научный журнал по химической технологии, химической промышленности Теоретические основы химической технологии ISSN: 0040-3571

ВЯЗЬМИН А.В., ПОЛЯНИН А.Д. — 2013 г.

Описан новый точный метод построения решений трехмерных нестационарных линеаризованных уравнений вязкоупругих жидкостей общего вида, основанный на декомпозиции их на несколько более простых уравнений. Приведены формулы, позволяющие выразить решение соответствующих систем (состоящих из четырех связанных уравнений) через решения двух независимых уравнений. Для иллюстрации широких возможностей предложенного метода рассмотрены наиболее распространенные реологические модели вязкоупругих жидкостей. Предложена новая дифференциально-разностная модель вязкой жидкости с постоянным временем релаксации, которая дает конечную скорость распространения возмущений и хорошо согласуется с дифференциальными моделями вязкоупругих жидкостей Максвелла и Олдройда. Исследованы осевые движения вязкоупругих жидкостей и приведены решения некоторых гидродинамических задач.

ВЯЗЬМИН А.В., ПОЛЯНИН А.Д. — 2013 г.

Описаны дифференциально-разностные модели и уравнения теплопроводности и диффузии с конечным временем релаксации, которые дают конечную скорость распространения возмущений. Для потока тепла используется модифицированный закон Био–Фурье с запаздыванием, который приводит к дифференциально-разностному уравнению теплопроводности

СЕРАФИМОВ Л.А., ФРОЛКОВА А.В. — 2013 г.

Приведено обоснование нелокальных закономерностей динамических систем, носящих характер закона, на примере диаграмм фазового равновесия жидкость–пар.

БАБУСЕНКО Е.С., БОНДАРЬ В.В., ВИНОКУРОВ Е.Г., ГРАДОВА Н.Б., САРКИСОВ П.Д. — 2013 г.

Изучена возможность реализации нового направления – биотехнологической инженерии поверхности стекла. Исследован рост и плотность закрепления на поверхности стекла различных культур диатомовых водорослей. Представлены экспериментальные результаты подтверждающие возможность биоинженерного формирования микро- и наноструктуры поверхности стекла с помощью диатомовых водорослей.

СЕРАФИМОВ Л.А., ФРОЛКОВА А.В., ФРОЛКОВА А.К. — 2013 г.

Установлены некоторые общие свойства интегрального инварианта Пуанкаре и сепаратрических многообразий диаграмм фазовых процессов. Показано промежуточное положение тройных систем в ряду систем от бинарных до систем с любым числом компонентов.

ТОВБИН Ю.К. — 2013 г.

В рамках микроскопической гидродинамики сформулирована структура полной системы уравнений переноса массы, импульса и энергии в сильнонеравновесных условиях, когда нарушается традиционное допущение неравновесной термодинамики – условие локального равновесия. Перенос массы, импульса и энергии описан на атомно-молекулярном уровне с помощью неравновесных дискретных унарных и бинарных функций распределений (модель решеточного газа) с учетом межчастичных потенциальных взаимодействий молекул системы. Полная система уравнений включает в себя пять модифицированных уравнений гидродинамики и новые уравнения, описывающие среднеквадратичные флуктуации всех динамических переменных (плотности, компонент скорости и температуры). Построенные уравнения переноса относятся к неоднородным системам с произвольной плотностью, т.е. для жидкости и газа (пара) и границы их раздела. Обсуждены условия перехода к традиционным уравнениям переноса и связь построенных уравнений с существующими способами учета пульсаций скоростей.

КУЗНЕЦОВА Т.В., МЕШАЛКИН В.П., САРКИСОВ П.Д., СИВКОВ С.П. — 2013 г.

С помощью метода минимизации потенциала Гиббса результирующей химической реакции определен оптимальный состав сырьевых смесей для получения высокоогнеупорных алюмомагнезиальных цементов. Полученный в результате обжига клинкер по своему минералогическому составу практически точно соответствует наиболее вероятному составу, предсказанному на основании термодинамических расчетов.

БИКМУРЗИН А.Р., НИЗАМОВ И.И., ОСИПОВА Л.Э., ТАРЕНКО Б.И., ТЕЛЯКОВ Э.Ш. — 2013 г.

Сопоставлены известные способы расчета многокомпонентной диффузии. Основное внимание при этом уделено анализу матричных методов описания диффузии, которые заметно выигрывают у аналитических решений в плане универсальности описания и простоты алгоритмизации расчетной процедуры. Проанализированы приемы расчета элементов матрицы многокомпонентной диффузии и разработан алгоритм расчета динамики формирования концентрационного профиля в трубке Стефана при диффузии многокомпонентной смеси через слой инертного газа.

