ChSTU repository

Зміст 
 
Вступ................................................. .................................................. ..........4 
РОЗДІЛ 1. Аналіз існуючих рішень............................................... .............6 
1.1. Переробка гумотехнічних відходів способом подрібнення ..............7 
1.2. Регенерація відпрацьованої гуми.............................................. ...........11 
1.3. Піроліз ................................................ .................................................. ..15 
Висновки за розділом 1.............................................. ................................ 19 
РОЗДІЛ 2. Розробка АСУ встановлення термічної переробки…………21 
2.1. Опис технологічного процесу............................................... ...............21 
2.2. Розробка функціональної схеми ............................................... ......... 22 
2.3. Вибір засобів реалізації............................................... ........................ 23 
2.4. Підбір та налаштування програмного забезпечення .........................28 
2.5. Розробка SCADA системи............................................... .................... 30 
Висновки за розділом 2……………………………………………………………34 
РОЗДІЛ 3 Математичне моделювання процесу горіння краплі ………..35 
Висновки за розділом 3…………………………………………………….47 
РОЗДІЛ 4 Дослідження горючих показників отриманого рідкого 
палива………………………………………………………………………………..48 
4.1 Розробка схеми стенду............................................... .......................... 48 
4.2 Вибір засобів реалізації стенду ...................................... ………........ 49 
4.3 Проведення дослідження………………………………………………55 
4.4 Результати проведених експериментів……………………………….58 
Висновок за розділом 4……………………………………………………63 
ВИСНОВКИ……………………………………………………………….65 
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ…………………………….67 
ДОДАТОК А Акт впровадження………………………………………...71 
ДОДАТОК Б Датчики, прилади та системи : Х Міжнародна науково-
технічна конференція, Черкаси, 12-14 вересня 2023 р. : праці конференції..…72 
2 
 
ДОДАТОК В Метрологічні аспекти прийняття рішень в умовах роботи на 
техногенно небезпечних об’єктах: Всеукраїнська науково-практична Інтернет-
конференція здобувачів вищої освіти і молодих учених, Харків, 2 листопада 2023 
р. : матеріали доповідей…….…………………………………………………….73 
ДОДАТОК Г  Презентація кваліфікованої роботи……………..……....75 
 
  
3 
 
ВСТУП 
 
Проблема забруднення навколишнього середовища стає все більш 
серйозною з кожним днем. Проблема залишається актуальною через те, що 
терміни розкладання багатьох продуктів значно перевищують термін їхньої 
корисної експлуатації, а методи переробки недостатньо розвинені. Крім того, 
обмеженість вичерпних ресурсів робить проблему переробки та повторного 
використання відходів ще більш актуальною, на додаток до їх утилізації. Гумові 
відходи є типовим прикладом відходів. 
Дослідження показують, що більшість відходів гуми - це зношені шини. 
Переробка шин є глобальною проблемою, яка стає все більш серйозною зі 
збільшенням кількості транспортних засобів. Щорічне світове виробництво шин 
оцінюється приблизно в 1,5 мільярда шин, що відповідає приблизно 17 мільйонам 
тонн зношених шин [1]. Виробництво продовжує збільшуватися через стрімке 
зростання попиту на шини в багатьох країнах. 
Щоб зменшити вплив на навколишнє середовище, шини потрібно 
утилізувати належним чином. У більшості випадків, однак, утилізація 
відбувається шляхом спалювання. Спалювання є найшвидшим і найпростішим 
методом утилізації. При спалюванні шин утворюється низка викидів, включаючи 
різні вуглеводні. Також утворюються рідкі відходи, що містять токсичні хімічні 
речовини та сполуки важких металів, які можуть бути шкідливими для здоров'я 
[2]. 
Тому останніми роками проводяться різні дослідження щодо того, як 
утилізувати гумові відходи. Найпоширенішими є захоронення на полігонах, 
повторне використання як джерела енергії, рекультивація та переробка для 
отримання корисних матеріалів. Згідно з опитуванням Європейської асоціації 
виробників шин та гуми, останній спосіб набуває все більшої популярності [3]. 
Дослідження, пов'язані з переробкою РТО, розвиваються з кожним днем. 
Використовуються нові методи переробки, розробляється нове устаткування, 
4 
 
удосконалюються підходи. Одним з перспективних способів переробки гуми є 
метод парової газифікації [4]. 
Основними продуктами газифікації є рідкі вуглеводні, напівкокс, горючий 
газ та металевий брухт. Отриманий напівкокс є аналогом технічного вуглецю і 
може бути повернуто в технологічний цикл виробництва гумотехнічних виробів 
[5]. Інший продукт – рідкі вуглеводні, що складаються з ароматичних та 
аліфатичних сполук, становлять інтерес для хімічної та нафтопереробної 
промисловості, а також енергетики. При цьому енергетичний потенціал даного 
продукту можна порівняти з традиційним нафтовим мазутом, який 
використовується як основний вид палива на енергетичних об'єктах, 
судноплавного та залізничного транспорту та інших дизельних двигунів. 
Для покращення процесів очищення необхідно використовувати 
комплексні системи управління технологічними процесами. Для цього були 
розроблені системи автоматизації управління установками. 
На ранньому етапі роботи була розроблена функціональна схема 
автоматизації. Це дозволило визначити ключові технічні рішення для 
представленої установки. 
Потім було обрано технічні засоби для реалізації АСУ ТП. На цьому етапі 
пріоритет був відданий контрольно-вимірювальному обладнанню іноземного 
виробництва. Це дозволило суттєво скоротити вартість впровадження 
розробленої системи. На етапі вибору ПЗ акцент був також зроблений на 
вітчизняне забезпечення, завдяки чому було досягнуто високої сумісності ПЗ та 
технічної частини. 
Наступним кроком стала розробка та впровадження SCADA-системи. Це 
дозволило отримати більш точне уявлення про деталі процесу та більш точний 
моніторинг робочих параметрів. 
Також слід зазначити, що були проведені дослідження, спрямовані на 
вивчення одержаного кінцевого продукту. 
 
5 
 
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ 
 
На даний момент гостро стоїть проблема переробки та утилізації 
гумотехнічних відходів, оскільки їх скупчення та поховання супроводжує розвиток 
значних екологічних проблем. Оскільки при тривалому зберіганні відходи 
полімерів починають виділяти речовини, які можуть призвести до порушення 
екологічної рівноваги. 
Також зберігання відходів гуми є економічно невигідним рішенням. У 
водночас реалізація матеріалів, отриманих у результаті переробки відходів давно 
довела свою рентабельність [6]. 
В у зв'язку з цим вже тривалий час активно досліджуються різні способи 
переробки та утилізації відходів гуми. Найбільш широке визнання набули способи, 
представлені на рис. 1. 
 
 
Рис. 1. Найбільш поширені способи переробки 
 
Хоча спалювання і застосовується як один із способів утилізації відходів. 
Проте останнім часом у різних країнах з'являється дедалі більше супротивників 
цього методу. Це пов'язано, в першу чергу, з шкідливими речовинами, що 
виділяються в процесі горіння, які сприяють більшому забруднення 
навколишнього середовища. У зв'язку з чим на утилізацію шляхом спалювання 
накладається дедалі більше вимог і обмежень. Отже, альтернативні методи стають 
ще привабливішими. 
 
 
6 
 
1.1 Переробка гумотехнічних відходів способом подрібнення 
На даний момент розроблено та застосовується велика кількість методів з 
подрібнення гуми. Вироби із гуми під великим тиском пропускають через дрібні 
отвори. РТО піддають руйнуванню, ударним чи вибуховим впливом. Впливають 
електричним розрядом, ударними хвилями або електронним пучком. Для 
подрібнення також використовують лазери. 
В результаті обробки виходять різні за розмірами частинки РТО. Це можуть 
бути високодисперсні порошки, де частинки досягають розмірів менше 0,5 мм або 
більші від 0,5 до 3 мм. На рис. 2 показано результати подрібнення РТО. 
 
 
Рис. 2. Результати подрібнення РТО 
 
Основною перевагою даного методу є те, що при подрібненні гума великою 
мірою зберігає свої фізичні та хімічні властивості. 
Широку популярність набув метод кріогенного подрібнення відпрацьованої 
гуми. Він включає заморожування гуми з хімічним агентом, таким як рідкий азот 
нижче фази склування. Потім гума піддається напрузі до потрібного значення. 
Криогенне зменшення розмірів виробляє гумові однорідні матеріали геометричної 
форми та гладкої обробки, які дещо нагадують розбите скло. В результаті можна 
виготовляти невеликі однорідні вироби. На відміну від зменшення розміру з 
використанням шнекових пресів або млинів крекерів цей метод не змінює 
властивостей матеріалу. Кріогенне зменшення розміру здатне виробляти більш 
гладкі та дрібні крихти, але є дорожчим у порівнянні з іншими методами. [7] 
Матеріали, одержувані цим способом, знайшли застосування у різних 
сферах. Так вони використовуються як добавка в інших гумотехнічних виробах. 
7 
 
Проте більшість досліджень спрямовано вивчення можливості застосування 
подрібнених частинок гуми як заповнювач бетону. 
 
