ТОМ 96, №4

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УРАВНЕНИЙ ЭНТРОПИЙНОГО БАЛАНСА ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРЕДЕЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ТЕРМОДИФФУЗИОННЫХ ЦИКЛОВ
С использованием методологии оптимизационной термодинамики исследована задача о предельных возможностях термодиффузионных циклов разделения смеси. Получены выражения для предельного КПД такого цикла и его максимальной производительности в зависимости от состава разделяемой смеси, ее температуры и величины потока используемой теплоты. Построена и параметризована граница области реализуемых режимов цикла разделения смеси в плоскости производительность–расход теплоты.  
Автор:  А. А. Мазиков, И. А. Сукин, А. М. Цирлин
Ключевые слова:  термодиффузионные циклы, предельные возможности, уравнения термодинамических балансов, максимум производительности, необратимые факторы
Стр:  851

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СОВЕРШЕНСТВА ТЕПЛООБМЕННЫХ СИСТЕМ
Представлены математические модели стационарных систем теплообмена, различающихся в организации гидродинамики потоков. Приведены соотношения, позволяющие найти термодинамические показатели совершенства теплообмена в таких системах (тепловую нагрузку, производство энтропии, коэффициент теплопередачи) и связи между ними в зависимости от гидродинамики потоков, организации потоков и кинетики теплопереноса в системе. Показано, что кинетика теплообмена в системе влияет только на коэффициент теплопередачи в ней  
Автор:  А. М. Цирлин, А. А. Мазиков
Ключевые слова:  потоки, необратимый теплообмен, термодинамическое совершенство, гидродинамика, кинетика теплообмена
Стр:  859

ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ИЗОТОПОВ МОЛИБДЕНА ПО МНОГОЭТАПНОЙ СХЕМЕ В КАСКАДЕ ГАЗОВЫХ ЦЕНТРИФУГ
Рассмотрены особенности многоэтапного концентрирования всех изотопов молибдена в каскаде с разным типом ступеней по числу газовых центрифуг. Проведен вычислительный эксперимент по разделению гексафторида молибдена. Использована методика расчета по срезам парциальных потоков ступеней, учитывающая зависимость коэффициентов разделения газовых центрифуг от их потока питания и коэффициента деления потока. Показано, что высокая эффективность процессов разделения достигается при большом числе ступеней и газовых центрифуг и малых потоках питания каскада  
Автор:  В. А. Палкин
Ключевые слова:  разделение изотопов, изотопы молибдена, разделительный каскад, газовая центрифуга, коэффициент разделения
Стр:  871

О РАСЧЕТЕ СТОИМОСТИ ОБОГАЩЕННОГО ПРОДУКТА РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Рассмотрена задача расчета стоимости обогащенных продуктов в каскадах с несколькими внешними потоками питания и отбора, схемы которых не сводятся к совокупности каскадов с одним питанием. В основу расчета положено принятое условие, что суммарная мощность разделения каскада распределялась полностью между изотопными ценностями внешних потоков отбора. Показано, что для таких каскадов расчетные методы, успешно применяемые для каскадов с одним питанием, не дают возможность выполнить это условие и корректно определить стоимость товарных продуктов. Предлагается такая форма потенциала, которая позволяет обеспечить данное требование и рассчитать стоимость всех обогащенных продуктов  
Автор:  А. И. Израилевич, В. А. Палкин
Ключевые слова:  разделение изотопов, разделительный каскад, товарные потоки, изотопная ценность, потенциал разделения
Стр:  877

SQUARED-OFF CASCADES OPTIMIZATION TO SEPARATE STABLE ISOTOPES UP TO HIGH-ENRICHED USING INTELLIGENT PSO, WOA, AND DA ALGORITHMS
This paper suggests the optimized squared-off cascades (SOCs) with a certain number of gas centrifuges (GCs) to separate stable isotopes, such as the lightest and heaviest isotopes of molybdenum (¹⁰⁰Mo and ⁹²Mo) up to 99.9% richness, using the particle swarm optimization (PSO), the whale optimization algorithm (WOA), and the dragonfly algorithm (DA). To do this, the SOC-PSO, SOC-WOA, and SOC-DA codes are developed to optimize the parameters of SOCs. Then the performances of these codes in optimizing SOCs for separating each of ⁹²Mo and ¹⁰⁰Mo isotopes are compared based on the recovery factor, the feed intake, and the amount of production with the use of 120 gas centrifuges. The recovery coefficients of SOCs for ⁹²Mo and ¹⁰⁰Mo isotopes obtained by the SOC-PSO code are 82 and 80%, respectively. Finally, the performances of the PSO, WOA, and DA algorithms in optimizing SOCs for each of light and heavy isotopes are compared, and a higher efficiency of the PSO algorithm is revealed  
Автор:  F. Ardestani, J. Safdari, M. H. Mallah
Ключевые слова:  squared-off cascade (SOC), gas centrifuge (GC), multicomponent separation, particle swarm optimization (PSO), whale optimization algorithm (WOA), dragonfly algorithm (DA)
Стр:  882

