Academic literature on the topic 'ВАКУУМНЕ ВИПАРОВУВАННЯ'

Досліджено фотоелектричні характеристики структур ITO/CdTe, виготовлених методом термічного вакуумного випаровування та шляхом осадження у квазізамкненому об'ємі до та після різних обробок. Частина зразків проходила "хлоридну" обробку, інша – відпал на повітрі. Після цього проводилась обробка зразків у плазмі водню та нанесення на них тонкої алмазоподібної плівки. Показано, що проведення "хлоридної" обробки структур ІТО/CdTe приводить до збільшення дифузійної довжини носіїв заряду у шарі CdTe. Проведення термовідпалу не впливає на значення дифузійної довжини носіїв заряду у шарі CdTe, але значно підвищує фоточутливість, що свідчить про зменшення на поверхні шару CdTe швидкості поверхневої рекомбінації. Шляхом комбінації термовідпалу, "хлоридної" обробки, плазмової обробки у водні та нанесення тонких алмазоподібних плівок отримано збільшення довжини дифузії носіїв заряду у шарі CdTe в усіх досліджуваних структурах ІТО/CdTe. На структурах ІТО/CdTe, отриманих термічним вакуумним випаровуванням, обробка у плазмі водню приводила до значного збільшення спектральної чутливості у діапазоні довжин хвиль 400–800 нм, а на структурах, які пройшли "хлоридну" обробку, значне збільшення спектральної чутливості досягалось після обробки у плазмі водню нанесення алмазоподібних плівок.

Вступ. Одним із пріоритетних напрямків сучасної фармації є створення нових лікарських засобів рослинного походження. Лікарська рослинна сировина і рослинні препарати при правильному дозуванні практично не токсичні, не шкідливі, відносно доступні та ефективні. Актуальною лікарською рослинною сировиною, що характеризується високим складом і вмістом біологічно активних речовин, є трава чеб­рецю повзучого. Чебрець повзучий (Thymus serpyllum) родини ясноткові (Lamiaceae) розповсюджений на території України в дикому вигляді та широко культивується. Як відомо, препарати на основі досліджуваної сировини призначають при захворюваннях дихальних шляхів – бронхітах, запаленні легень, кашлюку тощо. Фармацевтична розробка передбачає отримання густого екстракту чебрецю повзучого. Мета дослідження – підібрати режими згущення та визначити оптимальні умови при розробці технології отримання густого екстракту чебрецю повзучого. Методи дослідження. Під час дослідження було використано таке обладнання: насос глибокого вакууму VT6 з максимальним розрідженням до 0,85 кгс/см2 із вакуумметром ОБВ 1-100 з діапазоном вимірювання від 0 до -1 кгс/см2; .лабораторний роторний випарювач LABOROTA 4001, валкову дробарку, сита, вагу КП4, екстрактор, нержавіючу стальну чашу, термометр. Результати й обговорення. У результаті проведеного експерименту вибрано оптимальну температуру упарювання – 65–70 °С, визначено час упарювання – 4–4,5 год і одержано густий екстракт чебрецю повзучого, який являє собою густу в’язку масу, що не виливається з тари, а розтягується в нитки і знову зливається в суцільну масу зі специфічним запахом та задовільними фармакотехнологічними показниками. Враховуючи те, що густий екстракт – це складна фізико-хімічна система, яка складається з фенольних сполук, що є термолабільними, підвищення температури понад 70 °С призводило до зниження вмісту флавоноїдів, які обрано маркерами якості досліджуваного екстракту. Висновок. Вивчено режими згущення при отриманні густого екстракту чебрецю повзучого, вибрано оптимальні умови одержання досліджуваного екстракту, які полягають у випаровуванні під вакуумом при температурі 60–70 °С і залишковому вакуумі 0,8 кгс/см2. Як результат отримано густий екстракт чеб­рецю повзучого із задовільними показниками якості, що дозволить у майбутньому розробити лікарський засіб належної якості.

