Insight into the transport mechanism of solute removed in dialysis by a membrane with double functionality

The present study aims at shedding light on the transport mechanisms involved in a functionalized membrane designed for improving hemodialysis. This membrane is prepared by embedding absorptive micro particles within its porous structure. To understand the transport mechanism through the membrane and make suggestions for its optimization, a mathematical model coupling convection, diffusion and adsorption is developed and validated by comparison of experimental and theoretical results. In fact, the model provides a description of the concentration profile from the donor (feed) compartment across the several layers with different properties to the acceptor (dialysate) compartment. In addition, the model allows to predict the influence of various parameters such as molecule diffusivity, membrane thickness, presence of convection, content of adsorptive particles on the flux intensification across the membrane. Comparison with experimental measurements demonstrates that the model is able to describe the transmembrane mass flux variation over time as a function of hydrodynamic conditions and membrane/module geometric parameters. The model also illustrates how the proposed double-layer membrane concept offers significant benefits in terms of toxin removal in comparison to conventional dialysis. As so, the main achievement of the developed model is that it may serve as tool for the further improvement of functionalized membrane in terms of toxin removal and optimization of process condition

Administrative Management of Improvement Processes of Socio-Cultural Forms Based on Principles of Sustainable Development of Education

The theoretical-methodical and practical foundations of improvement of administrative management processes on the principles of sustainable development of education are studied in the article. Main problems in the management of the education system in Ukraine were identified. The stages of improvement of the education management process of Ukraine based on continuity were identified and proposals for the modernization of each stage were provided. It is proved that administrative management should be carried out based on innovative strategies under the principles of sustainable development by creating the latest systems of educational projects and monitoring, developing a model of public administration, strengthening the role and interaction of educational policy actors based on the provision that the individual, society and the state are fully equal actors and partner. A complex of measures is proposed to improve the administrative management of education to ensure the creation of a flexible, focused, effective system, a focus on meeting the needs of the country and the needs of the individual

Дослідження і розробка вдосконалених покриттів лабіринтних ущільнень турбін газотурбінних двигунів

