Научная статья на тему 'ФОНОВАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ РЕЗОНАНСНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ. ЧАСТЬ 1: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ'

ФОНОВАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ РЕЗОНАНСНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ. ЧАСТЬ 1: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
57
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СРЕДЫ / CONDENSED MEDIUMS / НЕРАВНОВЕСНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ / NONEQUILIBRIUM PHYSICOCHEMICAL SYSTEMS / НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ / NONLINEAR PROCESSES / САМООРГАНИЗАЦИЯ ДИССИПАТИВНЫХ СТРУКТУР (ПАТТЕРНОВ) / SELFORGANISATION OF DISSIPATIVE STRUCTURES (PATTERNS) / ФОНОВАЯ (РЕЗИДЕНТНАЯ) ТЕНЗОИМПУЛЬСНАЯ (АКУСТИЧЕСКАЯ) РЕЗОНАНСНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ / BACKGROUND (RESIDENT) PRESSURE-PULSING (ACOUSTIC) RESONANT REGULATION OF SELFORGANISATION / ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ВЫРАВНИВАНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ / SPATIAL ALIGNMENT OF MORPHOLOGICAL PARAMETERS / УСКОРЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ / ACCELERATION OF THE PHYSICOCHEMICAL PROCESSES / ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС / PARAMETRIC RESONANCE / ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ / ELECTROMAGNETIC-TO-ACOUSTIC TRANSFORMATION

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Колесников Алексей Алексеевич, Зарембо Виктор Иосифович

Приводятся общие сведения о системах, задачах, технологических режимах, наблюдаемых эффектах и аппаратурном обеспечении метода имманентной регуляции самоорганизации гетерогенных процессов фазовых и химических превращений в неравновесных конденсированных средах, названного методом фоновой акустической резонансной регуляции самоорганизации (ФАРРС). Для инженеров-технологов, научных сотрудников, специалистов в области материаловедения, различных отраслях прикладной химии и химической технологии, производства строительных материалов, металлургии, горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, энергетики и экологии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Колесников Алексей Алексеевич, Зарембо Виктор Иосифович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Background acoustic resonant regulation of selforganisation on physicochemical processes in condensed systems. Part 1. The general data

The general data on systems, problems, technological modes, observable effects and hardware maintenance of a method on immanent regulation of selforganisation on heterogeneous processes phase and chemical transfomations in the nonequilibrium condensed environments, named the method of background acoustic resonant regulation of selforganisation (BARRS) are resulted. It is intended for process engineers, scientific employees, experts in the field of materials technology, various branches of applied chemistry and engineering chemistry, production of building materials, metallurgy, mining and a process industry, power and ecology.

Текст научной работы на тему «ФОНОВАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ РЕЗОНАНСНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ. ЧАСТЬ 1: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ»

Статья поступила в редакцию 27.09.10. Ред. рег. № 888 The article has entered in publishing office 27.09.10. Ed. reg. No. 888

УДК 53.09::536.755+544.032

ФОНОВАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ РЕЗОНАНСНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ

ЧАСТЬ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

А.А. Колесников, В.И. Зарембо

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет) 190013 Санкт-Петербург, Московский пр., д. 26 Тел. +7 (812) 3162991, факс +7 (812) 7127791, е-mail: wisekaa@bk.ru

Заключение совета рецензентов: 17.10.10 Заключение совета экспертов: 27.10.10 Принято к публикации: 31.10.10

Приводятся общие сведения о системах, задачах, технологических режимах, наблюдаемых эффектах и аппаратурном обеспечении метода имманентной регуляции самоорганизации гетерогенных процессов фазовых и химических превращений в неравновесных конденсированных средах, названного методом фоновой акустической резонансной регуляции самоорганизации (ФАРРС).

Для инженеров-технологов, научных сотрудников, специалистов в области материаловедения, различных отраслях прикладной химии и химической технологии, производства строительных материалов, металлургии, горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, энергетики и экологии.

Ключевые слова: конденсированные среды, неравновесные физико-химические системы, нелинейные процессы, самоорганизация диссипативных структур (паттернов), фоновая (резидентная) тензоимпульсная (акустическая) резонансная регуляция самоорганизации, пространственное выравнивание морфологических параметров, ускорение физико-химических процессов, параметрический резонанс, электромагнитно-акустическое преобразование.

BACKGROUND ACOUSTIC RESONANT REGULATION OF SELFORGANISATION ON PHYSICOCHEMICAL PROCESSES IN CONDENSED SYSTEMS

PART 1. THE GENERAL DATA A.A. Kolesnikov, V.I. Zarembo

St.-Petersburg State Institute of Technology (Technical University) 26 Moskovsky ave., St.-Petersburg, 190013, Russia Tel. +7 (812) 3162991, fax +7 (812) 7127791, e-mail: wisekaa@bk.ru

Referred: 17.10.10 Expertise: 27.10.10 Accepted: 31.10.10

The general data on systems, problems, technological modes, observable effects and hardware maintenance of a method on immanent regulation of selforganisation on heterogeneous processes phase and chemical transfomations in the nonequilibrium condensed environments, named the method of background acoustic resonant regulation of selforganisation (BARRS) are resulted.

It is intended for process engineers, scientific employees, experts in the field of materials technology, various branches of applied chemistry and engineering chemistry, production of building materials, metallurgy, mining and a process industry, power and ecology.