Виробництво бетону 
Бетон, підданий заморожуванню та відтаванню, відчуває періодичне 
розширення та стиск. Цей рух викликає напругу всередині бетонної суміші, що 
зрештою призводить до внутрішніх тисків, що перевищують межу міцності суміші 
на розтяг; розрив відбувається у вигляді розтріскування або кришення бетону. 
Включення гумової крихти до складу бетонних сумішей утворює повітряні кишені 
і, отже, надлишковий обсяг пір. Це дозволяє відбуватися розширенню та стиску, 
що забезпечує захист від внутрішніх пошкоджень під тиском. Очікується, що 
дослідження дозволять знизити витрати на технічне обслуговування та життєвий 
цикл, а також знизити загальний вплив на довкілля та викиди вуглекислого газу [8]. 
У недавньому дослідженні [9] розглядали часткову заміну дрібних 
заповнювачів трьома розмірами гумової крихти у бетонній суміші 60 МПа. 
Експерименти контролювали відповідні міцності на стиск, розтяг при 
вигині та відриві, стійкість до стирання та проникнення води, а також стійкість 
сумішей, що містять 0 - 20% каучуку як дрібнодисперсний заповнювач; для 
посилення міжфазного зв'язку частинок гуми та цементу додавали 6% 
кремнеземного диму за масою цементу. 
Різні дослідження показали, що прогумований бетон із вмістом каучуку до 
12,5 % на додаток до 9 % діоксиду кремнію як сполучну речовину виявляє 
мінімальні втрати міцності при стисканні, згині та відриві, а також збільшення 
стійкості до стирання та проникнення води зниження водопоглинання 
прогумованих зразків до 7,5% порівняно із звичайними контрольними бетонними 
сумішами. Це дослідження підтримує майбутнє використання гумової крихти у 
високоміцних бетонних компонентів, оскільки дані свідчать про збільшенні 
довговічності та мінімальних втратах міцності; крім того, забезпечення рішень з 
переробки відпрацьованих шин і збереження природних заповнювачів [10]. У 
8 
 
таблиці 1 наведено порівняння характеристик бетону з різним вмістом подрібненої 
гуми [11] 
 
Таблиця 1 - Характеристики бетону з різним вмістом гуми 
Зміст Міцність на 
Густина, Водопоглинання
№ подрібненої стиск, Пористість, % 
кг/м3 , % 
гуми, % Н/мм2 
1 0 37,67 2216 5,8 6 
2 1 37,87 2212,5 12,7 7,3 
3 3 36,40 2206,6 14,5 7,7 
4 5 34,07 2174,7 17 8,7 
5 7 32,50 2149,1 19,3 9,6 
6 10 29,20 2146,5 21 11,7 
7 13 24,60 2145 24,3 12,3 
8 15 21,30 2138,8 24,2 12,6 
9 17 20,60 2125,4 24,9 15,9 
10 20 17,90 2048,7 27,6 17,6 
 
Відповідно до тих досліджень, які розглядали кислотостійкість 
прогумованого бетону, зроблено висновок, що включення гумових заповнювачів 
підвищує хімічну стійкість в агресивних середовищах [12]. Завдяки підвищеній 
хімічній стійкості прогумованих бетонів [13], прогумовані бетонні вироби є 
життєздатним та корисним продуктом для використання в морському середовищі, 
де умови сприяють впливу кислих сульфатних ґрунтів та хлоридних іонів. 
Хоча вже проведено безліч досліджень на тему впровадження подрібнених 
відходів гуми в бетон, більшість робіт зводяться до одного. Ідеально 
співвідношення гумового заповнювача до бетону ще потрібно знайти. 
 
 
 
9 
 
Дорожні матеріали 
Було проведено кілька досліджень з використання подрібненої гуми шин в 
асфальтобетонному покритті [14]. Реологічні та інші властивості прогумованих 
модифікованих сполучних у різних умовах були всебічно вивчені [15]. Вони 
використовували гумову крихту та натуральний каучук у різних відсотках для 
виробництва модифікованого бітуму. Їх результати показали, що додавання як 
гумової крихти, так і латексу натурального каучуку позитивно впливає на 
експлуатаційні характеристики асфальтів, а модифікований гумою асфальт має 
кращу стійкість до колії освіти. Вони виявили, що в цілому обидва модифіковані 
зразки показали кращі результати, ніж модифікований контрольний зразок. Крім 
того, виявили, 
На думку дослідників у Європі, крихта каучуку, модифікованого бітумом у 
зазорі градуйованої асфальтобетонної суміші, виявилася вирішенням проблеми 
екологічного шуму, що створюється при зіткненні колеса з дорогою. У цьому 
дослідженні асфальтобетонна суміш була приготовлена з 20% гумовою крихтою за 
вагою бітуму і зниження шуму було виявлено поглинанням зі смужкою частот 2 
Гц. [17]. 
Нещодавня дослідницька робота в Італії докладно вивчила вплив шинної 
гуми та вторинної переробки асфальтового покриття за допомогою комплексного 
дослідження як у лабораторії, так і в польових умовах. Результати показали 
знижену теплову активність та відмінні результати. властивості опору ковзанню 
[18]. 
 
Системи сейсмічної ізоляції 
Проектування будівельних компонентів, здатних витримувати сейсмічні 
навантаження - це область, яка викликала інтерес багатьох дослідників та 
інженерів-будівельників. Ці конструктивні елементи, які добре зарекомендували 
себе і зазвичай складаються із зрізних стін та поперечних кріплень, виготовлених 
відповідно до будівельних норм та стандартів. 
10 
 
В даний час існує широкий вибір систем, які в основному складаються зі 
складних механічних компонентів, що використовуються для підтримки 
конструкції та гасіння горизонтального удару. Ці системи дуже дорогі в реалізації 
і часто виходять за рамки фінансових можливостей більшості компаній. Тому було 
проведено дослідження альтернативних, економічно ефективних методів 
створення сейсмостійких конструкцій. 
Дослідники, вивчивши ефект використання відпрацьованої гуми, змішаної 
з ґрунтом, як подушка між фундаментом і конструкцією для опору землетрусам 
зробили висновок, що відпрацьована гума має чудові демпфуючі та 
сейсмоізоляційні властивості. Було використано імітаційне моделювання 
землетрусів, яке підтвердило більш ранні результати, що базуються на заздалегідь 
заданих вхідних значеннях, які показали, що гумово-грунтові суміші дають 
зниження горизонтального та вертикального прискорення ґрунту на 60-70% 
порівняно з еталонним ґрунтом [19]. 
 
1.2 Регенерація відпрацьованої гуми 
Існує велика кількість методів регенерації відходів гуми. Для зручності 
дослідники згрупували їх у три основні групи: фізична, хімічна та біологічна 
девулканізація. Для цих методів характерний перший етап обробки РТО. Для 
початку відпрацьовану гуму відокремлюють від металів та текстильних 
компонентів, після чого відокремлена гума подрібнюється. В результаті 
регенерації виходить емульсія, яка має схожі з каучуком властивості. Проте 
внаслідок впровадження отриманої речовини у гумові вироби у її структурі 
виникає мікронеоднорідність, яка негативно позначається на властивостях 
кінцевий продукт. З цих причин продукт регенерації більшою мірою знайшов 
застосування у невідповідних виробах. 
Термічна девульканізація відноситься до способу регенерації гуми шляхом 
впливу на неї тепла як джерело енергії. Цей метод вважається найстарішим і 
найпростішим [21]. 
11 
 
Спочатку волокна текстилю та сталі видаляються за допомогою циклонного 
змішувача для збільшення площі оброблюваної поверхні. Потім гумову суміш 
подрібнюють і обробляють в ізольованій посудині з використанням пари при тиску 
15 бар або вище і температурі від 180 до 260 °C протягом половини дня. Потім 
оброблену сировину пропускають через систему зневоднення для поділу гуми та 
води. Твердість матеріалу збільшується, що ускладнює загальну обробку і зрештою 
призводить до низького ступеня девулканізації [22]. Цей недолік поширюється і 
інші методи девулканизации. Даний метод отримує подальший розвиток, 
включаючись в інші технології, оскільки, нагрівання є ключовим фактором для 
розщеплення зв'язків. 
Так метод поєднання механічної обробки та термічного впливу знайшов 
застосування в екструдерах. Де здрібнена гума за допомогою шнеків нагрівається 
за рахунок безперервної деформації або зовнішнього джерела тепла. Після чого 
розплавлений матеріал під тиском проходить через формує інструмент певної 
форми [23]. Принципова схема екструдера наведено рис. 3. 
 
 
Рис. 3. Принципова схема екструдера 
 
Найбільш дослідженим механічним методом вважається девулканізація 
мікрохвильовим електромагнітним опроміненням. 
Подрібнена гума піддається впливу електромагнітного поля НВЧ в 
результаті матеріалу рівномірно нагрівається і відбувається розрив зв'язків. Типова 
НВЧ обробка представлена рис. 4. 
12 
 
 
Рис. 4. Девулканізація методів мікрохвильового опромінення 
 
Незважаючи на високе відновлення властивостей каучуку, що досягає 90 – 
95%, через високу вартість обладнання цей процес невигідний з економічної точки 
зору [24]. Крім того, метод також не є промислово життєздатним з погляду 
експлуатаційних умов через високі теплові втрати. 
 
Хімічна девулканізація 
Хімічна регенерація – це ще один із методів отримання девулканізованої 
гуми, де обробка здійснюється шляхом використання хімічного агента для 
розщеплення РТО. Часто цей метод поєднується з термічною та механічною 
обробкою для підвищення ефективності [25], [26]. Агентами в процесі 
розщеплення часто виступають органічні та неорганічні розчинники та олії. На рис. 
5 подано типовий метод хімічної регенерації. 
 
 
Рис. 5. Девулканізація хімічним методом 
 
13 
 
Даний метод отримав широкий напрямок досліджень, оскільки 
розглядається великий вибір потенційних перспективних агентів [27]. 
Хоча залежно від технологічного процесу підготовки гуми та 
використовуваного агента властивості отриманих матеріалів варіюються вони 
зберігають загальні для даного методу недоліки. 
 
