Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
химических наук. — Москва, Московский Гос. ун-т им. М.В.
Ломоносова, 2005. — 45 с.: ил.
Специальность 02.00.04 — физическая химия.
Научный консультант: д.х.н., проф. Сафонов М.С.
Цель работы:
— экспериментальное исследование свойств планарных (пластинчатых) катализаторов эндотермических реакций и построение моделей тепло- и массопереноса в сборных катализаторных блоках с целью создания компактных модулей отвода тепла от теплонапряженных поверхностей;
— разработка конкретных моделей теплопроводности и диффузии, основанных на уравнениях переноса высших порядков, в том числе на уравнении с двойным запаздыванием;
— разработка новой версии расширенной неравновесной термодинамики, основанной на новом постулате;
— обоснование (вывод) феноменологических законов, приводящих к уравнению теплопроводности и диффузии высших порядков;
— разработка расширенной термодинамической теории устойчивости и анализ устойчивости конкретных систем;
— разработка нелинейной теории флуктуаций. Научная новизна:
— разработаны планарные катализаторы эндотермических реакций, приготовленные на теплопроводящей подложке. Построена математическая модель сборного катализаторного блока, учитывающая отвод тепла от термонапряженных поверхностей в стационарном и нестационарном режимах;
— предложена модель высокоскоростного затвердевания переохлажденных расплавов, основанная па уравнении диффузии с двойным запаздыванием;
— предложен новый постулат расширенной термодинамики и на его основе построен термодинамический аппарат, который имеет значительные преимущества по сравнению с аппаратом традиционной версии расширенной термодинамики;
— в рамках предложенного термодинамического аппарата получены уравнения тепло- и массопереноса высших порядков. Впервые дано строгое обоснование возможности применения термодинамических функций, зависящих от диссипативных потоков;
— разработана и строго обоснована расширенная теория устойчивости неравновесных систем и продемонстрирована ее применимость к анализу устойчивости растворов полимеров в присутствии конвективного переноса;
— разработана нелинейная теория флуктуаций и основанный на ней метод обработки случайных временных рядов. Практическая ценность:
— разработанные планарные катализаторы представл я ют практический интерес не только как вариант эффективных покрытий на поверхности контактных аппаратов, предназначенных для химической регенерации тепла, но и в других областях, в частности, как перспективные катализаторы паровой и углекислотной конверсии метана в интегрированных энергосистемах (газотурбинные установки с рециклом продуктов окисления топлива), предполагающих проведение каталитических реакций в нестандартных условиях;
— предложенная математическая модель блоков с каталитически активными покрытиями на поверхности контактных аппаратов, а также найденные закономерности в условиях стационарного и нестационарного режима отвода тепла могут был, использованы, в частности, при проектировании двигателей летательных аппаратов с охлаждением термонапряженных поверхностей. Кроме того, разработанная математическая модель и программное обеспечение могут быть использованы для описания процессов тепло- и массопереноса при протекании других эндотермических реакций;
— полученные модели высокоскоростной кристаллизации расплавов являются наиболее точными для описания качественного изменения механизма фазового перехода и образования нестабильной фазы, что невозможно в рамках локально-равновесных теорий;
— проведенные в работе исследования представляют собой теоретическую базу для анализа и оценки оптимальных условий проведения высокоинтенсивных технологических процессов, целью которых является получение новых материалов с уникальными физико
химическими свойствами;
— термодинамическая теория устойчивости растворов в присутствии конвективных течений может быть использована для анализа устойчивости различных систем, в том числе растворов полимеров, что имеет большое значение для оптимизации технологии изготовления пластических масс. Содержание
Введение. Термокаталитический метод охлаждения термонапряженных поверхностей
Катализаторные блоки и их математическое моделирование
Расширенная дисперсионная модель проточного реактора
Теория высокоскоростного затвердевания расплавов
Элементы классической и расширенной неравновесной термодинамики (РНТ)
Новая версия РНТ. Однокомпонентные системы
Новая версия РНТ. Многокомпонентные системы
Расширенная теория устойчивости локально-неравновесной системы
Уравнения теплопроводности высших порядков
Нелинейная теория флуктуаций Изображение с текстовым слоем.
