• Ешқандай Нәтиже Табылған Жоқ

25877 ӘЛ-ФАРАБИ атындағы ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ ҚазҰУ ХАБАРШЫСЫ Физика сериясы КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени АЛЬ-ФАРАБИ ВЕСТНИК КазНУ Серия физическая AL-FARABI KAZAKH NATIONAL UNIVERSITY JOURNAL Physics series №1 (60) Алматы «Қазақ универси

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "25877 ӘЛ-ФАРАБИ атындағы ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ ҚазҰУ ХАБАРШЫСЫ Физика сериясы КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени АЛЬ-ФАРАБИ ВЕСТНИК КазНУ Серия физическая AL-FARABI KAZAKH NATIONAL UNIVERSITY JOURNAL Physics series №1 (60) Алматы «Қазақ универси"

Copied!
162
0
0

Толық мәтін

(1)

Индекс 75877; 25877

ӘЛ-ФАРАБИ атындағы ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

ҚазҰУ ХАБАРШЫСЫ

Физика сериясы

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени АЛЬ-ФАРАБИ

ВЕСТНИК КазНУ

Серия физическая

AL-FARABI KAZAKH NATIONAL UNIVERSITY

JOURNAL

Physics series

№1 (60)

Алматы

«Қазақ университеті»

2017

(2)

ХАБАРШЫ

ФИЗИКА СЕРИЯСЫ №1 (60)

25.11.1999 ж. Қазақстан Республикасының Мәдениет, ақпарат және қоғамдық келісім министрлігінде тіркелген Куәлік №956-Ж.

Журнал жылына 4 рет жарыққа шығады

РЕДАКЦИЯ АЛҚАСЫ:

Рамазанов Т.С., әл-Фараби атындағы ҚазҰУ – ғылыми редактор (Қазақстан)

Лаврищев О.А., ЭТФҒЗИ – ғылыми редактордың орынбасары (Қазақстан)

Әбишев М.Е., әл-Фараби ат. ҚазҰУ, ЭТФҒЗИ (Қазақстан)

Архипов Ю.В., әл-Фараби ат. ҚазҰУ, ЭТФҒЗИ (Қазақстан)

Асқарова Ә.С., әл-Фараби ат. ҚазҰУ, ЭТФҒЗИ (Қазақстан)

Буркова Н.А., әл-Фараби ат. ҚазҰУ, ЭТФҒЗИ (Қазақстан)

Boufendi L., Орлеан қ. университеті (Франция) Ғабдуллин М.Т., Ашық түрдегі ұлттық

нанотехнологиялық зертхана, әл-Фараби ат. ҚазҰУ (Қазақстан)

Давлетов А.Е., әл-Фараби ат. ҚазҰУ, ЭТФҒЗИ (Қазақстан)

Жұмағұлова Қ.Н., әл-Фараби ат. ҚазҰУ, ЭТФҒЗИ (Қазақстан)

Дробышев А.С., әл-Фараби ат. ҚазҰУ, ЭТФҒЗИ (Қазақстан)

Жаңабаев З.Ж., әл-Фараби ат. ҚазҰУ, ЭТФҒЗИ (Қазақстан)

Кукулин В.Л., М.В. Ломоносов ат. ММУ (Ресей) Оскомов В.В., әл-Фараби ат. ҚазҰУ, ЭТФҒЗИ (Қазақстан)

Приходько О.Ю., әл-Фараби ат. ҚазҰУ, ЭТФҒЗИ (Қазақстан)

Rosenblum M., Потcдам университетінің Физика және астрофизика институты (Германия) ЖАУАПТЫ ХАТШЫ

Иманбаева А.К. (Қазақстан) Телефон: +7(727) 377-33-46 E-mail: akmaral@physics.kz

ИБ №1

Басуға 05.05.2017 жылы қол қойылды.

Пішімі 60х84 1/8. Көлемі 0 б.т. Офсетті қағаз.

Сандық басылыс. Тапсырыс № . Таралымы 500 дана.

Бағасы келісімді.

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің

«Қазақ университеті» баспа үйі.

050040, Алматы қаласы, әл-Фараби даңғылы, 71.

«Қазақ университеті» баспа үйінің баспаханасында басылды.

© Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ, 2017 Ғылыми басылымдар бөлімінің басшысы

Гульмира Шаккозова Телефон: +77017242911

E-mail: Gulmira.Shakkozova@kaznu.kz Компьютерде беттеген

Айгүл Алдашева

Жазылу мен таратуды үйлестіруші Мөлдір Өміртайқызы

Телефон: +7(727)377-34-11 E-mail: Moldir.Omirtaikyzy@kaznu.kz

ВЕСТНИК

ХАБАРШЫ

BULLETIN

Ф И З И К А С Е Р И Я С Ы

С Е Р И Я Ф И З И Ч Е С К А Я КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени АЛЬ-ФАРАБИAL-FARABI KAZAKH

NATIONAL UNIVERSITY ӘЛ-ФАРАБИ атындағы ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

4(59) 2016

P H Y S I C S S E R I E S Қазақстан

(3)

1-бөлім

ЖЫЛУ ФИЗИКАСЫ ЖӘНЕ ТЕОРИЯЛЫҚ ЖЫЛУ ТЕХНИКАСЫ

Раздел 1

ТЕПЛОФИЗИКА И

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА

Section 1

THERMAL PHYSICS AND

THEORETICAL THERMAL ENGINEERING

(4)

Федоренко О.В., Мукамеденкызы В.

