Архив

С позиций классической теории горения проведен анализ электротеплового взрыва (ЭТВ) гетерогенных конден- сированных систем. ЭТВ является одним из вариантов динамического теплового взрыва, при котором экзотермиче- ская реакция протекает в условиях нагрева вещества путем пропускания электрического тока. Скорость твердофазно- го взаимодействия реагентов в конденсированных смесях очень мала вследствие низких значений коэффициентов диффузии и неразвитой площади контактов твердых частиц. Резкое ускорение реакции возникает при плавлении од- ного из реагентов и его растекании в поровом пространстве. В приближении пренебрежимо малой скорости взаимо- действия твердофазных реагентов получены оценки основных характеристик электротеплового взрыва. Определена критическая мощность тока, разделяющая стационарный и взрывной режимы протекания процесса, рассчитан период индукции взрыва, дана оценка максимальной температуры продуктов реакции. Показано, что ЭТВ в смесях тугоплав- ких реагентов может приводить к экстремально высоким значениям температуры реагирующей среды.

Технологическое наследование эксплуатационных свойств в процессах изготовления, эксплуатации и восстанов- ления деталей машин предложено описывать графом, отражающим коэффициенты передачи и взаимовлияния физико- механических и геометрических параметров. Рассмотрены методы технологического управления наследованием экс- плуатационных свойств деталей, включающие: измерения параметров наиболее ответственных деталей; определение механизмов технологического наследования на основе коэффициентов передачи и взаимовлияния эксплуатационных свойств; анализ технологических барьеров при интенсивных воздействиях потоками энергии; разработку мероприятий по управлению технологическими процессами.

Углеродные структуры с развитой пористостью получают физической или химической активацией исходных уг- леродсодержащих материалов. Физическая активация проводится при температуре 800…900 °С. Для химической ак- тивации предложено достаточно большое число реагентов: фосфорная кислота, хлорид цинка, сульфид калия, карбо- нат калия и др. Все описанные технологии направлены на увеличение удельной поверхности и пористости исходных углеродных наноматериалов. Дано описание технологии синтеза веществ, предположительно кумуленовой структуры, основанной на поли- конденсации гексаметилтетрамина в безводной серной кислоте. Изменение режимов термообработки позволяет ин- тенсифицировать процесс полимеризации, в результате чего продукты синтеза становятся нерастворимыми в водной среде. Исследована возможность использования УНТ в качестве модификатора исходной структуры композита. Полученные вещества активировали гидроксидом калия. Анализ удельной поверхности синтезированных мате- риалов показал аномально высокие значения (4288…5346 м2/г). При увеличении количества активирующего реагента (гидроксид калия) для всех углеродных структур наблюдается уширение пор. Активированные материалы могут быть использованы в качестве эффективных адсорбентов, электродных материалов для химических источников тока.

Выполнены экспериментальные исследования формоустойчивости теплоаккумулирующих гранул наномодифи- цированного парафина в управляемом электромагнитном поле. Изучены свойства магнитной восприимчивости нано- модифицированного парафина, его электро- и теплофизические характеристики при температуре фазового перехода, а также поведение модифицированного парафина в условиях жидких сред (глицерин, дистиллированная вода, эти- ленгликоль, пропиленгликоль и минеральное моторное масло) в управляемом электромагнитном поле. Получены экс- периментальные данные о влиянии различных типов УНТ синтезированных на Ni/0,3MgO; Ni/0,5MgO; Ni/0,16MgO на теплопроводность и теплоемкость наномодифицированного парафина. Установлено влияние УНТ на плотность гранулированных теплоаккумулирующих гранул наномодифицированного парафина и последующее распределение в различных типах жидкостей. Исследовано распределение температурного поля на поверхности жидкости, содержа- щей теплоаккумулирующие гранулы наномодифицированного парафина в управляемом магнитном поле.

На примере поршневых двигателей внутреннего сгорания рассмотрены вопросы повышения эффективности теп- ловых машин. Продемонстрирована перспективность применения водных композиций дизельного топлива, показаны достоинства и недостатки существующих методов получения таких композиций. Особое внимание уделено примене- нию метода интенсивной механоактивации для получения стабильных водных эмульсий дизельного топлива. Пред- ставлены результаты сравнительных испытаний таких водотопливных эмульсий. Представлены также результаты экспериментального исследования структуры и температурных режимов одиночных капель различных дизтоплив и водотопливной эмульсии (33 % воды) при их воспламенении в воздушной среде при атмосферном давлении.