ОБРАЗОВАНИЕ ОКСИДОВ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОМ УДАЛЕНИИ СВЯЗКИ И ИХ РОЛЬ В ПОЛУЧЕНИИ РЕАКЦИОННО-СВЯЗАННОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ
Исследовано образование оксидов кремния на поверхности карбида кремния при термическом удалении парафиновой связки из порошковой карбидокремниевой отливки в атмосфере воздуха при температуре 600–900^o С. Определена оптимальная температура процесса 630^o С, позволяющая получить SiC-основу с максимальной пористостью и механической прочностью на изгиб 0.5 МПа. Показано, что поверхностные оксиды восстанавливаются твердым углеродом в процессе изготовления композита C–SiC на стадии пиролиза в вакууме при 1600^o С и не оказывают влияния на последующий процесс жидкофазного силицирования C–SiC при получении реакционно-связанной карбидокремниевой керамики. Количество твердого углерода, расходуемое на восстановление оксидов, составляет заметную часть от углерода, вводимого в поры SiC-основы при подготовке C–SiC к силицированию, и должно учитываться в качестве поправки в расчетах состава промежуточного и конечного материалов керамики.  
Автор:  П. С. Гринчук, М. В. Кияшко, М. О. Стёпкин, А. В. Акулич, Д. В. Соловей, С. М. Данилова-Третьяк
Ключевые слова:  карбид кремния, реакционно-связанная керамика, пористость, пиролиз, окисление, восстановление
Стр:  896

ГОРЕНИЕ КЕРОСИНА В СВЕРХЗВУКОВОМ ПОТОКЕ ПРИ ЧИСЛЕ МАХА M = 1.7 ПОД ДЕЙСТВИЕМ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ
Численно изучается горение керосина в модельной камере сгорания при числе Маха потока М = 1.7 и температуре торможения 1400 K. Для воспламенения подаваемого через осевой инжектор топлива и поддержки его горения применяется импульсно-периодическое газодинамическое воздействие. Решаются осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье–Стокса, замыкаемые k–ε моделью турбулентности. Горение топлива воспроизводилось с помощью одной реакции. Расчеты проведены для различных длин канала. Изучена газодинамическая структура течения при нестационарном горении керосина. Исследована возможность формирования околозвукового режима течения. Определена мощность газодинамического воздействия  
Автор:  В. П. Замураев, А. П. Калинина
Ключевые слова:  горение керосина, сверхзвуковой поток, дросселирующая струя, околозвуковой режим
Стр:  905

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ УГЛЕ-МЕТАНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ КАНАЛЕ
Построена двухмерная осесимметричная модель горения угле-метано-воздушной смеси с использованием подходов динамики двухфазных реагирующих сред. Выполнено численное исследование закономерностей распространения фронта горения в цилиндрическом канале. Показано влияние радиуса, массовой концентрации частиц угольной пыли на скорость распространения пламени. Продемонстрировано ускорение пламени при достижении фронтом горения боковых стенок канала. Показано отличие в скоростях распространения пламени в случаях открытого и закрытого правого торца канала  
Автор:  К. М. Моисеева, А. Ю. Крайнов
Ключевые слова:  газовзвесь угольной пыли, метано-воздушная смесь, скорость горения, численное моделирование
Стр:  912

