Journal of Engineering Sciences / Журнал інженерних наук
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/34326
Browse
Item Adsorption of crystal violet on rice husk activated carbon(Sumy State University, 2022) Salahudeen, N.; Alhassan, A.The need to develop effective technology for the treatment of liquid effluent of dye-intensive industries such as textile, rubber, paint, and printing is synonymous with the need to save the life-threatening risks posed by these carcinogenic and mutagenic pollutants on human and aquatic lives. Isotherms of adsorption of crystal violet (CV) on activated carbon (AC) synthesized from rice husk are presented herewith to elucidate the mechanism of the adsorption process of crystal violet dye contaminated water on rice husk activated carbon. AC was synthesized from rice husk via a phosphoric acid activating agent at low temperatures. Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin–Radushkevich (DR) isotherm studies were employed. The mean square values for Langmuir, Freundlich, Temkin and D-R models were 0.98, 0.91, 0.94, and 0.63, respectively. Analysis of the isotherms of the adsorption of crystal violet sorbate on the synthesized rice husk sorbent suggested that the adsorption process proceeded via a homogeneous monolayer mechanism. Langmuir isotherm gave the best fit of the adsorption process. Langmuir isotherm constant was –1.40 l/mg, and the equilibrium adsorption capacity was 13.53 mg/g.Item Adsorptive removal of lead (II) pollutants from wastewater using corncob-activated carbon(Sumy State University, 2024) Aliyu, S.A.; Salahudeen, N.; Rasheed, A.A.The level of contamination in industrial wastewater has been a serious environmental challenge of our time. Various researchers have reported that the adsorption process using different adsorbents is a promising technique for treating heavy metal-contaminated wastewater. This study investigated the adsorptive removal of lead (II) from wastewater using corncob-activated carbon. Activated carbon was synthesized from a raw corncob. The synthesized activated carbon was applied as a sorbent in batch lead (II) adsorption in an aqueous lead (II) solution. Scanning electron microscopy, Fourier transformed infrared (FTIR), and Brunauer–Emmett–Teller (BET) theory characterized the synthesized activated carbon. A batch adsorption study investigated the effects of dosage, contact time, and the initial concentration of lead (II) on the sorption of Pb2+ on the synthesized activated carbon. The highest removal of lead recorded was 95 % at an adsorbent dosage of 2.5 g/L in 2 h. The highest adsorption capacity was 16.46 mg/g at the same conditions. The results showed that percentage removal increased with dosage and contact time but decreased with the initial metal ion concentration. Adsorption kinetics were best described with the pseudo-second-order kinetics, while the Langmuir isotherm model best fitted equilibrium adsorption in the study. The FTIR results showed the presence of several functional groups like carboxyl, hydroxyl, and amino, indicating good interaction with lead metal ions. The BET characterization revealed the activated corncob’s specific surface area and pore volume to be 249 m2 /g and 0.164 cm3 /g. This work shows that activated carbon can be synthesized from agricultural waste such as corncob and be used as an effective adsorbent for heavy metal removal, such as lead, from wastewater.Item Advancement of Fault Diagnosis and Detection Process in Industrial Machine Environment(Sumy State University, 2019) Altaf, S.; Mehmood, M.S.; Soomro, M.W.Діагностика несправностей машин є дуже важливою прблемою у промислових системах і заслуговує на подальший розгляд з огляду на зростаючі вимоги до складності та підвищення експлуатаційних характеристик сучасних машин. У даний час виробничі компанії та дослідники роблять значні спроби впровадити ефективні засоби діагностики несправностей. Оброблення сигналів є ключовим кроком у моніторингу стану машини в складних промислових електричних роторних машинах. За останні роки було розроблено ряд методів оброблення сигналів, які традиційно застосовуються у різних роторних машинах. Зокрема, індукційні двигуни є широко уживаними в різних галузях промисловості завдяки їх невеликим розмірам, низькі собівартості та роботі з існуючим джерелом живлення. Несправності індукційної машини можуть стати причиною значних промислових і фінансових втрат на підприємстві. Порівнянюючи різні несправності, можна зробити висновок, що діагностування дефектів валу має важливе значення через складність наслідків цього дефекту, що призводить до серйозної несправності двигуна. При цьому виявлення цієї несправності є надскладною проблемою технічної діагностики несправностей машини. Тому метою цієї роботи є узагальнення методів технічного діагностування несправностей машин для виявлення дефектів валу.Item Airplane Waste Disposal System Tank Designing Using Numerical Simulation and Experimental Bench Results(Sumy State University, 2019) Medvediev, S.V.; Lantin, D.H.