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

АХМАДИЕВ Ф.Г., ЗИННАТУЛЛИН Н.Н. — 2014 г.

Изучена гидродинамическая обстановка в центробежном сгустителе, представляющим собой цилиндрическую трубу, разделенную продольными перегородками на определенное количество секторов. Для описания процесса разделения двухфазной смеси использованы уравнения механики гетерогенных сред, которые записаны в цилиндрической системе координат с учетом особенностей течения. Задача решается полуаналитически. Проведены численные расчеты по построенной математической модели процесса разделения.

БХАНДАРИ Е., КОЛЬЦОВА Э.М., ПОВЕТКИН А.Д., ЧАН ХЫУ КУЕ — 2014 г.

Разработана математическая модель на основе метода молекулярной динамики для описания массопереноса газа в нанопорах мембраны для любых чисел Кнудсена. Создано на основе технологии CUDA программное обеспечение для описания массопереноса в нанопорах мембран, позволяющее учитывать численность молекул в поре до 2 000 000 и проводить вычислительный эксперимент для определения влияния на характеристики процесса массопереноса изменения таких параметров, как температура и давление в поре, диаметр и длина поры, масса газа.

БЛИНОВА А.Н., БОРОДУЛЯ В.А., ДЕЛИДОВИЧ А.И., КРАСНИКОВ Д.В., КУЗНЕЦОВ В.Л., РАБИНОВИЧ О.С. — 2014 г.

Разработана нестационарная модель каталитического синтеза многослойных углеродных нанотрубок в псевдоожиженном слое в условиях резкого увеличения его объема в ходе синтеза. Модель основана на экспериментальных данных по кинетике синтеза многослойных углеродных нанотрубок на металлических катализаторах и учитывает индукционный период активации катализатора в реакторе, его дезактивацию в течение синтеза, изменение высоты слоя и массоперенос компонентов газовой фазы. Рассмотрены различные режимы периодической выгрузки продукта и загрузки катализатора в реактор и исследована динамика изменения со временем характеристик процесса в таких режимах. Определены оптимальные управляющие параметры циклических режимов работы реактора, позволяющие достигать максимальной производительности синтеза, высокой конверсии газообразного источника углерода и высокой чистоты получаемого продукта.

ПИСАРЕНКО В.Н., ПИСАРЕНКО Е.В. — 2014 г.

Выполнен анализ низкотемпературного каталитического процесса дегидратации метанола в диметиловый эфир. Подобраны эффективные сульфокатионитные катализаторы проведения реакции жидкофазной дегидратации метанола в интервале температур 90–150°C и реакции газофазной дегидратации метанола на полиоксидных катализаторах в интервале температур 130–220°C. Построены кинетические модели этих реакций и по результатам кинетических опытов оценены константы моделей. Показано соответствие построенных моделей эксперименту. Подобранные катализаторы открывают дополнительные возможности интенсификации процессов синтеза диметилового эфира из метанола и из синтез-газа, приводящие к резкому снижению себестоимости целевого продукта – диметилового эфира.

АМАНБАЕВ Т.Р. — 2014 г.

В рамках допущений механики многофазных сред построена математическая модель процесса флотации в дисперсной смеси жидкой, твердой и газовой фаз с учетом степени минерализации поверхности пузырьков. Применение построенной модели продемонстрировано на примере одномерной стационарной флотации и показано, что уравнения, описывающие процесс всплытия пузырьков являются сингулярно возмущенными (“жесткими”). Проанализировано влияние размера и концентрации пузырьков, а также объемного содержания дисперсных частиц на процесс флотации.

ДУБРОВСКИЙ Д.А., КУЛОВ Н.Н., СЕМЁНОВ И.А., УЛЬЯНОВ Б.А. — 2014 г.

Приведены теоретически обоснованные выражения оценки эффективности контактных тарелок с учетом неэквимолярности массопереноса в процессе ректификации. Приведены параметры бинарного взаимодействия компонентов для расчета равновесия между жидкостью и паром по модели UNIQUAC в шестикомпонентной смеси, состоящей из воды, метанола, аммиака, моно-, ди- и триметиламинов. Предложен подход к моделированию работы тарельчатых ректификационных колонн с учетом неэквимолярности процесса массопередачи.

ГУМНИЦКИЙ Я.М., ЛЮТА О.В. — 2014 г.