Проаналізовано існуючі способи нанесення вакуумних покриттів. Обґрунтовано переваги методу вакуумного йонно-плазмового напилення покриттів в умовах йонного бомбардування (метод КІБ), порівняно з іншими. Наведено класифікацію катодних плям (КП) та їхній вплив на величину ерозії катода. Встановлено залежності струму розряду, при якому починається поділ КП, і величин коефіцієнтів ерозії від матеріалу катода. Охарактеризовано структуру та фазовий склад плазмової дуги та їхній вплив на ступінь іонізації. Наведено відомості про типи магнітних фільтрів різноманітних конструкцій для зменшення у плазмовому потоці частки крапельної фази та макрочастинок. Розглянуто типи випаровувачів та їхню класифікацію залежно від способу утримання КП на поверхні випаровування катода та від впливу на КП з метою надання їй певної швидкості руху по визначеній траєкторії. Наведено вимоги до конструкції випаровувачів, розглянуто їхні основні типи. Проаналізовано результати дослідження трибологічних характеристик, залишкових напружень покриттів на підставі Ті, Zr, Mo, Al, Cr, W. Висвітлено принципи формування багатошарових покриттів. Охарактеризовано способи одержання наноструктурних покриттів. Зроблено висновок про необхідність звернути увагу на дослідження властивостей покриттів, які працюють в умовах одночасного впливу механічних навантажень і технологічних середовищ.

Проведено аналіз досліджень впливу мікрохвильових технологій на процес випаровування. Виділено основні переваги застосування електромагнітного впливу на сировину при випаровуванні поряд з традиційними технологіями концентрування харчових розчинів. Висвітлено один з головних недоліків існуючих дослідних стендів випарних апаратів з електромагнітним підведенням енергії, а саме періодичність дії. Визначено основні проблеми, що перешкоджають організації процесу випарювання в безперервному режимі в умовах об'ємного підведення енергії і вакууму. На основі аналізу цих проблем запропонована конструкція мікрохвильового вакуум-випарного модуля, яка дозволяє забезпечити безперервний режим роботи без порушення герметичності системи і при відсутності витоку мікрохвильового поля протягом усього процесу концентрування. Головне завдання даної роботи полягала в проведенні експериментальних досліджень розробленого модуля в умовах безперервної роботи. Досліди проводилися на прикладі цукрового розчину. Концентрації початкової сировини, що поступала до модуля, і готового продукту, що вивантажувався, протягом усього процесу становили 30°brix і 40-42°brix відповідно. Тиск в системі в ході випробувань модуля залишався незмінним і знаходився в межах 0,01 МПа. На основі отриманих результатів експериментальних досліджень можна стверджувати про працездатність розглянутої конструкції мікрохвильового вакуум-випарного модуля безперервної дії і про можливість проектування і реалізації його напівпромислового зразка. За допомогою застосування методу компонування таких модулів надається можливість сконструювати багатоступеневу випарну установку, що в свою чергу дозволяє отримати готовий продукт будь-якої кінцевої концентрації сухих речовин без втрати якості. Крім того, подібна конструкція відрізняється достатньою легкістю в обслуговуванні через незалежність кожного модуля.

