http://lib.kart.edu.ua/handle/123456789/19 Sun, 18 Oct 2026 02:36:04 GMT 2026-10-18T02:36:04Z http://lib.kart.edu.ua/handle/123456789/33824 Title: Performance optimization of hybrid heating systems with combined heat sources and mechanical ventilation heat recovery Authors: Rukavishnykov, Pavlo; Bugai, Volodymyr; Chaika, Yurii; Burda, Yurii; Marchenko, Serhii; Рукавішников, Павло Володимирович; Бугай, Володимир Сергійович; Чайка, Юрій Іванович; Бурда, Юрій Олександрович; Марченко, Сергій Олегович Abstract: EN: This study develops and validates a comprehensive thermoeconomic model to optimize hybrid heat supply systems for residential and small industrial buildings, specifically tailored to the continental climate of Kharkiv Oblast, Ukraine. Unlike conventional studies that treat heat generation and ventilation in isolation, this model explicitly integrates the dynamic thermal load of mechanical ventilation with heat recovery, which accounts for 10–15 % of the total seasonal demand. Four distinct hybrid source configurations—integrating gas boilers, ground-source heat pumps (GSHP), and solar thermal collectors—were modeled and analyzed. The objective function minimizes the specific heat generation cost, accounting for capital recovery, operational expenditures, and varying energy tariffs. Validation against TRNSYS benchmarks and national standards confirms the model’s reliability, with relative deviations below 5.88 %. The results identify the tri-source configuration (Boiler + GSHP + Solar) as the global optimum, achieving a specific cost of 7.65 USD/GJ and minimizing carbon emissions. Furthermore, the study establishes that mechanical ventilation heat recovery with 𝜂rec ≥ 0.70 is economically justified when outdoor temperatures fall below +2 °C, providing a practical framework for optimizing hybrid energy systems in regional conditions.; UA: Дослідження присвячено розробленню та верифікації комплексної термоекономічної моделі для оптимізації гібридних систем теплопостачання житлових і малих промислових будівель, адаптованої до кліматичних і тарифних умов Харківської області. На відміну від традиційних підходів, де генерацію теплоти і вентиляційні втрати розглядають ізольовано, запропонована модель інтегрує динамічне теплове навантаження механічної вентиляції з рекуперацією теплоти, частка якого становить 10–15 % загального сезонного попиту на енергію. Такий підхід дає змогу більш повно врахувати взаємозв’язок між параметрами систем теплопостачання, вентиляції та умовами експлуатації будівель. У статті проаналізовано чотири конфігурації гібридних джерел енергії, що поєднують газові котли, ґрунтові теплові насоси та сонячні колектори. Для кожної конфігурації оцінено енергетичні, економічні та екологічні показники з урахуванням сезонної нерівномірності теплового навантаження, змін зовнішніх кліматичних умов і чинних тарифів на енергоносії. Цільова функція моделі спрямована на мінімізацію питомих витрат на виробництво теплоти з урахуванням капітальних інвестицій, експлуатаційних витрат, вартості енергоносіїв і витрат, пов’язаних із роботою вентиляційного обладнання. Верифікація моделі за допомогою програмного комплексу TRNSYS і вимог чинних стандартів ДСТУ підтвердила її достовірність: відхилення розрахункових результатів не перевищує 6 %. Отримані результати дали змогу ідентифікувати триджерельну конфігурацію, що включає газовий котел, тепловий насос і сонячний колектор, як глобально оптимальне рішення. Застосування такої системи забезпечує досягнення питомих витрат на рівні 7,65 USD/ГДж за одночасного мінімуму викидів CO₂. Крім того, встановлено, що впровадження рекуперації теплоти вентиляційного повітря з ефективністю ηrec ≥ 0,70 є економічно доцільним за температур зовнішнього повітря нижче +2 °C. Отримані результати формують практичну основу для підвищення енергоефективності будівель і розроблення оптимальних систем теплопостачання для умов континентального клімату. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://lib.kart.edu.ua/handle/123456789/33824 2026-01-01T00:00:00Z http://lib.kart.edu.ua/handle/123456789/33823 Title: Вібраційний стенд для дослідження процесу розвантаження напіввагонів Authors: Козар, Леонід Михайлович; Романович, Євгеній Валентинович; Євтушенко, Андрій Вікторович; Козар, Микита Леонідович; Kozar, Leonid; Romanovych, Yevhenii; Yevtushenko, Andrii; Kozar, Mykyta Abstract: UA: Стаття присвячена розвитку вібраційного методу розвантаження насипних вантажів із напіввагонів. В Україні щороку переробляють понад 20 тис. напіввагонів із насипними вантажами. Близько 70 % напіввагонів розвантажують гравітаційним способом через відкриті люки. За такого способу розвантаження в кузові напіввагона залишається від 3 до 7 т вантажу, а в окремих випадках – до 20 