Інтегровані технології та енергозбереження

ФОРМУВАННЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ КУЛЬТУРИ У СТУДЕНТІВ ПРИ ДИСТАНЦІЙНОМУ ФОРМАТІ НАВЧАННЯ

2025-12-31T15:23:44+02:00

Викладання екологічних дисциплін студентам не екологічних спеціальностей у вищих навчальних закладах спрямовано, в першу чергу, на формування у них світоглядного базису розуміння взаємопов’язаності всіх процесів та явищ, які протікають у навколишньому світі. Таким чином через засвоєння екологічних законів, постулатів та аксіом у студентів формується екологічна освіта, яка, за певних умов, може стати основою екологічної культури. На практиці це реалізується через викладання основ екології з представленням конкретних прикладів, розгляду ситуаційних кейсів, вирішення проблемних завдань, які мають відношення до основної спеціалізації студентів.

Дистанційний формат навчання поставив перед сучасною природничою освітою багато викликів, серед яких головним можна вважати необхідність зберегти експериментальні дослідження, які здобувачі проводять самостійно, за межами навчальних закладів.

Метою даної роботи є розробка методики формування екологічної культури у студентів при дистанційному форматі навчання.

З метою підвищення рівня екологічної культури здобувачів при вивченні екологічних дисциплін запропоновано реалізовувати три типи експериментів в домашніх умовах: з оцінки морфологічного складу твердого побутового сміття, оцінки фітотоксичності зразків ґрунту; оцінки впливу мінерального складу води на органолептичні властивості напоїв.

Дані експерименти відповідають критеріям безпечності, відтворюваності результатів, простоті реалізації та доступності необхідних матеріалів.

25 % опитаних здобувачів після проведення експерименту з оцінки морфологічного складу твердого побутового сміття відмовились від одноразових полімерних пакетів для покупок та придбали й користуються багаторазовими сумками-шоперами; 22 % почали реально оцінювати необхідну кількість овочів, фруктів та зелені, необхідну у найближчий тиждень з метою зменшення частки такого типу відходів; 15 % здобувачів придбали багаторазову пляшку для води замість ПЕТ-пляшок з водою, які купували щоденно; 21 % здобувачів, які періодично або постійно мешкають у приватному секторі, почали слідкувати, які сам небезпечні компоненти з побутової хімії потрапляють до стічних вод та поступово почали користуватися органічними миючими засобами. Отримані дані свідчать про підвищення рівня екологічної культури саме після реалізації домашніх експериментів при вивчені екологічних дисциплін при дистанційному форматі навчання.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕКОЛОГІЧНО БЕЗПЕЧНИХ БІОПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО БІОПЛАСТИКУ ТА ВІДПРАЦЬОВАНОЇ КАВОВОЇ ГУЩІ

2025-12-24T14:03:04+02:00

Мета статті – дослідження екологічно безпечних біополімерних композитів на основі термопластичного біопластику та відпрацьованої кавової гущі. Об'єктами експериментального дослідження були волога кавова гуща з сортів Робусти та Арабіки у співвідношенні 50:50 мас. %, зібрані в 8 різних кав’ярнях «Аромакава» міста Харкова та термопластичний біопластик марки GEMABIO F (Gema Polimer Plastik Ürünleri San. ve Tic. A.S., Турція) на основі ПБАТ, який містить відновлювану сировину і має до 90 % вмісту вуглецю біопоходження. Вироби з GEMABIO повністю біорозкладні та компостуються залежно від товщини виробу. Густина біопластику склада 1,33 г/см³ з індексом плинності розтопу (MFI) 2-4 г/10 хв (190 °C, 2,16 кг). Показано, що сучасний період розвитку полімерного матеріалознавства характеризується підвищеним науковим і комерційним інтересом до сумішевих матеріалів на основі відходів біопластиків та органічних наповнювачів внаслідок практично необмежених можливостей швидкого та економічно вигідного розширення їх асортименту під конкретне застосування. Було досліджено гранулометричний склад кавової гущі. Для цього кавову гущу просівали через розміри сит 400, 200 та 100 мкм. Фактично, для дослідженої кавової гущі. характерне унімодальність гранулометричного складу з максимум при 200 мкм. З результатів морфологічних досліджень кавової гущі показано, що вона характеризується пластинчастою структурою частинок., а частинки усіх фракцій кавової гущі вкриті смоляними або маслянистими речовинами. Показано, що поверхня термопластичного біопластику марки GEMABIO F має характер близький до нейтрального зі слабо-основною силою активних центрів рКа ≈ 7,08–7,36, поверхня кавової гущі має характер також близький до нейтрального зі слабокислотною силою активних центрів рКа ≈ 6,30–6,47. Встановлено, що модифікація термопластичного біопластику марки GEMABIO F КГ дозволяє підвищити комплекс його технологічних характеристик та здатність до переробки традиційними методами для термопластів (екструзія, лиття під тиском та ін.) в вироби для пакування та тари харчових та нехарчових продуктів: лотки, бокси, стакани, контейнери та т.п.

