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

СУРИС А.Л. — 2015 г.

Рассмотрена возможность использования метода характеристических масштабов при построении математических моделей технологических процессов, включающих нестационарный радиационный теплообмен. Приведены результаты исследований процессов нестационарного радиационного теплообмена материалов сферической и цилиндрической формы, наиболее часто используемых при построении математических моделей. Получены зависимости обобщeнных переменных при различных параметрах.

ЛАПТЕВ А.Г., ЛАПТЕВА Е.А., ФАРАХОВ Т.М. — 2015 г.

Для расчета аппаратов с хаотичными насадочными и зернистыми слоями при турбулентном режиме рассмотрены приближенные математические модели для определения касательного напряжения, толщины гидродинамического слоя и вязкого подслоя, турбулентной вязкости в ядре потока, коэффициентов переноса импульса и тепло- и массоотдачи. Представлены расчетные выражения для данных характеристик и сравнение с экспериментальными результатами различных исследователей.

ТОЛСТЫХ А.В., ШИЛЯЕВ М.И. — 2015 г.

Разработана физико-математическая модель абсорбционного массообмена жидкости и парогазовой смеси в пенном аппарате, учитывающая изменение температуры и химического состава жидкой фазы пенного слоя в динамике и кинетике всего абсорбционного процесса. В модели принято, что абсорбционные процессы в основном протекают в пузырях в период их формирования на отверстиях газораспределительной решетки пенного аппарата. Проведены расчеты тепломассообмена воды и смеси влажного воздуха и углекислого газа, а также смеси влажного воздуха и сернистого газа. Установлено, что интенсивность процессов извлечения абсорбируемых из парогазовой смеси газовых компонентов лимитируется их концентрацией в поглощающей жидкости. Уменьшение степени извлечения абсорбируемых компонентов с ростом среднерасходной скорости газа, фиксируемого в опытах, подтверждается расчетами и объясняется влиянием увеличения их концентрации в жидкости на интенсивность абсорбции, что особенно заметно для плохо растворимых газов. Результаты расчетов, проведенных на основе предложенной модели, показывают рост эффективности извлечения углекислого газа на воду с увеличением его начальной концентрации и хорошо согласуются с известными опытными данными.

БОБКОВ В.И., БОРИСОВ В.В., ДЛИ М.И., МЕШАЛКИН В.П. — 2015 г.

Работа посвящена актуальной научной проблеме моделирования теплофизических процессов теплотехнологии, осложненных неизотермическими химическими реакциями, при термической подготовке сырья в плотном слое. Представлена математическая модель тепломассообмена в реагирующем плотном слое. Проведен анализ параметров обжига фосфоритовых окатышей рассчитанных по модели и на обжиговой машине в регламентном режиме.

ЕСИНА З.Н., КОРЧУГАНОВА М.Р. — 2015 г.

В работе приведены результаты моделирования растворимости твердого тела в жидкости для органических систем на основе термодинамических принципов. Возможность оценки средних параметров сольватации, а также самоассоциации, позволяет перенести коэффициенты активности, рассчитанные для жидкой фазы, находящейся в равновесии с твердой фазой, в задачу растворимости.

ЛАПТЕВ А.Г., ЛАПТЕВА Е.А. — 2015 г.

Рассмотрена математическая модель мокрой очистки газов от дисперсных частиц в пенном слое. На основе использования теории турбулентной миграции частиц и концепции активного участка получены выражения для расчета коэффициента переноса и площади активной межфазной поверхности на тарелках. Показан пример расчета эффективности пылеочистки и сравнение с экспериментальными данными.

БАШАРОВ М.М., ЛАПТЕВ А.Г., ФАРАХОВ М.И. — 2015 г.

Рассмотрены примеры решения актуальной проблемы по модернизации промышленных массообменных аппаратов на предприятиях нефтехимического комплекса с использованием контактных насадок “Инжехим”. Представлены гидравлические и массообменные характеристики насадок и проведено сравнение с аналогами. Показаны научно-технические разработки по контактным устройствам ректификационных и абсорбционных аппаратов и их внедрение на ряде промышленных предприятий РФ. Результатами внедрений являются повышение качества выпускаемой продукции, производительности и снижение энергозатрат.

ДИЛЬМАН В.В., ЛОТХОВ В.А. — 2015 г.

Проведен анализ конвективного механизма испарения неподвижного слоя жидкости в замкнутое пространство и показано, что интенсивность испарения сравнима с интенсивностью переноса импульса в ламинарно-турбулентной области движения потоков в гладких трубах.

БРОДСКИЙ В.А., ДМИТРИЕВ Е.А., КОЛЕСНИКОВ В.А., КОМЛЯШЕВ Р.Б., ТРУШИН А.М. — 2015 г.