У даній роботі однокорпусна вакуум–випарна установка розглянута як багатомірний об'єкт автоматичного керування й запропоновані нові модифікації лінеаризованих динамічних моделей цієї установки.
В дипломній роботі досліджено основну технологічну операцію згущення методом випарювання до певного змісту сухих речовин. Випарювання здійснюється у випарних апаратах при вакуумному розрідженні, що дозволяє вести процес при знижених температурах. При зниженій температурі кипіння продукту в умовах вакууму досягається значно більша різниця температур між нагріваючою парою і киплячою рідиною. Процес згущення при цьому протікає більш інтенсивно, а знімання пари з одиниці поверхні нагрівання набагато вище в порівнянні з атмосферним випарюванням. У даній роботі однокорпусна вакуум–випарна установка розглянута як багатомірний об'єкт автоматичного керування й запропоновані нові модифікації лінеаризованих динамічних моделей цієї установки. На відміну від відомих запропоновані моделі дозволяють урахувати коливання витрати й температури продукту на вході у вакуум–випарний апарат, а також зміну вакуумметричного тиску. Визначено збурюючі впливи на канал регулювання температури й отримані передавальні функції по цих впливах. Такі передавальні функції дозволяють вирішити завдання синтезу комбінованих систем регулювання температури й вакууму, а також обчислити оптимальні настроювання автоматичних регуляторі. Застосування таких систем у практиці регулювання дозволить підвищити ефективність використання теплоносіїв у вакуум–випарній установці. Запропоновані моделі застосовні для синтезу систем керування вакуум–випарними установками харчових виробництв. Досліджено реологічні і теплофізичні характеристики вихідних і концентрованих полікомпонентних овочевих сумішей. Вивчено основні закономірності тепло- і масообмінних процесів при вакуум-випарюванні полікомпонентних овочевих сумішей і розроблено нові способи виробництва полікомпонентних овочевих концентратів збалансованого складу; визначено раціональні технологічні режими процесу.
In qualifying work investigated the main technological operation of the condensation by evaporation to dry substance content. Evaporation is carried out in the apparatus when the vacuum pressure, which allows to carry out the process at low temperatures. When a lower boiling point product in vacuum conditions is achieved, a much bigger temperature difference between negrauxu steam and boiling liquid. The thickening process thus proceeds more intensively, and the removal of vapor from the surface unit heating is much higher in comparison with atmospheric evaporation. In this paper adenocarpus vacuum evaporation plant is considered as a multidimensional object automatic control and the proposed new modifications linearithmic dynamic models of the plant. In contrast to the known proposed model allows to take into account fluctuations in flow and temperature at inlet in the vacuum evaporation apparatus, and changing the vacuum pressure. Defined impact on the control channel temperature and the obtained transfer functions for these effects. Such a transfer function can solve the problem of synthesis of combined systems temperature control and vacuum, as well as to calculate the optimum settings for automatic controllers. The use of such systems in practice, the regulation will increase the efficiency of heat transfer in the vacuum-evaporation installation. The proposed model is applicable for the synthesis of control systems, vacuum evaporators food production. The rheological and thermo physical characteristics of the source and concentrated multicomponent vegetable mixtures. The main regularities of heat and mass transfer processes during the vacuum evaporation of multicomponent vegetable mixes and developed new ways of producing multicomponent vegetable concentrates balanced composition; defined rational technological regimes of the process.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
ВИСНОВКИ
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ РОБОТИ
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
АНОТАЦІЯ
ANNOTATION

Сьогодні дисульфід олова привертає увагу дослідників як перспективний матеріал для створення різноманітних сенсорів та віконних шарів тонкоплівкових сонячних елементів, що можуть замінити традиційний шар CdS. Токсичність кадмію сприяє пошуку нових альтернативних матеріалів вікон фотоперетворювачів.

Товсті полікристалі плівки Cd1-xZnxTe (CZT) з різною концентрацією цинку були отримані методом вакуумного термічного випаровування в квазізамкненому об’ємі на скляних підкладках вкритих підшаром ITO. Проводилося вивчення електрофізичних властивостей та фотовідклику багатошарових структур Au/CZT/ITO з метою оцінки можливості їх використання в якості детекторів радіаційного випромінювання.

На сьогодні найпоширенішими тонкоплівковими сонячними елементами (СЕ) є такі, що базуються на гетеропереході n-CdS/p-CdTe. При цьому, плівки твердого розчину ZnхCd1 – хS у наш час розглядають як перспективний віконний матеріал, спроможний замінити традиційний - CdS. Завдяки регулюванню концентрації цинку х в твердому розчині можна керовано змінювати ширину забороненої зони, та період кристалічної гратки матеріалу, що може покращити ККД приладів. В даній роботі досліджувались структурні властивості плівок ZnхCd1 – хS з різними концентраціями цинку х.