Біологічна девулканізація 
Біологічні методи регенерації спрямовані на видалення сірчаних сполук із 
складу вихідного матеріалу. Процес здійснюється за допомогою бактерій або 
грибів, що окислюють сірку, у водній суспензії. У процесі досліджень 
використовуються різні бактерії та гриби, проте незважаючи на це складно 
розглядати даний метод у промислових масштабах, оскільки він показав крайню 
неефективність. Так, при спостереженні за зразками протягом 40 днів було 
встановлено, що максимальне видалення сірки склало 4,7 % [28]. На рис. 6 
представлено типове встановлення біологічної девулканізації. 
 
 
Рис. 6. Установка для біологічної девулканізації 
 
1.3 Піроліз 
Одержання палива з відпрацьованих шин досягається шляхом 
багатоступінчастою піролітичної обробки. Початкова обробка проводиться для 
того, щоб перетворити цілісні РТО на придатну для використання гумову стружку 
шляхом подрібнення. Побічний продукт обробки подається в піролітичний реактор, 
14 
 
який виводить тверді частинки сажі та пароподібні нафту та газ, які потім 
збираються. Під час горіння в піролітичному реакторі утворюється вуглеводневий 
газ, який згодом уловлюється і надходить нагрівальний елемент. Так відбувається 
зниження енерговитрат від зовнішніх джерел тепла. 
Зібрані пари нафти і газу переробляються у важкі та легкі емульсії шляхом 
конденсації, після чого отримане паливо може бути продано, повторно 
використано в системі переробки або додатково очищено бензин або дизельне 
паливо. Ось що являє собою типовий процес піролізу гумотехнічних відходів [29]. 
Паливо, що отримується в процесі, має попит і часто використовується в 
різних котлах, де воно спалюється. Головними недоліками цього методу 
залишаються великі витрати енергії під час початкової обробки гуми, а також 
значні викиди вуглекислого газу, сажі та інших шкідливих речовин у процесі 
переробки [30]. 
Ступінь первинних та вторинних реакцій, а отже, і розподіл одержуваного 
продукту визначаються умовами піролізу, зокрема, температурою, швидкістю 
нагріву, часом перебування та розміром частинок гуми. Слід зазначити, що з цих 
умов сильно залежить від конструкції реактора, що з урахуванням великого 
розмаїття альтернативних технологій, представлених у літературі [31]. 
Фактично, реактори піролізу відпрацьованої гуми в основному 
застосовуються для валоризації біомаси, що пояснюється деякими подібними 
характеристиками обох видів сировини з погляду летючого та фіксованого вмісту 
вуглецю. 
Існує безліч класифікацій видів піролізу в залежності від умов експлуатації, 
таких як швидкість нагрівання, час перебування летких речовин та температура. 
Таким чином, можна мати загальну просту класифікацію як повільний та швидкий. 
Піроліз також може бути класифікований на основі використовуваного 
середовища, такий як окисний піроліз, гідропіроліз, паровий піроліз, каталітичний 
піроліз і вакуумний піроліз, а також залежно від системи нагрівача як 
мікрохвильовий або плазмовий піроліз. 
15 
 
Зазвичай реактори, в яких відбувається перемішування матеріалу, 
асоціюються зі швидким піролізом, в той час як реактори, де матеріал залишається 
статичним з повільним піролізом. Однак варто відзначити, що в останніх реакторах 
можна проводити швидкий піроліз, регулюючи швидкість нагрівання та час 
перебування летких речовин, у дослідницьких цілях. 
 
Повільний піроліз 
Цей вид піролізу, як випливає з назви, розглядає повільне піролітичне 
розкладання за низьких температур. Повільний піроліз характеризується низькими 
швидкостями нагріву, відносно тривалим часом перебування твердої речовини та 
пари (від кількох хвилин до кількох годин), а іноді й низькою температурою. Більш 
тривалий час перебування призводить до провідної вторинної конверсії первинних 
продуктів, отримуючи більше коксу, смоли, а також термічно стабільних продуктів 
[32]. Цей факт змушує повільний піроліз також називати карбонізацією. На відміну 
від швидкого піролізу, метою повільного піролізу є отримання вугілля, хоча смола 
та гази також виходять, але не обов'язково вилучаються. 
 
Швидкий піроліз 
На відміну від повільного піролізу, швидкий піроліз має на увазі швидке 
термічне розкладання, що класифікується вищими швидкостями нагріву. Цей 
процес зазвичай вимагає сировини з невеликими розмірами частинок і пристроїв 
спеціальної конструкції, що дозволяють швидко видаляти пари, що виділяються. 
Високі швидкості нагрівання з коротким часом перебування у гарячій зоні та 
швидке гасіння летких речовин сприяють утворенню рідких продуктів. Оскільки 
леткі речовини, які у процесі піролізу, конденсуються доти, як подальша реакція 
розщепить вищі молекулярні маси на газоподібні продукти [33]. Таким чином, 
виходить рідке паливо з вищою теплотворною здатністю. 
Насправді швидкий піроліз визнаний ефективним способом конверсії для 
рідкого палива, хімічних речовин і похідних продуктів з вищим виходом. Зазвичай 
це близько 50 - 60% від первісної маси для гумової сировини. 
16 
 
Каталітичний піроліз 
Зазвичай каталітичний піроліз – це назва, дана будь-якому піролітичному 
процесу, який включає каталізатор у процесі переробки з метою поліпшення 
властивостей кінцевих продуктів або підвищення кінцевого продукту. 
 
Енергетична ефективність піролізу 
Енергія, необхідна для реалізації процесу піролізу, іноді звана ентальпією 
або теплотою піролізу, визначається як енергія, необхідна для підвищення вихідної 
сировини від кімнатної температури до реакційної, а також енергія для 
перетворення вихідної сировини в продукти піролізу [34]. 
Потреба тепла в процесі піролізу може бути забезпечена різними джерелами 
тепла: 
• спалюванням допоміжного палива; 
• спалюванням газу або твердої фракції, одержаної в процесі; 
• електричним нагріванням; 
• використанням гарячого піску, розчинників або розплавлених солей 
як теплоносії. 
На початку процесу піролізу органічна речовина в основному 
розщеплюється на дрібні фракції, і ця реакція є екзотермічною. При підвищенні 
температури процесу деякі первинні продукти розщеплюються до вторинних і 
випаровуються. Вторинний крекінг та випаровування зазвичай підсумовуються як 
ендотермічні реакції. Незважаючи на ці факти, ендотермічні реакції домінують у 
енергетичних потребах процесу піролізу. 
Серед усіх енерговитрат, що беруть участь у піролізі, ентальпія реакції є 
найбільш представленою, оскільки вона використовується для проведення процесу. 
Встановлено, що відмінності між ентальпією для всіх типів гуми щодо їх складу не 
є незначними. Так в одному ранньому дослідженні повідомляється, що ентальпія 
реакції для зразка гуми становить 267,6 кДж/кг [35]. У той самий час у інших 
дослідженнях значення ентальпії становило 870, 550 і 646 кДж/кг [36], [37]. Варто 
17 
 
зазначити, що піроліз різних РТО проходив при рівних значеннях температури 
510 °C. 
Дослідники також заявили, що нижчі швидкості нагрівання вимагають 
менше енергії для завершення піролізу, але триваліший час завершення. Навпаки, 
вищі швидкості нагрівання вимагають більше енергії для завершення піролізу, але 
мають більш короткий час завершення. 
Можна дійти невтішного висновку, що хоча енергія, необхідна приведення 
у дію піролізу гуми, дуже неоднорідна, варто відзначити її низьке значення проти 
теплотою згоряння гуми 35 – 40 МДЖ/кг, і навіть значеннями продуктів, 
отриманих після піролізу. Для летких фракцій це близько 42 МДЖ/кг, а твердих 
фракцій 31 МДЖ/кг. 
 
Переваги та недоліки піролізу 
Перевага піролізу полягає в тому, що він дозволяє відокремлювати 
більшість домішок, таких як сірка, від палив перед їх спалюванням [38]. При 
піролізі до 70 % сірки, що спочатку міститься в гумі, утримується як компонент 
корду, у той час як рідкі та газоподібні продукти мають відносно низький вміст 
сірки і придатні для використання як паливо з низьким викидом сірки. Фактично 
до 90% сірки, що міститься у гумі, може залишатися у твердій та рідкій фракціях. 
Крім того, звичайний температурний піроліз не сприяє розподілу неорганічних 
матеріалів, так як небезпечні компоненти золи не випаровуються, залишаючись у 
твердій фракції. 
Очікується, що піролізні установки матимуть мінімальний вплив на 
екологію, оскільки більша частина піролітичного газу, що утворюється, 
спалюється як паливо в процесі виробництва. Основними джерелами викидів є 
леткі тверді частки джерела та витоку обладнання. 
Одна примітна проблема у тому, щоб ефективно передавати тепло керувати 
процесом піролізу в такий спосіб, щоб температура рівномірно розподілялася. Це 
перешкоджає його просуванню та його економічної та технічної доцільності. 
18 
 
Крім того, продукти піролізу є більш складними з фізико-хімічної точки 
зору, ніж продукти альтернативних термохімічних процесів, таких як спалювання. 
Цей факт також призводить до того, що піроліз відпрацьованої гуми ще не отримав 
визнання в промисловості як добре відомий процес. 
Крім того, деякі автори зазначають, що відсутність широкого ринку рідкої 
та твердої фракцій означає, що масовий піроліз не набуде широкого поширення у 
промислових процесах. Економічна доцільність процесу піролізу у великих 
масштабах вимагає збуту отримуваної продукції. 
 
