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

ДАНИЛОВ Р.Ю., МАВЛЕТКУЛОВА П.О., СЕРАФИМОВ Л.А. — 2014 г.

Проведен сравнительный анализ режимов первого и второго заданного разделения и первого класса фракционирования при ректификации трехкомпонентных зеотропных смесей на основании критерия величины суммарного парового потока с помощью математического эксперимента. Выделены области составов, в которых определенному варианту соответствует наименьший суммарный паровой поток.

ВИНОГРАДОВ В.В., САМОХВАЛОВ Н.М. — 2014 г.

Представлены результаты исследования очистки запыленного воздуха щелевым фильтром при постоянной скорости фильтрования. Установлена связь эффективности очистки с фактором стационарности и временем пребывания запыленного потока в фильтрующем слое. Определены условия высокоэффективной очистки запыленных газов в стационарном периоде фильтрования и способ выбора необходимых параметров процесса и основных размеров аппарата.

ГОРДЕЕВ Л.С., ГОРДЕЕВА Ю.Л. — 2014 г.

Получены соотношения, формирующие область существования множественности стационарных состояний для непрерывного процесса получения молочной кислоты в ферментере с перемешиванием. Описаны алгоритмы оценки технологических показателей процесса в условиях множественности. Приведены методы и результаты расчетов для различных вариантов задания концентрации субстрата в поступающем потоке, примеры численных расчетов.

ИВАНОВА С.А., ПАВСКИЙ В.А. — 2014 г.

Предлагается стохастическая модель, исследующая процесс образования и разрушения белковой газожидкостной дисперсной системы (пены). Модель позволяет описать состояние процесса в каждый момент времени первого цикла. В качестве основы для вычисления показателей эффективности процесса пенообразования предложены математическое ожидание, дисперсия и другие моменты случайных величин, характеризующих число пузырьков в единичном объеме, а также функция, описывающая скорость разрушения пены. Модель может быть полезной при имитационном моделировании процесса пенообразования.

ДОРОХОВ И.Н., ЕФРЕМОВ А.В., ЗАХАРОВ С.Л. — 2014 г.

Опробован ранее разработанный вероятностный метод оценки пористости нанофильтрационных и обратноосмотических мембран. Предложен способ расчета селективной пористости мембран с жесткой структурой.

ПОЛЯКОВ Ю.С. — 2014 г.

Предложена дискретная кинетическая модель многослойного осаждения растворенных молекул внутри пор ультрафильтрационной мембраны. В модели учитываются изменение во времени эффекта стерического исключения растворенных молекул на входе в пору и разница в величине между коэффициентами осаждения для первого и последующих слоев, вызванная действием сил отталкивания двойных электрических слоев взвешенных и осажденных молекул. Описывающие процесс дифференциальные уравнения решены численно для случаев осаждения двух и трех слоев молекул на стенках поры. Для основного сценария процесса на практике получено намного более простое приближенное решение (ошибка ниже 10%) с помощью обобщенного метода усреднения переменного параметра. Проведены расчеты проницаемости, задерживающей способности и кривых, отражающих компромисс между селективностью и проницаемостью, на основе которых проведено сравнение для случаев покрытия стенки поры одним слоем (ленгмюровская адсорбция), двумя и тремя слоями при разных значениях коэффициента, выражающего отношение коэффициентов осаждения второго и более высоких слоев к коэффициенту осаждения для первого слоя, а также разных значениях исходного радиуса поры. Показано, что значение коэффициента осаждения для более высоких слоев осажденных молекул может оказывать сильное влияние на показатели работы мембраны. Для случая покрытия поверхности монослоем, выведены простые алгебраические уравнения для расчета кривой задерживающей способности и значения ее возможного минимума. Уравнения показывают, что поведение задерживающей способности может следовать трем сценариям: монотонно падать, монотонно расти или иметь минимум. Предложено использовать совокупность уравнений, выведенных для определения начального, минимального и стационарного значений задерживающей способности и скорости пермеата, совместно с экспериментальными кривыми компромисса между селективностью и проницаемостью для нахождения неизвестных физико-химических и геометрических параметров, необходимых для описания рассматриваемого процесса ультрафильтрации, оптимизации его технологических параметров и внесения изменений в процесс изготовления мембраны для повышения ее эффективности.

ВОРОТЫНЦЕВ В.М., МОЧАЛОВ Г.М., ТРУБЯНОВ М.М., ШАБЛЫКИН Д.Н. — 2014 г.