Температурные зависимости эффективных коэффициентов диффузии для двух многокомпонентных газовых систем, содержащих воздух, водород и некоторые углеводороды

той или иной мере могут использоваться при горении газообразного топлива.

Приведенные схемы расчетов температурных зависимостей ЭКД проведены для интервала температур 298 – 900 К и атмосферного давления. Основными источниками информации по данной работе являлись публикации ряда ученых, а также исследования авторов данной статьи, которые, в свое время, разработали и аттестовали во ВНИЦ МВ Госстандарта СССР таблицы рекомендуемых справочных данных по ЭКД для технически важных диффундирующих многокомпонентных смесей.

Полученные результаты позволяют полнее раскрыть механизм диффузионного процесса в сложных газовых смесях с изменением температуры, дать оценку переносу каждого компонента и суммарного массопереноса в целом. Можно надеяться, что представленные результаты послужат в качестве нового справочного материала.

Ключевые слова: диффузия, ЭКД, бинарная диффузия, бароэффект, массаперенос.

Zhavrin Yu.I., Moldabekova M.C., Asembaeva M.K., Fedorenko O.V., Mukamedenkyzy V.

Temperature dependences of the effective diffusion coefficients for two multicomponent gaseous systems containing air, hydrogen and some hydrocarbons

Calculations of the exponents of temperature dependences of the ef- fective diffusion coefficients (EDC) of gases for two multicomponent mix- tures, which can be used for the combustion of gaseous fuels, are pre- sented in the article.

Transport properties of gases and its mixtures subject to the tempera- ture effect are determined as the functional dependence. Temperature de- pendence of the EDC of components is presented in the semiempirical formula, which is similar to the power dependence of interdiffusion coef- ficients (IDC) on temperature. Given calculation schemes of the tempera- ture dependences of EDC are carried out for the temperature range of 298 – 900 K and the atmospheric pressure. The main sources of information for this work are the publication of a number of scientists, as well as the researches made by the authors of this article who developed tables of the recommended reference data of EDC for technically important diffusing multicomponent mixtures and certified them in the NRC MS of the State standard specification of USSR

The results allow revealing the mechanism of diffusion process in the complex gas mixtures under the temperature change and evaluating the transfer of each component and the total mass transport. The presented results can be used for the new reference data.

Key words: diffusion, EDC, binary diffusion, baroeffect, masstransfer.

Жаврин Ю.И., Молдабекова М.С., Асембаева М.К., Федоренко О.В., Мукамеденкызы В.

Құрамында ауа, сутегі және кейбір көмірсутектері бар екі көпкомпонетті газ қоспалары үшін эффективті диффузия коэффициенттерінің температуралық тәуелділігі

Аталған мақалада газ тәрізді отынның жануында қолдануға болатын екі көпкомпонентті газ қоспасының эффективтік диффузия коэффициенттерінің температуралық тәуелділіктерінің көрсеткіш дәрежелерін есептеу көрсетілген.

Атмосфералық қысым мен температура интервалы 298-900 К аралығында болатын газ жүйелері үшін эффективтік диффузия коэффициенттерінің температуралық тәуелділігін есептеу кестелері келтірілген. Жұмыстағы негізгі мәліметтер ғалымдардың жариялымдары мен мақала авторларының КСРО Госстандартында дайындалып аттестацияланған техникалық маңызды көпкомпонентті газ қоспаларының ЭДК-і үшін жасалған анықтамалық зерттеу нәтижелері.

Алынған нәтижелер температура өзгерісі бойынша диффузиялық процестің толық механизмін ашуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, нәтижелер жаңа анықтамалық материал ретінде қолданылуы мүмкін.

Түйін сөздер: диффузия, ЭДК, бинарлық диффузия, бароэффект, массатасымалдау.

(5)

Федоренко О.В., *Мукамеденкызы В.

Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Республика Казахстан, г. Алматы

*E-mail: mukameden@inbox.ru

Введение

Температурные зависимости эффективных коэффициен- тов диффузии (ЭКД) газов в многокомпонентных системах на сегодняшний день вообще не представлены в справочной литературе, а число публикаций по данной тематике весьма ограничено. Однако для многих процессов, например, горение газообразного топлива, такая информация необходима и важна, так как позволяет более реально описать практическую часть процесса.