Сучасний пасажирський літак неможливо розглядати без вимог щодо забезпечення безпеки і комфорту перебування пасажирів на борту. Однією із систем, що забезпечує необхідні комфортні умови в літаку, є система видалення відходів. На сьогоднішній день перспективним типом систем видалення відходів є система вакуумного принципу дії. Система видалення відходів цього типу є сукупністю складних багатофункціональних підсистем збору відходів, зберігання відходів, вакуумування, зливання і промивання та управління системою. Розроблення таких систем, що складаються з пристроїв, що працюють на різних фізичних принципах функціонування, є комплексною наукоємною проблемою, пов’язаною з проведенням різнопланових прикладних досліджень у області проектування, розроблення і цільового застосування систем даного типу. Одним із основних елементів системи є бак зберігання відходів. Важливим етапом при проектуванні бака є визначення його масогабаритних характеристик на ранніх етапах розроблення. На ці характеристики чинись вагомий вплив процес наповнення бака, який є визначальним і для розміщення функціонального обладнання у ньому. У зв’язку з вищезазначеним, метою цієї статті є дослідження процесу наповнення бака за допомогою методів чисельного моделювання.Item AISI 1045 steel flat surfaces machining using the magneto-abrasive method(Sumy State University, 2020) Maiboroda, V.S.; Belajev, O.O.; Dzhulii, D.Yu.; Slobodianiuk, I.V.The results of the study of using the end-type heads based on permanent magnets for polishing flat surfaces of ferromagnetic parts on standard metal-working equipment are presented in the work. The possibility of a highly efficient achievement of the roughness of flat surfaces up to Ra < 0.05 μm with the initial Ra > 1–2 μm with removing of the heredity of the machining in the form of microwaves obtained in the face milling operation was shown. Based on the results of the analysis of the process of dispergation of the material was analyzed the influence of the magnetic field gradient the intensity of the magneto-abrasive machining of flat ferromagnetic surfaces by heads, which form a magneto-abrasive tool in the shape of a "brush" and "half of torus". The influence of technological process parameters: the rotation speed of the working heads, the sizes of the working gap, the technological feed on the character of the change in the microgeometry of the machined surface were investigated. The machining conditions, under which occur the preferential machining of micro peaks or micro valleys on a rough surface, were identified. It was determined that the rational conditions of the magneto-abrasive machining of flat ferromagnetic surfaces are: the rotation speed of the working heads 900 rpm, the gap size between the machined surface and the working surface of the head 2.5–4.0 mm and the working feed 10–15 mm/min.Item An algorithm for the detection of circular elements in engineering design(Sumy State University, 2020) Bonello, D.K.; Iano, Y.; Neto, U.B.Various concentrated works have been done in the area of computational vision regarding the circle and texture detections. Detection of circles in images can be beneficial for PCB components industries for the detection of capacitors in printed circuit boards, also for medicine in the detection of red cells, white blood cells, and leukocytes, and for applications which requires precision and assignments regarding the detection of circles in a digital image. In this work is utilized a benchmarking of images to detection circle boards of different radio values for the comparison with the work [1] of this article. The benchmarking of images is composed of five main images that are tested in the algorithm of detection of circles in MATLAB with different values of radio for each image. The results appoint an enhancement of 300 % concerning the algorithm proposed in work [1] showed in this article. In this work also would be plotted graphs concerning the accuracy of the new proposed algorithm with relation to the algorithm proposed in work [1], indicating better results concerning the GUI interfaces and capacity of detection circles.Item Alternative technology to manufacture bimetallic products by using self-propagating high