ВПЛИВ ПРИСАДОК НА ВЛАСТИВОСТІ НАФТОВИХ БІТУМІВ: ОГЛЯД СУЧАСНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

2025-12-29T10:58:50+02:00

Стаття присвячена систематичному огляду сучасних підходів до модифікації нафтових бітумів різними класами присадок з метою підвищення довговічності та надійності дорожніх покриттів (УДК 665.775:66.095.26). Розглянуто класифікацію та функціональне призначення основних груп добавок: полімерні модифікатори (СБС, ЕВА, ПЕ), поверхнево-активні речовини (ПАР), антиоксиданти, пластифікатори, а також технологічні антипінні та антифрикційні агенти. Окрему увагу приділено інноваційним трендам — наноматеріалам (наноглина, графен) та використанню біополімерів і вторинної сировини.

Показано, що полімерні присадки формують у в’яжучому просторову сітку, яка одночасно підвищує температурну стійкість, еластичність і тріщиностійкість без істотних змін стандартних температурних режимів приготування сумішей. Для ПАР наведено експериментальні дані про зростання адгезії бітуммінеральний матеріал за малих дозувань (0,2–0,4 %), стабілізацію в’язкості та стримування термоокиснювального старіння. Антиоксиданти продемонстрували зниження критичної температури жорсткості після RTFOT/PAV, покращення параметрів опору колієутворенню та водочутливості (зростання TSR), що підтверджує їхню ефективність у зниженні швидкості деградації в’яжучого. Пластифікатори (ТСО, вакуумний газойль, технічні масла та рецикляти) забезпечують зменшення в’язкості та зниження температур укладання (на 10–15 °C за дозувань 5–15 %), за умови сумісності з колоїдною структурою бітуму.

Розділ про механізми дії зіставляє фізичну модифікацію (розподіл, диспергування, зниження міжфазної напруги) з хімічними взаємодіями (зв’язування радикалів антиоксидантами, утворення міцних зв’язків ПАР з полярними фрагментами асфальтенів, можливе часткове зшивання полімерів). Методичний блок охоплює ключові випробування: пенетрацію, температуру розм’якшення (кільцекуля), в’язкість (Brookfield, DSR), старіння (RTFOT/PAV), а також тести сумішей (Marshall, ITS, Hamburg), і містить приклад графічної залежності «вміст СБС — температура розм’якшення».

У блоці «Сучасні тренди» узагальнено результати новітніх досліджень щодо наноглини та графенових нанопластин (підвищення G*, опір колієутворенню, покращення втомної витривалості), а також застосування біополімерів і вторинної сировини як шляху до зменшення вуглецевого сліду та вартості матеріалів. Завершальні висновки підкреслюють доцільність багатокомпонентної модифікації та необхідність стандартизації сумісності інноваційних присадок із рециклованими компонентами.

ТЕХНОЛОГІЧНІ РІШЕННЯ ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ СВЕРДЛОВИН В КАРБОНАТНИХ МАЛОПРОНИКНИХ ПЛАСТАХ