An analysis of improving efficiency of aircraft engine turbines by means of improvement of composition of sealing coatings used in labyrinth seals was made. It was established that a number of contradictory requirements to properties of such coatings are imposed at the initial stage of engine running-in and during further operation. Main types of damage of above coatings used in the design of labyrinth seals during operation of gas turbine engines were shown. In connection with the necessity of raising temperature of gases in turbines of aircraft engines, it was proposed to additionally dope the serial nickel-based coatings with yttrium-containing master alloys. The results of study of influence of doping of the wearing-in sealing coatings on operating properties in conditions of action of a high-temperature gas flow were presented. It was found that doping of the KNA-82 serial coating with a multicomponent Co-Ni-Cr-Al-Y master alloy is the most rational solution.It was established that the use of the developed coating in a temperature range of 1,100...1,200 °C makes it possible to reduce specific consumption of fuel by aircraft engines by improving turbine efficiency and prevent wear of the end faces of ridges of the rotor labyrinth seal. Based on simulation of flow in the labyrinth seal clearance by numerical method, it was shown that the use of the developed coating materials in seals of the compressor turbine and the free turbine makes it possible to reduce amount of cooling air leakage into the turbine air-gas channel by reducing wear of tops of the labyrinth rotor seal ridgeВыполнен анализ повышения эффективности турбин авиационных двигателей путем совершенствования состава уплотнительных покрытий, применяемых в лабиринтных уплотнениях. Установлено, что к таким покрытиям выдвигается ряд противоречивых требований к свойствам на начальном этапе обкатки двигателя и при дальнейшей эксплуатации. Показаны основные виды повреждений указанных покрытий, применяемых в конструкции лабиринтных уплотнений в процессе эксплуатации газотурбинных двигателей. В связи с необходимостью повышения температуры газов в турбине авиационных двигателей предложено дополнительно легировать серийные покрытия на никелевой основе иттрийсодержащими лигатурами. Приведены результаты исследования влияния легирования прирабатываемых уплотнительных покрытий на эксплуатационные свойства в условиях воздействия высокотемпературного газового потока. Определено, что наиболее рациональным является легирование серийного покрытия КНА-82 многокомпонентной лигатурой Co-Ni-Cr-Al-Y.Установлено, что применение разработанного покрытия в диапазоне температур 1100 ... 1200 °С позволяет снизить удельный расход топлива авиационных двигателей за счет повышения коэффициента полезного действия турбины, а также предотвратить износ торцевых поверхностей гребешков лабиринтного уплотнения ротора. На основании моделирования течения потока в зазоре лабиринтного уплотнения численным методом показано, что применение разработанных материалов покрытий в конструкции уплотнений турбины компрессора и свободной турбины позволяет снизить величину утечки охлаждающего воздуха в проточную часть турбины за счет уменьшения износа гребней лабиринтных уплотнений ротораВиконано аналіз підвищення ефективності турбін авіаційних двигунів шляхом вдосконалення складу ущільнювальних покриттів, що застосовуються в лабіринтних ущільненнях. Встановлено, що до таких покриттів висувається ряд суперечливих вимог, щодо їх властивостей на початковому етапі обкатки двигуна і при подальшій експлуатації. Показано основні види пошкоджень зазначених покриттів застосовуваних у конструкції лабіринтних ущільнень в процесі експлуатації газотурбінних двигунів. В зв’язку з необхідністю підвищення температури газів в турбіні авіаційних двигунів запропоновано додатково легувати серійні покриття на нікелевій основі ітрійвміщуючими лігатурами.Наведено результати дослідження впливу легування ущільнювальних покриттів, що прироблюються, на експлуатаційні властивості в умовах впливу високотемпературного газового потоку. Визначено, що найбільш раціональним є легування серійного покриття КНА-82 багатокомпонентною лігатурою Co-Ni-Cr-Al-Y.Встановлено, що застосування розробленого покриття в діапазоні температур 1100...1200 °С дозволяє знизити питомі витрати палива авіаційних двигунів за рахунок підвищення коефіцієнта корисної дії турбіни, а також запобігти зношуванню торцевих поверхонь гребінців лабіринтного ущільнення ротора. На підставі моделювання плину потоку в зазорі лабіринтного ущільнення чисельним методом показано, що застосування розроблених матеріалів покриттів в конструкції ущільнень турбіни компресора і вільної турбіни дозволяє знизити величину витоку охолоджуючого повітря в проточну частину турбіни за рахунок зменшення зносу гребінців лабіринтних ущільнень ротор

Розробка методики вибору оптимальних параметрів електромеханічного амортизатору для вагону метрополітену