temperature synthesis(Sumy State University, 2017) Skidin, I.E.; Kalinin, V.T.; Tkach, V.V.; Saitkhareiev, L.N.; Zhbanova, O.MElectric welding is usually used for surfacing metal products. This process may be laborious and timeconsuming, which at the same time excludes welding jointing throughout the product surface. The productivity of powder tape surfacing is pretty low, up to 2.7 kg / h, with a melting rate of 13-15 min / h. The use of the selfpropagating high-temperature synthesis for producing a liquid thermite alloy aimed at further surfacing throughout the metal surface of a detail can provide a cost-effective and viable alternative technology for manufacturing bimetallic products.Item Analysis of Machined Depth and Hole Diameter on Soda-lime Glass Using Electrochemical Discharge Machining Process(Sumy State University, 2019) Pawar, P.; Kumar, A.; Ballav, R.Механічна обробка скляного матеріалу є надзвичайно важкою через його фізичні та хімічні властивості. Оброблення електрохімічним розрядом є інтегрованим гібридним процесом оброблення провідних матеріалів, високоміцних непровідних матеріалів з високою твердістю і крихкістю. У цьому дослідженні спроектована і виготовлена експериментальна установка для механічного оброблення непровідних матеріалів електрохімічним розрядом. Електрохімічний процес застосовується для свердління отворів у силікатному матеріалі. Експерименти були проведені із застосуванням ортогонального масиву L27 методу Тагучі та релізовано у комп’ютерній програмі MINITAB 17. Результати оброблених електрохімічним способом глибини і діаметра отворів у силікатному склі перевірялись з урахуванням таких умов оброблення як напруга, концентрація електроліту і частота обертання. Результати досліджень показали, що основним параметром отримання необхідної глибини і діаметра оброблюваного отвору є у першу напруга. Концентрація електроліту і частота обертання інструмента є також важливими, але другорядними параметрами.Item Analysis of nanoparticles characteristics with TOPSIS for their manufacture optimization(Sumy State University, 2022) Javanbakht, T.The present study focuses on the comparative analysis of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) characteristics with the TOPSIS method. The prediction of the characteristics of SPIONs is required for better manufacturing of these nanoparticles. Although the characteristics of these nanoparticles have been investigated, no research has been done on their comparison in order to determine which one of their surface functionalities would be more appropriate for their diverse applications. The objective of this study was to analyze the characteristics of SPIONs without or with surface charge with a prediction model and TOPSIS in order to determine the best nanoparticles. Moreover, the effect of inappropriate consideration of their cost criterion on their ranks was explored with the modified TOPSIS. This analysis showed that the characteristics of SPIONs such as antibiofilm activity, hemocompatibility, activity with hydrogen peroxide, rheological properties, and the labour of their chemical synthesis could affect their ranking. Neutral SPIONs, negatively charged SPIONs, and positively charged SPIONs were ranked as the first, second, and third candidates, respectively. However, the improvement of the activity of positively charged SPIONs with hydrogen peroxide showed an increase to 0.3 instead of 0.2, which resulted in a better rank of these nanoparticles in comparison with that of the same nanoparticles in the first analysis series. One of the advantages of this study was to determine the impact of the characteristics of SPIONs on their ranking for their manufacturing. The other advantage was getting the information for further comparative study of these nanoparticles with the others. The results of this work can be used in manufacturing engineering and materials science.Item Analysis of Technogenic Load of Oil and Gas Production on Caspian Region(Sumy State University, 2018) Пляцук, Леонід Дмитрович; Пляцук, Леонид Дмитриевич; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Аблєєва, Ірина Юріївна; Аблеева, Ирина Юрьевна; Ablieieva, Iryna Yuriivna; Gabassova, S.M.; Mamutova, A.