2025-12-23T14:54:57+02:00

У статті представлено результати аналізу сучасних технологічних рішень для підвищення продуктивності свердловин у карбонатних колекторах із низькою проникністю, в т.ч. для високотемпературних. Розглянуто ефективність застосування багатовибійних свердловин типу Fishbone як альтернативи гідророзриву пласта для вилучення важковидобувних вуглеводнів у складних гірничо-геологічних умовах, характерних для Дніпровсько-Донецької западини. Проаналізовано світовий досвід буріння багатовибійних свердловин за технологією Fishbone. Наведено принципові схеми та параметри відгалужень, особливості їх геометрії та впливу на фільтраційні властивості привибійної зони пласта. Узагальнено результати лабораторних і промислових досліджень щодо технологій Fishbone Drilling Dreamliner та Fishbone Jetting, у яких спорудження відгалужень здійснюється механівчним руйнуванням для колекторів із гірськими породами піщанники та механічною і кислотною ерозією для колекторів із гірськими породами з високою карбонатністю. Розглянуто технологічні рішення компонування бурильної колони для буріння за технологією Fishbone-jetting. Особливу увагу приділено підбору кислотних систем для високотемпературних колекторів, де рекомендовано використовувати низьков’язкі розчини на основі метилацетату, що забезпечують глибоке проникнення у пласт і формування розгалуженої системи мікроканалів. Подано узагальнені параметри проектування буріння для глибин 2000…5000 м, ураховано вплив пластових температур, тисків та втрат енергії струменя. Встановлено, що при оптимізації довжини гілок (6…15 м) і їх орієнтації (10…25°) приріст продуктивності свердловин може становити від 1,3 до 3 разів порівняно зі звичайними горизонтальними свердловинами. Запропоновано рекомендації щодо комбінованого використання технології Fishbone-jetting із кислотними обробками та системами «розумного» завершення свердловин для підвищення їх дебіту, надійності та екологічної безпечності експлуатації.

ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ЗНОСОСТІЙКОГО ХРОМУВАННЯ ВИСОКОКРЕМНИСТОГО СПЛАВУ АЛЮМІНІЮ

2025-12-30T10:52:16+02:00

У роботі представлено результати дослідження технологічних особливостей процесу твердого зносостійкого хромування деталей, виготовлених із висококремнистого алюмінієвого сплаву АК12М2МгН. Для формування мікрорельєфу і забезпечення надійного зчеплення покриття запропоновано застосування піскоструминної обробки, шліфування та хонінгування. Встановлено, що використання традиційних методів спеціальної підготовки (цинкатної обробки, анодування в ортофосфорній кислоті або нанесення підшару нікелю) для поставленої задачі є недоцільним через ускладнення технологічної схеми та погіршення адгезії. Запропоновано схему підготовки поверхні, що передбачає хімічне знежирення, травлення в суміші концентрованих кислот HNO₃ : HF = 1 : 5 та безпосереднє хромування.

Експериментально досліджено енергоефективність та продуктивність стандартних (розбавлених і середньоконцентрованих), надсульфатних, а також сучасних електролітів з добавками Solar Catalyst 2100 і HEEF-25.

У розбавленому стандартному електроліті при температурі 60 °С досягнуто швидкості осадження 90 мкм/год. при катодному виході за струмом 18 %. У надсульфатному електроліті, з огляду на його низьку розсіювальну здатність, рекомендовано обмежити температуру до 60 °С і катодну густину струму до 200 А/дм². За цих параметрів швидкість осадження становила 150 мкм/год., а катодний вихід за струмом склав 16,7 %.

Використання електроліту з добавкою Solar Catalyst 2100 забезпечило катодний вихід за струмом до 22 % та формування мікропористої структури покриття. Незважаючи на нижчу швидкість осадження (60 мкм/год.), покриття характеризуються підвищеною зносостійкістю та кращою розсіювальною здатністю.

В електроліті HEEF-25 одержано покриття з підвищеною твердістю, зносостійкістю та мікропористою структурою. За температури 60 °С і густини струму 90 А/дм² ка- тодний вихід за струмом досягав 27 %, а швидкість хромування – 110 мкм/год.

Отримані результати свідчать про доцільність застосування електроліту HEEF-

25 для зносостійкого хромування висококремнистого алюмінієвого сплаву АК12М2МгН.

ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ ВІДМИВКИ БАКТЕРІАЛЬНИХ КЛІТИН ТА ТІЛЕЦЬ ВКЛЮЧЕННЯ У ВИРОБНИЦТВІ РЕКОМБІНАНТНОГО ІНСУЛІНУ ЛЮДИНИ