In the qualification work, a study of the automatic control system of the control of the installation of vacuum evaporation of tomato paste and its thickening to a given moisture content in the final product. Ensuring low boiling points of raw materials and reducing the duration of the technological transition of evaporation best ensures the final quality of food and the efficiency of the installation as a whole - increasing its energy efficiency and reducing the duration of the production cycle. This qualification work proposes an improved dynamic model of vacuum evaporation installation, which takes into account changes in the perturbation channels, namely - deviations of flow characteristics, temperature fluctuations of the coolant and raw materials, dynamic changes of pressure parameters in the installation chamber. In the qualification work the automated control system of the vacuum evaporation unit was developed - on the basis of a programmable controller.
В кваліфікаційній роботі проведено дослідження роботи автоматичної системи управління контролю установкою вакуумного випарювання томатної пасти та її згущення до заданого вмісту вологи у кінцевому продукті. Забезпечення низьких температур кипіння сировини і скорочення тривалості технологічного переходу випарювання найкраще забезпечує кінцеву якість харчових продуктів та ефективність установки в цілому, – підвищення її енергоефективності та скорочення тривалості виробничого циклу. В даній кваліфікаційній роботі запропоновано удосконалену динамічну модель установки вакуумного випарювання, яка враховує зміни по каналах збурення, а саме, – відхилення витратних характеристик, температурні коливання теплоносія та сировини, динамічні зміни параметрів тиску у камері установки. В кваліфікаційній роботі розроблено автоматизовану систему керування установкою вакуумного випарювання на базі програмованого контролера.
АНОТАЦІЯ 1 ЗМІСТ 3 ВСТУП 5 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 7 1.1 Аналіз та обґрунтування тематики кваліфікаційної роботи 7 1.2 Аналіз вихідної інформації кваліфікаційної роботи 8 1.3 Огляд сучасного вакуумновипарного устаткування 9 1.4 Технологічні операції та процеси і їх характеристики 10 2 НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 11 2.1 Модель установки вакуумного випарювання 11 2.2 Аналіз процесу вакуумного випаровування плодоовочевих сумішей для виготовлення концентратів 22 2.3 Методики проведення експерименту та досліджень процесу вакуумного випарювання багатокомпонентних плодоовочевих сумішей в умовах вакууму. 24 3 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 30 3.1 Визначення виробничої програми в цеху плодоконсервного заводу 30 3.2 Вибір, обґрунтування параметрів технології виготовлення пасти томатної 31 33.3 Технологічні розрахунки установки вакуумного випарювання продуктивністю 20 т/год 34 4 КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 38 4.1 Розробка конструкції установки вакуумного випарювання 38 4.1.1 Аналіз структури та складу вакуумновипарної установки. 38 4.2 Розрахунки деталей вакуумновипарної установки. Розрахунок ланцюгової передачі приводу вакуумновипарної установки. 38 4.3 Склад та принцип функціонування вакуумновипарної установки 41 4.4 Розробка системи автоматизації лінії виробництва томатної пасти 43 4.5 Розробка автоматизованої системи управління і контролю установки вакуумно-випарної УВИП-20/5 – на базі програмованого контролера 49 4.5.1 Призначення. 49 4.5.2 Склад і функціонування. 51 4.5.3 Робота з модулем 52 4.5.5 Підключення до комп'ютера 53 5 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА. 54 5.1 Програмування модуля RS 2-1 в мережах MODBUS 54 5.2 Формати команд 54 5.3 Алгоритм обчислення контрольного циклічного коду (CRC16) 58 6 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 61 6.1 ОХОРОНА ПРАЦІ 61 6.1.1 Правила безпеки при експлуатації обладнання, що проектується. 61 6.1.2 Розрахунок природнього освітлення для проектованої дільниці. 63 6.2 БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 65 6.2.1 Основні заходи захисту населення і територій 65 6.2.2 Евакуаційні заходи 67 6.2.3 Розрахунок евакуаційних шляхів із виробничих приміщень (дільниці) цеху що проектується. 68 ВИСНОВОК 73 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 74 ДОДАТКИ 77

