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

ЖАВОРОНКОВ В.А., КАЗЕНИН Д.А., ПЕТРОВ И.А., ЧЕПУРА И.В. — 2008 г.

Исследованы гидродинамические и массообменные процессы в аппаратах полостного типа с гибкими мешалками промышленного масштаба. Экспериментально получены критериальные зависимости, позволяющие провести расчет энергозатрат и массообменных характеристик при проектировании аппарата с мешалкой для ламинарного и турбулентного режимов течения. Экспериментально определена в широком диапазоне чисел Рейнольдса зависимость мощности, затрачиваемой на перемешивание, от параметров процесса (числа лопастей, частоты вращения мешалки, вязкости перемешиваемой жидкости). Экспериментально измерено радиальное распределение окружных скоростей и получено соотношение, обобщающее эти экспериментальные данные для различных частот вращения мешалки. Предложена формула, в которой используется значение скоростного лага, определенного по экстраполяции измерений профиля окружной скорости жидкости. В рамках теории обновления поверхности предложен вариант оценки времени контакта фаз.

ДАНИЛОВ Р.Ю., ПЕТЛЮК Ф.Б., СЕРАФИМОВ Л.А. — 2008 г.

Показана связь расположения траекторий обратимой ректификации со структурой пучков секций адиабатических двух- и трехсекционных колонн. Подробно описан алгоритм построения деревьев траекторий обратимой ректификации в концентрационном симплексе. На многочисленных расчетных примерах для зеотропных и азеотропных смесей показаны особенности расположения траекторий обратимой и адиабатической ректификации.

БОЛДЫРЕВ В.В., ЛАПШИН О.В., СМОЛЯКОВ В.К. — 2008 г.

Исследованы два режима механохимического синтеза: одностадийный и важный в практическом отношении случай двухстадийного синтеза, когда на первой стадии происходит в основном механоактивация гетерогенной системы, а на второй – собственно синтез. Найдены и проверены численным счетом аналитические соотношения, определяющие динамику двухстадийного синтеза. На основании полученных формул предложены способы определения эффективных кинетических констант и всех параметров математической модели по экспериментальным данным (метод обратной задачи).

БЕЛЯЕВА Н.А., СТЕЛЬМАХ Л.С., СТОЛИН А.М. — 2008 г.

Представлена математическая модель твердофазной экструзии сжимаемого полимерного материала. Новизна модели состоит в учете реального реологического поведения материала и кинетики структурообразования. Рассмотрены два типа граничных условий на плунжере пресса. Решение системы определяющих уравнений проведено с использованием лагранжевых координат. Для описания вязкоупругого поведения материала используется обобщенная модель Максвелла. Приведены результаты численного эксперимента, показывающие, что неустойчивый режим течения может наблюдаться как в области больших скоростей, так и в области малых скоростей выдавливания материала.

БАБЕНКО Ю.И., ИВАНОВ Е.В. — 2008 г.

Рассмотрены четыре модельные задачи, описывающие процесс экстрагирования из различных систем капилляров в замкнутый объем. Для всех исследованных случаев найдены асимптотические зависимости для относительного выхода в извлечение на заключительной стадии процесса. Проведено сравнение с экспериментальными данными.

ДВОРЕЦКИЙ Д.С., ДВОРЕЦКИЙ С.И., ОСТРОВСКИЙ Г.М. — 2008 г.

Формализована стратегия интегрированного проектирования энерго- и ресурсосберегающих химико-технологических процессов и систем автоматического управления их режимами при наличии неопределенности физико-химических и технологических исходных данных. Разработана многоэтапная итерационная процедура решения задач интегрированного проектирования: генерирование альтернативных вариантов химико-технологических процессов, удовлетворяющих условиям гибкости в “жесткой” и (или) “мягкой” формах и выбор режимных (управляющих) воздействий; синтез альтернатив-ных вариантов систем автоматического управления режимами химико-технологических процессов и выбор наилучшего варианта системы управления; попарное сравнение допустимых автоматизированных комплексов “химико-технологический процесс – система автоматического управления” и выбор наилучшего варианта по критерию, учитывающему как показатели энерго- и ресурсосбережения, так и качество управления (решаются одно- и (или) двухэтапные задачи стохастической оптимизации с “жесткими” и (или) “мягкими” ограничениями). Приведен пример интегрированного проектирования гибкого непрерывного процесса синтеза азопигментов и системы автоматической стабилизации оптимальных статических режимов.