Висновки за розділом 1 
З проведеного аналізу можна дійти невтішного висновку що в кожного 
способу переробки РТО існують свої переваги і недоліки. Так подрібнення відходів 
та подальше використання у такому вигляді знайшло застосування не тільки в 
різних сферах промисловості, а й використовується в Найбільш складні процеси 
переробки. Хоча технічно цей метод є одним із найпростіших у реалізації, це 
позначається і на кінцевому економічному ефекті реалізації отриманого матеріалу. 
В свою чергу, регенерація не може вважатися повноцінним вирішенням 
проблеми утилізації гумотехнічних відходів, оскільки кінцевий продукт не може 
використовуватися у відповідальних виробах, що потребують певних 
характеристик. 
На думку багатьох авторів піроліз представляється більш привабливим 
методом у порівнянні з іншими термохімічними процесами через його незначний 
вплив на навколишнє середовище та можливості вилучення твердого та рідкого 
матеріалу. Продукти піролізу легко піддаються розподілу та реалізації окремо. 
Обсяг газів, що випускаються з установки піролізу на тонну сировини, що 
переробляється значно менше, ніж обсяг від процесу спалювання гуми. 
Процес піролізу активно досліджуються у багатьох країнах і 
вдосконалюється з кожним роком. Одним із перспективних методів піролізу 
вважається парова газифікація. Цей метод відзначається значно меншим 
виділенням вуглекислого газу та інших сполук у процесі переробки. 
19 
 
Варто зазначити, що термометрія процесу переробки – це ключовий фактор 
для кожного з розглянутих методів. 
 
20 
 
РОЗДІЛ 2. РОЗРОБКА АСУ ВСТАНОВЛЕННЯ ТЕРМІЧНОЇ 
ПЕРЕРОБКИ 
 
2.1 Опис технологічного процесу 
В трубчастий реактор парової газифікації, що працює в періодичному 
режимі, завантажується зразок РТО масою 0,5 кг сітчасту склянку, щільно 
зафіксований в об'ємі реакційної камери. Далі реактор щільно герметизується 
верхньою кришкою за допомогою фланцевого з'єднання і відкривається 
кульовий кран для постійного продування парою і вивільнення парогазової 
суміші, що утворюються в ході процесу розкладання РТО. 
Водяна пара генерується в парогенераторі, який постачається за 
допомогою насосів хімічно обробленою водою з резервуара. Витрата пари 
регулюється голчастою засувкою на вході в реактор і контролюється за 
допомогою рідинного витратоміра, встановленого перед парогенератором. Далі 
пар з температурою 120 °С, що утворюється, проходить через перший ступінь 
пароперегрівача і через додатковий теплообмінник, в якому відбувається його 
перегрів до необхідної температури за допомогою повітронагрівача. 
Парогазові продукти, що утворюються в процесі парової газифікації РТО, 
конденсуються в трубчастому конденсаторі, після якого одержувані рідкофазні 
продукти зливаються в відстійну ємність. 
Для підтримки постійної рівномірної температури, ведеться контроль 
температури всередині реактора і в міжтрубному прозорому зазорі. Контроль 
ведеться безперервно за допомогою встановлених термопар, підключених до 
багатоканального термопарного реєстратора. 
Парова газифікація досліджуваних зразків зношених шин проводиться за 
температури пари 500оЗ витратою 5 кг/год у часовому інтервалі 1 год. Маса 
зразка складає 0,5 кг. Схема технологічного процесу представлена рис. 7. 
 
 
 
21 
 
 
Рис. 7. Піроліз гуми 
 
2.2. Розробка функціональної схеми 
Функціональна схема автоматизації – технічний документ, який входить 
до основного комплекту робочих креслень проектованої СА. ФСА створюється 
відображення значних технічних рішень. 
На функціональній схемі автоматизації представляють технологічне 
обладнання, а також сполучні компоненти (наприклад, трубо-і газопроводи) 
автоматизованої системи, засоби автоматизації та контури, що відповідають за 
керування, регулювання та контроль. 
На рис. 8 представлено розроблену функціональну схему установки 
термічної переробки гуми. 
 
 
 
 
 
22 
 
 
Рис. 8. функціональна схема 
 
2.3. Вибір засобів реалізації 
 
2.3.1. Вибір датчика температури 
В якості  датчик вимірювання температури була обрана термопара 
DS18B20-1M-TUBE-IP67 з подовжувальним проводом. Дана термопара 
призначена для вимірювання температури рідких, газоподібних та твердих тіл, а 
також має широкий діапазон вимірювання температури робочого середовища. 
Датчик представлений рис. 9. Технічні характеристики датчика представлені 
таблиці 2 [39]. 
 
23 
 
 
Рис. 9. Датчик температури DS18B20-1M-TUBE-IP67 
 
Таблиця 2 – показників датчика температури 
Параметр Значення 
Діапазон вимірюваних температур, °C від мінус 100 до плюс 800 
Модель перетворювача DS18B20-1M-TUBE-IP67 
Тип хром-алюміній 
 
Для опитування датчиків температури було обрано модуль аналогового 
введення з універсальними входами для підключення датчиків TX4M-B4R. 
Технічні характеристики модуля представлені таблиці 3 [40]. Прилад 
призначений для вимірювання температури та подальшої передачі вимірюваних 
даних на ПК або ПЛК. Модель представлена рис. 10. 
24 
 
 
Рис. 10. Модуль аналогового введення з універсальними входами для 
підключення датчиків TX4M-B4R 
 
Таблиця 3 - Технічні характеристики модуля аналогового введення 
Параметр Значення 
Кількість входів, прим. 12 
від мінус 270 до плюс 
Діапазон температур виміру, °С 2500 
Допустима напруга живлення, від 160 до 250 
Потужність, Вт не більше 20 
Умови експлуатації, °С від мінус 5 до плюс 45 
 
Як засіб опитування датчиків температури був обраний модуль 
аналогового введення з універсальними входами для підключення 12 датчиків 
TK4H-14CC. Цей прилад здатний перетворювати вихідний сигнал термоопірів і 
термопар на цифровий сигнал. 
Для виконання поставленої задачі використовується самописець. Він 
підключається до вимірювального блоку за допомогою власного інтерфейсу. На 
рис. 11 представлений TK4H-14CC [41]. 
25 
 
Прилад призначений для виконання таких функцій: 
− архівування даних у внутрішню пам'ять самописця; 
− налаштування уставки температури; 
− налаштування попереджувальної та аварійної сигналізації; 
− перетворення цифрового сигналу значення температури залежно 
від вибраного типу датчика температури; 
− виведення на екран самописця поточне показання температур по 
кожному каналу, що вимірюється; 
− виведення графіків температури за кожним датчиком температури 
безпосередньо на екрані самописця; 
− передача даних самописця за допомогою інтерфейсу RS-485 
використовую протоколи Modbus-RTU, Modbus-ASCII та пропрієтарний 
протокол. 
 
 
Рис. 11. Модуль аналогового введення з універсальними входами для 
підключення 12 датчиків TK4H-14CC 
 
Для підключення до комп'ютера використовується конвертер RS-485 – 
USB. 
26 
 
 
2.3.2 Вибір датчика рівня 
Оскільки було вирішено, що в процесі розробки АСУ використання 
закордонного обладнання буде кращим. Було розглянуто датчики рівня компанії 
ECAD Model. Через війну дослідження продукції компанії було обрано 
поплавковий датчик рівня SSV66A100E1GP. На рис. 12 представлений датчик 
рівня SSV66A100E1GP. Технічні характеристики представлені у таблиці 4 [42]. 
 
 
Рис. 12. Датчик рівня SSV66A100E1GP 
 
Таблиця 4. Характеристики датчика рівня 
Параметр Значення 
Кількість рівнів, що сигналізуються 2 
Максимальна потужність, що комутується, Вт 10 
Максимальний струм, що комутується, А 0,5 
Максимальна напруга, що комутується, В 180 
Максимальна довжина штока до нижнього рівня, 
мм 2500 
Щільність середовища, що вимірюється, г/см2 0,70 
Температура контрольованого середовища, °С Від мінус 40 до плюс 105 
Тиск контрольованого середовища, МПа 1,6 
27 
 
Ступінь захисту IP68 
 
2.3.3. Вибір виконавчого механізму 
Було обрано привод SIEMENS SKC60 [43]. Цей привод реалізує лінійне 
переміщення штока до 40 мм. Асинхронний мотор (з напругою живлення 230 В, 
споживаною потужністю 20 Вт і моментом 2800 Н) забезпечує постійну 
трипозиційну швидкість реверсивного переміщення штока. Отже, при 
дискретній зміні сигналу виходу ПЛК в діапазоні від 0 до 24 швидкість 
встановлюється постійної - від 0 до 0,33 мм/с при відкритті і від 0 до 2 мм/с при 
закритті. Привід представлений рис. 13. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 13. Електропривод SIEMENS SKC62 
 
Загальне переміщення штока здійснюється від 0 до 40 мм. Час 
переміщення штока становить 120 с при відкритті та 20 c при закритті. У цьому 
витрата змінюється не більше від 0 до 100 м3/ч. 
 
 
 
28 
 
2.4. Підбір та налаштування програмного забезпечення 
Як ПЗ для роботи з використовуваним обладнанням була обрана 
програма, розроблена компанією Термодат - TermodatNet. Програма 
TermodatNet забезпечує взаємодію користувача та приладів об'єднаних 
двопровідними лініями за інтерфейсом RS-485, або в мережах Ethernet за 
протоколом TCP/IP. 
Програма дозволяє: 
− Автоматичне перетворення даних із самописця. 
− Відображення поточних показань всіх датчиків із приладів у 
вигляді графіків. 
− Перегляд виміряних значень як таблиці. 
− Зберігання вимірів у файлах. 
− Скачування архівів виміряних значень із приладів, вибираючи 
інтервал часу виміру. 
− Робота із базою даних MS Access. 
− Збереження даних у форматі MS Excel. 
− Командна строка. 
− Математичний віртуальний датчик. 
− Роботу в режимі сервер/клієнт для роздачі та отримання даних із 
приладів через мережу TCP/IP. 
− Можливість створення мультимовного інтерфейсу. 
Все це дозволяє зберегти дані при непередбаченому завершенні роботи 
програми або урвищі зв'язку з самописцем. 
На рис. 14 наведено результат підключення та налаштування програми 
для отримання вимірюваних показань термопари третього каналу зв'язку. 
 
