выпуск 3
Содержание:
С увеличением глубины алмазных карьеров (до 300 ÷ 500 м и ниже) а также сроков их службы, возрастает значение условий длительной устойчивости и сохранности откосов уступов и берм нерабочих бортов для обеспечения условий безопасного ведения горных работ на весь период эксплуатации карьера. При эксплуатации глубоких карьеров значительную опасность при ведении горных работ представляют осыпи и вывалы горных пород с верхних горизонтов нарушенных участков, особенно в местах постановки сверхвысоких уступов, где высота свободного падения сорвавшихся кусков породы составляет порядка 60-100 м. Из-за заполненности осыпями и малой ширины предохранительных берм между такими уступами указанное негативное явление несет постоянную угрозу травмирования людей и повреждения механизмов. Совершенствование конструкции нерабочего борта при разработке крутопадающих месторождений глубокими карьерами исключительно важно, т.к. с глубиной резко усложняются условия эксплуатации горнотранспортного оборудования, в результате чего ухудшаются показатели их использования. Поэтому в научно-исследовательской и проектной практике рассматриваются несколько вариантов отстройки нерабочих бортов, из которых выбирают оптимальный, обеспечивающий устойчивое стояние борта за весь период эксплуатации месторождения. При сооружении и эксплуатации отстроенных в конечное положение конструкций указанных бортов важной задачей является регулярный мониторинг их устойчивости на весь срок существовании карьера. Для глубоких карьеров в условиях криолитозоны приведены вариантs технических решений, предохранительных берм, в зависимости от их пространственного расположения на борту карьера,которые выполняют различные функции, обеспечивая безопасность, устойчивость крутых его бортов, снижая объемы вскрышных работ в контуре карьера.
Ключевые слова
Заключается в повышении производительности выемочно-погрузочного оборудования на угольных разрезах. Решение этой проблемы возможно за счет качественной подготовки горной массы взрывом. Изменение параметров взрывного дробления массива горных пород методом скважинных зарядов, использование различных конструкций скважинных зарядов, способов их размещения в массиве и взрывание позволяют добиться необходимых параметров степени дробления, разрыхления и развала. Управлять качеством подготовки пород к выемке возможно за счет вида ВВ, конструкции скважинного заряда, его пространственного размещения в массиве, последовательностью взрывания и замедления, числом рядов скважин, величиной и материалом забойки. Наиболее перспективным способом повышения эффективности взрывных работ является использование забойки на основе пеногелей. Если после заряжания скважины взрывчатым веществом и монтажа взрывной сети пространство над столбом заряда заполнять низкоплотным составом - пеногелем. Такая конструкция забойки позволяет качественно улучшить эффективность запирания продуктов взрыва в зарядной камере скважины и тем самым увеличить КПД взрыва. Необходимо обеспечить экономическую эффективность процесса. Поэтому рассматриваются составы пеногелей с рациональным соотношением компонентов, обеспечивающих стабильную забойку не менее времени смены.
Ключевые слова
В условиях россыпного месторождения «Обрыв-Развалистый-Промежуточный» определены способ вскрытия и выбор системы разработки. Рассмотрен опыт разработки многолетнемерзлых россыпей подземным способом. Принято вскрытие шахтных полей наклонными конвейерными и скреперными стволами с применением, при необходимости, подходных штреков. Выбор системы разработки осуществлен на основании анализа и обобщения опыта подземной разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений Северо-Востока РФ. Принят наиболее оптимальный вариант - камерно-лавная система разработки. Определены оптимальные параметры системы разработки, такие как ширина камеры, ширина ленточного целика, длина камеры, минимальная выемочная мощность при ведении очистных работ. Приводится описание технологии отработки россыпи. С учетом горно-геологических условий месторождения для проходки выработок принят буровзрывной способ, доставка горной массы предусматривается скреперными лебедками ЛС-55-2СМА с ящичными скреперами. Также в статье отмечено наличие «подвесных блоков», их описание, определена ширина междукамерных целиков с учетом особенностей месторождения, приведена схема взаиморасположения камер и целиков верхних «подвесных блоков» и нижних блоков на коренном ложе.