ВОЗМОЖНОСТИ УСИЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПОЛЮСАХ ИНИЦИАТОРА СВЧ РАЗРЯДА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЯДОВ С РАЗВИТОЙ СТРИМЕРНОЙ СТРУКТУРОЙ
Обсуждаются различные электродинамические модели камеры сгорания, в которой для поджига горючей смеси применяется инициированный подкритический стримерный разряд. Для локализации разряда в рабочей камере используются инициаторы на основе полуволновых электромагнитных вибраторов, обладающие резонансными свойствами. На основе численных расчетов получены зависимости структуры электрических полей, формирующих разряд, от геометрических параметров инициатора разряда, а также рассмотрены вопросы согласования размеров камеры с генератором излучения. Определены пути повышения результирующего электромагнитного поля в области вибратора для формирования разряда с объемной структурой  
Автор:  П. В. Булат, К. Н. Волков, И. И. Есаков, П. Б. Лавров, А. А. Раваев
Ключевые слова:  СВЧ излучение, стримерный разряд, электродинамическая модель, плазменное горение
Стр:  921

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ГОРЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ТОПЛИВ В УСЛОВИЯХ МАНОМЕТРИЧЕСКОЙ БОМБЫ
Исследовано горение модельного высокоплотного топлива (МВТ) в условиях замкнутого объема. Приведено описание основных узлов и механизмов используемой манометрической бомбы. Описаны методики определения законов горения топлива в манометрическом эксперименте и проведено сравнение расчетноэкспериментальных данных. Выявлены и описаны особенности образования поверхности горения МВТ в различных контейнерах. Определены зависимости послойной скорости горения двух МВТ от давления  
Автор:  К. С. Рогаев, А. Н. Ищенко, А. С. Дьячковский, Н. М. Саморокова, Е. Ю. Степанов, А. В. Чупашев
Ключевые слова:  манометрическая бомба, закон горения, модельное высокоплотное топливо, пастообразное топливо
Стр:  927

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ДЕТОНАЦИОННЫХ ВОЛН В НЕОДНОРОДНЫХ ГАЗОВЗВЕСЯХ УНИТАРНОГО ТОПЛИВА В РЕЗКО РАСШИРЯЮЩИХСЯ ТРУБАХ
Приведены результаты численного исследования распространения детонационных волн в резко расширяющихся трубах, полностью или частично заполненных газовзвесью унитарного топлива. Изучено влияние параметров газовзвесей и трубопровода, а также поперечные пространственные неоднородности распределения концентрации частиц в трубах. Установлено, что критическое значение высоты поперечной пространственной неоднородности монотонно уменьшается с ростом относительного массового содержания взвеси. Приведены зависимости критического диаметра частиц от их относительного массового содержания  
Автор:  У. А. Назаров
Ключевые слова:  горение, детонация, ударная волна, детонационная волна, фронт горения частицы, фронт горения унитарного топлива, трубопровод, массовое содержание частиц
Стр:  937

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИНТЕЗА КОМПОЗИТНЫХ ЧАСТИЦ ТИПА ЯДРО–ОБОЛОЧКА НА ОСНОВЕ СОВМЕСТНОГО ОКИСЛЕНИЯ ТЕТРАХЛОРИДОВ ТИТАНА И КРЕМНИЯ В ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ В УСЛОВИЯХ АГЛОМЕРАЦИИ ОБОИХ КОМПОНЕНТОВ
Проведено моделирование одностадийного синтеза композитных наночастиц диоксида титана и диоксида кремния в рабочей зоне плазмохимического реактора хлоридным методом, основанным на совместном окислении тетрахлоридов титана и кремния. В разработанной модели синтеза учтена возможность агрегирования не только частиц диоксида титана, формирующих ядра композитных частиц, но и частиц диоксида кремния, не участвующих в образовании оболочки. Проведено сравнение результатов расчетов по разным моделям: размер ядер, толщина оболочки и число частиц различного типа  
Автор:  С. М. Аульченко, Е. В. Картаев
Ключевые слова:  диоксид титана, диоксид кремния, композитная частица, плазмохимический реактор, односкоростная многокомпонентная среда, гомогенная и гетерогенная реакции, коагуляция
Стр:  945

ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ПОЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ПРИ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ В НЕСОВЕРШЕННО ВСКРЫТОМ ПЛАСТЕ
Представлена математическая модель полей давления и скорости, возникающих при притоке углеводородов в скважину конечного радиуса из частично вскрытых пластов-коллекторов. Предполагается, что двумерное течение, инициируемое заданной депрессией в несовершенно вскрытом пласте, является осесимметричным. Приведена математическая постановка задачи в цилиндрической геометрии о поле давления в изолированном изотропном однородном пласте, границы которого не совпадают с граничными точками интервала перфорации. Описана конечно-разностная модель, на основе которой составлена программа для расчетов полей давления и скорости в пласте, и выполнены вычислительные эксперименты, позволившие выявить новые практически важные закономерности течения, возникающие в реальных коллекторах нефти и газа.           Показаны пространственно-временные зависимости поля давления в нефтегазовом пласте, поперечной, радиальной компонент и модуля скорости фильтрации углеводородов, иллюстрирующие особенности двумерного течения при несовершенном вскрытии пласта и основные отличия от хорошо изученного случая плоско-радиального одномерного течения к скважине конечного радиуса. На основе анализа линий уровня выявлены новые физические закономерности течения, связанные с неполной перфорацией толщины пласта-коллектора. С помощью вычислительных экспериментов установлено, что при осесимметричном течении в пласте неизбежно возникают вертикальные потоки, которые обращаются в нуль на выходе из пласта в скважину. Подтверждено, что в однородных не полностью вскрытых коллекторах всегда возникают межслойные перетоки в прискважинной зоне, а радиальная компонента фильтрационной скорости при двухмерном осесимметричном течении в несовершенно вскрытом однородном изотропном пласте зависит от вертикальной координаты. Это означает, что приток в скважину не является равномерно распределенным по толщине пласта, а максимум модуля горизонтальной компоненты скорости на всех кривых достигается на границах интервала перфорации. В случае двумерного течения в центре интервала перфорации, одинаково удаленного от верхней и нижней границ нефтегазового пласта, наблюдается минимальный удельный приток  
Автор:  А. И. Филиппов, О. В. Ахметова, М. Р. Губайдуллин
Ключевые слова:  фильтрация, несовершенное вскрытие, уравнение пьезопроводности, двумерное течение, конечно-разностная программа, поле давления, поле скорости
Стр:  953

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РЕЛАКСАЦИИ ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ ОДНОРОДНОЙ ЖИДКОСТИ В ТРЕЩИНОВАТО-ПОРИСТЫХ СРЕДАХ
Поставлена и численно решена обратная задача по определению коэффициента релаксации в упрощенной модели релаксационной фильтрации однородной жидкости в трещиновато-пористых средах. Для решения задачи использованы различные методы идентификации, в частности, метод первого порядка, модифицированный метод первого порядка и метод второго порядка. Установлено, что этот коэффициент при различных нулевых приближениях с невозмущенными исходными данными восстанавливается практически за четыре–шесть итераций. При более удаленном начальном приближении от точки равновесия итерационная процедура сходится к смещенным значениям искомого параметра. Для получения несмещенной оценки искомого параметра использован модифицированный метод первого порядка.   
Автор:  Б. Х. Хужаёров, Э. Ч. Холияров
Ключевые слова:  коэффициент релаксации, метод идентификации, обратная задача, однородная жидкость, релаксационная фильтрация, трещиновато-пористая среда
Стр:  964

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННО-КОНДУКТИВНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА ПУТЕМ БЕСКОНТАКТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ. 2. АПРОБАЦИЯ РАСЧЕТНО- ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МЕТОДА
Разработана экспериментальная установка лазерного нагрева УЛН-1 для реализации методики идентификации математических моделей радиационно-кондуктивного теплопереноса без использования контактных измерений. Представлено обоснование выбора компонентов системы и процедуры ее применения. Выполнена апробация установки и методики идентификации на примере определения теплофизических характеристик тонкой пластины из непрозрачного материала  
Автор:  А. В. Ненарокомов, С. А. Будник, Д. С. Семенов
Ключевые слова:  модель теплопереноса, гипертермия, биологические ткани, обратная задача теплообмена, экспериментальная установка
Стр:  978

КОНВЕКТИВНАЯ СУШКА ПЛОСКИХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Экспериментально исследована кинетика сушки плотной шерстяной ткани в разных режимах. Определены массопроводные (диффузионные) свойства ткани в зависимости от содержания влаги в ней и ее температуры. Для удобства инженерных расчетов полученные данные по массопроводности ткани аппроксимированы ее зависимостями от влагосодержания и температуры. Установлено, что кинетика конвективной сушки плотной шерстяной ткани адекватно описывается моделью тепло- и влагопереноса А. В. Лыкова с учетом зависимости массопроводности ткани от ее влагосодержания и температуры сушильного агента. Предложенный подход к расчету кинетики сушки плотной шерстяной ткани, содержания влаги в ней и ее температуры может быть использован при проектировании процессов сушки различных тканей  
Автор:  М. К. Кошелева, С. П. Рудобашта, О. Р. Дорняк, В. М. Дмитриев
Ключевые слова:  конвективная сушка, кинетика, массопроводность, математическое моделирование, плотная шерстяная ткань
Стр:  987