Применительно к микрофлотации рассмотрены гидромеханические аспекты генерации дисперсной газовой фазы электрохимическим способом и с помощью трубчатых микрофильтрационных мембран при инерционном воздействии жидкой фазы, а также стесненное движение сферических газовых частиц в поле силы тяжести. Предложены экспериментально проверенные уравнения для расчета среднего диаметра и скорости стесненного движения сферических газовых пузырьков.

ОСИПОВА Л.Э., ПОНИКАРОВ А.С., ТЕЛЯКОВ Э.Ш. — 2015 г.

На основе анализа интегрального уравнения диффузионного пограничного слоя показано, что наличие результирующего течения субстанции через поверхность раздела фаз (неэквимолярность процесса) в двухфазных системах газ (пар)–жидкость приводит к трансформации самой структуры традиционного (феноменологического) уравнения массоотдачи. Использование новой структуры, справедливой как для бинарных, так и для многокомпонентных смесей, позволяет существенно упростить подход к описанию и обобщению произвольных массообменных процессов. Справедливость структуры подтверждена на примере обобщения многочисленных опытных данных по процессам испарения и конденсации чистых веществ в инертной среде, которые являются наиболее характерными примерами неэквимолярных процессов.

АБИЕВ Р.Ш. — 2015 г.

Проанализировано влияние различия углов натекания и оттекания (явления гистерезиса смачивания) на потери давления в капиллярах (мини- и микроканалах) для систем жидкость–жидкость и жидкость–газ. Показано, что в микроканалах для случаев сплошной среды, как смачивающей стенки, так и не смачивающей, потери давления имеют положительный знак. Предложено соотношение для оценки динамического угла оттекания, являющееся монотонным продолжением аналогичного соотношения для угла натекания. Найдена область допустимых значений капиллярных чисел для указанных уравнений. Проведена оценка доли потерь давления в капиллярах за счет гистерезиса в суммарном значении потерь давления.

АЛЕКСАНЯН Г.Г., БЕРЛИН АЛ. АЛ., КОНОПЛЕВ А.А., РЫТОВ Б.Л. — 2015 г.

Из экспериментальных данных получены оценки тепловых и массогабаритных параметров кожухотрубчатого теплообменника с плотной упаковкой трубного пучка без перегородок в межтрубном пространстве при интенсификации теплообмена глубоким профилированием. Сравнение этих данных с аналогичными данными для теплообменника при интенсификации теплообмена накаткой, указывает на явное преимущество теплообменников, интенсифицированных глубоким профилированием.

АЛЕХИНА М.Б., АХНАЗАРОВА С.Л., ИВАНОВА Е.Н., КОНЬКОВА Т.В. — 2015 г.

Методами планирования эксперимента с использованием обобщенного критерия – функции желательности Харрингтона – определены оптимальные условия активации цеолитов NaX и LiX. Изучен характер влияния четырех факторов (температура, скорость нагрева, состав и удельный объем продувочного газа) на коэффициент разделения смеси азот–кислород для цеолита NaX. Установлено, что наличие диоксида углерода в продувочном газе при активации цеолита положительно влияет на коэффициент разделения, увеличивая адсорбционную емкость цеолита по азоту.

ГОНОПОЛЬСКИЙ А.М., ЗИНЯКИНА Е.В., НЕКРАСОВ Д.А., ПОКУСАЕВ Б.Г., ХРАМЦОВ Д.П. — 2015 г.

Проведено численное моделирование движения пульпы в прямой трубе на основе разработанной математической модели движения смеси жидкости и твердых частиц с использованием метода решеточных уравнений Больцмана. Модель верифицирована по данным оригинальных экспериментальных исследований коэффициентов гидравлического сопротивления при движении пульпы в трубе на выходе измельчителя. Получены зависимости коэффициента гидравлического сопротивления в зависимости от соотношения концентраций воды и твердых частиц, включая высоконасыщенные суспензии. Определены характерные профили скоростей при движении суспензий с различными числами Рейнольдса.

АМОСОВ Ю.И., БЕЛЯЕВ В.Д., КИРИЛЛОВ В.А., УРУСОВ А.Р., ШИГАРОВ А.Б. — 2015 г.