Рассмотрен процесс диффузионного переноса веществ в почвенной среде, являющийся причиной загрязнения почвы и почвенных вод. Предложены четыре теоретические математические модели массопереноса. Предложен безразмерный комплекс, являющийся мерой отношения потока биологически усвояемого компонента к молекулярно-диффузионному потоку. Для одного случая приведены экспериментальные результаты и определено значение коэффициента молекулярной диффузии в песчаной почвенной среде.

СЕРАФИМОВ Л.А., ЧЕЛЮСКИНА Т.В. — 2014 г.

Рассмотрены некоторые аспекты математического моделирования, используемого в химической технологии. Основное внимание уделено математическим моделям в дифференциальной форме, для которых необходимым этапом является исследование общих закономерностей многомерных векторных полей динамических систем, на основе которых формируется движущая сила технологического процесса. Осуществлена классификация векторных полей, используемых, в частности, в случае рассмотрения химических реакций и реакторов, процессов разделения и совмещенных реакционно-массообменных процессов. Исследования векторных полей, характерных для данного химико-технологического процесса, позволяют осмысленно приступить к численному математическому моделированию этого процесса на ЭВМ.

АХМАДИЕВ Ф.Г. — 2014 г.

Проведен краткий обзор основных подходов к решению задач многокритериальной оптимизации, их преимуществ и недостатков, вычислительных проблем при решении конкретных задач с численной реализацией. Приведены решения оптимизации трех видов специфических технологических процессов с точки зрения построения их математических моделей на основе использования различных подходов. Получены численные результаты решения задач оптимизации для рассмотренных примеров, которые использованы на практике при оптимальном оформлении соответствующих процессов.

ВОЙТОВИЧ Р., ЛИПИН A.A., ТАЛАГА Я. — 2014 г.

Представлены результаты математического моделирования турбулентного потока жидкости в аппарате с турбинной мешалкой. Исследовано влияние модели турбулентности на прогнозируемые значения параметров потока. Вычисления были выполнены, используя пакет Fluent и подход усреднения Рейнольдса для уравнений Навье–Стокса. Для замыкания системы уравнений добавлялись два уравнения, описывающих модель турбулентности. Применялись три различные модели турбулентности семейства k- : standard k- , renormalization-group k- и realizable k- . Результаты моделирования подтверждаются экспериментальными данными, полученными техникой лазерной допплеровской анемометрии.

КУДИНОВ А.Н., КУРЧАТОВ И.М., ЛАГУНЦОВ Н.И., НЕЩИМЕНКО Ю.П. — 2014 г.

Проанализирована энергоэффективность эжекторных мембранно-сорбционных гибридных систем. Проведены численные исследования разделительных характеристик различных типов гибридных систем на примере обогащения воздуха кислородом.

АКБЕРОВ Р.Р., КИРИЧЕНКО С.М., КЛИНОВ А.В., МАЛЫГИН А.В., МАРЯХИНА В.А., ФАЗЛЫЕВ А.Р., ФАРАХОВ М.И. — 2014 г.

Экспериментально исследовано первапорационное обезвоживание диэтиленгликоля с использованием керамических трубчатых мембран с гидрофильным селективным слоем из материала HybSi. Эксперименты выполнены в диапазоне температур процесса 70–90°C, давлений в пермеатной части мембранной установки от 5 до 30 мм рт. ст. и концентраций диэтиленгликоля 93.5–99.8 мас. %. Определены зависимости площади мембранной поверхности, необходимой для обезвоживания диэтиленгликоля в заданном диапазоне концентраций, от производительности, температуры процесса и вакуума.

СУКИН И.А., ЦИРЛИН А.М. — 2014 г.

Показано, что область реализуемых нагрузок колонны бинарной ректификации при подаче тепла в куб и отборе из дефлегматора характеризуется значением двух характеристических параметров. Найдена связь этих параметров с кинетикой процессов тепло- и массопереноса и составом смеси. Рассмотрены задачи о предельных возможностях процесса разделения трехкомпонентной смеси в системе из двух колонн бинарной ректификации. Получены условия для оптимального выбора порядка разделения и согласованности поверхностей тепло- и массообмена, связь предельной производительности каскада с суммарными затратами теплоты.

АЛЕКСАНОВА Е.А., КАРДОНА К.А., ЛОЩЕВ А.Г., ПИСАРЕНКО Ю.А. — 2014 г.