2025-12-30T11:28:36+02:00

В роботі представлено результати досліджень оптимізації параметрів процеси відмивки бактеріальних клітин штаму генно-модифікованого штаму-продуценту рекомбінантного інсуліну людини на основі Escherichia coli BL21 від компонентів культурального середовища та відмивки виділених в результаті руйнування зазначених бактеріальних клітин тілець включення від компонентів цитоплазми й клітинного дебрісу. Обгрунтовано доцільність досліджень щодо технологічності, виходу та якості очищення цільового продукту на подальших етапах даунстрім-процесу біотехнологічного виробництва рекомбінантного інсуліну людини. В результаті проведених досліджень показано, що діапазони швидкості подачі суспензії на відцентровий сепаратор з автоматичним вивантаженням 300–650 л/г та часу між вивантаженнями 250–350 С за максимальної швидкості обертання барабану 11700 об/хв визначають напрям оптимізації параметрів відцентрового розділення. В процесі оптимізації визначено потенційну причину виникнення високих пускових струмів мішалок в реакторах під час відмивки та розчинення гібридного білку перед рефолдінгом. Запропоновано альтернативні рішення зазначеної проблеми: використання ДНКази під час відмивки суспензії тілець включення або використання нового, потужнішого обладнання, конструкція якого враховує можливість виникнення високих пускових струмів. Результати досліджень дозволили запропонувати кореляцію порядків величин нормалізованої відмінності між значеннями в’язкості суспензій та вмістом в них сухого залишку для впровадження в якості індикатору якості концентрування тілець включення для контролю біопроцесу. В модельних експериментах досліджено вплив ПАР під час відмивки тілець включення на повноту видалення нуклеїнових кислот, відсутність втрат продукту при відмивці, та повноту розчинення тілець включення перед рефолдінгом. Найбільший рівень повноти розчинення (83,21 %) встановлено після відмивки тілець включення розчином ПАР ROKwinol80. Результати досліджень окреслити простір дизайну оптимальних параметрів відцентрового розділення відповідно до фактичних виробничих умов. За результатними оцінювання параметрів в’язкості технологічних середовищ запропоновано гіпотезу та потенційні шляхи оптимізації параметрів експлуатації ємнісного обладнання. Сформовано перспективні напрямки подальших досліджень щодо кількісного аналізу впливу ПАР на видалення нуклеїнових кислот та застосування специфічних ферментів для їх гідролізу у складі відмивочних розчинів.

УНІФІКОВАНИЙ УТИЛІЗАЦІЙНИЙ КУМУЛЯТИВНИЙ ЗАРЯД ДЛЯ ГУМАНІТАРНОГО РОЗМІНУВАННЯ ТЕРИТОРІЙ

2025-12-30T13:29:09+02:00

У роботі представлено комплексне дослідження перспектив застосування адитивних технологій і матеріалознавчих підходів для розробки малогабаритних утилізаційних засобів гуманітарного розмінування на базі композиційних філаментів із високим ступенем наповнення. Метою дослідження було оцінити матеріалознавчу обґрунтованість підходу й виявити ключові чинники, що визначають баланс між ефективністю дії, технологічністю виготовлення, мобільністю виробництва та екологічною прийнятністю. Аналітична частина включала огляд сучасних підходів до проєктування складних геометрій лійок і критеріїв відбору наповнювачів за техніко-економічними та екологічними показниками, а також обґрунтування критеріїв вибору матеріалів з урахуванням дисперсності наповнювача, адгезії до полімерної матриці та впливу на плинність розплаву. Емпірична частина була спрямована на порівняння матеріальних властивостей надрукованих зразків залежно від характеристик філаменту та якості його дисперсії, оцінку впливу складу матеріалу на механічні й експлуатаційні параметри та придатність до локалізованого виготовлення за ресурсних обмежень. Проведено якісний тех- но-економічний і стейкхолдерський аналіз, а також SWOT-аналіз, який виокремлює сильні сторони (локалізація виробництва, гнучкість дизайну, потенційно низька собівартість), слабкі сторони (взаємодія матеріал–матриця, питання довговічності), можливості масштабування і ключові ризики, пов’язані з експлуатацією, зберіганням та регуляторними й етичними обмеженнями. Окремо обговорено екологічні та етичні аспекти застосування біорозкладних матриць і шляхи мінімізації негативного впливу на довкілля. Висновки підтверджують перспективність поєднання адитивних процесів із цілеспрямованим матеріальним інжинірингом для створення адаптивних, мобільних і більш доступних рішень гуманітарного розмінування за умови подальшої технологічної оптимізації, комплексної оцінки безпеки та відповідності нормативам. Отримані результати можуть бути корисними для планування дослідницьких програм, технічної експертизи та політико-організаційних рішень у цій сфері.