В данной статье представлены расчеты показателей степе- ней температурных зависимостей ЭКД газов для двух много- компонентных газовых систем, компоненты которых в той или иной мере используются при горении газообразного топлива.

Авторы публикации сочли возможным на основании, име- ющихся в литературных источниках сведений по температур- ным зависимостям коэффициентов взаимной диффузии (КВД) водорода и ряда углеводородных газов, расширить границы сведений о температурных зависимостях ЭКД компонентов в двух диффундирующих смесях: воздуха, водорода, метана, эта- на, пропана и n-бутана. Полученные результаты позволят пол-n-бутана. Полученные результаты позволят пол--бутана. Полученные результаты позволят пол- нее раскрыть механизм диффузионного процесса в сложных га- зовых смесях с изменением температуры, дать оценку переносу каждого компонента и суммарного массопереноса в целом.

Поставленную задачу о расчете переносных и других свойств газов и их смесей с учетом влияния термодинамиче- ских параметров (в данном случае температуры) можно ре- шить, не прибегая к дорогостоящим экспериментам и пред- ставить конечный результат в компактной форме, например, в виде функциональных зависимостей.

В данной работе температурная зависимость ЭКД компо- нентов представлена в виде полуэмпирической формулы анало- гичной формуле степенной зависимости КВД от температуры

0 0

,

ni

эф эф

Тi i T

D D

T

  

  (1) где ni –показатель степени, а Doiэф – ЭКД i – го компонента для начальной температуры Т0 (в наших расчетах Т0 = 298 К).

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ЭФФЕКТИВНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ ДЛЯ ДВУХ МНОГОКОМПОНЕНТ- НЫХ ГАЗОВЫХ СИСТЕМ,

СОДЕРЖАЩИХ ВОЗДУХ, ВОДОРОД И НЕКОТОРЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

(6)

зии основан на том предположении, что процесс многокомпонентного массопереноса можно опи- сать ЭКД [1], который в случае бинарной систе- мы будет тождественно равен КВД. Формально это утверждение для одномерного случая запи- сывается в виде первого закона Фика

эф i,

i i

j D dc

  dx (2) где ji, ci – плотность диффузионного потока и концентрация i – го компонента, соответственно.

Таким образом, поток i – го компонента в k – компонентной газовой смеси определяется толь- ко градиентом данного компонента и его ЭКД.

Апробация этого метода на многочисленных экспериментах, в том числе и по определению температурных зависимостей ЭКД (см., напри- мер, [2-6]) показала, что он физически правиль- но описывает диффузионный процесс с доста- точной для практики точностью и, кроме того, прост в использовании [7-9].

В литературе приводится ряд записей вы- ражений для ЭКД. Мы будем использовать вы- ражение из работ (см., например, [10]), которое легко проверяется в диффузионных эксперимен- тах.

* 1 *

1 ,

к j

iэф ii ij

j i

j i

D D D dc dc

 

(3) где Dii* , Dij* = f(Dij , yi , yj ) – главные и пере- крестные «практические» коэффициенты диф- фузии (ПКД) или матричные коэффициенты многокомпонентной диффузии (МКМД); dcj / dci – отношение, связывающее изменение концен- трации j – го компонента с изменением концен- трации i – го компонента; Dij – КВД пары газов i и j; yi, yj – мольные доли компонентов i и j.

Выражение (3) в локальных величинах слож- но для применения, поэтому его упрощают, заменяя его интегральным (усредненным по всему диффузионному слою) ЭКД i – го компо- нента в k компонентной смеси. Величины Dii*, Dij* рассчитываются для усредненных (среднее арифметическое) мольных долей, а отношение градиентов заменяют отношением разностей концентраций компонентов между точками 0 и L на границах диффузионного слоя

1 0

* *

1 L 0 ,

к j j

iэф ii ij L

j i i

j i

c c

D D D

c c

  

 

  

(4)

знак ЭКД, который может быть как положитель- ный, так и отрицательный.

Методика исследования

Для проведения экспериментальных иссле- дований по измерению ЭКД авторы, в боль- шинстве случаев, использовали двухколбовые диффузионные аппараты [11]. Конструкция аппарата, приборов и узлов, входящих в экспе- риментальную установку, а также методика ра- боты детально описаны в [12]. Первый аппарат имел следующие параметры: объемы верхней и нижней колб – Vв = Vн = 76,9 см3; длина и диа- метр диффузионного канала L = 7,055 см и d = 0,4 см, а второй – Vв = Vн = 62,0 см3; длину и диаметр канала L = 7,055 см и d = 0,330 см со- ответственно. Комплекс геометрических раз- меров, так называемая постоянная прибора

,

  

эф в н в н

B = L V V S (V +V ) (здесь S – площадь поперечного сечения канала, а Lэф – эффективная длина диффузионного канала [13]) для первого аппарата была равна – 2215 см2, а для второго – 2653 см2. В представленных ниже расчетах ис- пользовался аппарат, постоянная которого была равна 2500 см2.

