В монографии изложены количественные методы оценки и прогноза процессов переноса тепла и вещества в подземных водах, в том числе применительно к решению прямых и обратных задач гидро-геотермии и гидрогеохимии (прогнозирование и палеореконструкция температурных и концентрационных полей в водонапорных системах, определение фильтрационных, теплофизических и диффузионных параметров водонапорных систем), а также методики определения кинетических параметров взаимодействия в системе раствор - порода для некоторых типов гидрогеохимических процессов. Эти разработки были опробованы при решении геолого-гидрогеологических задач в юго-западной части Восточно-Европейской платформы.
Рассчитана на геологов, гидрогеологов, геохимиков и геофизиков, занимающихся проблемами взаимодействия в системе вода порода.
В монографии анализируются экспериментальные и теоретические сведения о тепловых свойствах горных пород, породообразующих минералов, оксидов, стекол и их расплавов. Рассматриваются различные механизмы теплопереноса в горных породах в широком интервале температур, обсуждается влияние процессов дегазации, плавления, высокотемпературных фазовых переходов и химических реакций на теплопроводность. Наиболее подробно анализируется радиационная теплопередача и возможный вклад в теплопроводность ультраосновных пород переноса энергии «по донорам».
Монография представляет интерес для геофизиков и геологов, изучающих физическое состояние вещества литосферы и ее глубокое строение.
В работе изучены особенности теплопереноса от металлической поверхности в жидкий азот через слой изоляции (например, полиимидного слоя) и границу её раздела с жидким азотом. Определены экспериментально и обоснованы теоретически оптимальные условия, отвечающие максимальному теплопереносу. Особенность процесса теплопереноса в системе «жидкий азот – слой изоляции – твердое тело» заключается в возможности пленочного кипения азота и низкой теплопроводности изоляторов на основе полимеров. Задача является практически значимой в криогенной технике, в частности, для оптимизации условий применения сверхпроводников в практических изделиях: токоограничивающих устройствах, кабелях, трансформаторах, двигателях и магнитах. Результаты работы могут оказаться полезны в других криогенных системах, где необходимо обеспечение эффективного охлаждения металлической поверхности жидким азотом.
В книге излагаются основы теплопереноса и гидромеханики дисперсных систем, выделенных автором в особый класс сквозных потоков. Эти системы рассматриваются, главным образом для случая «газ твердые частицы», с единых позиций и во всем диапазоне концентраций от небольших величин (потоки газовзвеси) до предельно больших значений (движущийся плотный слой). Анализируются межкомпонентные явления и внешние процессы, возникающие на границах подобных текучих систем.
Приведенные в книге зависимости и расчетные рекомендации могут служить основой для разработки ряда теплообменных устройств, технологических аппаратов и систем эффективного теплоотвода в реакторах.
Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся исследованиями и разработкой теплообменных и транспортных систем с дисперсными материалами. Книга также может быть использована преподавателями, аспирантами и студентами старших курсов ряда высших учебных заведении.
Рассмотрены теоретические основы построения, математического описания и инженерного расчёта основных химике-технологических процессов, а также принципы устройства и функционирования технологической аппаратуры для их осуществления. Изложены подходы к анализу общих технологических приемов, использующих перенос импульса, теплоты, вещества. Наряду с традиционно включаемыми в учебники главами (гидромеханические процессы; теплоперенос; массообменные процессы - абсорбция, ректификация, сушка и т. п.) приводится ряд новых глав (гранулирование, сопряженные и совмещенные процессы и др.).
Основная особенность учебника: превалирование общих подходов с детальным анализом типовых проблем при ограниченности числа объектов рассмотрения и сохранении направленности на общий курс дисциплины “Процессы и аппараты химической технологии”.
Предназначен для студентов химико-технологических вузов. Может быть полезен аспирантам, научным работникам, инженерам, исследующим, проектирующим и эксплуатирующим аппараты химической технологии, а также работникам смежных областей знаний и отраслей промышленности.