ПЕРСПЕКТИВИ ЗАСТОСУВАННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ КОНДИЦІЮВАННЯ ПОВІТРЯ В УКРАЇНІ

2025-12-24T11:34:15+02:00

Системи кондиціювання сьогодні активно впроваджуються не лише у житлових та офісних приміщеннях, а й у сферах агропромислового виробництва, зберігання сільськогосподарської продукції, фармацевтичної, харчової та мікроелектронної промисловості. Як відомо, на частку охолодження припадає до 10 % світового споживання електроенергії, а у промислових регіонах цей показник може сягати 30 %. Пошук технологій, здатних забезпечити отримання охолодженого повітря з мінімальними енергетичними та екологічними витратами є актуальною задачею, рішення якої набуває особливого значення в умовах повномасштабного вторгнення і теперішнього стану електрогенеруючої системи. Серед енергоефективних технологій кондиціювання значне місце посідають системи, що використовують випарне охолодження та відновлювальні джерела енергії.

Порівняно з традиційними компресійними і абсорбційними холодильними машинами, альтернативні системи, що базуються на процесах випарного охолодження, відрізняються низьким енергоспоживанням, екологічною безпечністю, простотою конструкції та можливістю інтеграції з відновлювальними джерелами енергії. Розглянуто класифікацію систем випарного охолодження – прямі, непрямі та комбіновані – та особливості їхнього застосування в агропромисловому секторі, тепличних комплексах і виробничих приміщеннях. Окреслено перспективи використання зрошуваних насадок та матеріалів із високими термогідродинамічними характеристиками для інтенсифікації процесів тепло- та масообміну.

Подальші дослідження у цій сфері мають бути спрямовані на оптимізацію конструкцій елементів теплообміну, пошук якісних вітчизняних матеріалів, удосконалення систем керування мікрокліматом і розробку енергоефективних рішень для умов України. Використання випарного охолодження розглядається як один із найперспективніших напрямів розвитку систем кондиціювання повітря, що поєднує енергозбереження, екологічну сталість та технологічну ефективність.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕКЗОТЕРМІЇ ПРОЦЕСУ СТРУКТУРУВАННЯ ПОЛІЕСТЕРНИХ ОРТОФТАЛЕВИХ ОЛІГОМЕРІВ

2025-12-22T13:48:24+02:00

Екзотермічний пік є фундаментальною характеристикою процесу структуруваня поліестерних ортофталевих олігомерів, ініційованого системою метилетилкетон/октоат кобальту. Параметри цього піку безпосередньо відображають кінетику вільнорадикальної полімеризації, яка має яскраво виражений автокаталітичний характер. Необхідність уникнення надмірного підвищення температури структурування поліестерних ортофталевих олігомерів та неконтрольованої усадки вимагає точного технологічного контролю дозування прискорювача та ініціатора. Успішне виробництво ком-позиційних матеріалів на основі поліестерних ортофталевих олігомерів базується на кінетичному моделюванні екзотерми, що дозволяє передбачити реакційну здатність суміші та забезпечити повну конверсію подвійних зв'язків при безпечній температурі. В статті проведенно дослідження екзотермії процесу структурування поліестерних ортофталевих олігомерів. Об'єктами експериментального дослідження були ПОО марки ES-1060-2 (ESKİM KİMYA, Туречинна), ініціатори застосовувалися перекис метилетилкетону (ПМЕК) марок LUPEROX K1 S та PROMOX P200TX. LUPEROX® K1 S (Arkema, Франція) та – прискорювач структурування марки AKCOBALT 6 % (Akpa Aluminum, Туреччина). Було дослідженно вплив вмісту ініціатору та його тип на параметри екзотермії процесу структурування ППО. Було встановлено, що для систем LUPEROX K1 S-AKCOBALT 6 % характерне наявність екзотермічного піку, який проявляється в часовому діапазоні структурування 3500–4000 секунд ППО, зі збільшенням концентрації ніціатору з 1 до 2 % мас. відбувається зменшення екзотермічного перепаду з Δ17 ºС до Δ9 ºС, відповідно. В той же час, застосування ініціатору PROMOX P200TX дозволяє значно зменшити рівень максимальної температури екзотермії процесу структурування та дає змогу провести його без навяності екзотермічного піку. Фактично застосування ініціатору PROMOX P200TX дозволяє проводити процес структурування при застосуванні прискорувача AKCOBALT 6 % в більш мяких температурних умовах з достатьою швидкістю генерції радикалів, що забеспечує прискоренну реакцію та зменшення часу гелеутворення і збільшення густини структурованих поліестерних ортофталевих олігомерів.