В данной работе через численный экспе- римент были определены показатели степеней температурных зависимостей ЭКД компонентов для систем: 1. Н2(1) – 0,25СН4(2) + 0,25С2H6(3) +0,25С3Н8(4) + 0,25n-C4H10(5) и 2. Air(1) – 0,2Н2(2) + 0,2СН4(3) + 0,2С2H6(4) +0,2С3Н8(5) + 0,2n-C4H10(6) (здесь концентрации газов при- ведены в мольных долях, а после химического символа указана нумерация газов, которую для удобства будем использовать в дальнейшем) в интервале температур 298 – 900 К и давлении равном 0,101 МПа.

Ограничения, которые при работе с этими системами необходимо было соблюдать, при- нято во внимание. Они сводились к следующе- му: во-первых, газы и их смеси идеальные, во- вторых, температуры не нарушали структуру диффундирующих компонентов.

Для проведения расчетов температурных зависимостей ЭКД компонентов согласно (1) необходимо знать значения D0iэф для каждого компонента смеси при Т0 = 298 К и показатель степени температурной зависимости ni. Однако, для ряда пар газов ni не были измерены экспе- риментально, поэтому их находить приходилось расчетом, используя предложенные методики.

(7)

Во-первых, используя справочные данные о температурных зависимостях КВД пар газов, входящих в системы, рассчитывались КВД при соответствующих температурах от 298 до 900 К с интервалом в 100 К. Особо отметим, что в ли- тературе нам не удалось найти показатели степе- ней температурных зависимостей для пар газов:

Air-H2, Air-CH4, Air-C2H6, Air-C3H8, Air-n-C4H10, C2H6–C3H8, C2H6–n-C4H10, C3H8–n-C4H10. Поэтому пришлось обратиться к рекомендации [14] «Од-

нако 2

3

1 T 2

T T

D T D1 2 



приближенно отображает за- висимость D от Т. Эта формула дает лучшие ре-

зультаты, если показатель 3/2 заменить в ней на

~ 1,80 (стр. 465)», что нами и было сделано.

Тогда КВД пар газов в системе в зависимости от температуры Т = 298, 400, 500, 600, 700, 800, 900 К и Р = 0,101 МПа имели значения [15,16]

(таблица 1).

В дальнейшем КВД из таблицы 1 использо- вались для определения Diэф каждого газа для начального распределения концентраций по методике, предложенной в работах [3, 4]. Из полученных данных согласно (1) определялись ni – показатели степеней температурных зави- симостей компонентов. Результаты вычислений представлены в таблице 2.

Таблица 1 – Коэффициенты взаимной диффузии некоторых пар газов в зависимости от температуры

Пара газов (степень температурной зависимости, ссылка)

Температура, К

298 400 500 600 700 800 900

Коэффициенты взаимной диффузии, см2/c

CH4 – H2 (1,81,[15]) 0,705 1,201 1,799 2,503 3,308 4,213 5,214

CH4 – C2H6 (1,70,[15]) 0,154 0,253 0,370 0,505 0,656 0,823 1,005

CH4 – C3H8 (1,89,[15]) 0,125 0,218 0,332 0,469 0,627 0,807 1,008

CH4 – n-C4H10 (1,57,[15]) 0,106 0,168 0,239 0,317 0,404 0,499 0,600

C2H6 – H2 (1,71,[15]) 0,577 0,954 1,397 1,908 2,483 3,121 3,818

C3H8 – H2 (1,71,[15]) 0,448 0,741 1,084 1,481 1,928 2,423 2,964

n-C4H10 – H2 (1,64,[15]) 0,378 0,613 0,884 1,192 1,535 1,910 2,317

C2H6 – C3H8 (1,80,[14,16]) 0,078 0,131 0,196 0,271 0,358 0,456 0,563 C2H6 – n-C4H10 (1,80,[14,16]) 0,067 0,112 0,168 0,233 0,307 0,390 0,483 C3H8 – n-C4H10 (1,81,[14,16]) 0,051 0,085 0,127 0,176 0,233 0,296 0,366

Air-H2 (1,81,[14,16]) 0,773 1,317 1,972 2,744 3,626 4,618 5,715

Air-CH4 (1,75,[14,16]) 0,217 0,363 0,537 0,739 0,967 1,222 1,501

Air-C2H6 (1,80,[14,16]) 0,144 0,245 0,366 0,508 0,670 0,852 1,053

Air-C3H8 (1,80,[14,16]) 0,111 0,189 0,282 0,391 0,516 0,657 0,812

Air-n-C4H10 (1,80,[14,16]) 0,079 0,134 0,201 0,278 0,368 0,467 0,578

Таблица 2 – ЭКД и показатели степеней температурных зависимостей компонентов системы Н2(1) – 0,25СН4(2) + 0,25С2H6(3) + 0,25С3Н8(4) + 0,25n-C4H10(5) для начального распределения концентраций в интервале температур 298-900 К

