WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Донченко Александр Юрьевич

ПОЛУЧЕНИЕ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ДЕСУБЛИМАЦИЕЙ В АППАРАТЕ ОБЪЕМНОГО ТИПА

05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Иваново – 2013 2

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» на кафедре машин и аппаратов химических производств.

Научный консультант: - кандидат технических наук, доцент Гоголев Юрий Гордеевич

Официальные оппоненты: - Баранов Дмитрий Анатольевич доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)»

(Университет машиностроения), заведующий кафедрой процессов и аппаратов химических технологий - Исаев Вадим Николаевич кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет», доцент кафедры процессов и аппаратов химических технологий

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет», г. Тамбов

Защита состоится «24» декабря 2013 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.063.05 при Ивановском государственном химикотехнологическом университете по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса,7, ауд. Г-205.Тел. (4932) 32-54-33. Факс: (4932) 32-54-33. E-mail: dissovet@isuct.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного химико-технологического университета по адресу: 153000, г.

Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Автореферат разослан «19» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.063.05, д.ф.-м.н., профессор Галина Альбертовна Зуева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ





Актуальность работы. Порошковые материалы занимают определенные сегменты мирового производства и рынка, а в отдельных случаях они формируют целые отрасли. Успехи химического и фармацевтического производства в последние годы часто связывают с уменьшением дисперсности используемых веществ. Перспективы улучшения свойств материалов ожидают при их дальнейшем уменьшении до наноразмерных порошков, что объясняется значительным изменением физических и химических свойств наноразмерного вещества по сравнению с его макросостоянием.

В России разработан инновационный метод получения наночастиц в атмосфере различных газов. Для реализации этой технологии ученые используют процесс испарения твердого материала с последующим интенсивным охлаждением паров получаемого вещества. В результате воздействия низкой температуры наблюдается процесс десублимации желаемых частиц, и можно получить ультрадисперсный материал, размеры частиц которого составляют от 10 до 500 нм.

Одними из самых эффективныхпри получении порошковых материалов являются объемные десублиматоры, разработанные кафедрой «Машины и аппараты химических производств» Ивановского государственного химико-технологического университета, в которых кристаллизация вещества происходит в потоке холодного инертного газа-носителя.

Преимущество данного метода проявляется в том, что возможно получение тонкодисперсных частиц без чрезмерного расхода энергии. Появилась возможность получать смеси сверхтонких продуктов с большой эффективностью смешения, что является немало важным в фармацевтическом и химическом производстве. Однако десублиматоры данного типа до сих пор не получили широкого распространения в промышленности, что обусловлено отсутствием методов расчета, хороших конструктивных разработок и недостаточной изученностью процессов в подобном оборудовании. Поэтому актуальной задачей является управление процессом получения порошковых материалов и их смесей с заданной дисперсностью и разработка методов расчета аппаратов данного типа.

Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка технологии получения тонкодисперсных порошков (на уровне наноразмеров) и их смесей заданной дисперсности, а также разработка методики расчета гранулометрического состава продукта, получаемого десублимацией вещества из парогазовой смеси в потоке холодного инертного газа-носителя в аппарате объемного типа. Для достижения заданной цели решались следующие задачи:

разработка методик экспериментального исследования объемной десублимации и экспериментальное исследование процессов зародышеобразования и роста частиц в условиях гетерогенной десублимации пара для получения как наноразмерных продуктов, так и их смесей в лабораторных условиях.

разработка адекватной математической модели процесса получения тонкодисперсных продуктов и их смесей десублимацией и выполнение численного эксперимента;

разработка алгоритмов и программ для решения уравнений математической модели;

разработка методики расчета гранулометрического состава продукта, получаемого объемной десублимацией.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались:





экспериментальные исследования в лабораторных условиях; математическое моделирование с использованием численных методов и их реализации в виде программ на ЭВМ.

Достоверность результатов обусловлена:

- согласованностью результатов с известными теориями образования и роста кристаллов, материалами из области получения порошковых продуктов объемной десублимацией, и экспериментальными данными, полученными, непосредственно, при изучении процесса зародышеобразования в условиях гетерогенной десублимации пара;

- адекватностью модели получения тонкодисперсных продуктов десублимацией в потоке холодного газа-носителя;

Научная новизна работы:

Предложена математическая модель процесса получения тонкодисперсных монопродуктов десублимацией в потоке холодного газа носителя и их смесей при параллельной десублимации веществ.

Экспериментально определены константы изменения свободной энергии зародышеобразования при переходе от гомогенной к гетерогенной кристаллизации пара фталевого ангидрида, бензойной кислоты и нафталина.

Практическая значимость работы:

Предложены конструктивные решения по совершенствованию оборудования для получения смесей тонкодисперсных материалов методом десублимации, защищенные Патентом РФ на изобретение.

Разработана методика расчета гранулометрического состава продукта, получаемого объемной десублимацией в потоке холодного газа-носителя.