КУЛОВ Н.Н., СЕМЁНОВ И.А., УЛЬЯНОВ Б.А. — 2013 г.

На основе решения дифференциального уравнения движения несжимаемой жидкости методом конечных разностей изучено распространение волн, возникающих в среде при вибрациях твердой поверхности. Отмечено, что в рассматриваемом процессе можно выделить два характерных режима затухания колебаний: без образования и с образованием стационарного потока жидкости. Экспериментальные исследования показали, что режим процесса определяется критическим значением модифицированного числа Рейнольдса ReСr = 0.62 ± 0.04.

БАБАК В.Н., ДИДЕНКО Л.П., ЗАКИЕВ С.Е. — 2013 г.

Представлены экспериментальные данные и предложена математическая модель транспорта водорода через палладиевый мембранный модуль. Основным рабочим элементом мембранного модуля является палладиевая фольга, зафиксированная с двух сторон металлической сеткой тонкого плетения, предотвращающей разрушение фольги из-за разности приложенных внешних давлений. Показано, что в условиях проведения экспериментов влиянием поддерживающих металлических сеток на процесс можно пренебречь. Получено выражение для потока водорода через фольгу в зависимости от ее толщины и приложенных давлений. В частности, показано, что при достаточно больших давлениях поток водорода подчиняется известному закону Сиверта, т.е. лимитируется диффузией протонов в решетке палладиевого слоя, а при малых – процессами адсорбции–десорбции на поверхности фольги. На основе проведенных экспериментов в мембранном модуле уточнено значение предэкспоненциального множителя в законе Сиверта для чистых палладиевых мембран.

ДРАННИКОВ А.В., САЙКО Д.С., ШАТУНОВА Н.В., ШЕВЦОВ А. — 2013 г.

Приведено уточненное решение краевой задачи теплопроводности гранулы в аппаратах со взвешенным слоем, в частности, распылительной сушки мелкодисперсного гранулированного комбикорма при его орошении раствором. Проведено сравнение полученных результатов с известными.

ТАЗЕТДИНОВ Б.И., ШАГАПОВ В.Ш. — 2013 г.

Рассмотрен процесс разложения газогидрата метана при атмосферном давлении, находящегося в перегретом состоянии по отношению к равновесной температуре (TS = 193 K) при положительных (T0 > 273 K) и отрицательных температурах (T0 > 273 K) в соответствии с имеющимися экспериментальными данными. Причем в области отрицательных температур выделены два температурных диапазона (193 K < T0 < 240 K и 240 K T0 < 273 K), а в области положительных температур – один (T0 > 273 K). Для диапазона низких отрицательных температур при построении теоретической модели принято, что основным доминирующим фактором, определяющим интенсивность разложения газогидрата на лед и газ, является кинетика аррениусовского типа и кондуктивный теплоперенос. Причем здесь рассмотрены две схемы разложения – фронтальная и объемная. Для диапазона высоких отрицательных температур, где в опытах наблюдается эффект аномальной консервации, в теоретической модели принято, что процесс выхода газа из состава гидрата лимитируется диффузионным механизмом переноса газа через твердую фазу или поверхностную корку льда. В области положительных температур принято, что скорость разложения определяется интенсивностью потока тепла через стекающий слой водяной пленки, образованной за счет разложения гидрата. Расчеты проводились при различных начальных и граничных температурах, результаты которых анализировались и сопоставлялись применительно к имеющимся экспериментальным данным.

БОЛЬШАГИН Е.Ю., РОЛДУГИН В.И. — 2013 г.

Проведено численное моделирование процессов зарождения и роста наночастиц в гетерогенной среде (например, в растворе полимера или пористой полимерной матрице) в присутствии поверхностно-активного вещества (ПАВ). Гетерогенная среда смоделирована системой пор, ограничивающих область формирования наночастиц. Предполагалось, что молекулы ПАВ, изначально присутствующие в системе, адсорбируются на поверхности наночастиц и замедляют их рост в пересыщенном растворе. При достижении определенной степени заполнения поверхности молекулами ПАВ происходит полная блокировка наночастиц, и они прекращают свой рост. Показано, что степень гетерогенности и величина концентрации ПАВ существенным образом сказываются и на среднем размере наночастиц, и на характере их распределения по размерам.

ГЕНЕРАЛОВ М.Б. — 2013 г.

Предложен механизм структурообразования при кристаллизации капель бинарных эвтектических растворов в криогенных жидкостях. Получены теоретические выражения для определения скорости роста кристаллитов и размера образующихся нанокристаллов. Проведено сопоставление расчетных значений размеров образующихся нанокристаллов с данными экспериментальных исследований.