O CТРАТИФИЦИРОВАННЫХ ТЕЧЕНИЯХ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕНОСА
Аналитически исследован неизученный ранее механизм возникновения стратифицированных течений, обусловленный пространственными неоднородностями коэффициентов обмена. В расчетах использовано линейное приближение, при этом задавались гармонические по горизонтали вариации коэффициента теплопроводности относительно небольшой амплитуды. Получены явные аналитические выражения для возмущений температуры среды и скорости течений в ней. Показана возможность интенсификации таких возмущений при некоторых значениях параметров среды  
Автор:  Л. Х. Ингель
Ключевые слова:  стратифицированная среда, пространственно неоднородные коэффициенты обмена, плавучесть, диффузия, плотностные течения
Стр:  994

АСИММЕТРИЯ ТЕЧЕНИЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СКАЧКА УПЛОТНЕНИЯ С ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ НА ПРОДОЛЬНО-РЕБРИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Выполнены численные исследования асимметрии течения в канале воздухозаборника при взаимодействии скачка уплотнения, генерируемого обечайкой воздухозаборника, с пограничным слоем в его канале, имеющем продольно-ребристую нижнюю поверхность, на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса и модели турбулентности SST k–w. Получены данные по структуре течения в модели такого канала, содержащей сужающийся входной участок и последующий участок постоянного поперечного сечения, распределению предельных линий тока на продольно-ребристой поверхности канала, профилям скорости течения и полного давления в пограничном слое в канале при числе Маха набегающего потока М = 4.  
Автор:  И. И. Мажуль
Ключевые слова:  численное моделирование, сверхзвуковое течение, прямоугольный канал, продольноребристая поверхность, асимметрия течения
Стр:  999

ДИНАМИКА ВОЛНЫ ДАВЛЕНИЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ КАНАЛЕ, СОДЕРЖАЩЕМ КОЛЬЦЕВУЮ ПУЗЫРЬКОВУЮ ЗОНУ
Представлены результаты исследований динамики волны давления в цилиндрическом канале, заполненном жидкостью и содержащем пристеночную кольцевую пузырьковую зону. Проанализировано влияние размеров этой зоны, ее дисперсности и объемного содержания пузырьков в ней на амплитуду волны давления, формирующуюся в канале из-за наличия в нем пузырьковой зоны, воздействующей на стенки канала.  
Автор:  И. К. Гималтдинов, М. Н. Галимзянов, Е. Ю. Кочанова
Ключевые слова:  волна давления, пузырьковый кластер, фокусировка
Стр:  1008

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОБЕТОНА
Выполнены исследования, направленные на улучшение коррозионной стойкости бетона и других его характеристик для эксплуатации в суровых условиях окружающей среды. Определено влияние комплексной добавки, содержащей многослойные углеродные нанотрубки и гидротермальные наночастицы SiO₂, на долговечность бетона. Проведены эксперименты по изучению водонепроницаемости, морозостойкости, водопоглощения и силовых параметров бетона (коэффициентов интенсивности напряжений). Установлено, что ввод наночастиц в бетон улучшает микроструктуру его цементной матрицы, что приводит к снижению проникновения хлорид-ионов в бетон и увеличению его водопроницаемости.  
Автор:  Е. Н. Полонина, С. Н. Леонович, С. А. Жданок, В. В. Потапов, Т. Н. Седляр
Ключевые слова:  бетон, нанокремнезем, наноуглерод, проницаемость, морозостойкость, коррозия
Стр:  1028