Разработанные расчетно-теоретические методы и численные алгоритмы реализованы в виде прикладной программы и могут быть использованы при исследовании процесса десублимации твердых веществ в потоке холодного газа-носителя, конструировании и оптимизации десублимационных устройств широкого класса и Основные положения, выносимые на защиту.

Закономерности массо- и теплопереноса при десублимации веществ из парогазовой смеси в зависимости от гидродинамических и температурных условий проведения Методы расчетно-теоретического исследования процесса получения тонкодисперсных материалов и их смесей десублимацией, моделирующие конвективный и диффузионный тепло- массоперенос, а также кинетику гетерогенного зародышеобразования и роста частиц.

Результаты экспериментального исследования кинетики гетерогенного зародышеобразования при десублимации паров бензойной кислоты, фталевого Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на кафедральных научных семинарах Ивановского государственного химико-технологического университета; на Студенческих научных конференциях «Дни науки» (г. Иваново, 2009, 2011 г.);

на Региональных студенческих научных конференциях с международным участием «Фундаментальные науки – специалисту нового века» (г. Иваново, 2010, 2012 г.); на VI Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации.

Самоорганизация при фазообразовании» (г. Иваново, 2010 г.); на Международной научнотехнической конференции «Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах – 2011» (г. Воронеж, 2011 г.); на Шестьдесят пятой всероссийской научнотехнической конференции студентов, магистрантов, аспирантов высших учебных заведений с международным участием (г. Ярославль, 2012 г.); на Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ – 25» (г. Волгоград, 2012 г.); на VII Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Материалы нового поколения» (г. Иваново, 2012 г.); на Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Интенсификация тепломассообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (г. Казань, 2012 г.) Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе научная статья в рецензируемом издании, входящем в перечень рекомендованных ВАК РФ, монография и 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы. Объем работы составляет 175 страниц, включая 46 рисунков, 27 таблиц, условные обозначения, 4 приложения и библиографический список из 127 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, научная новизна, практическая ценность, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе настоящей работы рассматриваются вопросы механизма процессов десублимации. Проведен краткий анализ существующих теорий образования и роста кристаллов, влияния различных факторов на кинетику процесса и гранулометрический состав конечного продукта. Представлена характеристика областей применения процесса десублимации в промышленности. Проведен анализ основных способов выделения продукта из газовой фазы, а также типовых конструкций существующих десублиматоров. Дана классификация процессов десублимации и десублимационного оборудования.

В результате проведенного анализа сформулированы конкретные задачи диссертационной работы.

Во второй главе представлено математическое описание процесса десублимации парогазовой смеси в потоке холодного газа-носителя в аппарате объемного типа при получении тонкодисперсных материалов и их смесей. Предложена методика решения уравнений приведенной модели процесса. Представлен алгоритм программирования решения уравнений математической модели.

Математическая модель основана на системе уравнений второго порядка, учитывающих стадию зародышеобразования, укрупнения зародышей за счет роста в парогазовом потоке и движения этих частиц в аппарате. При разработке математической модели были сделаны следующие допущения: эффективные коэффициенты осевой и радиальной диффузии постоянны в расчетном объеме аппарата, а перемещение зародышей и растущих частиц происходит только за счет конвективного переноса с газовым потоком. Скоростью относительного перемещения частиц в газовом потоке, вследствие малого размера образующихся частиц, пренебрегли. В этом случае математическая модель записывается в виде системы уравнений (1-3):

С граничными условиями:

Кинетика десублимационного процесса, представленная в общем виде в уравнении (1) величиной Mdes = f(C), определяется двумя процессами: скоростью образования зародышей твердой фазы и ростом образовавшихся частиц:

Где первый член уравнения характеризует процесс зарождения частиц, а второй член характеризует процесс роста частиц по мере их пребывания в аппарате.

Скорость гетерогенного зародышеобразования определяется по уравнению (13), аналогу уравнения Френкеля:

где K - кинетический множитель, рассчитывающийся по формуле (14):

Предполагается также, что все молекулы пара, ударившись о поверхность кристалла, остаются на ней (коэффициент конденсации = 1); m – масса молекулы пара, кг.

Значение постоянной А в уравнении (13) можно определить по уравнению (15):

Скорость образования поверхности твердой фазы за счет зародышеобразования рассчитывается по формуле (16):

Пересыщение пара определяется по выражению (17):

Критический размер зародыша определяется из уравнения Гиббса-Томсона:

Переход от гомогенного зародышеобразования к гетерогенному осуществляется с помощью экспериментально найденной константы bGET.

Линейная скорость роста образовавшихся зародышей определяется из эмпирического соотношения (19), обеспечивающего совпадение экспериментальных и расчетных данных.

Здесь а и А - константы, зависящие от свойств вещества.

Массовая скорость образования твердой фазы за счет зародышеобразования рассчитывается по уравнению (20) с учетом (13), (18):

Полная скорость роста массы зародышей определяется после подсчета суммарной поверхности твердой фазы в расчетной точке реакционного пространства по уравнению (21):

МТ’ – количество переносимого вещества из соседней ячейки, кг/(м с).

