By this author

Optimal Organization of Complex Processes in Chemical Engineering Using General Systems Theory

Issue number 2 from 01.03.2023

Для оптимальной организации сложных химико-технологических систем (ХТС) в статье применены положения “организмического” подхода общей теории систем с позиции теории информации. Показано, что реализация организмического подхода позволяет представить задачу оптимальной организации ХТС как многоуровневую оптимизационную процедуру, подразумевающую согласованное функционирование элементов системы на макроуровне в совокупности с повышением их эффективности на микроуровне с целью достижения синергетических эффектов или эмерджентности в системе. В результате повышения организованности ХТС объективно повышаются степень “макроскопичности или целостности” объекта, а также показатели его энергетической автономности. В работе представлены критерии организованности, характеризующие оптимальную дифференциацию функций ХТС между элементами и подсистемами, используемые при проектировании новых схемных решений. На примере разработки новой химико-технологической системы по выделению диоксида углерода из дымовых газов была доказана возможность достижения синергетических показателей энергоэффективности.

95 0

Analysis of the Oil Flowing Process on the Basis of von Kármán Vortex Streets

Issue number 6 from 01.11.2023

В работе проводится анализ локальных вихревых течений нефти при ее транспортировке по магистральным продуктопроводам на основе дорожек Кармана. Анализ вихревых течений базируется на моделировании гидродинамики с применением программного комплекса Ansys Fluent. Моделирование локальных вихревых течений основано на использовании модели SST (Shear Stress Transport), представляющей комбинацию двух моделей турбулентности: k-ε и k-ω. Доказано, что при заданных параметрах течения нефти и ее характеристиках возможна организация локальных вихревых течений в центре трубопровода. Оценка гидравлических сопротивлений в зоне вихревых дорожек Кармана указывает на возможность их уменьшения. С другой стороны, анализ общих потерь давления свидетельствует, что при обтекании вихреобразователей доминируют потери от лобового сопротивления, что требует поиска иных способов организации локальных вихревых течений или способов преодоления потерь от лобового сопротивления на основе использования ресурсов мультифункциональных установок в процессах транспорта нефти.

122 0

Оптимальная организация химико-технологических систем с несколькими уровнями агрегирования

Issue number 5 from 01.05.2024

В статье на основе информационного подхода приводится алгоритм повышения организованности химико-технологических систем с несколькими уровнями агрегирования. Алгоритм предполагает последовательное решение оптимизационных задач по принципу “сверху-вниз”, начиная с верхнего к нижним макроскопическим уровням, и затем к задаче оптимизации на микроуровне. Критерием оптимизации при решении оптимизационных задач на всех макроуровнях является макроэнтропия, максимизация которой в соответствии с нулевым началом термодинамики отвечает за оптимальное распределение энергии между элементами и подсистемами. Реализация разработанного алгоритма проиллюстрирована на примере системы с двухкамерной нагревательной печью, состоящей из камер конвекции и радиации, объединенных в единый тепловой агрегат. На основании диаграммы распределения эквивалентных температурных уровней, определяющих весовые коэффициенты процессов, входящих в критерий макроэнтропии, были определены тенденции оптимальной организации химико-технологической системы с печью как единым тепловым агрегатом и печи как подсистемы с дискретной элементной структурой.

111 0

Применение магнитных жидкостей в качестве охлаждающих агентов в конденсаторах ректификационных колонн на примере производства пероксида водорода

Issue number 6 from 01.06.2024

Рассматривается возможность применения магнитных жидкостей в качестве охлаждающего агента в конденсаторах ректификационных колонн. Известно, что энергетические затраты на конденсацию паров и охлаждение продукта в конденсаторах ректификационных колонн могут составлять существенную часть общих затрат. Поэтому целый ряд исследований посвящен проблеме их снижения. Среди них использование теплового объединения, новых конструкций теплопередающей аппаратуры, разработка более эффективных охлаждающих агентов. К последним можно отнести специально разрабатываемые магнитные жидкости. В силу ряда уникальных тепло-физических свойств они находят самые разные технологические применения, и в том числе интенсификацию теплопередачи в ректификационных колоннах. Целью настоящей работы являлась оценка снижения энергетических затрат на конденсацию паров в конденсаторе ректификационной колонны при замене традиционных охлаждающих агентов (вода, рассолы и т.д.) на растворы магнитных жидкостей. Такая оценка проводится на примере колонн выделения ацетона и изопропилового спирта в производстве пероксида водорода. Рассматриваются следующие магнитные жидкости: водный раствор наночастиц оксида алюминия, водный раствор наночастиц оксида меди и водный раствор однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ). Объемное содержание частиц оксидов металлов варьировалось от 0 до 6%. Получены зависимости роста коэффициента теплопередачи от объемного содержания наночастиц оксидов металлов и частиц ОУНТ. Сравнение эффективности применения трех выбранных наножидкостей показало, что наибольшее увеличение коэффициента теплопередачи происходит при применении ОУНТ.

85 0