На примере процессов получения сложных эфиров продемонстрирована работа оптимизационного алгоритма, основанного на методе планирования эксперимента, включающего предварительный анализ числа степеней свободы. Проведен анализ числа степеней свободы как отдельных аппаратов (реакторов, реакционно-ректификационных колонн и т.д.), так и сформированных из них технологических схем. С помощью метода планирования эксперимента построены математические модели процессов и проведена их оптимизация. Показано, что в случае использования принципа совмещения для рассмотренных процессов удается достичь значительных выигрышей по энергетическим затратам. На основании проведенных исследований выдвинуто предположение о том, что совмещенный процесс обеспечивает выигрыш по энергозатратам в сравнении с рециркуляционной схемой во всех случаях, где за счет разделительной составляющей обеспечивается преимущественный отвод продуктов из зоны реакции.

МАВЛЕТКУЛОВА П.О., СЕРАФИМОВ Л.А., ЧЕЛЮСКИНА Т.В. — 2014 г.

Рассмотрены различные аспекты математического моделирования ректификации многокомпонентных смесей, общие свойства динамических систем ректификации и особенности наиболее простой математической модели, основанной на граничных слоях в каждой из фаз, в которых сосредоточено основное сопротивление массопереносу. В модели принят линейный градиент концентраций в слоях. Рассмотрена определяющая роль движущей силы, в качестве которой в модели выступает разность равновесной и рабочих нод, представленных соответствующими векторами.

СМИРНОВ А.Ю., СУЛАБЕРИДЗЕ Г.А. — 2014 г.

На основе анализа результатов серии численных экспериментов проанализированы закономерности изотопо-селективного массопереноса в ординарном прямоугольном каскаде из газовых центрифуг для разделения многокомпонентных смесей в зависимости от соотношения между внешними потоками. Показано, что отношение потоков отбора и питания оказывает заметное влияние на массоперенос компонентов разделяемой смеси по длине прямоугольного каскада, в первую очередь на компоненты с промежуточным массовым числом (в ряду массовых чисел всех компонентов разделяемой смеси). При изменении величины указанного отношения перенос промежуточных компонентов может претерпевать качественное изменение и менять направление обогащения, например от “легкого” конца каскада к “тяжелому”. Выявленные закономерности обосновывают возможности управления массопереносом промежуточных компонентов за счет изменения соотношений между внешними потоками каскада.

КУДИНОВ А.Н., КУРЧАТОВ И.М., ЛАГУНЦОВ Н.И. — 2014 г.

В газоразделительной ступени короткоцикловой адсорбции изучен массоперенос в гибридной мембранно-сорбционной системе, состоящей из соединенных последовательно ступени короткоцикловой адсорбции и мембранной ступени. В гибридной системе заполнение адсорберов происходит потоком ретентата с мембранной ступени. На основе сравнительного анализа процесса массопереноса в одиночной ступени короткоцикловой адсорбции и в гибридной системе установлены новые закономерности процесса, среди которых идентичность по значениям параметров внешних условий гибридной системы с заполнением адсорберов потоком ретентата и одиночной ступени короткоцикловой адсорбции с комбинированным заполнением адсорберов потоками продукта и питания, которая имеет ту же величину потока продукта.

ПОКРОВСКАЯ М.А., СЕМЁНОВ И.А. — 2014 г.

На основе представлений о поверхностном слое растворов поверхностно-активных веществ как о фазе с конечной толщиной предложен подход оценки параметров -моделей для бинарных смесей по данным об их поверхностном натяжении. Приведены экспериментальные данные о поверхностном натяжении во всем диапазоне концентраций для смесей ацетон–вода, метанол–вода, этанол–вода, изопропанол–вода. Для этих растворов определены параметры модели Маргулеса.

БУРУХИНА Т.Ф., ВИНОКУРОВ Е.Г., КОЛЕСНИКОВ В.А., ФАДИНА С.В. — 2014 г.

На основе материального баланса технологических растворов для электроосаждения металлических покрытий по содержанию ионов электроосаждаемого металла определен показатель устойчивости состава раствора для электроосаждения металлических покрытий – коэффициент использования электроосаждаемого металла. Получена зависимость теоретически возможного числа загрузок гальванической ванны от концентрации основного металла в составе раствора (величины ). Определены граничные значения показателя, позволяющие классифицировать технологические растворы на малоустойчивые ( 0.21) и устойчивые по составу ( 0.32). Полученные результаты целесообразно использовать при разработке и совершенствовании составов растворов для электроосаждения металлических покрытий. Данный материал позволяет принять решение владельцам и руководителям компаний и предприятий при выборе технологии электроосаждения покрытий в целях повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции и снижения негативного воздействия на окружающую среду. Устойчивые составы растворов реже подвергаются корректированию, срок эксплуатации таких растворов дольше, меньше затраты на их регенерацию и утилизацию.

ДУБОВИК А.В. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0040357114020043 Список литературы