Газы

ЭКД компонентов, см2/c

Показатели степеней температурных зависимостей Температура, К

298 400 500 600 700 800 900 <n>

Н2 0,503 0,831 1,216 1,661 1,661 2,713 3,317

1,706 1,706 1,707 1,707 1,707 1,707 1,707

CH4 0,562 0,936 0,773 1,889 1,889 3,108 3,809

1,733 1,733 1,732 1,732 1,732 1,731 1,732

(8)

Газы

Показатели степеней температурных зависимостей Температура, К

298 400 500 600 700 800 900 <n>

C2H6 0,511 0,848 0,482 1,695 1,695 2,771 3,390

1,719 1,714 1,713 1,712 1,712 1,712 1,714

С3Н8 0,478 0,788 1,935 1,568 1,568 2,555 3,121

1,696 1,696 1,698 1,70 1,699 1,698 1,70

n-C4H10 0,460 0,753 0,992 1,491 1,491 2,419 2,949

1,674 1,678 1,680 1,681 1,681 1,681 1,68

Здесь необходимо дать пояснения. Так как рассматриваемый процесс является нестацио- нарным, то вычисленные значения ЭКД в табли- це 2 соответствуют начальному распределению концентраций всех компонентов, т.е. равно- весной смеси 0,5Н2 + 0,125CH4 + 0,125C2H6 + 0,125C3H8 + 0,125n- C4H10.

Выделенные курсивом показатели степе- ней температурных зависимостей ЭКД ком- понентов определялись для каждой темпера- туры, начиная, с 400 К, а в дальнейшем для

практического использования приведены ус- редненные показатели температурных зависи- мостей всех пяти компонентов данной газовой системы.

В наших публикациях, связанных с опре- делением температурных зависимостей газов в многокомпонентных смесях, неоднократно от- мечалось, что влияние концентрации компонен- та весьма слабо отражается на показателе степе- ни температурной зависимости компонента (см., например, [6]).

Таблица 3 – ЭКД и показатели степеней температурных зависимостей компонентов системы Air(1) – 0,20Н2(2) + 0,20CH4(3) + 0,2C2H6(4)+ 0,2C3Н8(5) + 0,20n-C4H10(6) для начального распределения концентраций в интервале температур 298-900 К

Газы

Температура, К ЭКД компонентов, см2/c

Показатели степеней температурной зависимости

298 400 500 600 700 800 900 <n>

Air 0,198 0,334 0,498 0,688 0,905 1,147 1,415

1,781 1,782 1,765 1,768 1,769 1,770 1,773

H2 0,643 1,081 1,601 2,206 2,894 3,660 4,502

1,763 1,760 1,761 1,761 1,760 1,761 1,761

CH4 0,160 0,270 0,393 0,539 0,704 0,888 1,089

1,765 1,736 1,736 1,735 1,736 1,735 1,741

C2Н6 0,093 0,160 0,241 0,337 0,447 0,572 0,710

1,837 1,848 1,846 1,843 1,840 1,839 1,842

C3H8 0,064 0,108 0,166 0,232 0,309 0,396 0,493

1,805 1,854 1,850 1,851 1,852 1,853 1,844

n-C4H10 0,030 0,055 0,087 0,124 0,170 0,220 0,279

2,034 2,053 2,028 2,031 2,018 2,018 2,030

(9)

Пояснения результатов этой таблицы анало- гичны пояснениям к таблице 2.

Аналогичные исследования были проведены для второй системы. Полученные результаты отображены в таблице 3.

Пояснения результатов этой таблицы анало- гичны пояснениям к таблице 2.

Особо подчеркнем. При использовании ЭКД для вычислений диффузионных потоков в мно- гокомпонентных газовых смесях необходимо помнить, для каких случаев диффузии получены выражения ЭКД (они, кстати, четко сформули- рованы в монографии [16]). Иначе можно сде- лать грубые ошибки.

Заключение

Таким образом, вычисленные ЭКД и показа- тели степеней температурных зависимостей га- зов в пятикомпонентной и шестикомпонентной системах, содержащих воздух, водород и неко- торые углеводородные газы, могут служить в ка- честве справочной информации в практических приложениях. Из проведенных исследований следует, что в сложных газовых смесях необхо- димо иметь сведения о поведении всех газов во время диффузии для корректной оценки их диф- фузионных способностей.

Литература

1 Косов Н.Д., Жаврин Ю.И., Новосад З.И. Диффузия в многокомпонентных газовых смесях // Теплофизические свойства веществ и материалов. – М.: Изд-во стандартов. – 1982, вып. 17. – С. 86-112.

2 Бычков А.Г., Жаврин Ю.И. Температурная зависимость эффективных коэффициентов диффузии некоторых смесей в изотермических и неизотермических условиях // НИИ ЭТФ Каз.ун-т. – Алма-Ата, 1993. – 10 с. Деп. В КазНИИКИ. 15.01.93.

№ 3985. Ка-93.