КУЛОВ Н.Н., МЯСНИКОВ С.К., ЧИПРЯКОВА А.П. — 2013 г.

Проведен анализ литературных данных по растворимости и кинетике химического (реагентного) осаждения карбоната кальция и гидроксида магния. Рассмотрены возможные причины значительных расхождений имеющихся данных. С помощью разных методов исследована кинетика гомогенной и гетерогенной кристаллизации карбоната кальция и гидроксида магния при реагентном осаждении. Показано, что применение гетерогенной кристаллизации на затравочных частицах, предварительно обработанных в ультразвуковом поле, на порядок повышает скорость кристаллизации. Изучена кинетика нуклеации – исследовано влияние пересыщения и температуры на индукционный период при гомогенном и гетерогенном зарождении кристаллов CaCO3 и Mg(OH)2. Определены энергетические характеристики нуклеации – межфазное натяжение (поверхностная энергия) и энергия активации. Использование активированных ультразвуком мелкодисперсных частиц позволяет значительно снизить энергетический барьер для нуклеации.

БУТУСОВ О.Б., МЕШАЛКИН В.П., ПОПОВ Д.В., ТЮКАЕВ Д.А. — 2013 г.

Разработаны математические и компьютерные модели распространения радиоактивных загрязнений в окружающей среде при разрушениях геологических хранилищ радиоактивных отходов с учетом интервальной неопределенности ряда физико-химических параметров распространения радиоактивных загрязнений в окружающей среде (скорость подъема подземных вод с радиоактивных отходов и коэффициенты диффузии радиоактивных загрязнений в геологическом слое). Результаты компьютерного моделирования показали, что основными характеристиками распространения радиоактивных загрязнений в окружающей среде являются: периоды полураспада радиоактивных отходов, скорости вытекания радиоактивных загрязнений из хранилища и скорости адвекции радиоактивных загрязнений в направлении земной поверхности. Эти характеристики распространения радиоактивных загрязнений в окружающей среде должны учитываться при проектировании надежных геологических хранилищ радиоактивных отходов. В результате компьютерного моделирования распространения радиоактивного загрязнения установлено, что для минимизации дозы радиоактивных загрязнений необходимо, чтобы периоды герметичности геологических хранилищ были больше или приблизительно равны периодам полураспада радиоактивного загрязнения.

БУТУСОВ О.Б., МЕШАЛКИН В.П., ПАШАЕВ В.Б., САРКИСОВ П.Д., СЕВАСТЬЯНОВ В.Г. — 2013 г.

С использованием методов и комплексов программ компьютерного молекулярного дизайна проведено молекулярно-динамическое моделирование кристаллической системы карбида кремния при различных температурах. Получены графики радиальных функций распределения для пар атомов Si–C, а также конфигурации атомов в кристаллической системе при различных температурах. Исследована зависимость температуры плавления кристаллической системы SiC от характеристик начальной кристаллической структуры в приближении заданного потенциала Терзофа и молекулярного ансамбля при постоянном числе частиц, давлении и температуре.

ВОЙНОВ Н.А., ЖУКОВА О.П., ЛЕДНИК С.А., НИКОЛАЕВ Н.А. — 2013 г.

Представлены результаты исследования массообмена в газожидкостном слое на вихревых контактных ступенях с тангенциальными завихрителями. Получены зависимости для расчета коэффициентов массоотдачи и определения эффективности по Мерфри.

АХМАДИЕВ Ф.Г., ГИЗЗЯТОВ Р.Ф., КИЯМОВ Х.Г. — 2013 г.

Построена математическая модель кинетики тонкослойного разделения зернистых материалов по размерам на многоярусных ситовых классификаторах на основе теории марковских процессов. Для построения кинетических уравнений вычислена вероятность просеивания в ячейку в зависимости от формы и размеров отверстий сит и частиц разделяемого материала с учетом влияния относительной скорости их движения. По сходовым остаткам с сит проведена идентификация кинетических моделей и проведены численные расчеты, определена эффективность разделения.

МЕЛАМЕД Л.Э., ТРОПКИНА А.И. — 2013 г.

Разработаны методы локализации для решения задач гидродинамики сложных систем (включающих, в частности, загруженные течения и зернистые слои), основанные на применении компьютерных расчетов и использовании внутренних свойств и особенностей получаемых решений. Объектами локализации могут являться как элементы конструкции, так и элементы структуры потока и даже исходные уравнения математической постановки задачи. Выбор объекта локализации целиком определяется целью исследования. Использование методов локализации обеспечивает эффективное решение поставленной гидродинамической задачи без потери точности.