т. Результати сучасних досліджень підтверджують доцільність удосконалення вібраційних засобів механізації розвантаження насипних вантажів із напіввагонів. Це потребує подальших теоретичних і експериментальних досліджень. Для проведення експериментальних лабораторних досліджень потрібно спроєктувати вібраційний стенд. Запропоновано конструкцію вібраційного стенда, що містить фізичну модель частини кузова напіввагона, виконану в масштабі розмірів 1:10. Виходячи з теорії подібності у фізичному моделюванні, визначено потрібні параметри стенда: маса частини стенда, що коливається, жорсткість підвіски, власна частота коливань і маса дебалансу. Розроблено робочу документацію для виготовлення стенда.; EN: This article is devoted to the development of the vibration method for unloading bulk cargo from gondola cars. In Ukraine, more than 20,000 open-top cars carrying bulk cargo are handled annually. About 70 % of gondola cars are unloaded by the gravity method through open hatches. With this unloading method, 3 to 7 tonnes of cargo remain inside the gondola car, and in some cases up to 20 tonnes. One of the key indicators of the operational efficiency of a railcar fleet is the duration of loading and unloading operations, which depends on the efficiency of the mechanization equipment used. Vibration-type mechanization equipment is widely used for unloading residual bulk cargo from gondola cars. The results of recent studies confirm the feasibility of improving vibration-based mechanization equipment for unloading bulk cargo from gondola cars. This calls for both theoretical and experimental research. For experimental laboratory study, a vibration test rig needs to be designed. The main goal of the study is to develop a physical model of part of a gondola car body in the form of a vibration test rig for further laboratory research aimed at improving the vibration method for unloading bulk cargo from gondola cars. A test rig design is proposed, comprising a fixed platform on which, via four rubber strips supported by posts, a vibrating platform is suspended. A 1:10 scale model of part of a gondola car is mounted on the oscillating platform. The model includes a center sill, two cross beams, and a pair of hatch covers. The oscillating platform is fitted with a single-stage gear transmission with a gear ratio of 1:1. Unbalanced masses are mounted on the gear wheels, producing vertically directed oscillations. One of the shafts, on which a gear wheel is mounted, is connected by a flexible shaft to a separately installed electric motor with computercontrolled rotational speed. Based on similarity theory in physical modeling, the required parameters of the test rig were determined: the mass of the oscillating part of the rig, the suspension stiffness, the natural frequency of oscillation, and the mass of the unbalance. Working documentation for manufacturing the test rig has been developed. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://lib.kart.edu.ua/handle/123456789/33823 2026-01-01T00:00:00Z http://lib.kart.edu.ua/handle/123456789/33822 Title: Research on theory and methods of energy efficiency improvement for hydraulic systems of process machinery oriented to low-loss characteristics Authors: Xu, Mingwei; Wang, Xuefeng; Voronin, Serhii; Afanasov, Heorhii; Tryfonov, Taras; Щю, Мінвей; Ван, Сюефен; Воронін, Сергій Володимирович; Афанасов, Георгій Михайлович; Трифонов, Тарас Вікторович Abstract: EN: Hydraulic systems are widely employed in process machinery such as presses, injection molding machines, rolling mills, and mining equipment due to their high power density, rapid dynamic response, precise force and speed regulation, and excellent adaptability to severe working environments. Nevertheless, conventional hydraulic systems for process machinery commonly suffer from excessive energy consumption, substantial power dissipation, and relatively low energy efficiency, which have become critical bottlenecks restricting the sustainable and lowcarbon development of industrial equipment. Guided by a systematic low-loss design philosophy, this paper presents a comprehensive theoretical and methodological investigation into energy efficiency enhancement by integrating fluid mechanics, modern control theory, and intelligent optimization algorithms. The fundamental working principles and inherent energy consumption characteristics of typical hydraulic systems are systematically analyzed, aiming to accurately identify the primary loss sources and reveal the coupling mechanisms among different components and hydraulic circuits. A full-process low-loss dynamic mathematical model, encompassing key hydraulic components and pipeline networks, is established, and its accuracy, reliability, and