3 Жаврин Ю.И., Косов Н.Д., Новосад З.И. Расчет эквимолярной диффузии в многокомпонентных газовых смесях методом эффективных коэффициентов // Диффузия в газах и жидкостях. – Алма-Ата: МВ и ССО КазССР, 1974. – С. 12-19.

4 Жаврин Ю.И., Жаврин В.Ю., Косов В.Н., Поярков И.В. Расчет многокомпонентного массопереноса в двухколбовом аппарате с применением языка программирования DELPHI // Вестник КазНУ, сер. физическая. – Алматы. – 2006, № 2 (22).

– С. 73-79.

5 Жаврин Ю.И., Косов В.Н., Поярков И.В., Федоренко О.В., Асембаева М.К. Температурная зависимость эффективных коэффициентов диффузии продуктов сгорания метана, пропана и бутана в воздухе // Вестник КазНУ, серия физическая. – 2011. – № 1 (36). – С 71-75.

6 Жаврин Ю.И., Косов В.Н., Асембаева М.К., Поярков И.В., Федоренко О.В. Влияние концентрации на температурные зависимости эффективных коэффициентов диффузии // Известия НАН РК, серия физ.-мат. – 2011. – № 3 (277). – С. 41-47.

7 Тирский Г.А. Вычисление эффективных коэффициентов диффузии в ламинарном диссоциированном многокомпонентном пограничном слое // ПММ. – 1969, Вып. 1. – С. 180-182.

8 Жаврин Ю.И., Косов Н.Д., Новосад З.И. Описание нестационарной диффузии в многокомпонентных газовых смесях методом эффективных коэффициентов // ЖФХ. – 1975. – Т. 49, № 3. – С. 706-709.

9 Лайтфут Э. Явления переноса в живых системах. Биомедицинские аспекты переноса количества движения и массы:

Пер. с англ. – М.: Мир, 1977. – 520 с.

10 Новосад З.И., Косов Н.Д. Эффективные коэффициенты диффузии трехкомпонентных газовых смесей гелия, аргона и углекислого газа // ЖТФ. – 1970. – Т. 40, № 11. – С. 2368-2375.

11 Andrew S.P.S. A simple Method of Measuring Gaseous Diffusion Coefficient // Chem. Eng. Sci. – 1955. – V. 4. – P. 269-272.

12 Жаврин Ю.И., Косов Н.Д., Белов С..М., Семидоцкая Н.И. О применении метода эффективных коэффициентов диффузии к диффузии в многокомпонентных газовых смесях при повышенных давлениях // Тепломассоперенос в жидкостях и газах. – Алма-Ата, 1982. – С. 3-12.

13 Калинин Б.А., Лойко А.Э., Суетин П.Е. Эффективная длина капилляра в измерениях коэффициентов взаимной диффузии газов методом двух объемов // Диффузия в газах и жидкостях. – Алма-Ата, 1972. – С. 79-85.

14 Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей (инженерные методы расчета): Пер. с польского. – М.-Л.: Химия, 1966.

– 536 с.

15 Богатырев А.Ф., Незовитина М.А. Температурная зависимость коэффициентов взаимной диффузии углеводородных газов // Актуальные вопросы исследований пластовых систем месторождений углеводородов: cб. науч. ст. – М: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. – № 2 (18) – С. 55-58. – (Науч.-тех. сб. «Вести газовой науки»). Селезнев В.Д., Смирнов В.Г. Диффузия трехкомпонентной смеси газов в системе двух колб // ЖТФ. – 1981. – Т.51, № 4. – С. 795-800.

16 Берд Р., Стьюарт В., Лайтфут Е. Явления переноса: Пер. с англ.- М.: Химия, 1974. – 688с.

References

1 N.D. Kosov, Ju.I. Zhavrin, Z.I. Novosad, Teplofizicheskie svojstva veshhestv i materialov, 17, 86-112, (1982). (in russ).

2 A.G. Bychkov, Ju.I. Zhavrin, NII JeTF Kaz.un-t, Alma-Ata, 10 s. Dep. V KazNIIKI. 15.01.93. № 3985. Ka-93, (1993). (in russ).

(10)

5 Ju.I. Zhavrin, V.N. Kosov, I.V. Pojarkov, O.V. Fedorenko, M.K. Asembaeva, Vestnik KazNU, serija fizicheskaja, 1(36), 71- 75 (2001). (in russ).

6 Ju.I. Zhavrin, V.N. Kosov, M.K. Asembaeva, I.V. Pojarkov, O.V. Fedorenko, Izvestija NAN RK, serija fiz.-mat., 3(277), 41- 47, (2011). (in russ).

7 G.A. Tirskij, PMM, 1, 180-182, (1969). (in russ).

8 Ju.I. Zhavrin, N.D. Kosov, Z.I. Novosad, ZhFH, 49(3), 706-709, (1975). (in russ).

9 Je. Lajtfut Javlenija perenosa v zhivyh sistemah. Biomedicinskie aspekty perenosa kolichestva dvizhenija i massy: Per. s angl. – M.: Mir, 1977, 520. (in russ).