Настоящее исследование посвящено инженерно-геокриологической оценке теплового воздействия добычи минерального сырья на деградацию многолетнемерзлых пород в пределах арктической криолитозоны России. Работа сосредоточена на Юньягинском угольном разрезе и прилегающих подземных шахтах Печорского угольного бассейна, включая Воргашорскую, Воркутинскую и Заполярную шахты. Эти объекты размещены в районах с повсеместным распространением многолетнемёрзлых грунтов и подвержены возрастающему антропогенному тепловому воздействию, связанному с открытой и подземной добычей угля. В исследовании рассматривается, каким образом устойчивые тепловые нагрузки от производственной инфраструктуры, отвалов и вентиляционных выбросов способствуют увеличению глубины сезонного протаивания, перераспределению влаги и снижению прочностных характеристик мерзлых грунтов. Особое внимание уделено пространственной неоднородности температурных аномалий и их зависимости от технологических факторов, таких как интенсивность отработки, параметры вентиляции и температура шахтных вод. В работе использован комплексный подход, включающий натурный температурный мониторинг, бурение инженерно-геологических скважин, лабораторные испытания образцов мерзлых грунтов и численное моделирование процессов теплопереноса для оценки степени и темпов деградации многолетнемерзлых пород под тепловым воздействием. Научная новизна исследования заключается в количественной характеристике тепловых полей, формируемых в условиях промышленной эксплуатации месторождений на фоне многолетних многолетнемерзлых пород, а также в установлении пороговых условий, при которых процесс деградации существенно ускоряется. Моделирование и натурные наблюдения показали, что при плотности тепловой нагрузки, превышающей 100 Вт/м², протаивание многолетнемерзлой породы достигает глубины 3-4 метра за пять лет. В зоне влияния угледобычи глубина сезонного протаивания увеличивается вдвое по сравнению с фоновыми участками и достигает 2,8 м. Отдельные очаги полной деградации многолетнемерзлых пород зафиксированы в районах размещения отвалов и сброса шахтных вод, где температура грунта превышала 0 °C, а содержание влаги достигало более 35 %. Полученные результаты подтверждают необходимость внедрения инженерных мер термозащиты - теплоизолированных платформ, пассивных термосифонов и автоматизированных систем мониторинга - для снижения рисков потери устойчивости инфраструктуры и обеспечения экологически безопасного освоения Арктики.
В учебнике представлены основы теории и техники сушки пищевых продуктов. Даны главы, включающие гигростатику и формы связи влаги с материалом. Рассмотрены также статика, кинетика процесса сушки в виде аналитических решений, дифференциальных уравнений массопереноса, а также эмпирических уравнений, полученных с использованием методов теории и подобия. Приведены конкретные примеры расчетов процессов конвективной и кондуктивной сушки пищевых продуктов в агрегатах периодического и непрерывного действия. Дан расчет вспомогательного оборудования.
Учебник предназначен для студентов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров и магистров 260100 «Продукты питания из растительного сырья» и 260200 «Продукты питания животного происхождения».
исследование посвящено разработке численного метода решения обратной задачи теплопроводности с неполными исходными данными, связанной с теплопереносом в объекте, внутри которого отсутствуют источники тепла, а его поверхность подвергается внешнему тепловому воздействию, одинаковому в каждой ее точке. Математическая модель обратной задачи представлена одномерным параболическим уравнением с начальными условиями и одним граничным условием, сфор- мированным на основе информации, которая отражает характер результатов измерения температуры на поверхности объекта. В работе предложена вычислительная конечно-разностная схема решения обратной задачи, построенная с использованием регуляризирующих подходов, обеспечивающих устойчивость вычислительной схемы. Параметром регуляризации в предлагаемом алгоритме являются шаги дискретизации. Разработанная схема послужила основой для проведения вычислительных экспериментов. В экспериментах проводился сравнительный анализ численных решений обратной задачи с тестовыми функциями, сформированными на основе имитационного моделирования, получены оценки погрешности построенных численных решений. Результаты расчетов подтверждают принципиальную возможность численного решения обратных задач при неполных данных и иллюстрируют достаточную надежность предложенной схемы.
Посвящена исследованию процессов массо- и теплопереноса к поверхности реагирующих частиц, капель и пузырей, движущихся в жидкости или газе. Развиты эффективные приближенные аналитические методы решения соответствующих стационарных и нестационарных краевых задач при больших и малых числах Пекле.
Исследована зависимость массопереноса от формы частицы, гидродинамики потока и кинетики химической реакции. Изучены вопросы теплопереноса с массопереносом в уносимых потоках частиц, капель и пузырей. Рассмотрены задачи о нестационарной диффузии к реагирующей поверхности и потоке. Приведены также простые инженерные формулы, пригодные для непосредственного практического использования.
Рассчитана на научных работников, аспирантов и инженеров, занимающихся исследованием процессов тепло- и массопереноса в химической технологии, энергетике, метеорологии, биологии и т.д. Может использоваться как учебное пособие для студентов соответствующих специальностей.
Пособие содержит систематическое изложение материала по вопросам моделирования физических и экологических систем, который может быть использован при преподавании дисциплины «Программирование. Математическое моделирование физических и экологических систем» для студентов направления 14.03.02 «Ядерные физика и технологии». Рассмотрены основы моделирования систем, классификация моделей, системный подход как инструмент моделирования больших систем; основные операторы программирования и правила разработки оконных приложений (язык C#); примеры построения моделей некоторых физических и экологических систем с кратким описанием численных методов и заданиями для контроля освоения студентами изложенного материала.
Предназначено для студентов и аспирантов технических направлений подготовки.