Русский Русский

Архив

Повышение энергоэффективности процесса сушки волокнистых материалов

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-3-109-119
, ,
 109-119 стр.
Аннотация
В современной текстильной промышленности одним из самых энергозатратных и распространенных процессов является сушка, которой подвергаются волокна, пряжа и ткани после различных операций (пропитка, экстрагирование, крашение и др.). Сложный тепло-массообменный процесс сушки проводится при достаточно высоких температурах и является энергозатратным. Для снижения общего энергопотребления в текстильном производстве необходимо проводить предварительное обезвоживание материалов перед сушкой, например, в центрифугах, интенсификацию сушки физическими полями и др. Современные промышленные сушильные установки для текстильных материалов обеспечивают доста-точно быструю и равномерную сушку, повышая общую эффективность данного этапа производства го-товой текстильной продукции. Энергоэффективные решения для процесса сушки, позволяют снизить негативное воздействие процесса на окружающую среду. Промышленная сушка текстильных материалов проводится в конвективных или контактных сушилках при использовании тепловой энергии. В конвектив-ных сушилках сушильным агентом является воздух. В контактных сушилках для обогрева барабанов ис-пользуется водяной пар. В статье рассматриваются важные направления совершенствования технологи-ческого процесса и оборудования, предназначенного для сушки волокнистых материалов. К ним относятся: внедрение механического предшествующего сушке обезвоживания; выбор гибридных систем в бара-банных сушилках; утилизация конденсата и пара в барабанных сушилках; изоляция торцевых панелей и отмена промежуточной сушки в барабанных цилиндрических сушилках; контроль влажности материала для предотвращения пересушивания ткани; сокращение времени простоя сушилок посредством планиро-вания подачи партий ткани; использование многократной сушки ткани в барабанных сушилках. Совер-шенствование процесса сушки текстильных материалов возможно при использовании ультразвукового поля, инфракрасного излучения и других способов интенсификации при обеспечении своевременного техни-ческого обслуживания сушильного оборудования, программируемого изменения температуры в процессе сушки.
PDF

Повышение стойкости к ударным нагрузкам полимерного композиционного материала на основе эпоксидного препрега за счет добавления нетканого материала на основе полиамида 12

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-3-120-136
, , , , , ,
 120-136 стр.
Аннотация
Исследовано влияние введения нетканого материала из полиамида ПА 12-Э на механические свойства полимерных композиционных материалов на основе эпоксидного автоклавного препрега Т107. Наличие нетканого материала незначительно снижает температуру стеклования до 171 ℃, что не влияет возможность применения материала до максимальной эксплуатационной температуры в 120 ℃. Исследование срезов композитов электронной микроскопией выявило равномерное распределение термо-пластичной фазы между слоями углеродной ткани, а также высокую адгезию полиамида к эпоксидной матрице. Показано, что введение нетканого материала не приводит к снижению механических свойств композитов. Основным преимуществом композитов на основе нетканого материала является повышенное сопротивление к ударным нагрузкам. При свободном ударе с энергией 6,67 Дж на 1 мм образца у образца без нетканого материала наблюдается сквозной пробой с разрушением волокон, в то время как у образца с нетканым материалом разрушение носит характер расслоения без повреждения волокон. Предел прочности при сжатии после удара вырос с 257 до 326 МПа при введении нетканого материала. В итоге, предложенная модификация коммерческого препрега позволит расширить область применения материала и повысить безопасность, в первую очередь, в конструкциях летательных аппаратов.
PDF

Оптимизация проточной части микрофлюидного канала

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-2-4-12
, ,
 4-12 стр.
Аннотация
В данной работе рассматриваются особенности оптимизации микрофлюидного канала. Микрофлюидный канал является ключевым компонентом микрореактора, его форма и особенности гидродинамического режима напрямую влияют на успешное протеканий проводимых в нём химических реакций. Микрофлюидная отрасль регулирует процессы, протекающие в малых объемах жидкостей – порядка нано литра и меньше. Она применима к различным областям, таким как микроэлектроника, фармацевтика, специальная химия и т.д. В качестве инструмента оптимизации использовали программу вычисли-тельного моделирования Comsol Multiphysics. Она основана на методе конечных элементов, который поз-воляет в точности моделировать задачи гидродинамического профиля. В данной статье рассмотрена простейшая форма микроканала – канал круглого сечения размером 0.75 мм со смесительной ячейкой. Приведено математическое моделирование процесса, определён критерий оптимальности, адекватный для поставленной задачи. В качестве одного из компонентов данного критерия использовали диодность – критерий, обуславливающий способность пропускать поток в прямом направлении при условии наличия обратного потока. В результате данной работы выявлена наиболее оптимальная форма канала микроре-актора, удовлетворяющая требуемым условиям процесса, получены основные гидродинамические пара-метры и определена зависимость диодности от используемого критерия.
PDF