Проблема інтенсивного забруднення Каспійського моря продовжує залишатися однією з найважливіших і найсерйозніших для регіону. Особливе занепокоєння викликає підвищення рівня забруднення нафтовими вуглеводнями узбережжя Каспійського моря. Мета даної статті полягає в оцінці ступеня забруднення прибережної зони Каспію нафтовими вуглеводнями. Авторська ідея полягає у забезпеченні комплексного аналізу екодеструктивних факторів процесу нафтового видобутку на природні комплекси, зокрема впливу хімічного забруднення нафтовими вуглеводнями водного басейну на місцеві гідробіонти. У роботі використані методи математичного моделювання поширення нафтових плівок на поверхні води, спрямовані на прогнозування області впливу, а також методи токсикологічних досліджень та оцінювання взаємозв’язку "доза – ефект". Встановлено, що води Каспійського моря, пов’язані з видобутком нафти, є районами підвищеного екологічного ризику. У випадках, коли концентрація вуглеводнів перевищує 1 мг/л, фізіологічні зміни спостерігаються у більшості домінуючих груп гідробіонтів. Зони підвищеного рівня ризику для морських екосистем, спричинені розвитком газової та нафтової промисловості, пов’язані з північною та південно-західною частинами Каспійського моря. На підставі проведених досліджень одержані результати, необхідні для розроблення програм забезпечення екологічної безпеки досліджуваного регіону.Item Analysis of the application of the galvanic circuits in schemes of the catodic protection for underground papelines(Sumy State University, 2018) Azyukovsky, A.A.; Didevich, E.A.The possibility of using anode earthing in an assembly with a container is considered. Ensuring the integrity of the pipeline is a topical issue in connection with the environmental and economic consequences. The process of pipeline protection is accompanied by the removal of metal particles, at the electronic level. When creating a potential difference, the current will shift from the anode to the cathode. In the process of this shift electrons from the anode earthing switch are moved to the pipeline under the influence of an electromagnetic field. It thereby destroying the anode and expanding the metal elements under protection. Description of galvanic capacitive solution for cathodic protection stations is executed. To exclude the effect of the electrochemical protection on the cathode and, thus, improve the protection of the pipeline.Item Analysis of the Methodology of Constructing a Production Function Using Quality Criteria(Sumy State University, 2019) Skrynkovskyy, R.M.; Yuzevych, V.M.; Kataev, A.V.; Pawlowski, G.; Protsiuk, T.B.У статті на прикладі України розроблено методику оцінювання параметрів класичної формули типу Кобба–Дугласа для прогнозування тенденцій розвитку промисловості держави. На основі обчислювального експерименту встановлено, що для значень виробничої функції Y, близьких за числовими значеннями і відхиленнями до 3,7 %, апроксимування Y у сфері промисловості для невеликих часових періодів є неможливим з огляду на ускладнення множини її параметрів та коефіцієнтів. Для прогнозування значень Yi (Yi Y) проведено оцінювання параметрів, що входять до класичної формули типу Кобба–Дугласа. Для удосконалення методики оцінювання коефіцієнтів, що входять до цієї формули, запропоновано нові варіанти мультиплікативного та адитивного критеріїв якості. Виходячи із аналітичних даних за 2010–2017рр., проведено оцінювання відповідних критеріїв для промисловості України.Item Analysis of the Theories for Assessment of the Quality Management Product Efficiency(Sumy State University, 2018) Залога, Вільям Олександрович; Залога, Вильям Александрович; Zaloha, Viliam Oleksandrovych; Яшина, Тетяна Вікторівна; Яшина, Татьяна Викторовна; Yashyna, Tetiana Viktorivna; Динник, Оксана Дмитрівна; Дынник, Оксана Дмитриевна; Dynnyk, Oksana DmytrivnaУ статті визначені переваги впровадження та причини низької ефективності системи управління якістю на вітчизняних машинобудівних підприємствах. Розглянуті методи та інструменти системи управління якістю. Проведений аналіз публікацій дав змогу виокремити напрямки, в яких ведуться дослідження щодо впровадження та ефективного використання системи управління якістю на машинобудівних підприємствах. Виконано порівняльний аналіз двох версій стандартів ISO 9001. Розроблена функціональна схема управління якістю продукції. Розглянуті роботи вітчизняних і зарубіжних авторів щодо оцінювання ефективності систем управління якістю. Запропоновано метод, який дозволить контролювати якість продукції на всіх етапах її виготовлення. Застосування цього методу дає можливість здійснити оцінку функціонування процесів машинобудівних підприємств для визначення найбільш критичного за рівнем якості та може застосовуватись для оцінювання як основних процесів виробництва, так і елементів та операцій.Item Analysis of the threedimensional accelerating flow in a mixed turbine rotor(Sumy State University, 2021) Chelabi, M.A.; Basova, Y.; Hamidou, M.K.; Dobrotvorskiy, S.An investigation on new rotor blade designs conceived to produce higher