practical applicability are thoroughly validated through parameter identification, numerical simulation, and experimental testing. On this basis, an integrated energy consumption optimization control strategy, combining high-fidelity dynamic modeling with an improved genetic algorithm, is proposed to achieve adaptive and real-time dynamic adjustment of system operating parameters. Simulation and experimental results demonstrate that the developed control strategy can effectively mitigate volumetric loss, throttling loss, and pipeline pressure loss under diverse working conditions. Under typical operational scenarios, the overall energy efficiency of the hydraulic system is improved by 18–25 %, while simultaneously enhancing dynamic performance. The research outcomes provide solid theoretical foundations and practical engineering guidance for the low-loss design, performance optimization, and energy-saving retrofitting of hydraulic systems for process machinery.; UA: Гідравлічні системи широко застосовувані в технологічному обладнанні, такому як преси, ін'єкційно-формувальні машини, прокатні стани та гірничодобувне обладнання, завдяки високій питомій потужності, швидкій динамічній реакції, точному регулюванню сили та швидкості, а також чудовій адаптивності до складних умов експлуатації. Проте для традиційних гідравлічних систем технологічного обладнання характерні надмірне енергоспоживання, значні втрати потужності та відносно низька енергоефективність, що стало основною перешкодою для сталого та низьковуглецевого розвитку промислового обладнання. Керуючись системною концепцією проєктування з мінімальними втратами, у статті проведено комплексне теоретичне та методичне дослідження підвищення енергоефективності на основі поєднання гідродинаміки, сучасної теорії керування та інтелектуальних оптимізаційних алгоритмів. Систематично проаналізовано основні принципи роботи і внутрішні особливості енергоспоживання типових гідравлічних систем із метою точного визначення основних джерел втрат і розкриття механізмів взаємодії між окремими елементами та гідравлічними контурами. Побудовано повноциклову динамічну математичну модель із мінімальними втратами, що враховує основні гідравлічні компоненти і трубопровідні мережі; її точність, надійність і практичну придатність повністю підтверджено ідентифікацією параметрів, чисельним моделюванням та експериментальними випробуваннями. На цій основі запропоновано комплексну стратегію оптимізаційного керування енергоспоживанням, яка поєднує високоточне динамічне моделювання та вдосконалений генетичний алгоритм для забезпечення адаптивного оперативного динамічного корегування робочих параметрів системи. Результати моделювання та експериментів підтверджують, що розроблена стратегія керування ефективно зменшує об'ємні втрати, дросельні втрати і втрати тиску в трубопроводах за різних режимів роботи. У типових експлуатаційних умовах загальна енергоефективність гідравлічної системи зростає на 18–25 %, водночас покращуючи її динамічні характеристики. Отримані результати дослідження створюють надійну теоретичну базу та практичні інженерні рекомендації для проєктування гідравлічних систем технологічного обладнання з мінімальними втратами, оптимізації їхніх характеристик і модернізації з метою енергозбереження. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://lib.kart.edu.ua/handle/123456789/33822 2026-01-01T00:00:00Z http://lib.kart.edu.ua/handle/123456789/33821 Title: Моделювання впливу стисливості робочої рідини на показники ефективності гідравлічних приводів робочого обладнання технологічних машин Authors: Панченко, Сергій Володимирович; Ловська, Альона Олександрівна; Плугін, Дмитро Артурович; Panchenko, Serhii; Lovska, Alyona; Plugin, Dmytro Abstract: UA: Стаття присвячена математичному моделюванню системи гідравлічного керування робочим обладнанням технологічних машин на прикладі гідравлічного привода відвала бульдозера з урахуванням впливу стисливості робочої рідини. Запропонована математична модель гідравлічного привода для управління відвалом бульдозера, яка побудована із застосуванням класичних законів механіки та гідравліки, однак, на відміну від існуючих моделей, ураховує вплив стисливості робочої рідини на кінематику руху відвала, що є корисним для оцінювання ефективності бульдозерів для роботи за різних експлуатаційних станів робочої рідини. Отримано часткове рішення математичної моделі, яке встановлює закономірність впливу модуля об’ємної пружності робочої рідини на швидкість спрацьовування гідроциліндрів відвала. Проведено числовий аналіз запропонованої математичної моделі на прикладі гідравлічного привода відвала бульдозера САТ D9. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://lib.kart.edu.ua/handle/123456789/33821 2026-01-01T00:00:00Z