Сполука Sn2S3 в наш час вважається одним з перспективних матеріалів для використання як поглинаючий шар плівкових фотоперетворювачів. Вона також являється потенційним кандидатом для використання в фотоприймачах та тонкоплівкових транзисторах.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню полікристалічних плівок SnxSy як матеріалу для створення приладових структур, а саме тонкоплівкових гетероперехідних сонячних елементів (СЕ); вивченню впливу фізико-технологічних умов нанесення плівок SnS та SnS2, одержаних у квазізамкненому об’ємі, та впливу термічного і лазерного оброблення шарів SnS2 на їх структурні, субструктурні, оптичні, електрофізичні властивості та елементний склад для використання в приладових структурах; визначенню оптимальних режимів одержання однофазних плівок SnS і SnS2 та створенню СЕ з конструкціями "Substrate" та "Superstrate" на їх основі; моделюванню фізичних процесів у СЕ на основі плівок сульфіду олова та з’ясуванню параметрів, що обмежують ефективність виготовлених фотоперетворювачів (ФЕП). Установлені взаємозв’язки між фізико-технологічними умовами одержання плівок SnS та SnS2, післяростовими відпалюваннями (термічним і лазерним) та структурними, субструктурними, оптичними, електрофізичними властивостями, елементним складом можуть бути використані для підвищення ККД існуючих СЕ і створення нових підходів до виготовлення ефективних та економічних плівкових ФЕП.
Диссертационная работа посвящена исследованию поликристаллических пленок SnxSy как материала для создания приборных структур, а именно тонкопленочных гетеропереходных солнечных элементов (СЭ); изучению влияния физико-технологических условий нанесения пленок SnS и SnS2, полученных в квазизамкнутом объеме и влиянию термической и лазерной обработки слоев SnS2 на их структурные, субструктурные, оптические, электрофизические свойства и элементный состав для использования в приборных структурах; определению оптимальных режимов получения однофазных пленок SnS, SnS2 и созданию СЭ с конструкциями "Substrate" и "Superstrate" на их основе; моделированию физических процессов в СЭ на основе пленок сульфида олова и выявлению параметров, ограничивающих эффективность полученных фотопреобразователей (ФЭП). Установленные взаимосвязи между физико-технологическими условиями получения пленок SnS и SnS2, послеростовым отжигом (термическим и лазерным) и структурными, субструктурными, оптическими, электрофизическими свойствами, элементным составом могут быть использованы для повышения КПД существующих СЕ и создания новых подходов для изготовления эффективных и экономичных пленочных ФЭП.
The dissertation is devoted to the following aspects: (i) investigation of the influence of growth conditions of SnS and SnS2 films obtained by the close spaced sublimation (CSS) method and exploring the effect of thermal and laser post-growth treatment of SnS2 layers on structural, substructural, optical, electrical properties and chemical composition for thin film solar cell application; (ii) determination of the optimal conditions for production a single-phase SnS and SnS2 films and formation of solar cells based on "Substrate" and "Superstrate" device architecture; (iii) numerical simulation of the physical processes in solar cells based on tin monosulfide films and evaluation of the parameters that limit efficiency of the produced devices. In the first stage, we have studied in detail the influence of grown conditions on structural and electrical properties, phase composition and surface morphology of polycrystalline SnS2 and SnS thin films. It was found that obtained samples are single-phase and have good crystal quality. This result open new possibility for application of close spaced sublimation method for deposition of high quality and low cost SnS2 and SnS thin films. Also, the parameters of localised states (LS) in the band-gap of SnS2 thin films were determined from analysis of current-voltage characteristic and temperature-dependent conductivity measurements. For this purpose, for the first time, the method of injection spectroscopy for the analysis of trap centers in SnS2 thin films was used. Lastly, based on optimal growth conditions of SnS films, the heterojunction solar cells were fabricated and tested. The next stage of this work is post-growth treatment of initial SnS2 samples. In case of thermal annealing, we demonstrate a simple approach to fabricate pure-phase SnS thin films. In particular, the thermally-induced SnS2-SnS phase transition was observed. The modification of the chemical composition and hence phase transition was confirmed by the EDS, XRD and Raman spectroscopy methods. It was clearly shown that amount of SnS2 and Sn2S3 phases decreased with the increasing of annealing time and temperature. The measurements of optical reflectance and transmission spectra reveal substantial decreasing in band gap energy of material which indicates the transition from wide band gap SnS2 to narrower band gap SnS. Finally, the heterojunction solar cell based on a SnS thin film, obtained from the initial SnS2 layer, was fabricated and tested. These results can be used for improvement of SnxSy-based optoelectronic devices using thermal annealing. In case of laser annealing, we report the modification of surface, chemical and phase composition of SnxSy thin film. In particular, for the first time, the laser-induced transition from SnS2 to SnS phase was observed. It was established that the phase transition is due to evaporation of sulfur from the surface under intensive laser irradiation. The electrical measurements of the irradiated samples show diode behavior of the current-voltage dependencies. This was considered as the evidence of formation of the two-layer n-SnS2/p-SnS heterojunction structure by the laser irradiation of initial single-phase SnS2 thin film. Thus, these results open up a new possibility for producing n-SnS2/p-SnS heterojunction structures and improvement of SnxSy-based optoelectronic devices using laser radiation. Finally, in order to predict the main limiting factors affecting performance of SnS based photovoltaic devices, we performed device simulations in SCAPS 1-D software. Our modelling showed that reducing defects in SnS layer and at buffer/absorber interface are the primary issues for overcoming the record efficiency of 4.4 %.