Влияние закачки водорода совместно с метаном на изменение физико-химических свойств песчаника

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-3-137-145
,
 137-145 стр.
Аннотация
Научные основы хранения водорода в среде, причины и механизмы его взаимодействия с другими природными газами и флюидовмещающей средой разработаны слабо. Поэтому актуально проведение комплекса исследований, направленных на уточнение основных факторов его хранения в условиях ПХГ совместно с метаном. Методами инфракрасной спектроскопии (ИК), ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), рентгенофлуоресцентного анализа и измерения скоростей продольных и поперечных звуковых волн исследованы изменения физико-химических свойств образца песчаника после длительного пребывания в водород-метановой смеси (ВМС). Изменения состава горной породы подтверждаются различиями в спектрах ИК, ЯМР и преобразованию минеральной составляющей песчаника, что во многом связано с про-цессами кристаллизации растворенных в адсорбированной воде веществ. Результаты настоящих исследований могут быть использованы при планировании и эксплуатации подземных хранилищ газа в регионах, где будет организовано масштабное производство водорода и его хранение.
PDF

Электрофильно-нуклеофильные и гидрофобные свойства поверхностно-модифицированных металлов

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-2-13-25
,
 13-25 стр.
Аннотация
Разработанный в Санкт-Петербургском горном университете метод наслаивания разноразмерных молекул аммониевых и кремнийорганических соединений на металлах – перспективный способ гидрофобизации и стабилизации поверхностных свойств дисперсных металлических материалов. Прове-дено сравнение гидрофобности образцов на основе порошка меди марки ПМС-1, обработанных в парах модификаторов в смесевом или последовательном режимах. Для физико-химического обоснования меха-низма гидрофобизации поверхности проведено квантово-химическое моделирование и оценка электро-фильно-нуклеофильных свойств изолированных молекул модификаторов в программном комплексе HyperChem, а также их адсорбционного взаимодействия с кластерной модельной поверхностью в про-граммном комплексе Gaussian 09. Установлено, что значения энергии адсорбции лежат в диапазоне 64–127 кДж/моль, что соответствует химическому взаимодействию молекул этилгидридсилоксана и чет-вертичных соединений аммония (ЧСА) с металлом. Установлено, что образцы, содержащие в поверх-ностном слое металла модификаторы с различными электрофильно-нуклеофильными свойствами харак-теризуются лучшей гидрофобностью, а также меньшим количеством гидрофильных центров поверхно-сти. Также, установлена ключевая роль ЧСА в гидрофобизации поверхности за счет обеспечения более сильного гетероатомного взаимодействия с металлической поверхностью и формирования подготови-тельного ЧСА-подслоя для структурно подобных функциональных групп.
PDF

Исследование сорбционных свойств диоксида кремния на основе вскрышных пород для извлечения красителей из сточных вод

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-2-26-42
 26-42 стр.
Аннотация
Статья представляет результаты исследования сорбционных свойств диоксида кремния, полученного из вскрышных пород, для применения при удалении метиленового синего – органического катионового тизианового красителя – из водных растворов. Целью исследования было оценить сорбционные свойства диоксида кремния и его эффективность при извлечении метиленового синего из водных растворов. Экспериментальные данные показали, что эффективность сорбции зависит от температуры, pH и скорости перемешивания. Установлено, что повышение pH и скорости перемешивания способствует уве-личению сорбции, в то время как повышение температуры снижает эффективность сорбции. Кроме то-го, исследована возможность регенерации диоксида кремния после сорбции и показано, что его сорбцион-ные свойства практически не изменяются после нескольких циклов использования. Максимальная сорбци-онная емкость составила 515,9 мкмоль/г. В ранее опубликованной статье при стандартных условиях мак-симум сорбционной емкости составил 438,22 мкмоль/г. Полученные результаты подчеркивают потенциал диоксида кремния как эффективного и устойчивого сорбента для удаления органических красителей из сточных вод. Таким образом, диоксид кремния может быть рекомендован для многократного использова-ния в процессах очистки сточных вод благодаря его высокой термической стабильности и долговечности.
PDF