ВИМІРЮВАННЯ ДИСПЕРСНОГО СКЛАДУ КРАПЕЛЬ У ВИСОКОШВИДКІСНОМУ ГАЗОРІДИННОМУ ПОТОЦІ ЗА ПНЕВМАТИЧНОЮ ФОРСУНКОЮ З ВИКОРИСТАННЯМ ЛІЧИЛЬНО-ІМПУЛЬСНОГО МЕТОДУ

2025-12-25T12:22:57+02:00

У роботі досліджено дисперсну структуру крапель у високошвидкісному газорідинному потоці, сформованому пневматичною форсункою з багатоканальним спеціальної шнековим завихрювачем. Така форсунка створює полоконусний факел диспергованої рідини з великим кутом розкриття і високою якістю розпилювання. Це є актуальним для використання в топках та тепломасообмінних апаратах з обмеженими розмірами активного простору.

Для локальних вимірювань дисперсних параметрів краплинного потоку використано лічильно-імпульсний метод, що базується на реєстрації імпульсів електричного струму, які виникають при замиканні електродів краплями електропровідної рідини. При цьому за допомогою однопараметричної залежності, яка описує дисперсний склад крапель, є можливість розрахувати диференціальні та інтегральні функції розподілення об’єму крапель за діаметрами, модальний, медіанний, умовно максимальний діаметри крапель, а також питому витрату об’ємі рідини в різних точках краплинного потоку.

Експериментально показана залежність модального діаметра сукупності крапель диспергованої рідини від швидкості руху повітря на виході з форсунки та співвідношення витрат повітря та рідини.

Встановлено, що для відповідної швидкості витікання повітря з форсунки при поступовому зменшення відносної витрати повітря, є її порогове значення, при якому автомодельна зона за крупності розпилювання рідини переходить в зону, де крупність крапель помітно зростає.

Результати досліджень дають можливість регулювання процесом диспергування рідини за рахунок швидкості витікання повітря з форсунки, тобто, за перепадом його тиску до і після розпилювача за умов оптимізації експлуатаційних витрат.

Запропонована методика придатна для вирішення дослідницьких і прикладних завдань, а отримані результати можуть бути використані при розробці й удосконаленні конструкцій форсунок, використання яких забезпечує оптимізацію режимів розпилювання рідини, підвищення енергоефективності процесів тепломасообміну в теплоенергетичних установках та розробці систем автоматизації їх роботи.

ІНТЕГРАЦІЯ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ТА RSM-ОПТИМІЗАЦІЇ ДО МЕТОДІВ ПЛАНУВАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ У ГАЛУЗІ ХІМІЧНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ СУЧАСНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

2025-12-29T10:06:10+02:00

У статті представлено результати дослідження, присвяченого інтеграції методів математичного моделювання та методології оптимізації поверхні відгуку (RSM) у систему планування експерименту для задач хімічної інженерії із використанням сучасних програмних засобів. Розглянуто теоретичні засади побудови математичних моделей технологічних процесів і принципи реалізації статистичного планування експериментів для виявлення закономірностей між технологічними параметрами у хімічній інженерії. Обґрунтовано доцільність використання центрально-композиційних планів (ЦКП) для формування адекватних моделей другого порядку, що забезпечують можливість аналізу нелінійних взаємодій між факторами та прогнозування відгуку системи в широкому діапазоні умов.
Запропоновано методику інтеграції аналітичних моделей та RSM-оптимізації із застосуванням програмного середовища MathCAD Prime для проведення чисельних розрахунків, статистичної обробки результатів та побудови поверхонь відгуку. Наведено приклад моделювання процесу руйнування жароміцного нікелевого сплаву під впливом трьох технологічних параметрів термічної обробки: температури загартовування, температури старіння та часу старіння. Для аналізу даних реалізовано центрально-композиційний ротатабельний план другого порядку, який дозволив визначити значимі фактори, оцінити їх вплив за критерієм Стьюдента та перевірити адекватність моделі за критерієм Фішера. Проведений аналіз показав, що в області зміни факторів цільова функція не має оптимуму. Однак аналіз характеру впливу факторів на вихідний параметр, показав, що можливо знайти оптимальне значення функції для фіксованих значень фактору x1=const. Отримано рівняння регресії, яке адекватно описує залежність тривалості до руйнування сплаву від досліджуваних параметрів. Оптимізацію розв’язку проведено за методом найскорішого спуску.
Показано, що одночасне використання статистичних та чисельних підходів забезпечує побудову достовірних моделей технологічних процесів, скорочує обсяг експериментальних робіт та створює підґрунтя для розробки цифрових двійників хімікотехнологічних систем. Розглянута методика може бути інтегрована у системи автоматизованого проектування та керування хіміко-технологічними процесами, що дасть змогу підвищити їхню ефективність та надійність.