Ключевые слова
Каждое промышленное предприятие владеет геоэкологическим риском, связанным со сбросом не очищенных или недостаточно очищенных сточных вод. Высокая стоимость и сроки запуска капитальных очистных сооружений оставляют не решенным вопрос очистки сточных вод на период производства строительных работ на промплощадке, проходке стволов и инженерной подготовки разрезов. В таких случаях вероятность сброса сточных вод без очистки максимальна. Предложена концепция очистных сооружений сточных вод с применением мягких оболочечных конструкций - геотуб. Применение в качестве заполнителя геотуб современных сорбентов позволяет эффективно очищать сточные воды и снижать концентрации загрязнений до предельно-допустимых значений. Оценка снижения геоэкологический риска при применении геотуб оценена количественно по массе сброса загрязняющих веществ. Применение геотуб позволяет снизить сбросы, в одном из рассматриваемых случаев, на 11 тонн. Кроме того, выполнена оценка экономической эффективности применения геотуб для очистки сточных вод на период строительства капитальных очистных сооружений. Снижение платы за сброс стоков в водные объекты достигает 86%. Снижению геоэкологического риска также способствует оперативность сооружения локальных очистных сооружений на основе геотуб. Во многом это обусловлено отсутствием административных барьеров в виде получения разрешения на строительство.
Ключевые слова
Системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород характеризуются повышенными показателями потерь и разубоживания. Повышение эффективности системы разработки с подэтажным обрушением обеспечивается совершенствованием торцевого выпуска руды. Знание параметров потока, истекающего в выработку, является необходимым. Существующая теория выпуска руды основана на том, что объем выпускаемой руды пропорционален ширине рудоспуска или диаметру выпускного отверстия. Эта закономерность не действует при истечении потока руды, который изменяет направление движения. В данной работе показаны новые закономерности процесса выпуска руды. Отличительная особенность послойного выпуска заключается в том, что рудный поток формируется у стенки рудного массива, которая и является одной из границ потока. В случае торцевого выпуска руды выпускное отверстие как таковое отсутствует. В работе установлено, что истечение руды при торцевом выпуске происходит через условное выпускное отверстие. Оно формируется на уровне кровли доставочной выработки и имеет определенный размер. Граница потока описывается единым параболическим уравнением для частиц различной крупности. Полученная зависимость позволяет рассчитать ширину зоны потока на различной высоте в зависимости от крупности руды и коэффициента разрыхления.
Ключевые слова
Исследуется взаимосвязь скорости движения комбайна в очистном забое и его положение относительно границ лавы с одной стороны и интенсивности газовыделения из отбитого угля, находящегося на забойном конвейере с другой. Масса угля, отторгаемого от массива, зависит от расстояния комбайна от конвейерного штрека и находится в прямой зависимости от дебита газа в призабойное пространство, что при полностью загруженном конвейере может создать критическую газовую ситуацию, способную привести к аварии в виде взрыва метановоздушной смеси. Основными факторами, определяющими интенсивность газовыделения из отбитого угля, являются газоносность призабойной части угольного пласта, время пребывания угля в пределах очистного забоя и его фракционный состав. Управление данными параметрами может обеспечить определенный эффект в части создания нормальной аэрогазовой ситуации в очистном забое.
Ключевые слова
Шлифовальные инструменты не полностью используют свои потенциальные возможности. Основная причина этого недостатка состоит в том, что зёрна, являющиеся режущими элементами этих инструментов, имеют произвольную форму и хаотичное расположение. Отсутствие упорядоченной геометрии зёрен препятствует эффективному процессу срезания металла. Это следует из сравнения геометрии лезвийных инструментов (резцов, сверл, фрез и др.) со шлифовальным. У лезвийных инструментов режущие клинья затачиваются с высокой точностью и в соответствии с рекомендациями справочников. А у шлифовальных инструментов геометрия зёрен произвольно изменяется в широком диапазоне от изометрических до пластинчатых разновидностей. Кроме того, на геометрию режущих клиньев зёрен влияет их положение в теле инструмента. Предложены способы по целенаправленному подбору формы и ориентации зёрен, позволяющие повысить работоспособность зёрен и инструментов в целом. Упорядочение формы зёрен достигалось путем сепарации исходной абразивной массы на вибрационном сепараторе на ряд фракций с одинаковой формой зёрен. Ориентация зёрен обеспечивалась за счет электростатического эффекта и специально разработанного способа. Спроектирована технология по изготовлению экспериментальных шлифовальных кругов с контролируемой формой и ориентацией зёрен. Изготовлена опытная партия экспериментальных шлифовальных кругов. Разработана конструкция испытательного стенда для оценки эксплуатационных характеристик экспериментальных кругов. Проведены сравнительные испытания таких кругов при плоском шлифовании по отношению к стандартным инструментам. В ходе испытаний контролировались следующие параметры: режущая способность, коэффициент шлифования, составляющие силы резания, эффективная мощность, температура прогрева детали, шероховатость обрабатываемых поверхностей. Результаты испытаний показывают, что опытные инструменты по ряду эксплуатационных показателей превосходят стандартные круги.