ГОРДЕЕВ Л.С., ДОРОФЕЕВА М.И., КОЛЬЦОВА Э.М. — 2008 г.

Изучен механизм роста кристаллов сульфата аммония. Получена математическая модель непрерывного процесса кристаллизации в лабораторном FC-кристаллизаторе с учетом представленной ранее модели измельчения кристаллов. Разработана математическая модель процесса массовой кристаллизации сульфата аммония в промышленном кристаллизаторе с принудительной циркуляцией трех лопастным осевым пропеллерным насосом, учитывающая столкновения кристаллов с его лопастями. Подобран оптимальный режим работы промышленной установки и выбраны характеристики осевого пропеллерного насоса и его режим работы для получения кристаллов заданного размера при минимальном расходе энергии.

АКИМОВ В.В., ДМИТРИЕВ Е.А., ТРУШИН А.М. — 2008 г.

Рассмотрен процесс барботажа на ситчатых и решетчатых тарелках. Из энергетического баланса барботажного слоя получено теоретическое уравнение для расчета величины среднего газосодержания на тарелках барботажных колонн. Результаты расчета, проведенного на основе полученного уравнения, сопоставлены с экспериментальными данными по среднему газосодержанию на ситчатых и решетчатых тарелках для систем газ–вода и газ–органическая жидкость. Проведено сравнение полученного уравнения с некоторыми эмпирическими и теоретическими зависимостями.

ЕРОФЕЕВ В.И., КОВАЛЬ Л.М., САФРОНОВА С.С. — 2008 г.

Исследована каталитическая активность Ga-содержащих цеолитных катализаторов типа ZSM-5 в процессе совместной конверсии метанола и пропан-бутановой фракции. Показано, что модифицирование высококремнеземного цеолита Ga и Ga + Pt приводит, с ростом температуры процесса, к увеличению степени конверсии пропан-бутановой фракции и выходу ароматических углеводородов. Такое поведение модифицированных образцов обусловлено изменениями в их пористой структуре, кислотных свойствах, а также в увеличении адсорбционной способности в отношении метанола и пропана.

БОРУЦКИЙ П.Н., ГЛУШАЧЕНКОВА Е.А., КИНЯКИН А.С., ПИСАРЕНКО Ю.А., ШУВАЛОВ А.С. — 2008 г.

Исследованы кинетические закономерности низкотемпературной изомеризации н-гексана в изотермическом реакторе проточного типа с неподвижным слоем хлорированного алюмоплатинового катализатора НИП-3А в условиях одновременного существования жидкой и паровой фаз. Определены оптимальные условия изомеризации н-гексана и предложены уравнения для описания кинетики реакции.

ВОРОТЫНЦЕВ В.М., КОЛОТИЛОВА М.А., КОРОЛЕВА А.В., МОЧАЛОВ Г.М., СУВОРОВ С.С., ШАРОВ А.Ю. — 2008 г.

Приведены результаты теоретического и экспериментального исследования кинетики процесса выделения дихлорсилана из смеси летучих хлорсиланов, а также процесса его глубокой очистки методом периодической ректификации. Предложена математическая модель процессов. Показано, что данная модель и ее расчетный базис достаточно адекватно описывают оба процесса. Полученные экспериментальные и теоретические данные позволили организовать процесс концентрирования и глубокой очистки с наибольшей производительностью при заданной чистоте продукта.