Численная оценка эффективных коэффициентов теплопроводности в осевом и радиальном направлении производится на основании аналогии между процессами тепло- и массообмена по выражению (23):

Здесь и D - коэффициенты теплопроводности воздуха и диффузии азота в воздухе соответственно (для рассматриваемого случая). Значения эффективных коэффициентов диффузии в осевом и радиальном направлениях определены экспериментально.

Средние размеры частиц монопродуктов и смеси определяются как средневзвешенные по числу частиц для рассматриваемой точки пространства:

Расчет концентрации вновь образовавшихся зародышей в каждой ячейке проводится по выражению:

цикла – время образования зародышей, равное времени цикла, с; RZ – расчетный средний размер частиц в ячейке, м.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию процесса десублимации в вертикальном аппарате объемного типа с осевым вводом десублимируемого вещества и холодного газа-носителя. Данные исследования позволили выявить влияние основных факторов на интенсивность протекания процесса и гранулометрический состав конечного продукта. Цель исследования заключалась в реализации возможности получения тонкодисперсных материалов десублимацией и их смесей, а также сборе экспериментального материала, необходимого для интенсификации данного процесса. В этой главе дано описание лабораторной установки, методика проведения эксперимента и его результаты. Объектами исследования были выбраны бензойная кислота и фталевый ангидрид.

Эксперимент показал, что частицы фталевого ангидрида приобретают в результате десублимации игольчатую форму, а частицы бензойной кислоты имеют более сложную сингонию и представляют собой кристаллиты с разнонаправленным ростом из одного центра.

Рис. 1. Фотография частиц фталевого ангидрида. Рис. 2. Фотография частиц бензойной кислоты.

Принципиальная технологическая схема экспериментальной установки приведена на рисунке 3.

Рис. 3. Технологическая схема установки: 1 - десублиматоры; 2 – сублиматоры; 3 – теплообменник; 4 – газодувка; 5 – первая камера смешения; 6 – рукавный фильтр; 7 – жидкостная ловушка; 8 – ротаметры сублиматоров; 9 – реометры; 10 – дифмонометр; 11 – распределительные камеры, 12 – ротаметры смесителя, 13 – вторая камера смешения.

Отбор проб мелкодисперсных десублимированных частиц осуществлялся с помощью наэлектризованных стеклянных пластинок. Положение пластинок в десублиматоре во время отбора проб строго контролировалось и позволяло оценить высоту и диаметральное расположение точки отбора пробы. Время отбора проб на пластинки определялось опытным путем и составляло в зависимости от интенсивности процесса десублимации от 30 секунд до минуты.

Рис. 4. Распределение частиц бензойной кислоты по диаметру аппарата: 1 - высота 650 мм;

Рис. 5. Изменение размеров частиц фталевого ангидрида по диаметру аппарата на высоте мм: 1 – значения ширины частиц b; 2 – значения эквивалентного диаметра частиц dЭКВ; 3 – Далее производилось фотографирование стеклянных пластинок на оптическом микроскопе, и замер отдельных представителей продукционных частиц на фотографии с последующим усреднением. При объемной десублимации гранулометрический состав получаемых частиц в существенной мере зависел от температурных условий в десублиматоре.

Для определения интенсивности осаждения веществ на стенках аппарата, использовались пробоотборники, из органического стекла диаметром 15 мм, располагающиеся на разных высотах по уровню стенки. Пробоотборники взвешивались до ввода в аппарат и по окончании опыта.

Рис. 6. Изменение интенсивности осаждения бензойной кислоты и фталевого ангидрида на стенке по высоте аппарата: 1 – бензойная кислота; 2 – фталевый ангидрид.

Для определения температурных полей применялась точно откалиброванная термопара и мультиметр DMM 645. На термопаре через каждые 10 мм от спая ставилась риска. В штуцер пробоотбора вставлялась резиновая пробка с отверстием под термопару. Термопара вставлялась в пробку так, чтобы спай находился на уровне стенки десублиматора (нулевой отметке).

Каждый раз после трехминутной выдержки термопара продвигалась внутрь аппарата до следующей риски.

Таким образом, по диаметру до противоположной стенки производилась фиксация температурных значений. Снятие температурных полей производилось на пяти отметках по высоте аппарата. Десублиматор во время эксперимента находился в рабочем режиме.

Рис. 7. Температурное поле газового потока в десублиматоре: 1 – на входе в аппарат; 2 – на высоте 100 мм; 3 – на высоте 200 мм; 4 – на высоте 400 мм; 5 – на высоте 600 мм от Установлено, что при проведении сублимации с температурой ниже температуры разложения исходного продукта и устойчивом нагреве паропроводов, исходный продукт не претерпевает существенных изменений.