A procedure for determining basic estimation parameters has been devised for the proposed structure of the electromechanical shock absorber. The procedure is based on a simplified mathematical model for determining the electromagnetic and electromotive force for the electromechanical shock absorber. Feature of the model is taking into consideration the operational modes of permanent magnet based on the calculation of a magnetic circle. The model devised makes it possible to perform approximate calculation of the shock absorber operational modes and could be used for solving the problem on the optimization of parameters for an electric shock absorber. We have verified adequacy of the constructed simplified mathematical model by comparing the results from calculating the mechanical characteristic for a shock absorber based on the simplified procedure and those obtained using a finite element method in the axial-symmetrical statement of the problem. There is a good match between the results from calculations based on the simplified procedure and from modeling a magnetic field using the method of finite elements. We have determined the geometric relationships between the elements of the structure that ensure the optimal uniform magnetic load on the elements of the magnetic circuit. The problem on the conditional two-criteria optimization of parameters for the electromechanical shock absorber has been stated. We have chosen constraints that are divided into the three following categories. Constraints for a permanent magnet demagnetization that make it possible to maintain operability of the permanent magnet. Constraints for a current density, which ensures the thermal modes in the shock absorber operation. Constraints for assembly and constraints for the parameters of an optimization problem, which enable the arrangement of a structure within the running part of a carriage. It has been proposed to choose the reduced volume of a shock absorber as a criterion, which predetermines the cost of constructing a shock absorber, and its efficiency as a criterion, which predetermines the recuperated energy of oscillations. The parameters were convoluted to a single objective cost function; the weights were defined. We have chosen, as an optimization method, the combined method that includes a genetic algorithm at the preliminary stage of the search. At the final stage of an optimization procedure an optimum is refined by using the Nelder-Mead method. The result from solving the optimization problem on the shock absorber's parameters is the defined optimal geometric dimensions and the number of turns in the winding of the electromechanical shock absorber.Для предложенной конструкции электромеханического амортизатора разработана методика определения основных расчетных параметров. Методика основана на упрощенной математической модели по определению электромагнитной и электродвижущей сил электромеханического амортизатора. Особенностью модели является учет режимов работы постоянного магнита на основе расчета магнитной цепи. Созданная модель позволяет проводить приблизительный расчет режимов работы амортизатора и может быть использована в решении задачи оптимизации параметров электроамортизатора. Проведена проверка адекватности разработанной упрощенной математической модели путем сравнения результатов расчета механической характеристики амортизатора по упрощенной методике и методом конечных элементов в аксиально-симметричной постановке задачи. Получены хорошие совпадения результатов расчетов по упрощенной методике и путем моделирования магнитного поля методом конечных элементов. Определены геометрические соотношения между элементами конструкции, которые обеспечивают оптимальные равномерные магнитные нагрузки в элементах магнитопровода. Проведена постановка задачи условной двухкритериальной оптимизации параметров электромеханического амортизатора. Выбранные ограничения разделены на три следующие категории. Ограничения по размагничивания постоянного магнита, позволяющие сохранить работоспособность постоянного магнита. Ограничения по плотности тока, которое обеспечивает тепловые режимы работы амортизатора. Компоновочные ограничения и ограничения на параметры задачи оптимизации, обеспечивающие размещение конструкции в ходовой части тележки. Предложено в качестве критериев выбрать приведенный объем амортизатора, обусловливающий затраты на создание амортизатора, и его КПД, который обусловливает величину рекуперированной энергии колебаний. Проведена свертка параметров к единой целевой функции затрат с выбором весовых коэффициентов. В качестве метода оптимизации выбран комбинированный метод, включающий в себя генетический алгоритм, на начальном этапе поиска. На завершающем этапе оптимизационной процедуры уточнения оптимума осуществляется методом Нелдера-Мида. По результатам решения задачи оптимизации параметров амортизатора определены оптимальные геометрические размеры и количество витков обмотки электромеханического амортизатораДля запропонованої конструкції електромеханічного амортизатору розроблено методика визначення основних розрахункових параметрів. Методика основана на спрощеній математичній моделі по визначенню електромагнітної та електрорушійної сили електромеханічного амортизатору. Особливістю моделі є урахування режимів роботи постійного магніту на основі розрахунку магнітного кола. Створення модель дозволяє проводити приблизний розрахунок режимів роботи амортизатора та може бути використана у вирішенні задачі оптимізації параметрів електроамортизатору. Проведено перевірка адекватності розробленої спрощеної математичної моделі шляхом порівняння результатів розрахунку механічної характеристики амортизатора за спрощеною методикою та методом кінцевих елементів в аксиально-симетричній постановці задачі. Отримано наявне добре співпадіння результатів розрахунків за спрощеною методикою та шляхом моделювання магнітного поля за методом кінцевих елементів. Визначенні геометричні співвідношення між елементами конструкції, які забезпечують оптимальне рівномірне магнітне навантаження в елементах магнітопроводу. Проведена постановка задачі умовної двокритеріальної оптимізації параметрів електромеханічного амортизатору. Обрані обмеження, що поділено на три наступні категорії. Обмеження за розмагніченням постійного магніту, що дозволяють зберегти працездатність постійного магніту. Обмеження за щільністю струму, яке забезпечує теплові режими роботи амортизатору. Компоновачні обмеження та обмеження на параметри задачі оптимізації, що забезпечують розміщення конструкції у ходовій частині візка. Запропоновано у якості критеріїв обрати приведений об’єм амортизатору, що обумовлює затрати на створення амортизатору та його ККД, який обумовлює рекуперовану енергію коливань. Проведено згортку параметрів до єдиної цільової функції затрат та обрані вагові коефіцієнти. У якості метода оптимізації обрано комбінований метод, що включає в себе генетичний алгоритм, на попередньому етапі пошуку. На завершальному етапі оптимізаційної процедури уточнення оптимуму здійснюється методом Нелдера-Міда. За результатами вирішення задачі оптимізації параметрів амортизатору визначені оптимальні геометричні розміри та кількість витків обмотки електромеханічного амортизатор