exit relative kinetic energy of a mixed flow turbine is undertaken. Accelerating the flow through the rotor in a relative frame of reference improves energy transfer to the shaft, which is only produced in a rotating rotor. A three-dimensional converging rotor channel might respond to the analysis requirements in the subsonic flow regimes. Effectively, the machine experiences a 3.71 % and 3.67 % increase in work output and efficiency, respectively, representing this study’s primary intent. This has been accomplished by varying the shroud profile to a lesser eye tip diameter, then the hub profile to a larger eye root diameter. At last, both shroud and hub profiles are varied. It appears possible to enhance the performance of the rotor in terms of optimum work done and efficiency by devising suitable blade geometry designs. ANSYS CFX 15 is the code of all simulation works.Item Application of FMEA for assessment of the polymer composite materials quality(Sumy State University, 2021) Rudenko, S.; Берладір, Христина Володимирівна; Берладир, Кристина Владимировна; Berladir, Khrystyna Volodymyrivna; Trojanowska, J.; Varenyk, S.; Shvetsov, D.; Kravets, V.The paper is devoted to developing a methodology for failure mode and effects analysis on the example of assessment of defects that occur during production and operation of polymer composite materials and industrial products from them. The paper uses the Ishikawa method to illustrate and further analyze the cause of defects in reinforced polymer composite material. The Ishikawa diagram was constructed and analyzed using the method of causal analysis. The types and consequences of failures and defects for polymer composite materials are analyzed. For each type of defect, the value of the priority number of risks is calculated. For the most critical defect, measures to reduce potential defects are proposed. Suggestions for improving the detected defective zones in the structures of polymer composites in the analysis process are given.Item Application of Reinforcing Thermocycling Treatment for Materials of Stamps Hot Deformation(Sumy State University, 2019) Берладір, Христина Володимирівна; Берладир, Кристина Владимировна; Berladir, Khrystyna Volodymyrivna; Говорун, Тетяна Павлівна; Говорун, Татьяна Павловна; Hovorun, Tetiana Pavlivna; Bondarenko, M.; Vorobiov, S.Стаття присвячена пошуку технологічних методів підвищення стійкості штампового інструмента для гарячого деформування. У результаті дослідження були розроблені нові, нестандартні сполучення схем циклування і параметрів термоциклічного оброблення (ТЦО) у межах режиму. Це дозволило створити в металі керовані структурні стани за рахунок подрібнення зерна, створення підвищеної щільності дефектів і прискорення дифузійних процесів з метою ефективного управління структурою, підвищення механічних, експлуатаційних властивостей та запобігання руйнуванню робочих поверхонь інструмента. Розроблено і випробувано нові режими ТЦО, які позитивно впливають на механічні характеристики сталі 5ХНМ. Проведене термічне оброблення відповідно до експериментальних режимів, що складалось із попереднього термоциклічного оброблення з послідуючими гартуванням і відпуском, дозволяє отримати більш однорідну структуру металу із збереженням дрібного зерна і заданої твердості. Розмір зерна структури сталі 5ХНМ після використання термоциклічного оброблення зменшується з 5–6 до 7–8 балів, а після остаточного термічного оброблення – до 9–10 балів.Item Application of Rough TOPSIS Technique for the Analysis of Engineering System Failure Causes(Sumy State University, 2018) Emovon, I.; Nwaoha, T.C.The prioritization of the causes of engineering system failure posed to be a challenge. Therefore, there is a need to develop a tool that will be used to identify critical problems of an engineering system to facilitate decision making in allocation of available resources in ensuring optimal system performance. In this paper, a rough technique for order preference by similarity to the ideal solution (Rough-TOPSIS) is proposed, which combines rough set theory and TOPSIS for the prioritization exercise in uncertain engineering environment. The technique is exemplified with a numerical example and advanced using information from experts. From the result of the analysis, factors/ causes hampering the optimal performance of the engineering system have been revealed in order of importance. The proposed approach have comparative advantages over other hybrid methods as it can easily be implemented with hand calculation/spreadsheet, without requiring additional tools to evaluate decision criteria weights and aggregate