При изучении процесса получения смесей тонкодисперсных продуктов, проводилась десублимация каждого из веществ в отдельных десублиматорах с дальнейшим смешением аэрозольных потоков в смесителе. Отбор проб производился на стеклянные пластинки расположенные в камере смешения. Далее с использованием оптического микроскопа производилось фотографирование частиц смеси, определялись размеры и число частиц на единице площади поверхности для каждого из веществ. Размер частиц фталевого ангидрида и бензойной кислоты на выходе из соответствующих десублиматоров составил (5-12) мкм и (10мкм соответственно.

Отклонение содержания Отклонение содержания Для определения состава в полученной порошкообразной смеси брались пробы с различных участков поверхности фильтра. Проводился спектральный анализ на спектрофотометре SPEKORD – М 40.

В таблице 1 приведены результаты анализа отдельных проб, взятых из различных участков поверхности фильтра.

Предложенный способ и устройство для его реализации позволяют получить мелко и ультрадисперсные смеси высокого качества, т.к. эффект высококачественного смешения достигается при уровне проб 5 мг.

В четвертой главе рассматриваются вопросы изучения скорости зародышеобразования на примере десублимации парообразного вещества на плоской поверхности с использованием величины индукционного периода кристаллизации. Дано описание лабораторной установки, и порядок проведения эксперимента. Приведена методика определения коэффициента, характеризующего изменение свободной энергии зародышеобразования при переходе от гомогенной десублимации к гетерогенной, с помощью полученных в ходе эксперимента результатов. Представлена методика расчета поверхностного натяжения кристалла для модельных веществ. Произведен анализ экспериментальных данных, с учетом известных литературных, на примере нафталина.

В общем случае процесс зародышеобразования из паровой фазы в условиях гетерогенной десублимации, связанный с уменьшением значения свободной энергии образования твердой фазы, может быть охарактеризован следующим уравнением:

где g GET bGET g GOM. J – скорость образования зародышей, см 3 сек ; k – постоянная Больцмана; Т – температура, К; K GET 2 1 / 2 m1 / 2 ; - кинетический множитель; – объем молекулы вещества, см ; m – масса молекулы, г; P – давление пара, мм.рт.ст.; – поверхностное натяжение, эрг/см2; gGOM – энергия зародышеобразования, эрг.

Коэффициент bGET в общем виде определяет изменение свободной энергии зародышеобразования при переходе от гомогенной десублимации к гетерогенной, учитывая особенности взаимодействия конденсирующегося вещества с поверхностью конденсации.

Индивидуальные характеристики вещества позволяют произвести оценку величины gGOM, выяснение же специфики взаимодействия вещество-поверхность связано с определением величины bGET. Метод экспериментальной оценки величины bGET и соответственно gGET, представленный в диссертации, рассмотрен на примере десублимации парообразного вещества на плоской поверхности с использованием величины индукционного периода кристаллизации.

В таблице 2 приведены найденные значения bGET, 3bGET, для исследованных соединений.

Эксперимент проводился при атмосферном давлении в неосушенном воздухе. В результате сопоставления опытных результатов по нафталину с известными литературными данными, полученными в сухих условиях, выявили значительное влияние на скорость гетерогенного зародышеобразования присутствия в системе паров воды, выступающих, повидимому, в роли центров кристаллообразования. Приведенные в таблице 2 данные являются удовлетворяющими условиям проведения процесса десублимации при получении тонкодисперсных продуктов.

В пятой главе проведена проверка адекватности математической модели с учетом полученных экспериментальных зависимостей. Приведены результаты моделирования, которые можно использовать для выбора оптимального аппарата при конкретном режиме его работы для достижения заданного гранулометрического состава конечного продукта.

Проверка математической модели процесса получения тонкодисперсных материалов и их смесей в аппаратах, в которых десублимация веществ происходит в потоке холодного газаносителя, осуществлялась с применением экспериментальных данных ряда исследований.

Сопоставление модельных прогнозов с опытными данными для различных режимов работы аппарата показало их хорошее соответствие, что позволяет рекомендовать предложенную математическую модель для расчета основных показателей, характеризующих процесс десублимации для промышленных установок.

Рис. 8. Средний размер частиц по радиусу аппарата: 1 – экспериментальные данные; 2 – расчетные данные; Н = 0.68 м; Re = 290; КТ = 0,73 Вт/(м2·К); Dx = 0,6·10-3 м2/c; Dr = 0,28·10- м2/c; x = 1,27 Вт/(м·К); r = 0,055 Вт/(м·К); bGET = 1,12·10-3; a = 108 м/с; A = 0.

При сравнении графиков распределения десублимированных частиц по радиусу аппарата, полученных экспериментальным и расчетным путем (рисунок 8), средняя относительная погрешность составила 14,5 %. Средний размер частиц определялся как средневзвешенный по числу частиц для рассматриваемой точки пространства.

Моделирование десублимационного процесса на ЭВМ продемонстрировало значительное влияние на размер получаемых частиц тепловых полей, формируемых как потоком газа-носителя, конструкцией, так и условиями теплообмена в десублиматоре.