10 Z.I. Novosad, N.D. Kosov, ZhTF, 40(11), 2368-2375, (1970). (in russ).

11 S.P.S. Andrew, Chem. Eng. Sci., 4, 269-272, (1955). (in russ).

12 Ju.I. Zhavrin, N.D. Kosov, S.M. Belov, N.I. Semidockaja, Teplomassoperenos v zhidkostjah i gazah. – Alma-Ata, 1982.

3-12. (in russ).

13 B.A. Kalinin, A.Je. Lojko, P.E. Suetin, Diffuzija v gazah i zhidkostjah. – Alma-Ata, 1972. –79-85. (in russ).

14 S. Bretshnajder Svojstva gazov i zhidkostej (inzhenernye metody rascheta): Per. s pol’skogo. – M.-L.: Himija, 1966. – 536 s. (in russ).

15 A.F. Bogatyrev, M.A. Nezovitina, Aktual’nye voprosy issledovanij plastovyh sistem mestorozhdenij uglevodorodov: cb.

nauch. st. – M: Gazprom VNIIGAZ, 2(18), 55-58, (2014). (Nauch.-teh. sb. «Vesti gazovoj nauki»). V.D. Seleznev, V.G. Smirnov, ZhTF, 51(4), 795-800, (1981). (in russ).

16 R. Berd, V. St’juart, E. Lajtfut Javlenija perenosa: Per. s angl.- M.: Himija, 1974.- 688.

(11)
(12)

© 2017 Al-Farabi Kazakh National University Технология переработки

углеродсодержащих отходов антропогенного влияния на природу. Антропогенное воздействие превышает регенерационные возможности природной среды.

Настоящая статья представляет собой обзор технологий переработки различных отходов. На начальном этапе большинство образующихся отходов проходят всевозможную сортировку на полезное вторичное сырье (металл, стекло, бумагу, полимеры и пластики) и утилизируемую органическую часть. Сортировке подвергают промышленные и бытовые отходы, которые можно идентифицировать. Однако существует ряд опасных отходов, которые не подвержены сортировке. К ним относятся медико-биологические и радиоактивные отходы. Современные технологии позволяют не только уничтожить опасные отходы, но и получить материальные и энергетические ресурсы. Наиболее перспективной из них является высокотемпературная плазменная переработка отходов. Она является практически единственной технологией переработки отходов, гарантирующей уничтожение опасных биологических, биохимических, химических продуктов и супертоксикантов – бенз(а)пиренов, фуранов, диоксинов и диоксиноподобных веществ. Плазменная газификация углеродсодержащих отходов обеспечивает получение высококалорийного и экологически чистого синтез-газа. Синтез-газ может быть использован в качестве энергетического газа, исходного реагента для синтеза синтетических жидких топлив и экономичного энергоносителя для современных электрогенераторов. Оставшаяся зола перерабатывается в гранулированный шлак или керамическую плитку.

Ключевые слова: углеродсодержащие отходы, плазменная переработка, термическая переработка, пиролиз, синтез-газ, обезвреживание отходов, компостирование, диоксины, фураны, бенз(а)перены.

Sitdikov Zh.Zh., Messerle V.Ye., Ustimenko A.B., Baimuldin R.V.

Technology for processing carbon-containing waste

Today, population growth on the planet and the intensification of hu- man activities in connection with the scientific and technological revolution inevitably leads to a sharp increase in the anthropogenic impact on the envi-s to a sharp increase in the anthropogenic impact on the envi- ronment. Human impact exceeds the regeneration capabilities of the natural environment. This article is review of technologies for processing of different waste. Initially, all kinds of waste sorting on secondary raw materials (metal, glass, paper, plastics and polymers) and utilized organic part. Sorting is sub- jected to industrial and municipal waste that can be identified. However, there are a number of hazardous wastes that are not subject to sorting. These include biomedical and radioactive waste. Modern technologies make it pos-and radioactive waste. Modern technologies make it pos- sible not only to destroy hazardous waste, but also to get the material and en- ergy resources. The most promising of them is high-temperature plasma pro- cessing of waste. It is practically the only waste processing technology that guarantees the destruction of dangerous biological, biochemical, chemical products and super toxicants – benz(a)pyrene, furans, dioxins and dioxin-like substances. Plasma gasification of carbonaceous waste produces high-energy and environmentally friendly synthesis gas. Synthesis gas can be used as an energy gas, a raw reagent for the synthesis of synthetic liquid fuels and an economical energy carrier for modern power generators. The remaining ash is processed into granular slag or ceramic tile.

Key words: carbonaceous waste, plasma processing, thermal treatment, pyrolysis, synthesis gas, disposal of waste, composting, dioxins, furans, benz(a)pyrene.

Ситдиков Ж.Ж., Мессерле В. Е., Устименко А.Б., Баймулдин Р.В.