Исследована температурная зависимость фактора разделения насадочных ректификационных колонн периодического действия при глубокой очистке аммиака. Показано, что для ряда бинарных систем аммиак–примесь зависимость фактора разделения от температуры в области от нормальной температуры кипения до критической имеет вид кривой с максимумом. Положение максимума зависит от величины коэффициента разделения бинарной системы.

АФАНАСЬЕВ А.М., СИПЛИВЫЙ Б.Н. — 2014 г.

Для области в виде цилиндра построено асимптотическое по времени аналитическое решение системы уравнений, краевых и начальных условий, моделирующих сушку электромагнитным излучением. Решением определяется вид полей температуры и влагосодержания в периоде постоянной скорости сушки. Проведен расчет режима с максимальной интенсивностью сушки, в котором учитывается возможность перегрева материала или его разрушения от механических деформаций.

ГОГОНИН И.И. — 2014 г.

Анализируются результаты экспериментальных исследований по гидродинамике и теплообмену при испарении и кипении в пленках жидкости, орошающих пакет горизонтальных труб. Приведено сравнение экспериментальных данных с расчетом по предложенным зависимостям при испарении и кипении пленки жидкости, орошающей пакет горизонтальных труб.

ПАНЧЕНКО С.В., ШИРОКИХ Т.В. — 2014 г.

Экспериментально изучены процессы теплообмена при охлаждении печных газов движущимся шихтовым слоем. Выявлены причины и предложены меры по устранению неравномерного распределения температуры газа в подсводовом пространстве печи.

ПОЛЯНИН А.Д. — 2014 г.

Приведены некоторые точные решения линейных дифференциально-разностных уравнений тепло- и массопереноса с конечным временем релаксации. Дано точное решение одномерной задачи Стокса с периодическим граничным условием при протекании объемной химической реакции первого порядка. Описан широкий класс точных решений нелинейного дифференциально-разностного уравнения теплопроводности с источником

ВИНОГРАДОВ Г.П., ЕГЕРЕВА И.А., ПАЛЮХ Б.В. — 2014 г.

Сформулирована задача синтеза механизма управления эволюцией химико-технологической системы, использующей ее способность к самоорганизации. Разработана агентно-ориентированная модель функционирования химико-технологической системы. Описано поведение активных агентов (менеджеров, технологов, механиков и др.) по управлению модернизацией и развитием химического производства, приведен алгоритм построения множества предпочтительных состояний для долгосрочного устойчивого развития химико-технологической системы.

ГРОМОВ П.Б., КАДЫРОВА Г.И., КОПКОВА Е.К., КОРОТКОВА Г.В., ТЮРЕМНОВ А.В., ЩЕЛОКОВА Е.А. — 2014 г.

Изучены основные физико-химические свойства (плотность, вязкость и удельная электропроводность) экстрактов и взаимная растворимость фаз в экстракционных системах с высокомолекулярными одноатомными алифатическими спиртами ROH (R = C5 C10) с различной длиной и структурой углеводородного радикала в воде и водных растворах, содержащих фосфорную кислоту: ROH H2O и ROH H2O H3PO4. Установлена корреляция свойств с длиной и строением углеводородного радикала алифатического спирта и концентрацией минеральной кислоты в экстрактах.

БОРЗЕНКО Е.И., ФРОЛОВ О.Ю., ШРАГЕР Г.Р. — 2014 г.

Исследуется фонтанирующее течение вязкой жидкости, реализующееся при заполнении круглой трубы. Математическую основу рассматриваемого процесса образуют уравнения движения, неразрывности и энергии с соответствующими начальными и граничными условиями с учетом зависимости вязкости от температуры, наличия свободной границы и диссипации механической энергии. Для численного решения задачи используется конечно-разностный метод. Приводятся результаты параметрических исследований кинематических характеристик потока в зависимости от определяющих безразмерных критериев. Показаны картины течения для постановок задач с различными граничными и начальными условиями. Представлены распределения скорости и температуры в разных сечениях трубы, характеристики формы свободной поверхности. Продемонстрированы разделение потока на зону пространственного течения в окрестности свободной поверхности и одномерное течение вдали от нее, изменение формы свободной границы в зависимости от уровня диссипативного разогрева.

СЕМИН Г.А., СЕРАФИМОВ Л.А., ФРОЛКОВА А.В. — 2014 г.

Предложен новый подход к рассмотрению фазовых диаграмм расслаивающихся систем, основанный на анализе топологической структуры диаграммы расслаивания с применением теории орграфов. Также приведен анализ возможных четырехкомпонентных расслаивающихся систем, исходя из предложенного подхода.