Получены результаты моделирования, которые могут быть полезны при оптимизации основных технологических параметров для достижения заданного гранулометрического состава конечного продукта. На основе предложенной модели и опытных данных была разработана методика расчета гранулометрического состава продукта, получаемого объемной десублимацией в потоке холодного газа-носителя.

десублимируемых веществ в смеси варьировали расходами веществ, скоростями парогазовых потоков, температурой охлаждающего газа.

В таблице 3 представлены зависимости параметров смеси от гидродинамической обстановки в десублиматоре бензойной кислоты. При этом десублимация фталевого ангидрида проводится при следующих условиях: Re = 290; TХВ = 20 0С; G0 = 0,023 кг/час.

В таблице 4 приведена зависимость параметров смеси от температуры холодного газа носителя. Все характеристики процесса получения смеси тонкодисперсных веществ изменяются по аналогии с процессами раздельной десублимации рассматриваемых веществ.

При анализе данных, полученных при моделировании, сформулированы технологические условия, необходимые для получения продукта высокой степени дисперсности. Возможности продуцирования наноразмерных частиц способствует повышение степени гетерогенности системы, снижение рабочей температуры процесса и уменьшение начальной концентрации вводимого вещества.

Экспериментально доказано, что присутствие частиц влаги в парогазовой смеси, выступающих в роли дополнительных центров кристаллизации приводит к увеличению скорости зародышеобразования. При температуре охлаждающего воздуха 10 0С и влажности w=65-70% наблюдается интенсивное образование большого количества зародышей, происходит резкий переход пара в твердое состояние, в результате чего уровень концентрации не прореагировавшего вещества обеспечивает наименьшую скорость роста образовавшихся частиц по мере передвижения в аппарате.

В таблице 5 представлено распределение частиц по радиусу аппарата и их средние размеры, при условиях получения мелкодисперсного продукта и высокой степени дисперсности.

В приложении вынесены программа, блок-схема программирования, расчетные и экспериментальные данные, титульный лист патента.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана математическая модель процесса десублимации в аппарате объемного типа, в котором кристаллизация вещества происходит в потоке холодного газа-носителя.

Модель предполагает возможность расчета основных показателей, характеризующих процесс, как при получении смесей, так и монопродуктов. В модели предлагается совместное решение уравнений тепло- и массопереноса за счет конвекции и диффузии в объеме десублиматора, уравнений кинетики образования зародышей и роста частиц.

2. Рассмотрены различные варианты темпов охлаждения парогазовой смеси за счет изменения режимов подачи газа-носителя и его температуры. Результаты численного эксперимента позволяют рекомендовать необходимые технологические условия для достижения требуемого гранулометрического состава и степени кристаллизации по 3. Проведенные экспериментальные исследования на лабораторной установке показали возможность получения тонкодисперсных и многокомпонентных продуктов высокой 4. Получены экспериментальные данные по изменению скорости зародышеобразования при переходе от гомогенной к гетерогенной десублимации пара бензойной кислоты, фталевого ангидрида и нафталина.

5. Полученные расчетные данные по гранулометрическому составу продукта и производительности с учетом экспериментальных зависимостей подтвердили адекватность математической модели.

6. На основе предложенной математической модели разработана методика расчета гранулометрического состава продукта для объемных десублиматоров, в которых десублимация вещества происходит в потоке холодного газа-носителя.

bGET - коэффициент гетерогенности;

С - концентрация пара, кг/м3;

Ср - теплоемкость парогазовой смеси, Дж/(кг·К);

Dx,Dr - эффективные коэффициенты продольной и радиальной диффузии соответственно, м 2/с;

G0 - расход вещества, кг/час;

Н - расчетная высота аппарата, м;

JGET - скорость гетерогенного зародышеобразования, шт/(м3·с);

JF - скорость образования поверхности твердой фазы, м2/(м3·с);

КT -коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К);

k - постоянная Больцмана, Дж/К;

М - молекулярная масса вещества, кг/моль;

Мdes- масса десублимированного продукта, кг/(м3с);

МТ’ - количество переносимого вещества из соседней ячейки, кг/(м3с);

MT - массовая скорость образования твердой фазы за счет зародышеобразования и роста частиц, кг/(м3с);

МТ - полная скорость роста массы твердой фазыв ячейке, кг/(м3с);

МJCM - масса смеси десублимированных веществ, образующаяся в единицу времени, по уровням аппарата, кг/м3·час;

m - масса молекулы пара, кг;

Р - парциальное давление пара, Н/м2;

P - равновесное давление пара над плоской поверхностью, H/м2;

Qdes - количество тепла, выделившегося в результате десублимации, Вт/м3;

qdes - скрытая теплота десублимации, КДж/моль;

r - текущий радиус аппарата, б/р величина;

RA - радиус аппарата, м;

Rг - газовая постоянная, Дж/(К·моль);

