Вестник Тамбовского государственного технического университета

Предложен новый подход к разработке методологии интегрированного проектирования циклических адсорбционных процессов и установок для разделения многокомпонентных газовых смесей при наличии неопределенности части исходных данных для проектирования. Описан состав проблемно-ориентированного комплекса, предназначенного для проведения предпроектных научных исследований и обоснования принятия проектно-конструкторских решений при аппаратурно-технологическом оформлении циклических адсорбционных процессов и установок (для разделения многокомпонентных газовых смесей и концентрирования широко применяемых в технике и социальной сфере газов (кислорода, водорода, азота и др.)). Изложены общая постановка задачи динамики циклических процессов сорбции и методы ее решения, обобщенная процедура построения математической модели динамики сорбции в циклических адсорбционных процессах разделения газовых смесей. Приведена процедура подготовки в составе проблемно-ориентированного аппаратно-программного комплекса исходных данных для проектирования и обоснования проектно-конструкторских решений при аппаратурно-технологическом оформлении циклических процессов адсорбционного разделения многокомпонентных газовых смесей.

Кинетическая модель процесса отверждения является неотъемлемой частью моделирования и оптимизации технологического процесса производства деталей из полимерных композитов. Кинетические характеристики модели определяются эмпирически на основе калориметрических измерений и оказывают существенное влияние на результаты расчетов режимов отверждения. Рассмотрен метод расчета кинетических характеристик отверждения полимерных композитов. Показаны графические зависимости мощности тепловыделений и кинетических характеристик. Получены оценки среднеквадратичных погрешностей и проведен анализ источников погрешностей кинетических характеристик. Выработаны рекомендации по планированию эксперимента для определения кинетических характеристик процесса отверждения полимерных композитов с минимальными погрешностями.

Приведены результаты исследования минимального времени измерения частотных характеристик (ЧХ) фильтров нижних частот (ФНЧ) при воздействии сформированным цифровым способом фрагментом сигнала с ограниченным равноамплитудным комплексным спектром. Сравнительный анализ процессов измерения ЧХ ФНЧ Чебышева шестого порядка показал – время установления спектра отклика ФНЧ на сигнал с ограниченным равноамплитудным комплексным спектром значительно меньше времени свипирования частоты с помощью ЛЧМ-сигнала. 

Рассмотрены принципы построения линейных систем автоматики, предназначенных для передвижения их исследуемого параметра в цепях с различными постоянными времени. Моделирование таких систем основано на реализациях электрических цепей, позволяющих получать требуемые постоянные времени. Для этого на основе дифференциальных уравнений, описывающих поведение исследуемых цепей, формируются характеристические уравнения. Корни данных уравнений позволяют определить режим функционирования исследуемых цепей и постоянные времени. В качестве рассматриваемых цепей выбраны электрические, у которых исследуемым параметром является напряжение на конденсаторе.

Для типовых волокнистых хлопковых материалов проведено изучение и анализ равновесия в системе «волокнистый материал – раствор гидроксида натрия». Сорбционные характеристики необходимы при расчете процесса экстрагирования щелочи после мерсеризации хлопковых волокнистых материалов. Представлены кривые кинетики сорбции и десорбции для типовых легких и средней плотности хлопковых плоских волокнистых материалов. Полученные результаты позволяют определить константы равновесия при сорбции и десорбции щелочи из изученных объектов технологической обработки. 

Приведены результаты исследования кинетики твердофазного ферментативного гидролиза целлюлозосодержащего сырья в статико-динамическом режиме с использованием культуры микроскопического гриба Trichoderma viride в зависимости от фракционного состава субстрата. Исследованы варианты организации процесса с твердым субстратом тонкой (0…1 мм), умеренной (1…3 мм) и грубой (3…5 мм) дисперсности. Установлено, что наиболее высокая концентрация ростовых факторов достигается в ферментативной среде, приготовленной с использованием твердого субстрата умеренной дисперсности. Применение такого субстрата обеспечивает благоприятные условия для интенсивного объемного аэрирования ферментативной среды и диффузионного контакта компонентов фермент-субстратного комплекса. Степень биоконверсии целлюлозы, достигаемая в течение четырех суток ферментолиза на субстрате с умеренной дисперсностью, на 20 % выше, чем на тонко- и грубодисперсных субстратах.

Проведены исследования морфологии образцов хлората натрия разных производителей и особенности термического разложения хлората и перхлората натрия с разным размером частиц для разработки технологии производства термохимического генератора кислорода. Показано, что фракционный состав и морфология кристаллов хлората натрия разных производителей имеют отличия. Выявлено, что в исследуемых условиях фракционный состав и морфология кристаллов хлората натрия не влияют на процесс разложения. Отмечено, что фракционный состав перхлората натрия также не влияет на процесс разложения, поэтому стадию рассева данных компонентов при подготовке сырья для термохимических генераторов кислорода можно исключить.

Посредством обработки в парах и изопропанольных растворах йода при различных соотношениях компонентов получены образцы модифицированных многослойных углеродных нанотрубок (УНТ) и графеновых нанопластинок (ГНП). Методами рентгенофазового анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния установлены физико-химические параметры модифицированных УНТ и ГНП. Установлено, что жидкофазная обработка способствует более эффективному введению йода в состав материалов, чем газофазная. При выдержке УНТ в парах I₂ наблюдается удаление аморфной фазы из материала и продуцирование дефектов поверхности, обусловленных образованием связей с йодом. При обработке в изопропанольных растворах I₂ изменения в структуре поверхности нанотрубок менее значительны. Термическая обработка подвергнутых жидкофазному йодированию УНТ при 620 °С способствует удалению большей части йода, однако 0,2…0,3 масс. % допирующего элемента сохраняется в составе материала.