Құрамында көміртегі бар қалдықтарды өңдеу технологиясы

Бүгінгі таңда ғылыми және технологиялық революцияға байланысты жер бетінде адам қызметінің қарқындап, халық санының өсуіне алып келді. Бұл сәйкесінше, қоршаған ортаға антропогендік әсердің күрт өсуіне әкеледі. Антропогендік әсер, қоршаған ортаның қайта қалпына келу мүмкіншілігімен салыстырғанда жоғары. Бұл мақала көміртегі бар қалдықтарды қайта өңдеу технологиясына арналған.

Бастапқыда, пайда болған қалдықтар металл, шыны, қағаз, пластик және полимерлер түрінде сұрыпталады. Сұрыптау тек қана құрамы анықталатын қалдықтар үшін жүргізіледі. Көп жағдайда, бұл өндірістік және тұрмыстық қалдықтар. Алайда, құрамын анықтау қиын және қауіпті бірқатар қалдықтар кездеседі. Бұл қатарға көп жағдайда биомедициналық қалдықтар жатады. Қазіргі заманғы технологиялар қауіпті қалдықтарды жоюмен қатар, материалдық және энергетикалық ресурстарды бөліп алуға мүмкіндік береді.

Түйін сөздер: көміртекті қалдықтар, плазмалық өңдеу, термиялық

(13)

*Устименко А.Б., Баймулдин Р.В.

Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Республика Казахстан, г. Алматы

*E-mail: ust@physics.kz

Введение

В природных экосистемах отходы не накапливаются, а раз- лагаются и рециклизуются, т.е. осуществляется круговорот био- генов. Человечество раньше избавлялось от отходов, используя регенерационные возможности природной среды. Но демогра- фический взрыв и научно-технический прогресс привел к тому, что в окружающую среду поступает такое огромное количество отходов, которое превосходит возможности естественных эко- систем. Важным звеном в круговороте веществ в живой при- роде являются детритофаги (животные, простейшие, водоросли и грибоподобные организмы), усиливающие доступность орга- нических веществ для переработки бактериями. В экосистемах детритофаги выполняют роль консументов (организмы, потре- бляющие готовые органические вещества), как и животные, питающиеся «живой» органикой. От остальных консументов детритофаги отличаются тем, что не уменьшают продукцию своих ресурсов. Существуют переходы между детритофага- ми и редуцентами (бактериями и грибами), а также переходы между детритофагами, которые питаются мертвым веществом, и консументами, которые потребляют поселяющиеся на детри- те бактерии и грибы. Проблему нейтрализации отходов усугу- бляет производство все большего количества вредных веществ (видов и объемов), которые не разрушаются или разрушаются очень медленно в результате естественных процессов (в при- роде нет соответствующих детритофагов и редуцентов). Чтобы удовлетворить ежегодные потребности каждого живущего на земле человека в пище, одежде, жилье, обеспечить его культур- ные и эстетические потребности, используется примерно 20 т различного природного сырья. Добыча полезных ископаемых удваивается во всем мире каждые 15 лет. Соответственно с этим увеличиваются и объемы отходов, которые условно мож- но разделить на промышленные и бытовые.

Методы переработки отходов

Накапливание промышленных и бытовых отходов является наиболее серьезной экологической проблемой, стоящей перед ТЕХНОЛОГИЯ

ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕ- РОДСОДЕРЖАЩИХ

ОТХОДОВ

Ақпарат көздері

СӘЙКЕС КЕЛЕТІН ҚҰЖАТТАР

The study of the demographic situation makes it possible to understand not only the tendency of the social development of the Kazakh people, but also to see the features of

Ораз Жандосов талантты мемлекет және қоғам қайраткері ғана емес, сонымен бірге дарынды сөз шебері және публицист, Қазақстан

Уделено большое внимание деятельности правительства республики по развитию архивного дела в Республике Казахстан, по вопросам документирования и

Informatization of the Archive of the President of Kazakhstan, which is entrusted with the task of providing scientific, methodological and practical assistance to the state

This paper will review the conflicting interests of Pakistan, Iran, India, China, and Russia in Afghanistan and Central Asia.. While discussing these states we will

Бaғдaди «Рaй» тер ми нін кө бі не Құрaн мен хaдис ке нaзaр aудaрмaстaн жaсaлғaн же ке көзқaрaс ре тін де тaнып, әх лур-рaй деп әх лус-суннaның ты сындaғы

Сту ден ты от ве ти ли, что пре подaвaтель нa уро ке боль ше обрaщaет внимa ние осо бен нос тям фо- не ти чес кой сис те мы китaйско го языкa, обучaет че рез aудио-

Тaқы рыпқa сaй көп ұзaқ тaри хи ке зең ге ке- рі ше гін бе сек те, ХVІІІ-XІХ ғaсырлaрдaғы Ортa Азиядaғы, оның ішін де Қaзaқстaндaғы сaяси, ді ни әлеу мет тік мә