Несколько приближенных решений уточненного дифференциального уравнения упругой линии

Под действием внешних сил, расположенных в одной из главных плоскостей прямой балки, еѐ ось искривляется в той же плоскости; при этом точки оси перемещаются. Изогнутая ось балки называется упругой линией, а перемещения точек оси балки по нормали к еѐ недеформированной оси называются прогибами балки. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/623

Визначення теплового режиму процесу компостування біосировини в камері обертового типу

One of the promising methods to dispose of agricultural bio-based raw materials is to produce compost by aerobic fermentation in rotary chambers. High efficiency of the composting process is achieved when a proper temperature mode is maintained at each phase of the process. Changes in temperature are directly related to the effective transformation of organic substrates by microorganisms and are the reason for the low quality of produced compost in terms of its agrochemical and microbiological parameters. It was established that a high-temperature regime is achieved on the condition that the amount of heat released during the biodegradation of raw materials by microorganisms is greater than the heat loss associated with the substrate aeration and surface cooling. Therefore, the time during which the fermented mass remains warm depends entirely on the substrate's physical-chemical characteristics, the parameters of the equipment, and the modes of its operation. To describe the established conditions, based on the equation of thermal balance, a mathematical model has been built. The model relates the thermal costs necessary to maintain the optimal temperature regime of the process to the substrate's moisture content and specific active heat generation, as well as to such an important thermal physical parameter of the chamber as the coefficient of heat transfer of the wall material. A rotary chamber was manufactured to investigate the thermal mode of the bio-based raw materials composting process. It has been experimentally established that the chamber walls' heat transfer coefficient of 1.6 W/(m2·°C), a value of the substrate's specific active heat generation of 9.2 W/kg, and a moisture content of 58 % provide for the thermal needs for the process with the release of 140 MJ of excess heat. The reported study could be the basis for the modernized methodology of thermal calculations of the bio-based raw materials composting process in closed fermentation chambersОдним из перспективных методов утилизации сельскохозяйственного биосырья является производство компостов путем аэробной ферментации во вращающихся камерах. Высокая эффективность процесса компостирования достигается при условии обеспечения надлежащего температурного режима на каждой из фаз процесса. Изменения температуры напрямую связаны с эффективностью трансформации микроорганизмами органических субстратов и являются причиной низкого качества производимого компоста, как по агрохимическим, так и по микробиологическим показателям. Установлено, что высокий температурный режим достигается при условии, что количество теплоты, выделенное при биодеградации сырья микроорганизмами, является большим, нежели потери теплоты, связанные с аэрацией и поверхностным охлаждением субстрата. Поэтому время, в течение которого ферментируемая масса будет оставаться разогретой, полностью зависит от физико-химических характеристик исходного субстрата, параметров оборудования и режимов его функционирования. Для описания установленных условий, исходя из уравнения теплового баланса, создана математическая модель. Модель сочетает тепловые затраты, необходимые для поддержания оптимального температурного режима процесса, с влажностью и удельным активным тепловыделением субстрата, а также с важным теплофизическим параметром камеры – коэффициентом теплопередачи материала стенки. Для проведения исследований теплового режима процесса компостирования биосырья разработана камера вращающегося типа. Экспериментально установлено: при коэффициенте теплопередачи стенки камеры 1,6 Вт/(м2·°C), величине удельного активного тепловыделения субстрата 9,2 Вт/кг влажностью 58 % обеспечиваются тепловые потребности на процесс с выделением 140 МДж избыточной теплоты. Исследования могут быть положены в основу современной методологии тепловых расчетов процесса компостирования биосырья в закрытых камерах ферментацииОдним з перспективних методів утилізації сільськогосподарської біосировини є виробництво компостів шляхом аеробної ферментації в обертових камерах. Висока ефективність процесу компостування досягається при умові забезпечення належного температурного режиму на кожній з фаз процесу. Зміни температури напряму пов’язані з ефективністю трансформації мікроорганізмами органічних субстратів і є причиною низької якості виробленого компосту за агрохімічними та мікробіологічними показниками. Встановлено, що високий температурний режим досягається при умові, що кількість теплоти, виділена під час біодеградації сировини мікроорганізмами, є більшою за втрати теплоти, пов’язані з аерацією та поверхневим охолодженням субстрату. Тому час, упродовж якого ферментована маса буде залишатися розігрітою, цілковито залежить від фізико-хімічних характеристик субстрату, параметрів обладнання та режимів його функціонування. Для опису встановлених умов, виходячи з рівняння теплового балансу, створено математичну модель. Модель поєднує теплові витрати, необхідні для підтримання оптимального температурного режиму процесу з вологістю і питомим активним тепловиділенням субстрату, а також з важливим теплофізичним параметром камери – коефіцієнтом теплопередачі матеріалу стінки. Для проведення досліджень теплового режиму процесу компостування біосировини виготовлено обертову камеру. Експериментально встановлено: при коефіцієнті теплопередачі стінки камери 1,6 Вт/(м2·°C), величині питомого активного тепловиділення субстрату 9,2 Вт/кг вологістю 58 % забезпечуються теплові потреби на процес з виділенням 140 МДж надлишкової теплоти. Дослідження можуть бути покладені в основу осучасненої методології теплових розрахунків процесу компостування біосировини в закритих камерах ферментаці