Оптимизация типового процесса конденсации на примере синтеза изофорона в микроканале

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-2-43-52
, , ,
 43-52 стр.
Аннотация
Работа посвящена способу получения изофорона в микроканале. Проведена численная и экспериментальная оптимизация процесса получения изофорона в микроканале. Изофорон – ненасыщен-ный циклический кетон, широко использующийся в промышленности в качестве растворителя нитроцел-люлозных красок, а также в качестве промежуточного вещества для синтеза других соединений. Синтез проводили в микроканалах. Микроканалы представляют из себя каналы диаметром меньше 1 мм. Их ос-новная особенность – возможность проведения различных типов реакций, требующих высокие давления и температуры. За счёт небольшого внутреннего объёма, все процессы, протекающие в них, легко интен-сифицируются, можно достигать высокой точности и эффективности эксперимента. Варьировались такие параметры, как температура реакции и расход реагентов. Использовался новый подход к проведе-нию эксперимента, основанный на минимизации используемых параметров регулирования и правильному их комбинированию. Такой подход требует высокой точности и воспроизводимости результатов, поэтому лучшим выбором для таких задач являются микроканалы, используемые в данной работе. Разработана математическая модель реакции, основанная на системах уравнений разной сложности. Построены трехмерные и двухмерные контурные диаграммы, позволяющие визуализировать математическую модель процесса. Установлены наилучшие технологические параметры процесса.
PDF

Композиционные материалы на основе природных хризотиловых волокон

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-1-4-21
 4-21 стр.
Аннотация
Рассматривается технология производства, проблемы развития хризотиловой и хризотилцементной отраслей в странах СНГ. В статье приводятся сведения о составе и свойствах природных хризотиловых волокон, данные по качеству сырьевых материалов цемента и хризотиловых волокон, поставляемых на хризотилцементные предприятия, характеристики суспензии, полуфабриката и свойства затвердевших хризотилцементных изделий.
Цель исследований – изучение влияния внешних и внутренних факторов, рисков на развитие хризотил-асбестовую отрасль, на рынок сбыта. Выявление зависимости влияния параметров хризотилового волок-на и цемента на качество готовых хризотилцементных изделий.
Анализ научной литературы, анализ действующего производства, идентификация и мониторинг каче-ства сырья и готовой продукции, сравнительный анализ рынков производства и потребления.
PDF

Квантовая модель ангармонических колебаний двухатомной молекулы с переменной силовой константой и малым значением коэффициента ангармоничности

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-1-22-31
,
 22-31 стр.
Аннотация
В данной работе рассмотрены колебания двухатомной молекулы в рамках квантовой механики как ангармонического осциллятора с малыми значениями коэффициента ангармоничности. На основе общеизвестных моделей квантовых гармонического и ангармонического осцилляторов создана новая модель с переменным значением силовой константы молекулы , зависящим от колебательного квантового числа n и коэффициента ангармоничности . Математический анализ этой модели подтвердил ее физическую состоятельность. В качестве примера рассчитана энергия колебаний молекулы кислорода в рамках представленной в работе модели.
PDF

Применение термических методов для анализа содержания органического вещества в урбаноземах

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-1-32-40
, ,
 32-40 стр.
Аннотация
Цель исследования – определить содержание органического вещества в антропогенноизмененных почвах при помощи термических методов анализа.
Методы. Использованы физико-химические методы анализа проб почвы, определены актуальная кис-лотность, зольность и органическое вещество по ГОСТ 26213-2021 и методом термогравиметрического анализа.
Результаты. Показано, что содержания органических веществ в почвах методом термогравиметрии и по ГОСТ 26213-2021 отличаются не более чем на 15,4%, что, в частности, может быть связано с раз-ложением неорганических веществ при длительной выдержке при температуре 525 ºС по методике ГОСТ. Тем не менее метод термогравиметрии дает информацию о температурах, при которых наблюдается максимальная скорость разложения.
Выводы. Установлено, что методы термогравиметрии и по ГОСТ 26213-2021 дают разные результа-ты содержания органического углерода в почве в связи с разными температурами максимального разло-жения гумусовых кислот. Чем выше температура максимального разложения, тем меньше разлагается органических веществ при исследовании почв методом термогравиметрии.
PDF