 
 
 
 
29 
 
 
Рис. 14. Відображення вимірюваних термопарою температур 
 
2.5. Розробка SCADA системи 
Вибір системи SCADA здійснювався виходячи з наступних вимог: 
1. низька вартість; 
2. сумісність із поширеними СУБД; 
3. необмежений час розробки; 
4. знайомий інтерфейс. 
Під ці вимоги підходить ПО Simple-SCADA. На даному етапі робота 
проводитиметься у ньому. 
Для реалізації автоматизованої системи керування установкою термічної 
переробки гуми було обрано SCADA системи Simple-Scada. Обмеженням цієї 
версії є максимальна кількість зовнішніх тегів, що дорівнює 64 [44]. На цьому 
етапі цього цілком достатньо для виведення даних на HMI. 
Можливості Simple-Scada: 
− підтримка скриптів; 
− імпорт у бази даних; 
− створення системи звітів; 
− web-клієнт; 
− підтримка роботи OPC UA та OPC DA серверів; 
− одночасна робота до трьох проектів на сервері; 
30 
 
− зберігання журналу дій оператора; 
− відправка E-mail, SMS, Telegram; 
− резервування серверів 
 
2.5.1 Реалізація сервера OPC 
Як OPC сервер було обрано ПО виробництва компанії ІнСАТ «Modbus 
RTU/ASCII/TCP - Modbus Universal MasterOPC Server». 
Цей вибір був зроблений на основі таких міркувань: 
− підтримка протоколів Modbus RTU/ASCII/TCP; 
− безкоштовна необмежена за часом роботи версія, але обмежена за 
кількістю тегів (дозволяється використовуватися максимум 32 тега) версія; 
− зручний інтерфейс; 
− робота в режимі OPC DA (Data Access) та OPC UA (Unified 
Architecture) сервера; 
− як операційна система, на якій передбачається використовувати 
SCADA, була обрана OS Windows 10; 
− як і більшість сучасних SCADA систем, робота OPC DA сервера 
зав'язана на компоненті Windows DCOM (Distributed COM). Це унеможливлює 
роботу на відмінних від Windows платформах. 
OPC UA – остання за часом випуску специфікація, що не використовує 
технологію Microsoft COM, що надає кросплатформенну сумісність. А надалі 
планується перехід саме на цю специфікацію OPC з метою відв'язування від 
конкретної ОС та використання тієї ОС, яка буде зручна розробнику. 
На рис. 15 продемонстровано виведення на OPC сервер значення датчиків 
температур (значення 3200 позначає обрив зв'язку). 
 
 
Рис. 15. Виведення температур вимірювання на сервер OPC 
31 
 
 
2.5.2 Реалізація екранних форм 
На рис. 16 демонструється екранна форма, яку бачитиме оператор. Для 
повноцінної роботи потрібно вказати теги для датчиків. Вентилятори на цій 
екранній формі – теплові гармати, що підігрівають пару та підтримують 
температуру всередині установки. 
 
 
Рис. 16. Екран HMI 
 
Дана HMI дозволяє перевести установку в ручний режим, відкриваючи 
вручну засувку і включаючи/вимикаючи ТЕНи. 
Внизу цієї екранної форми виводяться повідомлення про передаварійне 
та аварійному режимі роботи парогенератора (рівень тиску або температури 
занадто високий). 
Лінії трендів знаходяться в окремій вкладці. Там демонструється зміна 
вимірюваних параметрів. В даному випадку на екран виводиться інформація про 
зміну температури у 8-ми точках зовнішньої стінки установки та інформація про 
поточний тиск та температуру в парогенераторі. 
Дана SCADA система опитує датчики і видає керуючий сигнал за 
допомогою сервера OPC. 
 
 
32 
 
2.5.3 Зчитування датчиків температури 
Хоча описана вище програма TermodatNET і має велику кількість переваг, 
вона має один серйозний недолік – її неможливо безпосередньо підключити до 
SCADA-системи і за допомогою неї неможливо опитувати інші аналогові 
датчики (наприклад, газоаналізатори, датчики тиску тощо). 
Дані SCADA зручно передавати за допомогою OPC сервера. 
Програма TermodatNET не призначена для роботи у цьому режимі. 
Хоча це ПЗ може бути у ролі TCP/IP сервера, з яких можна запросити 
необхідні дані, набагато зручніше передавати дані з приладу на OPC сервер. 
Додавання додаткових компонентів веде до надмірного ускладнення реалізації 
системи автоматичного управління. Система має бути інтуїтивно-зрозуміло не 
тільки розробнику, а й тому, хто цю систему експлуатуватиме. 
Модуль аналогового виведення може передавати дані за допомогою 
протоколів Modbus RTU, Modbus ASCII та пропрієтарного протоколу Termodat. 
На рис. 17 відображається результат опитування датчиків побудови 
графіків засобами SCADA. 
 
 
Рис. 17. Відображення лінії тренду температури третього каналу 
вимірювання 
 
На рис. 18 демонструється експорт даних до MS Excel. Так реалізується 
завдання архівування даних. 
33 
 
 
Рис. 18. Експорт даних із SCADA 
 
Висновки за розділом 2 
Представлено розроблену функціональну схему установки термічної 
переробки гуми.  
Проведено вибір технічних та програмних засобів автоматизованої 
системи управління термічної переробки гуми. 
  
34 
 
РОЗДІЛ 3. МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ 
ГОРІННЯ КРАПЛІ ВОДОЕМУЛЬСІЙНОГО ПАЛИВА 
 
Крапля емульсії типу вода-масло є складною системою, що складається з 
палива, в якому рівномірно у вигляді мікрокрапель розподілені крапельки води. 
Завдяки цьому - мікрокраплі води, що знаходяться всередині краплі емульсії, в 
процесі її прогріву швидше перетворюються на пароподібний стан і утворюють 
парові бульбашки, ніж плівка палива, яка обволікає ці бульбашки пари [1-2]. При 
цьому плівка палива внаслідок випаровування поверхні краплі безперервно 
зменшується по товщині. У момент, коли тиск водяної пари всередині частки 
перевищить сили поверхневого натягу плівки, відбудеться руйнування поверхні 
краплі, тобто вибух, або мікровибух. 
При вибуху частинок емульсійного палива безпосередньо в обсязі топки 
відбувається додаткове перемішування парів палива з киснем повітря внаслідок 
того, що вони розлітаються в різному напрямку. Це прискорює процес горіння і, 
можливо, саме горіння емульсії протікає бурхливіше і за менший проміжок часу, 
ніж горіння безводного палива [3–4]. 
Розглянемо нелінійне завдання з використанням теорії просторово-
однорідних теплових вибухів у процесі горіння палива [5–6]. Ця теорія показує 
кілька особливостей, не розглянуті раніше у досліджених роботах. Ці 
особливості включають появу більш ніж однієї зовнішньої області, більше 
одного (внутрішнього) шару та нелінійного перетворення стиснення-
розширення. 
З таких позицій розглянемо ізольовану мікрокраплю води з емульсією, в 
якій відбувається незворотна екзотермічна реакція типу А→B. Математичну 
модель завдання представимо в наступному вигляді: 
 
dY
= −AYe−(E /RT )
dt
 
dY Q
= AYe−(E /RT )
dt c
35 
 
з початковим умовою Y(0)=Y0, T(0)=T0. Y (0) =Y0,T (0) =T0.  
Де час (t) – незалежна змінна, Y та T – відповідно масова частка реагенту 
A та температури, c – питома теплоємність, Q – теплота реакції, A – 
передекспоненційний фактор, E – енергія активації та R – універсальна газова 
стала. Усі ці величини позитивні. 
З (1) та (2) маємо:  
 
dT Q Q Q
= − , dT = dY T −T = − (Y −Y ),T ,Y − const  
0 0 0 0
dY c c c
 
Звідси: 
 
Q Q Q Q
T + Y =T0 + Y0  Y =T0 + Y0 −T
c c c c . 
 