— экспериментальное исследование свойств планарных (пластинчатых) катализаторов эндотермических реакций и построение моделей тепло- и массопереноса в сборных катализаторных блоках с целью создания компактных модулей отвода тепла от теплонапряженных поверхностей;
— разработка конкретных моделей теплопроводности и диффузии, основанных на уравнениях переноса высших порядков, в том числе на уравнении с двойным запаздыванием;
— разработка новой версии расширенной неравновесной термодинамики, основанной на новом постулате;
— обоснование (вывод) феноменологических законов, приводящих к уравнению теплопроводности и диффузии высших порядков;
— разработка расширенной термодинамической теории устойчивости и анализ устойчивости конкретных систем;
— разработка нелинейной теории флуктуаций. Научная новизна:
— разработаны планарные катализаторы эндотермических реакций, приготовленные на теплопроводящей подложке. Построена математическая модель сборного катализаторного блока, учитывающая отвод тепла от термонапряженных поверхностей в стационарном и нестационарном режимах;
— предложена модель высокоскоростного затвердевания переохлажденных расплавов, основанная па уравнении диффузии с двойным запаздыванием;
— предложен новый постулат расширенной термодинамики и на его основе построен термодинамический аппарат, который имеет значительные преимущества по сравнению с аппаратом традиционной версии расширенной термодинамики;
— в рамках предложенного термодинамического аппарата получены уравнения тепло- и массопереноса высших порядков. Впервые дано строгое обоснование возможности применения термодинамических функций, зависящих от диссипативных потоков;
— разработана и строго обоснована расширенная теория устойчивости неравновесных систем и продемонстрирована ее применимость к анализу устойчивости растворов полимеров в присутствии конвективного переноса;
— разработана нелинейная теория флуктуаций и основанный на ней метод обработки случайных временных рядов. Практическая ценность:
— разработанные планарные катализаторы представл я ют практический интерес не только как вариант эффективных покрытий на поверхности контактных аппаратов, предназначенных для химической регенерации тепла, но и в других областях, в частности, как перспективные катализаторы паровой и углекислотной конверсии метана в интегрированных энергосистемах (газотурбинные установки с рециклом продуктов окисления топлива), предполагающих проведение каталитических реакций в нестандартных условиях;
— предложенная математическая модель блоков с каталитически активными покрытиями на поверхности контактных аппаратов, а также найденные закономерности в условиях стационарного и нестационарного режима отвода тепла могут был, использованы, в частности, при проектировании двигателей летательных аппаратов с охлаждением термонапряженных поверхностей. Кроме того, разработанная математическая модель и программное обеспечение могут быть использованы для описания процессов тепло- и массопереноса при протекании других эндотермических реакций;
— полученные модели высокоскоростной кристаллизации расплавов являются наиболее точными для описания качественного изменения механизма фазового перехода и образования нестабильной фазы, что невозможно в рамках локально-равновесных теорий;
— проведенные в работе исследования представляют собой теоретическую базу для анализа и оценки оптимальных условий проведения высокоинтенсивных технологических процессов, целью которых является получение новых материалов с уникальными физико
химическими свойствами;
— термодинамическая теория устойчивости растворов в присутствии конвективных течений может быть использована для анализа устойчивости различных систем, в том числе растворов полимеров, что имеет большое значение для оптимизации технологии изготовления пластических масс. Содержание
Введение. Термокаталитический метод охлаждения термонапряженных поверхностей
Катализаторные блоки и их математическое моделирование
Расширенная дисперсионная модель проточного реактора
Теория высокоскоростного затвердевания расплавов
Элементы классической и расширенной неравновесной термодинамики (РНТ)
Новая версия РНТ. Однокомпонентные системы
Новая версия РНТ. Многокомпонентные системы
Расширенная теория устойчивости локально-неравновесной системы
Уравнения теплопроводности высших порядков
Нелинейная теория флуктуаций Изображение с текстовым слоем.