Том 57, № 3 (2023)

Предложено уравнение для расчета плотности многокомпонентных водных растворов электролитов и проведен расчет плотности морской воды при 20°С. Установлено, что основной вклад в плотности растворов дают шесть солей: хлориды натрия, магния, кальция и калия, сульфат и бикарбонат натрия. Определены мольные объемы хлоридов магния и кальция, а также сульфата и бикарбоната натрия. На основании этих данных по мольным объемам и найденных ранее значений для хлоридов натрия и калия проведен расчет плотности морской воды при 20°С. Полученное значение 1023.7 кг/м³ практически совпадает с имеющимся в литературе значением 1023.6 кг/м³, которая приводится для 25°С. Применяемая методика может быть использована для расчета плотности технологических растворов с различным солевым составом.

В данной работе предлагается физическая и математическая модели химико-энерготехнологического процесса обжига дисперсного рудного фосфатного материала в движущейся плотной многослойной массе на конвейере обжиговой машины с перекрестной подачей газа теплоносителя. На основе построенных моделей, разработана компьютерная модель, на которой проводились вычислительные эксперименты по исследованию влияния теплофизических характеристик рудного сырья, на эффективность обжига. Установлена степень влияния коэффициента теплопроводности рудных фосфатных материалов на энергоэффективность и завершенность термически активируемых эндотермических реакций диссоциации карбонатов. Научно обоснован и подтвержден в вычислительных экспериментах способ активного воздействия на эффективность химико-энерготехнологического процесс обжига, основанный на использовании многослойной полифракционной засыпки рудного дисперсного сырья на колосниковую решетку – конвейер обжиговой машины. Установлено, что изменение температуры газа теплоносителя в плотном слое и на выходе из него, эффективность обжига и неравномерность декарбонизации по высоте плотного слоя термически обрабатываемого рудного сырья, существенно зависят от теплофизических характеристик. По результатам вычислительных экспериментов обнаружено, что применение полифракционной засыпки рудного фосфатного сырья на конвейер обжиговой машины в регламентных условиях обжига приводит к снижению температуры отходящих газов, и увеличивает среднюю по слою степень декарбонизации сырья. Выявлено, что применение полифракционной засыпки, изменяет зависимость температуры газа теплоносителя от координаты высоты слоя.

Статья посвящена проблеме создания экологически безопасных материалов за счет использования нового поколения композитов на основе биоразлагаемых биосовместимых полимерных матриц с возможностью длительного контролируемого адресного высвобождения питательных и биопротекторных веществ. Разработаны методика и алгоритм использования фрактального анализа для оценки биологических свойств бионеорганического композиционного материала хитозан-оксид титана, который применяется в сельском хозяйстве для получения высокоэффективных комплексных удобрений. Разработанный алгоритм отличается от аналогов использованием скелетонов для расчета фрактальной размерности микрофотоизображений. Исследованы фрактальные и механические свойства органо-неорганических пленок бионеорганического композиционного материала хитозан-оксид титана. Полученные результаты имеют важное значение для оценки таких характеристик бионеорганических композиционных материалов, как биодеградируемость, биосовместимость, экологическая безопасность, которые имеют важное значение для защиты окружающей среды. Установлено существование зависимости между величиной коэффициентов асимметрии и эксцесса фрактальной размерности микрофотоизображений пленок хитозана и процентом содержания в них оксида титана. Результаты исследования механических свойств пленок композита хитозан-оксид титана позволяют сделать вывод о влиянии примесей оксида титана на прочность пленок.

В статье представлены данные по влиянию типа дисперсной структуры и размеров частиц (крупные и макро-частицы) на прочностные характеристики дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов (ДНПКМ) на основе полимерных матриц разной природы (термопласты и реактопласты). Расчет типов дисперсной структуры в работе проведен в соответствии с обобщенной моделью структуры ДНПКМ в терминах обобщенного (Θ) и приведенных параметров (θ/В, θ/S_f), что позволило оценить влияние параметров и типа дисперсной структуры на прочностные свойства ДНПКМ с наполнителями разного размера. Показано, что при проектировании составов ДНПКМ с макро- и крупными дисперсными частицами как для термопластов, так и для реактопластов в области разбавленных систем (РС, Θ > 0.90 об. д.) прочность cохраняется практически на уровне полимерной матрицы. При создании низко-наполненных систем (ННС, 0.90 > Θ > 0.75 об. д.) прочность снижается на 10–15% относительно полимерной матрицы при содержании наполнителя φ_f до 0.14 об. д.

В работе проанализировано состояние проблемы теоретического прогнозирования коэффициента задержания и удельного выходного потока для очистки или концентрирования промышленных растворов во всем в цикле нанофильтрационного разделения промышленных растворов, содержащих ионы металлов. Для прогнозирования нанофильтрационного процесса разработана математическая модель, основанная на решении уравнений конвективной диффузии, уравнения Навье–Стокса и уравнения неразрывности потока с применением полярной системы координат. Теоретические результаты, полученные в результате решения системы уравнений позволяют оценить качество и производительность нанофильтрационного разделения, путем расчета концентраций в трактах пермеата и ретентата и объема пермеата. Оценка адекватности разработаного метода производилась путем сравнения рассчитанных по модели данных с экспериментальными, полученными на нанофильтрационной установке при разделении растворов, содержащих катионы Cr³⁺ и Zn²⁺, с применением полупроницаемых мембран ОПМН-П и АМН-П.

В настоящей работе проведен теоретический анализ процесса одностороннего прессования в условиях постоянной скорости на плунжере пресса и с учетом внешнего трения порошковых композиционных полимерных материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) с малыми добавками (менее 5%), такими, как диоксид кремния SiO₂, каолинит Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈, углеродные нанотрубки, углеволокно. Проанализировано влияние на процесс уплотнения материалов скорости плунжера пресса, коэффициента внешнего трения, состава прессуемого материала в зависимости от добавок. На основе системы исходных уравнений с использованием лагранжевых переменных и усреднения по радиусу проведены численные расчеты зависимости напряжения на плунжере пресса от времени для различных значений коэффициента трения, геометрических размеров образца, скоростей на плунжере пресса. Установлены новые наглядные представления о кинетике уплотнения порошковых материалов на основе политетрафторэтилена в условиях постоянства скорости плунжера пресса.