Q Q
Враховуючи  Y =T + Y −T , рівняння (2) можна записати у вигляді 
0 0
c c
 
dT Q
= A(T −(E /RT )
0 + Y0 −T )e ,T (0) =T0 . 
dt c
 
Використовуючи Т0 у характеристичній температурі отримаємо: 
 
cT 2
t = 0 R
0 e(E /RT )
 
AQY0E
 
Рівняння (3) подаємо у вигляді 
 
T−1
dT 
= (1+  −T )e T ,T (0) =1 
dt 
36 
 
Де  =QY0 / (CT0),RT0 / E  
Досліджуємо завдання Коші: 
 
T−1
dT 
= (1+  −T )e T ,
dt 
 
T (0) =1
 
Спочатку спробуємо знайти точне рішення. Для цього рівнянню (1) 
запишемо у вигляді: 
 
1 1
 − +
dt = e  T dT  
 (1+  −T )
 
або 
 
 
звідси маємо: 
 
 
 
37 
 
x
1 y
Якщо ввести позначку E (x) = PV  e dy
i y  то отримаємо: 
−
 
 
 
або 
 
 
Ми отримали розв'язання задачі (4)-(5) у неявному вигляді. 
Спробуємо тепер побудувати явне асимптотичне рішення задачі (4) та (5) 
за малим параметром при→0. 
Спочатку побудуємо зовнішнє асимптотичне рішення (5) і шукатимемо у 
вигляді: 
2 n
T = 1 + T +  T + +  T +
1 2 n  
 
де T =T (t),Ti =Ti (t)  
T−1
Підставляючи (7) у вираз e sT  маємо: 
 
 
  
Підставляючи (7) і (8) у (4) отримаємо: 
38 
 
 
 
 
Звідси, прирівнюючи коефіцієнти при однакових ступенях малого 
параметра та враховуючи початкову умову (5), отримаємо: 
 
 
 
Розв'язання задачі (9) подаємо у вигляді: 
 
1 1
T = In ,eT1
1 = ,0  t 1 
1− t 1− t
 
Підставляючи цей вираз у (10) маємо: 
 
 1 1 2 1 1 1
T2 = T2 − In − In  
1− t 1− t 1− t  (1− t) 1− t
 
інтегруючи останній вираз отримаємо: 
 
 2 1 1 1 1 1 c 1
T2 = In + 2In + 2+ In + + ,c = −2−  
1− t 1− t  1− t  1− t 
 
Зауважимо, що справедливі асимптотичні оцінки: 
39 
 
1
T1 = In ,t →1
1− t
 
1
T2 =O( ),t →1
1− t
 
Враховуючи ці асимптотичні оцінки, отримаємо такі співвідношення: 
 
1 1
T3 =O( ),t →1,Tk =O( ),t →1,k  3  
(1− t)2 (1− t)k−1
 
Отже, справедливе розкладання 
 
1 1    
T =1+ In + 2 T + T + + ( )n
 1 2 T n+1 + ,при → 0  
1− t 1− t  1− t 1− t 
 
Ряд (12) є асимптотичним тільки при  1− t,тобтоt 1−  . У малій 
околиці точки t=1 втрачається властивість асимптотичності. Тому на околиці 
точки t=1 введемо розтягнуту змінну. 
 
1
1− t = e− / ,0  1,тодіdt = e− /d  

 
Нехай: 
 
−1
d  − 
 e = (1+  −)e   
d 
 
Або 
 
1 1
d 1 (1− − )
= (1+  −)e   
d 
40 
 
Щоб отримати обмежене рішення, вимагаємо виконання співвідношення 
 
1
1− − =O( ), → 0  

 
Тому, рішення (13) шукаємо у вигляді: 
 
1
 = + + 2 +  
1 2
1−
 
Підставляючи (14) у (13), маємо: 
 
1 1
(1− − )
1
1 2 1 1 
+1+ 22+
+  +   + = (1+  − −  2 − )e 1−  
1 2 2
(1− )2  1−
 
так як 
 
 
 
 тому 
 
 
і прирівнюючи коефіцієнти при однакових ступенях, отримаємо: 
41 
 
 
 
Рішення рівняння (14) подаємо у вигляді  
 
 
 
маємо: 
 

1 −( +1)2 In( − )  
1+ 
 
Зауважимо, що 1(0) = 0  
Далі 
 
  = ( − 2 + 2 
1 2 1 1  ) − 1  
(1− )((1+  )(1− ) −1)
 
звідси маємо 
 
 1 2 1− 2
2 =1 + +1 (1− ),2(0) =  
(1− )((1+  )(1− ) −1) 
 
справедлива оцінка: 
 
42 
 
1 
2 ( +1)2 In( − )  

 1+ 
−
1+ 
 
аналогічно маємо 
 
2 2 1 
3 2 (( +1) In( − ))2
 

 1+ 
−
1+ 
  
Підставляючи знайдені асимптотики (13) маємо: 
 
 
 
Так як 1− t = e− / ,0  1   то змінна t не може бути більше 1. Щоб 
побудувати асимптотичне рішення при t>1 введемо ще одну нову змінну s. 

Нехай s = (t −1) e /(1+ ) ,T (t) = (s)  

 
Тоді: 
 


ds = e(1+ ) dt,t =1 s = 0;t 1 s →, → 0;t 1 s →−, → 0.
  
  
43 
 
Рівняння (4) у новій змінній s набуде вигляду: 
 
 −(1+ )
d
= (1+  − )e (1+ )
 
ds
  
Асимптотичне рішення рівняння (16) шукаємо у вигляді: 
 
 =1+  +  (1+  )2 + 2(1+  )2
1  2 +  
 
Підставляючи (17) у (16) отримаємо: 
 
 
  
Так як 
 
 
  
Тому після прирівнювання коефіцієнтів при однакових ступенях, маємо 
  
 
44 
 
 
Рішення рівняння (18) подаємо у вигляді 
u
1 e
s = s0 −  du,s0 − const  
1 u
  
асимптотики мають вигляд: 
 
e−1 1 1
s = (1− +O( )),1 →−(s →−)
1   2
1 1
s = −In(−1) + s0 + InK1 +O(  
1),1 → 0(s →)
 
1 ex −1
де K = exp( dx)  
0 x
звідси маємо: 
 
 s0−s
1 = −ce +O(e−2s ),s →; 1 −In(−s) − In(In(−s)),s →−  
 
Аналогічно, отримаємо: 
 
 2 c1e
−s ,s →  3 c2e
−s ,s →  
 
Остаточно маємо 
 
 (s) =1+  +  (1+  )2c e−s +  2(1+  )2c e−s
0 1 + , s →, → 0  
  
Тепер проведемо зрощування. 
Внутрішнє рішення  ( )  запишемо через зовнішню змінну t: 
 
45 
 
1+ 
(t) = (1+  In(1− t))−1 − (1+  In(1− t))−2 In((1+  In(1− t))(1+  In(1− t)))
  
при  → 0 маємо :1− In(1− t)
 
1
Зовнішнє рішення T (t) =1+  In  запишемо через: :1+   
1− t
Внутрішнє рішення ( )  запишемо через змінну s: 
 
 
  
при   → 0  маємо: 
 
1+  − (1+  )2 In(− s /  ) − (1+  )2 In(( /  )In(− s /  ))  
  
Спростивши цей вислів, отримаємо: 
 
1+  − (1+  )2(In(−s) + In(In(− s /  )))  
 
Рішення  (s)  запишемо через: 
 
1 
 ( − )
1+  +  (1+  )2 (− e 1+
1 )  

 
при  → 0  маємо: 
 
46 
 
 
 
І нарешті, рішення  (s)  запишемо через t: 
 
t −1
1+  + 1( )  

 
Коли  → 0 (t 1) маємо : 1+  . Чим швидше загасають крайові 
ефекти, тим менша помилка асимптотичного рішення. 
 
Висновки за розділом 3 
Таким чином, асимптотичне рішення для стисканої рідини дозволяє 
отримувати гідродинамічні поля вибуху в околиці парової пухирцевої краплі, а 
також в околиці температурного фронту. Для отримання повних полів необхідно 
вирішувати систему диференціальних рівнянь у приватних похідних. 
  
47 
 
РОЗДІЛ 4. ДОСЛІДЖЕННЯ ГОРЮЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК 
ОТРИМАНОГО РІДКОГО ПАЛИВА 
 
4.1 Розробка схеми стенду 
Для проведення досліджень вивчення характеристик рідких вуглеводнів, 
отриманих методом парової газифікації зношених автомобільних шин. 
Необхідно розробити установку, що дозволяє відтворити процес горіння 
вуглеводнів. 
Ключові вимоги до проектованої установки: 
• контрольованість процесу горіння; 
• можливість виміру параметрів процесу; 
• фіксація технічних характеристик досліджуваного зразка; 
• можливість працювати за різних температурних режимах. 
Для наданих вимог було розроблено стенд для дослідження краплинного 
горіння рідкого палива. Схема стенду представлена рис. 19. 
 
 
Рис. 19 – Схема експериментального стенду на дослідження процесу 
краплинного горіння рідкого палива 
48 
 
Основними елементами стенду є: камери розгоряння  у вигляді 
терморегульованої печі; платформа координатного механізму, призначеного для 
введення в піч краплі рідкого палива з похибкою переміщення у просторі менше 
1 мм; Поточний газоаналізатор. 
 
4.2 Вибір засобів реалізації стенду 
 
4.2.1 Вибір камери згоряння 
Для реалізації стенду необхідно було створити камеру згоряння, 
оснащену засобами нагріву та постійної підтримки заданої температури. Для 
дослідження зразків необхідне середовище із температурою повітря до 800 °С. 
Отже, камера повинна виробляти необхідну кількість тепла та підтримувати цей 
рівень. 
Задля реалізації поставленої завдання було розглянуто кілька варіантів. 
Перший це власне ручне конструювання котла з необхідними нагрівальними 
елементами та достатньою теплоізоляцією для підтримки заданої температури. 
Однак це дуже складний і витратний за часом процес, пов'язаний з роботами зі 
спеціальними, часом шкідливими речовинами. Другим варіантом було 
розглянуто використання готової печі муфельної з подальшою адаптацією під 
наш проект. 
Під час роботи над проектом було обрано другий варіант і підібрано 
відповідну за технічними характеристиками муфельну піч. Вона відповідала 
всім необхідним параметрам. Пекти представлена на рис. 19. Параметри печі 
представлені таблиці 5 [45]. 
 
49 
 
 
 
Рис. 20 – Муфельна піч 
 
Таблиця 5 - Характеристики муфельної печі СНОЛ 8,2/1100 
Параметр Значення 
Максимальна температура, °С 1200 
ККД, % 30 
Споживання, кВт/год 2 
 
надалі піч зазнала технологічних змін, для відповідності поставленим 
завданням. 
До склад печі входить PID регулятор Rex-c100, який має дисплей для 
завдання необхідної температури, а також призначений для регулювання 
температури камери згоряння печі. Регулятор представлений на рис. 21 Після 
внесення необхідних змін печі було здійснено налаштування PID регулятора. 
 