RKP - критический размер зародыша, м;

RSRi - средний размер частиц по радиусу аппарата, м;

RSRA - средний размер частиц в аппарате, м;

RSRACM - средний размер частиц смеси в аппарате, м;

RZ - расчетное значение среднего радиуса зародышей в ячейке, м;

S - пересыщение пара;

SNATH - концентрации вновь образовавшихся зародышей в каждой ячейке, шт/м3;

SODgJ - содержание десублимированного вещества в смеси по уровням аппарата, доли единиц;

Т - температура газа в аппарате, К;

Тн - температура парогазовой смеси до входа в аппарат, К;

ТХВ - температура газа-носителя, 0С;

Тос- температура окружающего воздуха, К;

U - линейная скорость роста твердой фазы на поверхности зародыша, м/c;

W - осевая скорость перемещения парогазового потока, м/с;

х - продольный размер, б/р величина;

- поверхностное натяжение на поверхности зародыша, Н/м;

x,r - эффективные коэффициенты продольной и радиальной теплопроводности, Вт/(м·К);

П - плотность парогазовой смеси, кг/м3;

T - плотность твердой фазы, кг/м3;

Ч- концентрация твердой фазы, образовавшихся в результате десублимации, кг/м3;

цикла - время счета итерации, согласованное с временем прохождения газового потока между соседними узлами сеточной области, с.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

Статьи в ведущих рецензируемых научно-технических журналах:

1. Донченко, А.Ю. Моделирование процесса объемной десублимации в аппаратах с осевым вводом при получении мелкодисперсных материалов / А.Ю. Донченко, Ю.Г. Гоголев // Изв. Вуз. Хим. и хим. Технол. - 2013.- Т. 56. - №6. - С. 96 - 100.

Патенты:

2. Пат. 2426576 Российская Федерация, МПК B 01 D 7/02. Устройство для десублимации твердых веществ / Донченко А.Ю., Гоголев Ю.Г., Блиничев В.Н., Касицын А.В.:

заявитель и патентообладатель ГОУВПО «Ивановский государственный химикотехнологический университет». - № 2010115544/05, заявл. 19.04.10, опубл. 20.08.11, Бюл.

Монографии:

3. Донченко, А.Ю. Получение ультра и мелкодисперсных продуктов десублимацией / А.Ю.

Донченко, Ю.Г. Гоголев // Исследования и разработки в области нанотехнологии – 2013:

монография. / Под ред. В.И. Светцова. – Иваново: ИГХТУ, 2013. - С. 20 - 33.

Другие публикации:

4. Донченко, А.Ю. Разработка установки для получения композиционных продуктов десублимацией / А.Ю. Донченко, А.В. Касицын // Студенческая научная конференция Дни науки – 2009, «Фундаментальные науки - специалисту нового века» 27 апреля – мая: тез.докл. – Иваново: ИГХТУ, 2009.- С. 171.

5. Донченко, А.Ю. Установка для получения композиционных материалов и их смесей десублимацией / А.Ю. Донченко, А.В. Касицын // Материалы VIII Региональной студенческой научной конференции с международным участием «Фундаментальные науки – специалисту нового века» (19 – 21 апреля 2010 г.) / ГОУВПО ИГХТУ – Иваново:

ИГХТУ, 2010.- Т.1.- C. 211.

6. Донченко, А.Ю. Оборудование для получения композиционных материалов и их смесей десублимацией / А.Ю. Донченко, А.В. Касицын // Материалы VIII Региональной студенческой научной конференции с международным участием «Фундаментальные науки – специалисту нового века» (19 – 21 апреля 2010 г.) – Иваново: ИГХТУ, 2010. - Т.1.

7. Донченко, А.Ю. Оптимизация конструктивных решений для получения композиционных материалов и их смесей десублимацией / А.Ю. Донченко, Ю.Г. Гоголев, В.Н. Блиничев, А.В. Касицын // VI международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Самоорганизация при фазообразовании». 21 – 24 сентября 2010 г: тез.

докл. – Иваново: ИГХТУ, 2010. - C. 172 – 173.

8. Донченко, А.Ю. Моделирование процесса десублимации в аппарате объемного типа / А.Ю. Донченко // Материалы студенческой научной конференции Дни науки – «Фундаментальные науки – специалисту нового века» (25 апреля - 27 мая 2011 г.) – Иваново: ИГХТУ, 2011. - Т.1. - C. 204.

9. Донченко, А.Ю. Оптимизация конструктивных решений при получении композиционных материалов и смесей десублимацией / А.Ю. Донченко, Ю.Г. Гоголев // Материалы международной научно-технической интернет-конференции «Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах («ЭПАХПП – 2011»)» – Воронеж: ВГТА, 2011. - С. 440 – 444.