Предриформинг дизельного топлива в сочетании с последующей паровой конверсией продуктов предриформинга, интегированной с мембранным выделением водорода, является наиболее перспективным вариантом получения чистого водорода для топливных элементов. В настоящей статье рассмотрена первая часть этой проблемы, связанная с предриформингом дизельного топлива. В реакции предриформинга проведены испытания промышленных никельсодержащих катализаторов НИАП-18 (Ni – 15 мас. %, CaO – 8 мас. %, Al2O3 – 74.4 мас. %), НИАП-12-05 (Ni – 48 мас. %, Cr2O3 – 27 мас. %), НИАП-07-01 (NiO – 36 мас. %), НИАП-07-05 (NiO – 38 мас. %, Cr2O3 – 12 мас. %) и серии новых катализаторов предриформинга на базе соединений марганца и кобальта. Испытания проведены при давлениях 1, 6 и 15 атм в области температур 470–560°C, объемных скоростях 6000–12 000 ч-1. Результаты экспериментов показали, что никельсодержащие катализаторы обеспечивают состав продуктов реакции, близкий к равновесному, катализаторы на основе соединений марганца и кобальта – составы отличные от равновесия. Разработана математическая модель предриформинга дизельного топлива в адиабатическом реакторе с неподвижным слоем катализатора. Оценены параметры модели, начиная от кинетики процесса, – до расчета коэффициентов тепло- и массопереноса. Проведено сравнение результатов моделирования с литературными экспериментальными данными. Возможности математической модели продемонстрированы на примере расчетов адиабатических реакторов различной производительности.

ПОЛЯНИН А.Д. — 2015 г.

Исследуется нестационарное уравнение осесимметричного пограничного слоя с градиентом давления, записанное для функции тока. Показано, что рассматриваемое уравнение можно свести к уравнению плоского пограничного слоя с переменной вязкостью, зависящей от продольной координаты. Описан ряд новых точных решений с обобщенным и функциональным разделением переменных, допускающих представление в элементарных функциях. Все решения содержат несколько (от двух до пяти) произвольных функций. Приведены формулы, позволяющие обобщать точные решения уравнений нестационарного осесимметричного пограничного слоя, включая в них дополнительные произвольные функции. Полученные результаты справедливы для любой формы обтекаемого тела вращения (или круглой трубы переменного сечения).A nonstationary axisymmetric boundary-layer equation with a pressure gradient, which is written for the stream function, has been studied.

БЫКОВ Р.С., МЕШАЛКИН В.П., ПАНИНА Е.А. — 2015 г.

Изложены принципы разработки и функционирования диалоговой системы смысловой обработки, т.е. понимания смысла, научно-технических текстов по химической технологии реактивов и особо чистых веществ. Понимание смысла научно-технических текстов реализуется благодаря разработке специального интеллектуального обеспечения диалоговой системы, которое включает семантико-топологические модели представления знаний, а также специальные языки автоматизированной генерации смысла, т.е. понимания основных терминов, понятий и фраз ограниченного естественного языка проблемной области в виде языка внутреннего представления знаний и языка управляющих директив.

ГУСЕЙНОВА Л.В., КЕЛБАЛИЕВ Г.И., РАСУЛОВ С.Р., РЗАЕВ АБ. Г., СУЛЕЙМАНОВ Г.З. — 2015 г.

Рассматриваются проблемы моделирования явлений коагуляции и дробления частиц асфальтенов в объеме нефти и нефтяной эмульсии, в частности, определение частоты столкновения и построение функции распределения с использованием уравнения Фоккера–Планка. Предложена модель течения и фильтрации структурированной нефти в пористой среде с высоким содержанием асфальтенов, смол и парафинов. Приведены модели адсорбции асфальтенов на поверхности капель воды в процессе разделения нефтяной эмульсии.

ДЕБЕРДЕЕВ Т.Р., КАЛИНИНА Д.Ш., НАСЫРОВ И.И., САМАРИН Е.В., ТЕРЕЩЕНКО К.А., УЛИТИН Н.В. — 2015 г.

Проведено математическое моделирование кинетики, инициируемой 2,2-азобис(изобутиронитрилом) псевдоживой радикальной полимеризации бутилакрилата в присутствии тритиокарбонатов. Особенностью разработанной модели стало включение в кинетическую схему специфических стадий квадратичного обрыва интермедиатов. Адекватность модели показана сопоставлением теоретических и экспериментальных значений молекулярно-массовых характеристик полимера. В рамках модели проведен вычислительный эксперимент для определения влияния управляющих процессом факторов на молекулярно-массовые характеристики полибутилакрилата.

НЕХАЕВСКИЙ С.Ю., ОЧКИН А.В. — 2015 г.

По экспериментальным данным для системы H2O HNO3–три-н-бутилфосфат–додекан рассчитаны концентрации азотной кислоты и три-н-бутилфосфата (ТБФ) для 30 и 12% растворов ТБФ в додекане. В использованной модели предполагается образование моносольвата HNO3 · ТБФ, дисольвата HNO3 · 2ТБФ и полусольвата 2HNO3 · ТБФ. Вычислены средние квадратичные относительные отклонения расчетных данных от экспериментальных и по ним проведена оптимизация расчетных констант образования сольватов и их гидратных чисел. При этом в изученном массиве данных рассчитанные концентрации полусольвата 2HNO3 · ТБФ незначительны и ими можно пренебречь. Установлено, что экстракцию азотной кислоты 30 и 12% растворами ТБФ в додекане можно описать единым уравнением.