ПИСАРЕНКО В.Н., ПИСАРЕНКО Е.В. — 2008 г.

Изучена кинетика реакции синтеза олефинов из диметилового эфира и метанола. Построена кинетическая модель исследуемой 9-маршрутной реакции. По экспериментальным данным оценены константы модели. Показано соответствие модели результатам эксперимента.

ДИЛЬМАН В.В. — 2008 г.

Рассматривается комбинированный метод расчета диффузии с инертным газом, мольный поток которого равен нулю. Из трех уравнений Стефана–Максвелла используется лишь уравнение для инертного газа. Это уравнение сводится к обыкновенному линейному дифференциальному уравнению первого порядка и имеет простое решение. Замыкание уравнений для инертного газа производится с помощью модифицированного первого закона Фика. Этот метод позволяет существенно упростить исследование и расчет многокомпонентной диффузии. Сравнение с экспериментальными данными, взятыми из литературы, показало, что расхождение опытных и расчетных точек для трехкомпонентной смеси находится в пределах погрешности эксперимента.

БУТУСОВ О.Б., МЕШАЛКИН В.П. — 2008 г.

Разработаны компьютерная модель и алгоритмы прогнозирования и анализа несжимаемых нестационарных газовых потоков в типовых узлах сложных трубопроводов кругового сечения. Показано, что для обеспечения вибрационной безопасности и надежности сложных трубопроводов наиболее целесообразно применять трехмерное компьютерное моделирование распределений скоростей, давления и температуры по различным сечениям трубопровода. Показано, что разработанная трехмерная компьютерная модель и полученные результаты могут быть использованы для расчета комплексных интегральных показателей нестационарных газовых течений в узлах сложного трубопровода.

БУТУСОВ О.Б., МЕШАЛКИН В.П. — 2008 г.

Проведен анализ турбулентных структур для двухмерных модельных газовых течений в узле сложного трубопровода типа конфузор, основанный на компьютерном расчете морфометрических показателей текстуры для двухмерных полей энергии с использованием вейвлет-преобразований. Предложена новая процедура компьютерного анализа структуры турбулентности нестационарных газовых потоков в узлах сложных трубопроводов, основными этапами которой являются: декомпозиция исходного изображения газового потока на низкочастотную и высокочастотные составляющие с помощью дискретного вейвлет-преобразования; расчет текстурных показателей для высокочастотной компоненты; бинарная декомпозиция и расчет морфометрических показателей для текстурных изображений. Предложена новая система интегральных показателей турбулентной структуры нестационарных газовых потоков в трубопроводах, компьютерный расчет которых основан на использовании бинарной декомпозиции текстурных изображений характеристик газовых потоков и морфометрических измерениях параметров гидродинамических объектов на сечениях бинаризации.

ТАРАСОВ В.В. — 2008 г.

Проведена операция линеаризации кинетических кривых на примере обесцвечивания красителей прямого зеленого и метиленового голубого, а также гуминовых кислот. Показано, что кинетические кривые могут быть линеаризированы в координатах время–корень квадратный из отрицательного логарифма приведенного оптического поглощения света или концентрации озона. Это открывает простую возможность моделирования и оптимизации процессов озонирования.

ГЛАДДЕН Л.Ф., ДЭВИДСОН ДЖ. Ф., МАНТЛЕ М.Д., МУЛЛЕР С.Р., СЕДЕРМАН А. ДЖ., ХОЛЛАНД Д. ДЖ. — 2008 г.