10. Донченко, А.Ю. Разработка лабораторной установки по определению кинетики зародышеобразования при десублимации / С.А. Бодалов, А.Ю. Донченко // Материалы IX Региональной студенческой научной конференции с международным участием «Фундаментальные науки специалисту нового века» (24 – 26 апреля 2012 г.) – Иваново:

ИГХТУ, 2012. - Т.1. - С. 303.

11. Донченко, А.Ю. Разработка конструкции по получению мелко и ультрадисперсных продуктов десублимацией / Д.А. Волков, А.Ю. Донченко // Материалы IX Региональной студенческой научной конференции с международным участием «Фундаментальные науки специалисту нового века» (24 – 26 апреля 2012 г.) – Иваново: ИГХТУ, 2012. - Т.1. C. 297.

12. Донченко, А.Ю. Моделирование процессов при получении мелкодисперсных композиционных материалов десублимацией / А.Ю. Донченко, Ю.Г. Гоголев // Шестьдесят пятая всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов, аспирантов высших учебных заведений с международным участием. апреля 2012 г.: тез. докл. – Ярославль: ЯГТУ, 2012. - C. 170.

13. Донченко, А.Ю. Разработка математической модели для десублиматора объемного типа / А.Ю. Донченко, Ю.Г. Гоголев // Математические методы в технике и технологиях ММТТ – 25: сб. трудов XXV Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т.7. Секция 11 / под общ.ред. А.А.

Большакова. – Волгоград: ВГТУ, 2012. - C. 79.

14. Донченко, А.Ю. Разработка стендов для исследования кинетики зародышеобразования и скорости роста частиц при десублимации / А.Ю. Донченко // VII Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Материалы нового поколения» 25 – 28 сентября 2012 г.: тез. докл. – Иваново: ИГХТУ, 2012. - C. 114.

15. Донченко, А.Ю. Моделирование процессов при получении мелкодисперсных композиционных материалов десублимацией / А.Ю. Донченко, Ю.Г. Гоголев // Материалы Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Интенсификация тепломассообменных процессов, промышленная безопасность и экология».- Казань: КГТУ, 2012. - С. 200 - 202.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, к.т.н., доценту Гоголеву Ю.Г., научному консультанту заведующему кафедрой МАХП ИГХТУ д.т.н., профессору Блиничеву В.Н., всем преподавателям и сотрудникам кафедры МАХП.



 
Похожие работы:

«ГОРШКОВА НАТАЛЬЯ МИХАЙЛОВНА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ КРЕМНИЕВЫХ ЦВЕТНЫХ ФОТОЯЧЕЕК С ГЛУБИННЫМ ЦВЕТОДЕЛЕНИЕМ НА ИЗОТИПНЫХ Р+-Р ПЕРЕХОДАХ 05.27.01 – твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Москва – 2008 Работа выполнена в Институте радиотехники и электроники Российской академии наук и в ООО Юник Ай Сиз, г....»

«ХАХИН ЛЕОНИД АЛЕКСЕЕВИЧ РАЗРАБОТКА ЭНТРОПИЙНОЙ ОЦЕНКИ РАБОТЫ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОНН И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ 05.17.04 - Технология органических веществ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2009 Работа выполнена на кафедре химии и технологии основного органического синтеза государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московская государственная академия тонкой химической технологии им....»

«Подоплелова Надежда Николаевна ИССЛЕДОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ДЕЛОПРОИЗВОДСТВА ГУБЕРНСКИХ АДМИНИСТРАТИВНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ РОССИЙСКОЙ ИМПЕРИИ (на материалах Пермской губернии конца XVIII – начала ХХ вв.) Специальность 05.25.02 – Документалистика, документоведение, архивоведение Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Москва 2013 2 3 I. Общая характеристика работы Актуальность исследования. Административные государственные структуры оказывали и...»

«ШУМИЛОВ АНДРЕЙ СТАНИСЛАВОВИЧ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ГЛУБОКИХ КАНАВОК В КРЕМНИИ В BOSCH-ПРОЦЕССЕ Специальность 05.27.01. – твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2009 1 www.sp-department.ru Работа выполнена в Ярославском филиале Учреждения Российской академии наук Физико-технологический институт (ФТИАН)...»

«Бисингалиева Зияда Халмяровна ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОЖЕЛТЕНИЯ ШЕРСТИ ПРИ ХРАНЕНИИ Специальность 05.19.08– Товароведение промышленных товаров и сырья легкой промышленности АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2008 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина Научные руководители: доктор технических наук, профессор...»

«КУШИТАШВИЛИ ВЛАДИМИР АНДРЕЕВИЧ ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ГОРОДСКИХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ 05.15.11. - Физические процессы горного производства АВТОРЕФЕРАТ дисертации, представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук Тбилиси 2006 РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ГРУЗИНСКОМ ТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ Научный руководитель – докт. техн. наук, проф. Гуджабидзе И. К. Официальные оппоненты : докт. техн. наук, проф....»

«Бохов Олег Сергеевич ФИЗИКО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ МИКРОСИСТЕМ НА ОСНОВЕ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ Специальность: 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах. АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2010 Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете ЛЭТИ им. В. И....»