 
 
 
50 
 
 
Рис. 21 – Rex-C100 
 
4.2.2 Вибір виконавчого механізму 
В розроблений план проведення експерименту зразок за допомогою 
виконавчого механізму міститься в розігріту до заданого значення середовище. 
Для цього було зроблено вибір приводу. Ключовими критеріями для вибору була 
вартість приводу, потужність та спосіб керування. Після дослідження за 
ключовими критеріями було обрано кроковий двигун Jkongmotor NEMA17 
JK42HS34-1334AC. 
Поданий на рис. 22. Подібні приводи використовуються в невеликих ЧПУ 
верстатах для роботи з металом, пластиком та деревиною. 
 
 
 
 
 
51 
 
 
Рис. 22 – Кроковий двигун Jkongmotor NEMA17 JK42HS34-1334AC 
 
Для керування приводом використовується драйвер крокового двигуна 
A4988. Даний драйвер призначений для керування біполярним кроковим 
двигуном, який працює від живлення 8 – 35 В. Драйвер дешевий, має простий 
алгоритм управління та дозволяє «розбивати» кроки приводу, що значно 
збільшує точність розташування зразка в камері згоряння. Вигляд драйвера 
представлено рис. 4. 
 
52 
 
 
Рис. 23 – Драйвер крокового двигуна A4988 
 
 
4.2.3 Вибір мікроконтролера 
Як керуюче обладнання було обрано мікроконтролер Arduino Nano. Його 
короткі технічні характеристики наведено у таблиці 6. 
 
53 
 
 
 
Таблиця 6 – Характеристики Arduino Nano 
Параметр Значення 
Робоча напруга, 5 
Цифрові входи/виходи 14 
Аналогові входи 8 
Флеш-пам'ять, Кб 16 
ОЗУ, Кб 2 
Тактова частота, МГц 16 
 
 
 
 
54 
 
4.2.4 Вибір термопари 
Як датчик вимірювання температури була обрана Термопара К-типу з 
цифровим підсилювачем на мікросхемі MAX6675 з подовжувальним проводом 
компанії Термодат. Дана термопара призначена для вимірювання температури 
рідких, газоподібних та твердих тіл, також має широкий діапазон виміру 
температури робочого середовища до +800 °С. Датчик представлений рис. 24. 
Для підключення термопари до Arduino буде потрібно цифровий 
перетворювач. Було обрано поширений перетворювач MAX6675. 
Він часто використовується в системі Arduino. На рис. 5 показано 
перетворювач MAX6675. 
 
 
Рис. 24 – Термопара К-типу з цифровим посиленням на MAX6675  
 
 
4.3 Проведення дослідження 
 
4.3.1 Вихідні дані щодо експерименту 
55 
 
Для проведення дослідження характеристик рідких вуглеводнів, 
отриманих у результаті парової газифікації гумотехнічних відходів, були 
використані 4 зразки різних «літніх» шин. 
Випадковим чином було відібрано 4 зразки зношених літніх шин. 
Після чого всі зразки були піддані подрібненню наприклад однакові 
невеликі шматки. Кожній з партій, що вийшли, було присвоєно свій номер від 
S1 до S4. Далі було вивчено елементарний склад зразків. Його результати можна 
побачити у таблиці 7. 
 
Таблиця 7 – Елементарний склад зразків 
Елементний склад, % S1 S2 S3 S4 
С 84,5 84,2 85,4 81,9 
H 6,9 7,0 6,9 7,2 
N - - - 1,7 
S 1,7 1,7 1,6 1,3 
O 2,6 2,3 2,3 2,1 
 
Вже цьому етапі можна дійти невтішного висновку, що аналізовані зразки 
мають схожий елементарний склад, проте є й деякі відмінності. 
Після виявлення елементарного складу зразки почергово завантажуються 
в склянку і піддаються процесу парової газифікації при температурі 500 °З 
постійним витратою пари 5 кг/год. Далі отриманий сконденсований 
вуглеводневий продукт необхідно відокремити від води. 
Для проведення порівняльної оцінки одержуваних рідких вуглеводневих 
продуктів, у роботі використали зразок класичного мазуту, що має широке 
поширення в паливно-енергетичному комплексі [46]. Умовне позначення у 
роботі S5. 
 
 
 
56 
 
4.3.2 Опис експерименту 
Методика дослідження процесів запалення та горіння одиночних крапель, 
досліджуваних зразків рідких вуглеводнів включала кілька етапів. У 
терморегульованій печі встановлювалася необхідна температура в інтервалі від 
450 до 700 °З проміжним кроком 50 °С. Вона постійно реєструвалася хромель-
алюмелевою термопарою. Даний діапазон відповідає температурним умовам 
подачі розпилених рідких палив у камеру топки сучасних котельних установок 
[47]. 
Далі крапля рідкого палива за допомогою механічного дозатора 
наносилася на металевий стрижень-тримач координатного механізму, хід якого 
калібрувався по заданій координаті центр камери згоряння і приводився в дію за 
допомогою ПК. Поздовжній та поперечний розміри краплі становили близько 
2,5 та 1,3 мм відповідно. Одночасно з початком руху штока з краплею палива у 
бік камери згоряння проводилася відеофіксація. Гази, що йдуть, фіксувалися 
потоковим газоаналізатором. 
Порівняльна оцінка характеристик процесів запалення і горіння при 
різних температурах середовища, що гріє, проводилася за допомогою аналізу 
часу затримки запалення і полум'яного горіння, яке фіксувалося за допомогою 
швидкісної відеокамери. Часом затримки запалювання вважалося час від 
моменту входу тримача з краплею рідкого вуглеводневого палива до фокусу 
камери до початку утворення видимого світіння поверхні палива, що відповідало 
початку процесу горіння. Період горіння фіксувався, починаючи з утворення 
видимого світіння і закінчуючи зникненням полум'я. 
Експерименти виконані в ідентичних та добре відтворюваних умовах при 
кімнатній температурі 20 ° С та відносній вологості 65 %. Значення 
систематичних похибок при вимірах часів затримки запалення та горіння 
одиночних крапель вуглеводнів та їх початкового характерного розміру, 
температури окислювача становлять у всіх експериментальних серіях менше 4 %. 
Процес запалювання палива вважався стійким у разі реєстрації добре видимого 
полум'я та подальшого повного згоряння краплі. У цій роботі було виконано не 
57 
 
менше 10 експериментів для кожного зразка за фіксованої температури 
зовнішнього середовища. 
 
4.4 Результати проведених експериментів 
 
4.4.1 Крапельне запалювання та горіння рідких вуглеводнів 
На рис. 26 представлені результати експериментальних досліджень 
процесів запалення та горіння одиночних крапель досліджуваних вуглеводнів 
при температурі 700 °С. Знімки були отримані за допомогою високочастотної 
камери. 
Процес запалення та горіння досліджуваних вуглеводнів можна поділити 
на кілька етапів. Перший етап – це час інертного нагрівання одиночної краплі 
вуглеводню. На другому етапі відбуваються процеси інтенсивного 
випаровування, утворення летких речовин та формування суміші горючих газів. 
Третій етап – інтенсивна хімічна взаємодія пального та окислювача у 
високотемпературному газовому середовищі. Четвертий етап - гетерогенне 
горіння коксового залишку [48]. 
 
58 
 
 
Рис. 26 – Типові відеокадри запалювання та подальшого горіння крапель 
вуглеводнів при температурі гріючого середовища 700 °С (a - запалення, b - 
утворення полум'я з подальшим розширенням фронту горіння, с - підвищення 
інтенсивності полум'яного горіння, d - звуження фронту горіння, e - утворення 
коксового залишку) 
 
Найбільший час полум'яного горіння у всьому досліджуваному 
температурному інтервалі 500 - 700 ° С спостерігається для зразка мазуту, що 
характеризується меншим значенням вмісту легких вуглеводнів, що мають 
нижчу реакційну здатність. Це наочно показано на рис. 27, де наведено графіки 
залежності часу полум'яного горіння одиночних крапель вуглеводнів від 
температури гріючого середовища в діапазоні від 500 до 700 °С 
 
 
 
 
59 
 
 
Рис. 27 - Залежність часу полум'яного горіння одиночних крапель 
вуглеводнів від температури гріючого середовища 500-700 °С 
 
Як можна помітити з рисунка зі збільшенням температури середовища, 
час полум'яного горіння краплі перероблених зразків збільшується. У 
середньому значення змінюється з 21 до 43 с. Даний ефект може бути пов'язаний 
з поверхневим коксуванням краплі в результаті різкого підвищення температури 
середовища, що гріє, що ускладнює дифузійну взаємодію окислювача з 
горючими компонентами рідких вуглеводнів [48]. Однак у той же час із 
зростанням температури у зразка мазуту час полум'яного горіння зменшується. 
Найбільша зміна часу полум'яного горіння зразків S1-S4 була зафіксована 
при температурі середовища = 550 °C. У вищому температурному інтервалі (550 
– 700 °З) динаміка зміни часу горіння уповільнюється. 
Отримані дані також дозволили дослідити питання залежності часу 
запалення одиночних крапель вуглеводнів від температури гріючого середовища. 
Так, на рис. 28 представлена залежність у тепловому діапазоні від 450 до 700 °С. 
 