experts opinions.Item Application of technological solutions for bioremediation of soils contaminated with heavy metals(Sumy State University, 2021) Черниш, Єлізавета Юріївна; Черныш, Елизавета Юрьевна; Chernysh, Yelyzaveta Yuriivna; Пляцук, Леонід Дмитрович; Пляцук, Леонид Дмитриевич; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Roubik, H.; Яхненко, Олена Миколаївна; Яхненко, Елена Николаевна; Yakhnenko, Olena Mykolaivna; Скворцова, Поліна Олексіївна; Скворцова, Полина Алексеевна; Skvortsova, Polina Oleksiivna; Батальцев, Євген Володимирович; Батальцев, Евгений Владимирович; Bataltsev, Yevhen VolodymyrovychThis article focuses on studying biotechnologies for remediation of soils contaminated with heavy metals to determine further the most effective methods for cleaning soils from the action of toxicants with their subsequent implementation in practice. The soil restoration methods were analyzed, their advantages and disadvantages were identified, making it possible to establish that biological methods are the safest and most environmentally friendly. The expediency of using biological methods lies in the possibility of breeding strains of microorganisms that destroy soil toxicants. However, the efficiency of microbial cultures is not equally high due to a narrow range of favorable conditions for functioning, the risk of manifestation of the phenomenon of degeneration of microorganisms until the required level of soil purification is achieved. This confirms the prospects for the further development of this direction and the search for ways to eliminate certain disadvantages of biological methods. For an integrated biotechnological solution to soil remediation, a scheme of aerobic plants was developed, which is characterized by two stages: aerobic soil cultivation with biocomposite and a phytoremediation stage for additional purification and control of the content of toxicants in the soil.Item Applying the concepts of efficiency and effectiveness to analyze the influence of the number of passes in the shell and tubes condenser thermal performance(Sumy State University, 2021) Nogueira, E.The work analyzes the influence of the number of passes in a shell and tubes condenser heat exchanger, with an inlet pressure of R134a refrigerant in the shell equal to 1.2 MPa. The fluid that circulates in the tubes is water or water-based nanofluid with a fraction of aluminum oxide nanoparticles (Al2O3), and the methodology used subdivides the heat exchanger into three distinct regions: the overheated region, the saturated region, and the subcooled region. The main parameters used to analyze the thermal performance of the heat exchanger were efficiency and effectiveness. Efficiency in the superheated steam region is close to 1.0. There is scope for increasing thermal effectiveness, which can be improved with more significant passes in the tube. The saturated steam region process is efficient for lower mass flow rates of the fluid in the tube, but it is ineffective. However, it is highly effective for high mass flow rates. There is ample scope for increasing effectiveness in the subcooled region. Still, the fluid inlet temperature in the pipe and the work refrigerant pressure are the limiting factors for greater heat exchange in the subcooled region.Item Approximate symmetries and conservation laws for mechanical systems described by mixed derivative perturbed PDEs(Sumy State University, 2023) Shamaoon, A.; Agarwal, P.; Cesarano, C.; Jain, S.This article focuses on developing and applying approximation techniques to derive conservation laws for the Timoshenko–Prescott mixed derivatives perturbed partial differential equations (PDEs). Central to our approach is employing approximate Noether-type symmetry operators linked to a conventional Lagrangian one. Within this framework, this paper highlights the creation of approximately conserved vectors for PDEs with mixed derivatives. A crucial observation is that the integration of these vectors resulted in the emergence of additional terms. These terms hinder the establishment of the conservation law, indicating a potential flaw in the initial approach. In response to this challenge, we embarked on the rectification process. By integrating these additional terms into our model, we could modify the conserved vectors, deriving new modified conserved vectors. Remarkably, these modified vectors successfully satisfy the conservation law. Our findings not only shed light on the intricate dynamics of fourth-order mechanical systems but also pave the way for refined analytical approaches to address similar challenges in PDE-driven systems.