КОВЕНСКИЙ В.И. — 2014 г.

Рассмотрена проблема численного определения параметров твердой фазы (массы, фракционного состава, потоков уноса, осаждения и слива) стационарного идеально перемешанного кипящего слоя реагирующих частиц в непрерывно действующем проточном либо непроточном реакторе, а также двух реакторах, соединенных перетоками. Предложена система уравнений, позволяющая решить данную задачу при произвольном распределении частиц по размерам в потоке подачи и любой зависимости скорости сжатия либо роста частиц от их диаметра. Получены выражения для расчета массы дисперсного материала и его фракционного состава на стадии индукции. Рассмотрена методика расчета параметров ансамбля частиц в самосогласованном реакторе. Изучены частные случаи – проточный реактор, непроточный реактор, система из двух соединенных перетоками реакторов – для различных зависимостей скорости трансформации частиц от их размера и произвольном фракционном составе потока подачи.

ГЛЕБОВ М.Б., КУЛОВ Н.Н., ЛУКЬЯНОВ В.Л., НАЛЕТОВ А.Ю., НАЛЕТОВ В.А. — 2014 г.

Проведено экспериментальное исследование десублимации диоксида углерода из газовой смеси с азотом на охлаждаемой поверхности. Экспериментальный стенд по исследованию процесса десублимации включал источник газовой смеси, измерительную ячейку, систему охлаждения, систему вакуумирования, контрольно-измерительную систему. Определены основные факторы, влияющие на степень извлечения диоксида углерода. Получены эмпирические зависимости степени извлечения диоксида углерода от параметров проведения процесса. Обсуждается возможность промышленной реализации процесса.

AMIRIMEHR A., MORAVEJI M.K., NADERY S., RAFIEE P. — 2013 г.

Computational fluid dynamics (CFD) simulation of the hydrodynamics of slug flow which is generated by air sparging in a vertical tubular membrane has been investigated. The results of simulation have been reported in the form of parameters such as shape, velocity profile, surface shear stresses and gas slug (Taylor bubble) rising velocities, and evaluated with experimental data which were presented in previous articles. This study showed that CFD modeling is able to accurately simulate the shape and velocity field around the gas slugs. Also the shear stress induced by slug flow passage and rising velocity of gas slugs for high-velocity liquid and low-velocity gas fit appropriately to values in reference data. Simulation results for gas slug rising velocity showed about 0.35–9% error in the different conditions investigated in respect to experimental data.

DEVI T.T., KUMAR B. — 2013 г.

The flow patterns (parallel, merging and diverging) of dual CD-6 impeller has been modeled using computational fluid dynamics simulation in FLUENT software compared with dual Rushton impeller. Simulated results have been verified with experimental observations on Rushton impeller. Comparison of simulated and experimental results of Rushton impeller has been observed similar flow patterns, whereas CD-6 impeller exhibits different flow pattern from the Rushton impeller in merging flow pattern. Analysis has shown that formation of flow patterns of Rushton impeller and CD-6 impeller is different in the case of merging flow pattern.

CARDONA C.A., HIGUITA J.C., PISARENKO YU. A., POSADA J.A., TAMAYO J.A. — 2013 г.

A technological scheme for producing 1,3-propanediol from raw glycerol was designed, simulated, and economically assessed. The production process was composed of three main stages, namely: glycerol purification, glycerol fermentation, and 1,3-propanediol recovery and purification. First, a typical stream of raw glycerol was purified up to 98 wt %, and then the fermentation took place in a two continuous stages process by means of a Klebsiella pneumoniae strain. For the fermentation stage, a rigorous analysis was carried out using a kinetic model considering both substrate and products inhibition. Thus, multiplicity of steady states and hysteresis loops were studied for the first fermentation stage. Also, in order to optimize both the outlet concentration of 1,3-propanediol and its productivity, three different objective functions were analyzed. As result, each objective function led to an optimal condition, such as: the highest global yield to 1,3-propanediol (0.599 mol/mol), the highest outlet concentration of 1,3-propanediol (0.512 mol/L), and the highest global productivity (1.157 ? 10-2), respectively. Then, the downstream process for 1,3-propanediol recovery and purification was designed based on a reactive-extraction process and a reactive-distillation process. This downstream process was applied to each scenario analyzed on the fermentation stage. Finally, the three scenarios were economically assessed and the lowest production cost was obtained for the third scenario. Simulation process and fermentation analysis were performed using Aspen Plus and MatLab respectively, while the economic assessment was carried out using the Aspen Icarus Process Evaluator.