 
 
60 
 
 
Рис. 28 – Залежність часу затримки запалювання одиночних крапель 
вуглеводнів від температури гріючого середовища 
 
Згідно з даними рисунка 28, істотна відмінність у характері зміни часу 
затримки запалення від збільшення температури гріючого середовища з усіх 
зразків, що розглядаються, спостерігається для мазуту. Ця відмінність 
пояснюється елементним складом, а також наявністю легких сполук у складі 
зразків рідких вуглеводнів S1 – S4, отриманих у результаті парової газифікації 
зношених автомобільних шин [49]. 
Найбільше значення часу затримки запалювання досліджуваних зразків 
спостерігається за T = 450 °З. У свою чергу, найменше значення затримки при 
даній температурі спостерігається для зразка мазуту, яке становить 19,2 с. Для 
зразків S1 – S4 цей параметр визначається у часовому інтервалі від 21,5 до 22,1 
с. 
З підвищенням температури гріючого середовища від 450 ° С до 700 ° С 
середній час затримки запалювання зразків, що розглядаються, скорочується в 
19,2 рази і характеризується експоненційною залежністю. Важливо, що при 
температурі гріючого середовища 500 °С, параметр затримки для всіх зразків, 
що розглядаються, визначається в близькому за значенням тимчасовому 
інтервалі від 10,8 до 12,1 с. 
61 
 
Найімовірніше це пов'язано з тим, що досліджувані зразки вуглеводнів, 
отримані в результаті парової газифікації зношених автомобільних шин, 
характеризуються наявністю води, інтенсивність випаровування якої 
збільшується зі зростанням середовища, що гріє. Надалі це сприяє більш 
ранньому пароутворенню та виділенню горючих продуктів, що ініціюють 
газофазне запалення паливної краплі. 
Можна помітити, що зразка мазуту на відміну інших зразків 
спостерігається зниження динаміки зміни затримки запалювання. Це наочно 
проявляється у збільшенні різниці затримки між зразками, що розглядаються, на 
37 %. При температурі середовища, що дорівнює 650 °C, помічена максимальна 
різниця значень параметрів затримки займання, яка склала 67,4 %. 
 
4.4.2 Аналіз газофазних продуктів горіння 
На рис. 29 представлені максимальні концентрації виділення різних 
газофазних сполук (СО, СО2, NOx, SO2) у продуктах горіння досліджуваних 
зразків рідких вуглеводнів при температурах гріючого середовища від 500 до 
700 °C. 
 
 
Рис. 29 – Концентраційні максимуми виділення газофазних з'єднань (CO, 
CO2, NOxта SO2) у продуктах горіння рідких вуглеводнів при різній температурі 
гріючого середовища 
 
62 
 
Видно, що зі зростанням температури гріючого середовища 
спостерігається зниження концентрації у складі газофазних продуктів горіння, в 
середньому на 64%. У свою чергу, зі зростанням температури в камері для всіх 
зразків, що розглядаються, спостерігається збільшення концентрації СО2у 
газофазних продуктах горіння в середньому від 900 до 2070 ppm. При цьому 
зміна залежності максимальної концентрації виділення СО2від зростання 
температури гріючого середовища має лінійний характер. 
Для зразків рідких вуглеводнів, отриманих в результаті парової 
газифікації зношених автомобільних шин, спостерігаються менші значення 
концентраційних максимумів СО та СО2у середньому на 16 та 39% відповідно 
на відміну від зразка мазуту, що корелює з результатами визначення 
елементного складу досліджуваних продуктів [50]. 
Для зразка мазуту на відміну від інших рідких досліджуваних вуглеводнів 
було зафіксовано великі значення концентраційних максимумів виділення SO2та 
NOxв середньому на 51 і 27% відповідно, що обумовлено вищим значенням 
вмісту сірки та азоту у складі даного зразка. Зі зростанням температури в камері 
спостерігається збільшення концентраційних максимумів виділення оксидів 
сірки та азоту в середньому в 5 і рази відповідно. 
 
Висновки за розділом 4 
У цьому розділі проаналізовано технічні характеристики та процес 
горіння окремих крапель рідких вуглеводнів, отриманих шляхом парової 
газифікації використаних автомобільних шин, у порівнянні з нафтовим мазутом, 
традиційним рідким енергетичним паливом. 
За результатами визначення властивостей і складу досліджених зразків 
рідких вуглеводнів можна зробити висновок, що порівняно з нафтовим мазутом 
паливо, отримане в результаті парової газифікації відпрацьованих 
автомобільних шин, характеризується порівнянною теплотою згоряння, меншою 
густиною, в'язкістю і вмістом сірки, що свідчить про його потенціал для 
використання в якості котельного палива. 
63 
 
При підпалюванні окремих крапель досліджуваних зразків рідких 
вуглеводнів за температури нагрівального середовища від 450 до 700 °С було 
встановлено, що за Т = 450 °С час затримки займання зразків S1-S4 в середньому 
на 13,5% більший, ніж у нафтового мазуту. Зі збільшенням температури 
нагрівального середовища до 700 °C час затримки займання для всіх зразків 
зменшувався експоненціально. При цьому в діапазоні температур 550 - 700 °С 
займання зразків рідких вуглеводнів S1 - S4 відбувається в середньому на 55,7% 
швидше, на відміну від нафтового мазуту. 
Найбільший час горіння полум'я в діапазоні температур 500-700 °С 
зафіксовано для нафтового мазуту, що в середньому на 30% довше, ніж у зразків, 
отриманих в результаті парової газифікації зношених автомобільних шин. При 
цьому, при підвищенні температури гріючого середовища з 500 °С до 700 °С час 
горіння нафтового мазуту скоротився з 5,3 с до 4,9 с. З іншого боку, для рідких 
вуглеводнів S1-S4 спостерігається зворотна залежність при підвищенні 
температури з 500°C до 700°C, що проявляється у збільшенні часу горіння 
полум'я в середньому з 2,1 с до 4,3 с. 
Аналіз газоподібних продуктів згоряння (CO, CO2, NOx і SO2) рідких 
вуглеводневих зразків, отриманих в результаті парової газифікації зношених 
автомобільних шин, показав, що, на відміну від нафтового мазуту, максимальні 
концентрації викидів цих газоподібних сполук мають низькі значення. Це 
пов'язано, головним чином, з різним елементним складом груп зразків S1-S4 і S5 
та кінетикою процесу горіння. 
Таким чином, парова газифікація може розглядатися як ефективний 
спосіб переробки використаних автомобільних шин для виробництва рідкого 
вуглеводневого палива, яке можна використовувати як котельне паливо. 
 
64 
 
ВИСНОВКИ 
 
З проведеного аналізу можна дійти невтішного висновку що в кожного 
способу переробки РТО існують свої переваги і недоліки. Так подрібнення 
відходів та подальше використання у такому вигляді знайшло застосування не 
тільки в різних сферах промисловості, а й використовується в Найбільш складні 
процеси переробки. Хоча технічно цей метод є одним із найпростіших у 
реалізації, це позначається і на кінцевому економічному ефекті реалізації 
отриманого матеріалу. 
В свою чергу, регенерація не може вважатися повноцінним вирішенням 
проблеми утилізації гумотехнічних відходів, оскільки кінцевий продукт не може 
використовуватися у відповідальних виробах, що потребують певних 
характеристик. 
На думку багатьох авторів піроліз представляється більш привабливим 
методом у порівнянні з іншими термохімічними процесами через його 
незначний вплив на навколишнє середовище та можливості вилучення твердого 
та рідкого матеріалу. Продукти піролізу легко піддаються розподілу та реалізації 
окремо. Обсяг газів, що випускаються з установки піролізу на тонну сировини, 
що переробляється значно менше, ніж обсяг від процесу спалювання гуми. 
Процес піролізу активно досліджуються у багатьох країнах і 
вдосконалюється з кожним роком. Одним із перспективних методів піролізу 
вважається парова газифікація. Цей метод відзначається значно меншим 
виділенням вуглекислого газу та інших сполук у процесі переробки. 
Варто зазначити, що термометрія процесу переробки – це ключовий 
фактор для кожного з розглянутих методів. 
За результатами визначення властивостей і складу досліджених зразків 
рідких вуглеводнів можна зробити висновок, що порівняно з нафтовим мазутом 
паливо, отримане в результаті парової газифікації відпрацьованих автомобіль-
них шин, характеризується порівнянною теплотою згоряння, меншою густиною, 
65 
 
в'язкістю і вмістом сірки, що свідчить про його потенціал для використання в 
якості котельного палива. 
При підпалюванні окремих крапель досліджуваних зразків рідких вугле-
воднів за температури нагрівального середовища від 450 до 700 °С було встано-
влено, що за Т = 450 °С час затримки займання зразків S1-S4 в середньому на 
13,5% більший, ніж у нафтового мазуту. Зі збільшенням температури гріючого 
середовища до 700 °С час затримки займання всіх зразків зменшується за експо-
ненціальним законом. При цьому в діапазоні температур 550 - 700 °С займання 
зразків рідких вуглеводнів S1 - S4 відбувається в середньому на 55,7% швидше, 
на відміну від нафтового мазуту. 
Найбільший час горіння полум'я в діапазоні температур 500-700 °С зафі-
ксовано для нафтового мазуту, що в середньому на 30% довше, ніж у зразків, 
отриманих в результаті парової газифікації зношених автомобільних шин. При 
цьому, при підвищенні температури гріючого середовища з 500 °С до 700 °С час 
горіння нафтового мазуту скоротився з 5,3 с до 4,9 с. З іншого боку, для рідких 
вуглеводнів S1-S4 спостерігається зворотна залежність при підвищенні темпера-
тури з 500°C до 700°C, що проявляється у збільшенні часу горіння полум'я в се-
редньому з 2,1 с до 4,3 с. 
 
  
66 
 
 
67