New membranes based on polyethersulfone – SlipSkin™ polymer blends with low fouling and high blood compatibility

Hemodialysis is an important therapy for treating patients with End Stage Renal Disease (ESRD). These patients visit the hospital 3 times a week and each time their blood is cleansed during 4-hour dialysis sessions using a hollow fiber membrane module; also called artificial kidney. This device mainly achieves removal of small water-soluble toxins and a limited number of middle molecules. To improve the clearance of toxins, especially middle molecules and protein bound toxins, longer treatment via nocturnal dialysis and/or the application of portable/wearable artificial kidney is required. Such therapies require application of membranes with very low fouling and very good blood compatibility. Current membranes often contain hydrophilic additives which could elute during sterilization processes and/or during long-term filtration. In this study, we propose a simple method for developing low fouling blood compatible membranes by blending of polyethersulfone (PES), a material already used for fabrication of dialysis membranes, with small amounts of SlipSkin™ (SS), a blood compatible random copolymer of hydrophilic N-vinylpyrrolidone (NVP) and hydrophobic N-butylmethacrylate (BMA). Our results show that membranes with 2 wt% of SS have high fouling resistance to proteins and middle-size molecules and very good blood compatibility, making these membranes promising for application in dialysis therapy

Основи становлення сучасного інженера

Рецензенти: Алексєєв Олександр Миколайович, д-р пед. наук, доцент, професор кафедри «Технологія машинобудування, верстати та інструменти» Сумського державного університету; Карпусь Владислав Євгенович, д-р техн. наук, професор, професор кафедри «Інженерна механіка» Національної академії Національної гвардії УкраїниУ рамках виконання програми Європейської комісії TEMPUS проекту «Модернізація вищої інженерної освіти в Грузії, Україні та Узбекистані відповідно до технологічних викликів» (ENGITEC) у навчальний процес підготовки аспірантів упроваджено міждисциплінарний навчальний модуль «Основи становлення сучасного інженера», який пройшов успішну апробацію у 2014–2015 н. р. Метою є підвищення якості підготовки й професійного виховання фахівців технічного спрямування шляхом інформування про сучасні тенденції в освіті, науці та інженерній справі, розширення світогляду аспіранта про дослідження у суміжних галузях знань. Навчальний посібник складається з чотирьох розділів, кожний з яких є взаємодоповнювальним і необхідним для становлення сучасного інженера. Так, розділ 1 інформує слухачів про тенденції в інженерній освіті, зокрема про інноваційні підходи щодо розроблення та впровадження навчальних програм підготовки, основи сталого розвитку та важливість здобуття професійних компетенцій. Розділ 2 дає вичерпну інформацію про найважливіші складові для становлення науковця та інженера в умовах сьогодення. Ефективні підходи та методи для здійснення наукової діяльності розглянуто у розділі 3, зокрема увагу приділено методам оптимізації та імовірнісним розрахункам технічних систем і виробничих процесів, автоматизованим технологіям проектування та високопродуктивним обчисленням. Розділ 4 дозволяє розширити світогляд слухачів шляхом надання інформації про актуальні наукові напрямки, технології та обладнання. Навчальний посібник призначений для інженерно-технічних і науково-педагогічних працівників та аспірантів інженерних спеціальностей вищих навчальних закладів.Розроблено в рамках виконання проекту Темпус «Модернізація вищої інженерної освіти в Грузії, Україні та Узбекистані відповідно до технологічних викликів» (ENGITEC 530244-TEMPUS-1-2012-1-SE-TEMPUS-JPCR