. Результаты показывают, что большая частица движется вверх со скоростью, составляющей некоторую долю скорости пузыря, и перемещается либо в следе за пузырями, либо на “носовой” части пузырей. Эти результаты пригодны для горения больших частиц, содержащих летучие компоненты, в мусоросжигателе с псевдоожиженным слоем. м разрешение приблизительно 2 мс. Частицы содержали жидкость, подвижные молекулы которой имеют более благоприятные времена релаксации (T1, T2 и чем в случае твердых частиц, что способствовало быстрым магнитно-резонансным измерениям. Использовали семена диаметром 0.5–2 мм, содержащие масло, и полые пластиковые сферы диаметром 1–10 мм, заполненные водой. Сообщается об изучении четырех аспектов псевдоожиженных слоев: 1. Магнитно-резонансные измерения частот схлопывания пузырей показывают, что колебания давления вблизи распределителя близко коррелируют со схлопыванием пузырей на поверхности слоя. 2. Для измерения средней порозности использовали два метода магнитного резонанса: одноточечное отображение и спиновое эхо. Эти методы хорошо согласуются: оба показывают высокую порозность в центре слоя и низкую порозность около стенки, что согласуется с циркуляцией “Гольфстрим”, вызываемой пузырями. 3. C помощью магнитного резонанса были измерены флуктуации скорости частицы в “двухмерном” слое (поперечное сечение 44 мм ? 10 мм). Полученные данные отлично согласуются с результатами моделирования тех же самых частиц (диаметром 1.2 мм) в том же самом “двухмерном” слое методом дискретных элементов, таким образом давая редкую проверку правильности прогнозов метода дискретных элементов. 4. С помощью магнитного резонанса наблюдали движение одиночной частицы (диаметром 10 мм) в псевдоожиженном слое частиц диаметром 1.2 мм: частица диаметром 10 мм содержала воду с примесью хлорида гадолиния, чтобы уменьшить время релаксации T1. Результаты показывают, что большая частица движется вверх со скоростью, составляющей некоторую долю скорости пузыря, и перемещается либо в следе за пузырями, либо на “носовой” части пузырей. Эти результаты пригодны для горения больших частиц, содержащих летучие компоненты, в мусоросжигателе с псевдоожиженным слоем.

БОЛДЫРЕВ В.В., ЛАПШИН О.В., СМОЛЯКОВ В.К. — 2008 г.

Развиты физические представления и построена математическая модель механохимического синтеза в макроскопическом приближении. Проведен анализ модели аналитическими методами. Исследован синтез в предварительно активированной системе (двустадийный синтез) и в механореакторе (одностадийный синтез). Получены соотношения, определяющие характеристики процесса. Точность аналитических оценок проверена численным моделированием.

НЕКРАСОВ А.К., НЕКРАСОВА Е.И., ХОЛПАНОВ Л.П. — 2008 г.

Проведено математическое моделирование движения монодисперсных сферических частиц в гетерогенной среде при неизотермической свободной конвекции несущей вязкой несжимаемой жидкости в цилиндрическом реакторе с неоднородным распределением температуры на стенках. Математическое моделирование базировалось на совместном решении уравнений Навье–Стокса для несущей жидкости в приближении Буссинеска, записанных в переменных Эйлера, и уравнений для дисперсной частицы, записанных в переменных Лагранжа. Система уравнений Навье–Стокса решена в переменных “вихрь–функция тока” с использованием неявной конечно-разностной схемы переменных направлений. Для конвективных членов в уравнении вихря использована монотонная аппроксимация А.А. Самарского. Результаты расчетов представлены в виде эволюции значений вихря, функции тока, температуры и траектории движения частицы.

АМАНБАЕВ Т.Р. — 2008 г.

Предложен метод расчета коэффициента захвата мелких частиц (пыли) каплей, позволяющий учесть влияние поверхностного натяжения и гидродинамического сопротивления при погружении частиц в каплю. Получена зависимость критической скорости частиц, необходимой для преодоления сил поверхностного натяжения и сопротивления давления, от определяющих параметров. Показано существование критического числа Стокса, разграничивающего области наличия и отсутствия захвата частиц каплей. Проведено сравнение расчетных зависимостей коэффициента захвата от числа Стокса с экспериментальными данными. Установлено, что, по сравнению с известным способом, полученная предлагаемым методом зависимость лучше описывает экспериментальные данные.