Ключевые слова
В процессах окисления органических соединений молекулярным кислородом до гидропероксидов и других ценных кислородсодержащих соединений в качестве катализатора широко используют N-гидроксифталимид (N-ГФИ). Низкая растворимость N-ГФИ в неполярных органических субстратах даже при повышенных температурах и возможность деструктивного распада затрудняет работу с ним и приводит к необходимости аналитического контроля. Изучена возможность определения содержание N-ГФИ газохроматографическим методом. N-ГФИ непосредственно не определяют из-за высокой полярности молекулы. Рассмотрены возможности определения N-ГФИ в виде О-алкилкильных и О-ацильных производных. О-алкилкильные производные предполагалось получать по реакции Вильямсона, либо обработкой диазоалканами (диазометаном). Первый подход оказался неприменим при работе в полумикромасштабе. При обработке N-ГФИ диазометаном образующийся N-метоксифталимид реагирует с избытком диазометана, что приводит к снижению выхода N-МОФИ. Количественные результаты были получены при применении в качестве внутреннего стандарта фталимида (методика №1). О-ацильные производные получали ацетилированием N-ГФИ уксусным ангидридом в среде пиридина (методика №2). С помощью методики №1 изучено влияние температуры на растворимость N-ГФИ в п-ксилоле, н-декане, циклогексаноне и смеси циклогексанона с N-ГФИ хлорбензолом.
Ключевые слова
Редложен способ обработки экспериментальных результатов получаемых при жидкофазном окислении органических соединений кислородом в условиях метода Говарда-Ингольда с целью определения кинетических параметров таких реакций. В пределах предлагаемого подхода разработана схема эксперимента и математические методы вычисления приближенных значений кинетических параметров, используемых как начальные приближения для определения их уточненных значений, с применением специально разработанной программы, реализующей метод наименьших квадратов и минимизацию целевой функции методом сопряженных градиентов Флетчера-Ривза. Определение кинетических параметров проводили на примере реакции жидкофазного окисления 2-бутанола кислородом в присутствии азодиизобутиронитрила и трет-бутилгидропероксида. Скорость окисления измеряли на манометрической установке. Эффективность инициирования за счет распада азодиизобутиронитрила оценивали по расходованию ингибитора - ионола. Концентрацию ингибитора определяли методом газожидкостной хроматографии. Из зависимостей скоростей поглощения кислорода от скоростей инициирования за счет распада азодиизобутиронитрила при жидкофазном окислении растворов 2-бутанола в хлорбензоле в присутствии трет-бутилогидропероксида рассчитаны начальные приближения кинетических параметров реакции жидкофазного окисления спирта в условиях смешанного инициирования. Используя полученные начальные приближения кинетических параметров в процедуре оптимизации всего массива экспериментальных данных, были определены: параметр окисляемости, отношение констант скоростей реакции рекомбинации пероксильных радикалов без обрыва и с обрывом цепей, скорости инициирования за счет трет-бутилгидроперокисда.
Ключевые слова
Проведен анализ литературы по классификации, составу и свойствам гидравлических жидкостей. В современных гидравлических системах в угольной отрасли применяют гидравлические жидкости типа HFA. Это водомасляные эмульсии или водные растворы химических соединений, с соответствующими присадками. Наиболее распространенными являются гидравлические жидкости на основе полимеров. В статье проведен комплексный анализ растворов полиэтиленгликолей (ПЭГ) различной молекулярной массы при разных температурах. Проведены испытания по определению кинематической вязкости систем «ПЭГ - дистиллированная вода» и «ПЭГ - «жесткая» вода». На основании полученных данных проведены расчеты показателей, характеризующих вязкость. Определены характеристическая вязкость, константы Хаггинса и α для данных систем. Также показано влияние температуры и жесткости воды на состояние молекул ПЭГ в растворе. Сделаны предположения о поведении и структуре макромолекул полимеров в растворе. Исследования показали, что водные растворы высокомолекулярных полимеров более стабильны по сравнению с водными растворами низкомолекулярных полимеров. Стабильность высокомолекулярных соединений обусловлена прочными связями между мономерами полимерной цепи и образованием водородных связей макромолекул полимера с молекулами воды.