Теоретико-методологічні та технологічні засади системи управління ВНЗ як інноваційної

Методологічну основу дослідження становить системний підхід, що забезпечує повноту робіт для поставленої мети; кібернетичний підхід – розгляд педагогічної системи як системи управління; міждисциплінарний підхід, що визначає механізми управлінських впливів (ураховувалася педагогічна, кібернетична, управлінська, економічна наукова думка, сучасні інформаційні технології). Вивчався досвід іноземних університетів. Обґрунтовано та розроблено модель системи управління ВНЗ як інноваційну, що передбачає роль освітньої установи як випереджального фактору суспільного розвитку. Ця модель реалізується в управлінському, науково-педагогічному, інформаційно-комунікаційному й економічному складниках, взаємозв’язок яких забезпечує народження науково-педагогічними працівниками нових ідей, доведення їх до рентабельних рішень, розповсюдження в освіті, науці, виробництві. Наукові результати дослідження доведено до практичного використання у програмах підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/454

Awareness and preparedness of healthcare workers against the first wave of the COVID-19 pandemic: A cross-sectional survey across 57 countries.

BACKGROUND: Since the COVID-19 pandemic began, there have been concerns related to the preparedness of healthcare workers (HCWs). This study aimed to describe the level of awareness and preparedness of hospital HCWs at the time of the first wave. METHODS: This multinational, multicenter, cross-sectional survey was conducted among hospital HCWs from February to May 2020. We used a hierarchical logistic regression multivariate analysis to adjust the influence of variables based on awareness and preparedness. We then used association rule mining to identify relationships between HCW confidence in handling suspected COVID-19 patients and prior COVID-19 case-management training. RESULTS: We surveyed 24,653 HCWs from 371 hospitals across 57 countries and received 17,302 responses from 70.2% HCWs overall. The median COVID-19 preparedness score was 11.0 (interquartile range [IQR] = 6.0-14.0) and the median awareness score was 29.6 (IQR = 26.6-32.6). HCWs at COVID-19 designated facilities with previous outbreak experience, or HCWs who were trained for dealing with the SARS-CoV-2 outbreak, had significantly higher levels of preparedness and awareness (p<0.001). Association rule mining suggests that nurses and doctors who had a 'great-extent-of-confidence' in handling suspected COVID-19 patients had participated in COVID-19 training courses. Male participants (mean difference = 0.34; 95% CI = 0.22, 0.46; p<0.001) and nurses (mean difference = 0.67; 95% CI = 0.53, 0.81; p<0.001) had higher preparedness scores compared to women participants and doctors. INTERPRETATION: There was an unsurprising high level of awareness and preparedness among HCWs who participated in COVID-19 training courses. However, disparity existed along the lines of gender and type of HCW. It is unknown whether the difference in COVID-19 preparedness that we detected early in the pandemic may have translated into disproportionate SARS-CoV-2 burden of disease by gender or HCW type