АНАЛИЗ КОНЦЕНТРАЦИОННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ В ПРОЦЕССЕ НАНОФИЛЬТРАЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ
Представлен метод определения нестационарной концентрационной поляризации раствора в плоском канале в процессе его проточной нанофильтрации. Проведен анализ концентрационной поляризации водных растворов ZnSO₄ и SnSO₄ с концентрацией 0.5 кг/м в процессе их нанофильтрационного разделения Установлено, что при повышении трансмембранного давления в диапазоне Р_м = 0.5–2.0 МПа показатель концентрационной поляризации растворов ZnSO₄ и SnSO₄ увеличивается в диапазонах θ = 1.340–1.436 и θ = 1.351–1.430 соответственно. Расчет времени работы мембраны и объема пермеата в стационарном режиме показал, что до проведения регенерации мембраны процесс нанофильтрационного разделения ZnSO₄ и SnSO₄ при исследуемом рабочем давлении можно проводить в течение t_м = 2070–2791 с и t_м = 2893–2036 с соответственно. С увеличением трансмембранного давления это время уменьшалось для обоих растворов. Количество пермеата, полученного за время стационарного режима, наоборот, увеличилось с 0.200 до 0.266 дм³ и с 0.202 до 0.262 дм³   соответственно  
Автор:  С. И. Лазарев, К. В. Шестаков, С. И. Котенев, Н. Н. Игнатов
Ключевые слова:  нанофильтрация, мембрана, разделение, концентрационная поляризация, ионы тяжелых металлов
Стр:  1046

СВОБОДНО-КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН НА КРУГЛОРЕБРИСТЫХ ТРУБАХ И ПУЧКАХ ИЗ НИХ
Применение воздухоохлаждаемых теплообменников в различных отраслях промышленности находит все более активное распространение благодаря их экологичности и отсутствию потребности в охлаждающей воде. Воздухоохлаждаемые теплообменники из круглоребристых труб широко используются в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой и пищевой промышленности, и также на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях, в тепло- и электроэнергетике, в холодильной технике, на атомных станциях.         Тепловая мощность воздухоохлаждаемых теплообменников во многом определяется характеристиками движения потока охлаждающего воздуха через него, который может быть организован с потреблением электроэнергии посредством вентилятора или в энергосберегающем режиме — свободной конвекцией. К сожалению, область температур окружающего воздуха, при которых возможно применение воздухоохлаждаемых теплообменников в условиях свободной конвекции, ограничена. Низкая интенсивность теплообмена по сравнению с вынужденной конвекцией является основным недостатком свободно-конвективного режима, который обычно компенсируется увеличением теплоотдающей площади, а именно, оребрением поверхности теплообмена. При оснащении воздухоохлаждаемых теплообменников дополнительными устройствами, позволяющими интенсифицировать свободную конвекцию, теплопроизводительность теплообменника может быть значительно увеличена.          В статье представлен обзор экспериментальных и численных исследований свободно-конвективного теплообмена на воздухоохлаждаемых круглоребристых трубах и пучках из них.  
Автор:  Г. С. Маршалова, А. Б. Сухоцкий, В. Б. Кунтыш
Ключевые слова:  свободная конвекция, биметаллическая круглоребристая труба, теплообменный пучок, число Нуссельта, число Грасгофа, число Рэлея, аппарат воздушного охлаждения
Стр:  1091

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ГРАДИРНИ С УЧЕТОМ ХИМИЧЕСКОЙ РАБОТЫ В СМЕСИ ПАРА И ВОЗДУХА
Представлена модель движения двухфазной сплошной среды в градирне. Среда состоит из частиц воды и смеси пар/воздух. Состав смеси меняется, вследствие чего производится химическая работа, в ранних моделях она не учитывалась. Сравнение с ранними результатами показывает сильное влияние химической работы на результаты моделирования, но неизменным остается общая математическая структура модели — при свободной конвекции необходимо решать краевую задачу на собственные значения с непрерывным спектром, где собственным значением является поток воздуха на входе градирни, а свободной конвекции отвечает минимальное значение потока.  
Автор:  К. О. Сабденов, Т. М. Жакупов, М. Ерзада
Ключевые слова:  градирня, оптимальные размеры капель воды, капельный и паровой унос, химическая работа, математическое моделирование
Стр:  1083

ОБ ОДНОМ МЕХАНИЗМЕ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ МАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ В НЕОДНОРОДНО НАГРЕТОЙ ЖИДКОСТИ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ
Предложена модель переноса магнитных частиц в неоднородно нагретой немагнитной жидкости однородным магнитным полем. Механизм переноса основывается на учете коллективного возмущения неоднородно нагретыми частицами распределения температуры и напряженности магнитного поля в окружающей жидкости. Учитывается изменение магнитной проницаемости частиц от температуры. Взаимодействие частиц приводит к появлению термомагнитной силы, действующей на частицы во внешнем однородном магнитном поле. Направление перемещения частиц под действием такой силы зависит от взаимной ориентации векторов напряженности магнитного поля и градиента температуры и может быть как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения температуры. При этом скорость и величина перемещения частиц в этих случаях различны, что означает анизотропию коэффициента термомагнитофореза. Полученные результаты согласуются с экспериментальными  
Автор:  С. И. Мартынов
Ключевые слова:  вязкая жидкость, магнитные наночастицы, магнитное поле, градиент температуры, взаимодействие частиц, анизотропия коэффициента переноса
Стр:  1037

УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ДАВЛЕНИЙ УДАРНО-ВОЛНОВОГО СЖАТИЯ ПЕНТАЭРИТРИТТЕТРАНИТРАТА (ТЭНа)
Предложен подход, позволяющий строить ударные адиабаты молекулярных кристаллов нитросоединений на основании данных по их изотермическому сжатию. С этой целью было построено уравнение состояния кристалла пентаэритриттетранитрата (ТЭНа). Представленный в работе сравнительный анализ экспериментальных данных по ударно-волновому сжатию простого кристалла ТЭНа с расчетами, проведенными с помощью предложенного подхода к пересчету давлений изотермического сжатия на ударную адиабату и построенного уравнения состояния ТЭНа, показали, что экспериментальные и расчетные значения давления находятся в пределах погрешности эксперимента.  
Автор:  Ю. М. Ковалев, Е. В. Помыкалов
Ключевые слова:  уравнение состояния, молекулярный кристалл, изотермическое сжатие, энергия Гельмгольца, приближение Дебая, ударная адиабата, коэффициент Грюнайзена
Стр:  1053

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЕМКОСТИ, ЗАПОЛНЯЕМОЙ ДЕСУБЛИМИРОВАННЫМ ГЕКСАФТОРИДОМ УРАНА, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОНФИГУРАЦИИ ЦЕНТРАЛЬНЫХ ОТВЕРСТИЙ В ЕЕ РЕБРАХ
Выполнено численное моделирование нестационарного процесса десублимации гексафторида урана в вертикальной погружной емкости объемом 6.0 ⋅ 10^–2 м³ в зависимости от конфигурации центральных отверстий в горизонтальных ребрах, установленных в емкости. Установлено, что емкость имеет минимальное время заполнения и максимальную среднюю производительность, равную 4.8328 г/с при диаметре центрального отверстия 1-ого ребра 6.4 ⋅ 10^–2 м и диаметре центрального отверстия в ребрах со 2-го по 13-ое 4.4 ⋅ 10^–2 м  
Автор:  А. А. Орлов, Р. В. Малюгин, И. А. Турбина
Ключевые слова:  гексафторид урана, десублимация, математическое моделирование, процессы теплои массопереноса
Стр:  1074

АНАЛИЗ КОНЦЕНТРАЦИОННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ В ПРОЦЕССЕ НАНОФИЛЬТРАЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ
Представлен метод определения нестационарной концентрационной поляризации раствора в плоском канале в процессе его проточной нанофильтрации. Проведен анализ концентрационной поляризации водных растворов ZnSO₄ и SnSO₄ с концентрацией 0.5 кг/м в процессе их нанофильтрационного разделения Установлено, что при повышении трансмембранного давления в диапазоне Рм = 0.5–2.0 МПа показатель концентрационной поляризации растворов ZnSO₄ и SnSO₄ увеличивается в диапазонах θ = 1.340–1.436 и θ = 1.351–1.430 соответственно. Расчет времени работы мембраны и объема пермеата в стационарном режиме показал, что до проведения регенерации мембраны процесс нанофильтрационного разделения ZnSO₄ и SnSO₄ при исследуемом рабочем давлении можно проводить в течение tм = 2070–2791 с и t_м = 2893–2036 с соответственно. С увеличением трансмембранного давления это время уменьшалось для обоих растворов. Количество пермеата, полученного за время стационарного режима, наоборот, увеличилось с 0.200 до 0.266 дм³ и с 0.202 до 0.262 дм³   соответственно  
Автор:  Р. А. Магомедов, Э. Н. Ахмедов
Ключевые слова:  нанофильтрация, мембрана, разделение, концентрационная поляризация, ионы тяжелых металлов
Стр:  1046

УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ДАВЛЕНИЙ УДАРНО-ВОЛНОВОГО СЖАТИЯ ПЕНТАЭРИТРИТТЕТРАНИТРАТА (ТЭНа)
Предложен подход, позволяющий строить ударные адиабаты молекулярных кристаллов нитросоединений на основании данных по их изотермическому сжатию. С этой целью было построено уравнение состояния кристалла пентаэритриттетранитрата (ТЭНа). Представленный в работе сравнительный анализ экспериментальных данных по ударно-волновому сжатию простого кристалла ТЭНа с расчетами, проведенными с помощью предложенного подхода к пересчету давлений изотермического сжатия на ударную адиабату и построенного уравнения состояния ТЭНа, показали, что экспериментальные и расчетные значения давления находятся в пределах погрешности эксперимента.  
Автор:  Ю. М. Ковалев, Е. В. Помыкалов
Ключевые слова:  уравнение состояния, молекулярный кристалл, изотермическое сжатие, энергия Гельмгольца, приближение Дебая, ударная адиабата, коэффициент Грюнайзена
Стр:  1053

ЗАВИСИМОСТЬ ИЗОТЕРМЫ ВОДЯНОГО ПАРА ОТ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДГОНОЧНОГО ПАРАМЕТРА
Представлен расчет изотерм уравнения состояния водяного пара в диапазоне температур T = 773–1473 K на основе фрактального уравнения состояния и программного модуля Fract EOS. Получено хорошее согласие результатов расчета с экспериментальными данными.  
Автор:  Р. А. Магомедов, Э. Н. Ахмедов
Ключевые слова:  уравнение состояния, интегро-дифференцирование дробного порядка, потенциал Гельмгольца, водяной пар, изотерма, теплофизические свойства
Стр:  1062

ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ ВЯЗКОПЛАСТИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ
Нефти отдельных месторождений по данным лабораторных реологических исследований являются бингамовскими неньютоновскими жидкостями. В работе численно решаются обратные задачи по определению фильтрационных параметров пласта. В качестве исходной информации используются кривые изменения давления и температуры. Сравниваются результаты интерпретации реальных кривых, полученных по модели с предельным градиентом и по модели с кусочно-линейным законом фильтрации.  
Автор:  М. Х. Хайруллин, Е. Р. Бадертдинова, Р. М. Хайруллин
Ключевые слова:  бингамовская неньютоновская жидкость, предельный градиент давления, вертикальная скважина, регуляризация, гидродинамические исследования, термогидродинамические исследования, численное моделирование
Стр:  1068

RANS AND LES COMPUTATIONS OF NATURAL CONVECTION IN A SQUARE CAVITY
Turbulent natural convection (Ra = 1.58 ⋅ 10⁹ ) in a confined 3D square cavity with two differentially heated side walls are simulated numerically using the in-house EDF code (Code_Saturne) based on the unstructured finite volume solver. The objective of the present work is to investigate the performance of the low-Reynolds-number models known by their good suitability for the near-wall treatment. The low-Reynolds-number models, shear stress transport (SST) k –w model, j− f model which is a developed version of the original ^–2 υ f model, and the LES (large-eddy simulation) technique are used, and the results of their using are compared with the experimental benchmark data. The numerical results show quantitative and qualitative agreements. In general, the SST k –w model gives good predictions for the temperature profiles, and the j− f model is more accurate for the velocity profile prediction. This is mainly due to the good resolution of the turbulence properties in the near-wall region and to the ability to mimic the physical flow features in this type of geometries.  
Автор:  M. Belharizi, A. Khorsi, Tayeb Yahiaoui, O. Ladjedel, L. Adjlout, F. Zemani, O. Sikula
Ключевые слова:  heat transfer, natural convection, differentially heated cavity, RANS, LES
Стр:  1017

DISTURBANCES IN A GENERALIZED THERMOELASTIC HALF-SPACE WITH VOIDS WITH A MICROTEMPERATURE DUE TO A MECHANICAL SOURCE
The two-dimensional deformation of a generalized thermoelastic half-space with voids and microtemperatures under the action of a mechanical force was investigated. The effect of the voids and microtemperatures in this half-space on the displacements, the stresses, the temperature distribution, the change in the volume fraction field, and the first heat flux momentum in it was determined on the basis of the normal-mode analysis with the use of the Lord–Shulman and Green–Lindsay theories for an insulated boundary.    
Автор:  L. Rani
Ключевые слова:  thermoelasticity, voids, normal mode, microtemperature
Стр:  1106

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