Ключевые слова
Актуальность работы: ископаемые угли - это сложная композиционная система, состоящая из органических микрокомпонентов в виде мацералов и минеральных включений. Следовательно, для установления рационального направления использования каменных углей в различных процессах необходимы знания об особенностях химической структуры их органической массы. В последние десятилетия исследования в углехимической науке были направлены на изучение состава и свойств мацералов группы витринита, так как они определяют технологические свойства углей, например, используемых при коксовании. Инертная же составляющая, группа инертинита, не вызывала столь пристального внимания. В настоящей работе представлены результаты исследования инертинитовых компонентов углей методом ИК-спектроскопии. В качестве объектов исследования использовались инертинитовые концентраты, были выделены из гумусовых углей различных стадий метаморфизма посредством их расслоения в смеси четыреххлористого углерода и бензола плотностью 1,40-1,45 г/см. Выбор плотности раствора определялся тем, что максимальное содержание инертинитовых включений концентрируются во фракциях боле 1,40 г/см. Методы исследования: технический, элементный, петрографический анализы, ИК-спектроскопия. Результаты: с использованием комплекса методов анализа охарактеризованы семь образцов инертинитовых концентратов, выделенных из углей различных стадий метаморфизма. Зольность инертинитов составляла величину менее 10%. С ростом стадии метаморфизма (увеличение показателя R) в исследованных образцах уменьшается выход летучих веществ и атомные отношения Н/С и О/С Структурное строение инертинитов фиксировалось в ИК-спектрах оптическими частотами D, D, D, D. Определено, что в исследованных образцах отмечается достаточно значимая интенсивность полос поглощения характерная для ароматических структур (D, D, Dсм). Для характеристики химической зрелости инертинитов использовали параметр D/D (отношение оптических плотностей СН ненасыщенных и С-Н алифатических связей). Установлено, что параметр D/D возрастает с ростом показателя отражения витринита. Полученные данные показали, что компоненты группы инертинита характеризуются пониженным количеством алифатических групп и более развитой пространственной системой полисопряжения.
Ключевые слова
В работе показана возможность переработки бурых углей Кузбасса в эффективные сорбенты на примере бурого угля Тисульского месторождения. Щелочная активация бурого угля позволяет получать углеродные сорбенты с высокими характеристиками пористости. Гомогенизацию углещелочной смеси осуществляли методом пропитки щелочным раствором с последующей сушкой. Массовое соотношение КОН/уголь составляло: 0.25 г/г; 0.5 г/г; 1 г/г и 2 г/г. Показано положительное влияние количества гидроксида калия на характеристики сорбентов получившихся при щелочной активации. С ростом соотношения КОН/угольстатическая сорбция йода, фенола и метиленового голубого из водных растворов возрастает вследствие развития пористой структуры сорбента. Характеристики пористости углеродных сорбентов исследованы на анализаторе ASAP-2020 и электронном микроскопе JEOL JSM - 6390 LV. Пористая структура в сорбентах, полученных из бурого угля Тисульского месторождения методом щелочной активации, представлена микропорами. Наибольший прирост текстурных и сорбционных характеристик наблюдается при использовании массового соотношения КОН/уголь 0.5г/г.
Ключевые слова
Реди реакций окислительного кросс-сочетания в меньшей степени исследовано С-О сочетание, поэтому разработка методов окислительного кросс-сочетания - одно из перспективных направлений в современной органической химии. Процесс окислительного С-О сочетания протекает в одну стадию. Цель работы: 1. Изучить окислительное C-O сочетание β-дикарбонильных соединений (на примере ацетоуксусного эфира) с оксимом α-нитроацетофенона и оксима α-нитроацетофенона с алкиларенами (на примере толуола) под действием окислителей. 2. Изучить спектр антибактериальной активности полученных продуктов окислительного C-O сочетания. Методы исследования: ИК спектроскопия, термический анализ и спектр антибактериальной активности полученных продуктов. Результаты: Изучено окислительное C-O сочетание β-дикарбонильных соединений (на примере ацетоуксусного эфира) с оксимом α-нитроацетофенона под действием окислителей: KMnO, Mn(OAc)/KMnO, Co(OAc)/KMnO в уксусной кислоте, а также малоизученное окислительное C-O сочетание оксима α-нитроацетофенона с алкиларенами (на примере толуола) в присутствии тех же окислителей. Изучен спектр антибактериальной активности полученных продуктов окислительного C-O сочетания.