«Пухов Илья Геннадьевич МЕХАНОХИМИЧЕСКОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 05. 17. 01 – технология неорганических веществ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Иваново – 2011 г. Работа выполнена на кафедре технологии неорганических веществ ФГБОУ ВПО Ивановский государственный химико-технологический университет Научный руководитель : доктор технических наук, доцент Смирнов Николай...»

«АКСЁНОВ Андрей Сергеевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОТБЕЛКИ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФЕРМЕНТОВ КСИЛАНАЗ 05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Архангельск - 2007 Работа выполнена на кафедре биотехнологии Архангельского государст­ венного технического университета Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Новожилов Е.В....»

«ЛИПИН Андрей Александрович ТЕПЛО- И МАССООБМЕН В ПРОЦЕССАХ ДОПОЛИАМИДИРОВАНИЯ И СУШКИ ПОЛИАМИДА-6 05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Иваново 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО “Ивановский государственный химикотехнологический университет” на кафедре “Процессы и аппараты химической технологии”. Научный - кандидат технических наук, доцент руководитель: Кириллов Денис Владимирович -...»

«ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Козлова Татьяна Евгеньевна Совершенствование конструктивнокомпозиционных решений одежды в зависимости от особенностей телосложения человека автореф. дис. на соиск. учен. степ. к.т.н. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. Специальность 05.19.04 Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2006 Козлова, Татьяна Евгеньевна Совершенствование конструктивнокомпозиционных решений одежды в зависимости от особенностей...»

«Царева Елена Владимировна ЮВЕЛИРНЫЕ ЭМАЛИ ДЛЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ Специальность 05.17.11 – Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва, 2012 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Российский химикотехнологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева) Спиридонов Юрий...»

«СЕЛЕЗНЕВ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННОЙ ДЕГРАДАЦИИ И ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ ГОМО- И ГЕТЕРОСТРУКТУР ПЕРВОГО И ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ НА БАЗЕ ТРЕХЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ А3В5 Специальность 05.27.01 – Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва Работа выполнена в Московском...»

«Ремизов Дмитрий Юрьевич УДАРНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ИОНОВ ЭРБИЯ В КРЕМНИЕВЫХ СВЕТОДИОДНЫХ СТРУКТУРАХ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СУБЛИМАЦИОННОЙ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ 05.27.01 — твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Нижний Новгород 2008 Работа выполнена в Институте физики микроструктур Российской академии наук (ИФМ РАН)...»

«Звидрина Мария Павловна Профессиональные компетенции аналитика информационных ресурсов Специальность 05.25.03 – Библиотековедение, библиографоведение и книговедение Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Санкт-Петербург – 2013 2 Работа выполнена на кафедре документоведения и информационной аналитики ФГБОО ВПО Санкт-Петербургский государственный университет культуры и искусств. Научный руководитель : доктор педагогических наук,...»

«Дубкова Елена Андреевна ПРОЦЕССЫ ИОНООБМЕННОЙ АДСОРБЦИИ ИОНОВ ДВУХВАЛЕНТНЫХ МЕТАЛЛОВ НА ПРИРОДНЫХ АДСОРБЕНТАХ 05.17.08 – Процессы и аппараты химических технологий АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Иваново - 2013 Работа выполнена на кафедре машин и аппаратов химических производств федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ивановский государственный...»

«ШУМИЛОВ АНДРЕЙ СТАНИСЛАВОВИЧ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ГЛУБОКИХ КАНАВОК В КРЕМНИИ В BOSCH-ПРОЦЕССЕ Специальность 05.27.01. – твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2009 1 Работа выполнена в Ярославском филиале Учреждения Российской академии наук Физико-технологический институт (ФТИАН) Научный руководитель :...»

«Даниленко Ольга Константиновна ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ЛОЖ ВОДОХРАНИЛИЩ (НА ПРИМЕРЕ БОГУЧАНСКОЙ ГЭС) 05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Братск – 2008 2 Работа выполнена в Братском государственном университете. доктор технических наук, профессор Научный руководитель : Угрюмов Борис Иванович доктор технических наук, профессор Официальные...»

«БОЛОТОВ Иван Александрович ВЛАГОПЕРЕНОС ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПОРИСТЫХ ТЕЛАХ 05.17.08 – Процессы и аппараты химических технологий АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Иваново 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Ивановский государственный химикотехнологический университет Научный руководитель : доктор технических наук, профессор МИЗОНОВ Вадим Евгеньевич Официальные оппоненты : ЕЛИН Николай Николаевич доктор технических наук, профессор, ФГБОУ...»

«ИНАСАРИДЗЕ Лиана Нодаровна АНОДНОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ ТИТАНА ВО ФТОРИДСОДЕРЖАЩИХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ И ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДА Специальность 05.17.03 – Технология электрохимических процессов и защита от коррозии АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Иваново 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ивановский государственный...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.