Гидроизоляционные ПВХ-мембраны широко используются в качестве кровельных материалов. При таких усло- виях эксплуатации ПВХ-мембраны подвержены старению под влиянием различных факторов среды: температуры и влажности воздуха, ультрафиолетового излучения, механических нагрузок. Целью работы является исследование физико-механических свойств с учетом влияния характерных агрессивных воздействий и оценка долговечности ПВХ- мембран, используемых в качестве кровельных материалов. Рассмотрен механизм процессов деструкции полимеров и полимерных композитов, подверженных старению под влиянием температуры и влажности воздуха, ультрафиолетового излучения, механических нагрузок. Получены значе- ния прочностных характеристик и коэффициентов линейного термического расширения ПВХ-мембран с учетом воз- действия УФ-излучения. Доказано, что при использовании ПВХ-мембран в качестве кровельного покрытия необходимо учитывать возможность термического расширения под влиянием высоких температур и повышение пластичности. Проведена оценка долговечности ПВХ-мембран без учета внешних атмосферных и климатических воздействий с позиции термофлуктуационной теории прочности твердых тел. На основании полученных значений физических констант выведены закономерности, позволяющие прогнозировать параметры работоспособности материала с учетом внешних воздействий при заданных значениях напряжения, температуры и времени эксплуатации.

Создание новых и модернизация существующих многоассортиментных производств невозможно без разработки современной технологической аппаратуры, реализующей, как правило, инновационные технологические процессы. Система принятия решений в этом случае представляет собой многоуровневую иерархическую систему взаимосвя- занных локальных задач, которая должна обеспечиваться информацией различного характера, хранением и обработ- кой результатов решения локальных задач, формированием проектной документации, необходимой для изготовления технологических аппаратов, при минимальном участии человека и др. Для выполнения таких функций должна быть создана система информационной поддержки принятия решений (ИППР), которая обеспечивает ускорение процессов принятия решений, исключение ошибок при передаче информа- ции между локальными задачами принятия проектных решений, формализацию знаний предметной области, их обра- ботку и хранение, сокращение численности конструкторских и технологических служб предприятий. Существующие системы ИППР при разработке технологических аппаратов имеют принципиальные недостатки, главный из которых отсутствие возможности принятия решений с использованием знаний предметной области, что на практике компенси- руется увеличением численности конструкторских отделов предприятий. Научная проблема создания системы ИППР заключается в разработке методологии на базе информационных моделей объектов, допущений, большого числа ограничений, принципов, методов, алгоритмов, современных форм представления информации и ее обработки, при- менение которой позволит повысить эффективность процесса разработки аппаратов (сокращение длительности разра- ботки, увеличение производительности труда разработчиков и сокращение их числа).

Проанализированы способы получения мало- и многослойного графена в машинах, у которых главным рабочим органом является гладкий вращающейся барабан. Рассмотрены возможные механизмы расслаивания частиц кристал- лического графита. Дано обоснование, что наиболее экономичным является способ расслаивания графита только за счет сдвигающих усилий. Рассмотрена новая конструкция стержневой мельницы, в которой на частицы графита дей- ствуют только сдвигающие усилия. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния геометриче- ских и режимных параметров на интенсивность процесса сдвиговой эксфолиации. Получена зависимость для расчета производительности барабанной стержневой мельницы. Разработан параметрический ряд мельниц с производитель- ностью по мало- и многослойному графену от 0,077 до 0,884 г/ч.

Рассмотрены основы методологии архитектурного проектирования программных систем, реализующих задачи математического моделирования функционирования технологических процессов / объектов химической промышлен- ности. Проанализированы существующие программные комплексы, ориентированные на решение инженерно-техни- ческих задач на основе математического моделирования физико-химических процессов, осуществляемых в техноло- гических аппаратах. Показано, что все они основаны на использовании численных решений задач математического моделирования технологических процессов / объектов, что существенно ограничивает их возможности по организации процесса вычислений и требует индивидуального подхода к разработке каждого программного комплекса. Рассмотрена актуальность разработки универсальной методологии построения программных систем, реализую- щих модели функционирования технологических процессов и оборудования на основе аналитических решений задач математической физики в частных производных. Разрабатываемая методология включает в себя принципы формули- рования математических постановок задач и методов их решения, обеспечивающих их эффективную компьютерную реализацию; принципы построения программных систем как структурных и динамических аналогов технических сис- тем. Применение методологии проиллюстрировано на примере разработки программной системы, реализующей мо- дель нестационарных процессов теплообмена в кожухотрубчатом теплообменнике. Основной акцент в примере дела- ется на организацию динамического соответствия программной системы и технологического оборудования. Показано, что расчет характеристик процессов, протекающих в теплообменнике одновременно, в программной системе может быть реализован параллельно, а характеристики последовательно протекающих процессов могут быть вычислены также последовательно.