Keywords: condensed mediums, nonequilibrium physicochemical systems, nonlinear processes, selforganisation of dissipative structures (patterns), background (resident) pressure-pulsing (acoustic) resonant regulation of selforganisation, spatial alignment of morphological parameters, acceleration of the physicochemical processes, parametric resonance, electromagnetic-to-acoustic transformation.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (90) 2010

© Scientific Technical Centre «TATA», 2010

Алексей Алексеевич Колесников

Сведения об авторе: д-р хим. наук (физическая химия), доцент (общая физика). С 1975 г. - по окончании инженерного физико-химического факультета Ленинградского (Санкт-Петербургского) технологического института по кафедре химии твердых веществ - научный сотрудник, аспирант и преподаватель кафедры общей физики. С 2004 г. работает на кафедре аналитической химии СПбГТИ (ТУ), профессор.

Область научных интересов: топохимические процессы в условиях слабых физических возмущений, химическая устойчивость гидридов металлов, измерение термоэмиссионных характеристик твердых веществ, исследование процессов и разработка технологий комплексной электрохимической и озоно-сорбционной водоподготовки и водоочистки. В настоящее время занимается теорией и практическими приложениями метода имманентной регуляции гетерогенных синергети-ческих процессов.

Публикации: более 150 научных трудов.

Виктор Иосифович Зарембо

Сведения об авторе: д-р хим. наук (физическая химия), профессор по специальности физическая химия. С 1971 г. - по окончании инженерного физико-химического факультета Санкт-Петербургского технологического института по специальности технология редких и рассеянных элементов - аспирант, научный сотрудник, профессор кафедры физической химии. С 1996 г. - зав. кафедрой аналитической химии СПбГТИ (ТУ). Под его руководством подготовлено 15 кандидатов и 3 доктора наук.

Область научных интересов: неравновесная термодинамика и кинетика конденсированных сред. Последние 15 лет занимается теорией и практическими приложениями метода имманентной регуляции гетерогенных синергетических процессов.

Публикации: более 240 научных трудов, включая 2 монографии, соавтор 5 патентов и научного открытия.

Проблемы и пути решения

Управление физико-химическими процессами с целью получения продуктов и материалов с заданными свойствами и гомогенным распределением свойств по объему всегда было и остается актуальной задачей любого технологического процесса. Эта задача становится особенно проблемной при создании скоростных технологических схем, где в гетерогенных реакторах протекают многостадийные термически активируемые процессы, сопровождающиеся массовым сбросом или поглощением энергии. Такие системы открыты, обладая тепловыми, механическими, материальными, информационными контактами с термостатом - окружающей средой: они неравновесны и диссипативны. Все это необходимые условия для возникновения и устойчивого развития явлений самоорганизации как в геометрическом пространстве, так и в пространстве других фазовых переменных.

Трудность управления гетерогенными процессами в масштабах реального промышленного производства усугубляется практической невозможностью локального контроля и влияния. Исследователи продолжают искать альтернативные, нетрадиционные способы управления. И если механические (в частности - жесткие акустические) методы влияния применяются давно и апробированы, то статическое или низкочастотное электромагнитное возмущение с

большим недоверием изучается и применяется на практике. Проблема заключается, прежде всего, в онтологической сложности самих исследуемых систем и в многофакторности действия физических полей на различные физически неоднородные и химически изменчивые среды.

То, что внешнее полевое воздействие может оказать регулятивное действие на выбор маршрута и кинетику термодинамического процесса, вытекает из основополагающих принципов «равновесной» термодинамики XIX века (на что указывал еще в 1912 г. П. Дебай [1]) и тем более термодинамики необратимых процессов. Сегодня накоплен обширный экспериментальный материал, не вызывающий сомнений в возможности существенного полевого влияния как на кинетические параметры, так и на свойства продуктов физико-химических превращений [2, 3]. Однако, экспериментально изучая информационное действие электромагнитно-слабых, акустических, гравитационных полей на реальные процессы в реальных средах, исследователи зачастую описывают и постановку задачи, и наблюдаемые результаты в терминах и модельных представлениях, столь эклектичных, противоречивых и субъективных, что это не дает возможности ни повторить эксперимент, ни понять сути сопоставления факторов влияния и наблюдаемых эффектов. Обобщая анализ публикаций, можно выделить гносеологическую группу проблем, которые даже по отдельности создают подчас неодо-

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (90) 2010 © Научно-технический центр «TATA», 2010

лимые преграды взаимопониманию исследователей, продуктивности их экспериментальных обобщений и теоретических построений. Это:

- тенденциозная подача материалов эксперимента и сознательное либо некомпетентное сокрытие совокупной базы опытных данных или же отсутствие подробного и детального описания системы и хода эксперимента;

- использование ненаучной или недопустимой для данной системы и данного процесса терминологии;

- описание и интерпретация опытов без учета физических и химических свойств сред влияния и процессов в них, т.е. фатальное для обобщений и выводов несоответствие реальных и модельных свойств объектов регуляции;

- игнорирование совокупности фундаментальных физических законов сохранения, действия, взаимодействия и переноса, соответствующих референтному иерархическому уровню структуры системы, динамики состояний и кинетики процессов;

- эклектичность или в лучшем случае бессистемное перечисление всевозможных эффектов действия физических полей на вещество без анализа причинно-следственных связей и хотя бы приблизительных количественных оценок возможного влияния, т. е. реальности таких эффектов;

- некорректное приложение к открытым и неравновесным реакционно-диффузионным системам с высокоскоростными, следовательно, нелинейными процессами законов равновесной термодинамики и квазистатической кинетики (если таковая вообще упоминается).

С позиций системного анализа многие объекты влияния, в частности, открытые гетерогенные реакционно-диффузионные среды, должны быть отнесены к категории сложных систем, обладающих специфическими свойствами: уникальностью, слабо-предсказуемостью, негэнтропийностью и др. [2, 4, 5]. Игнорируя либо не ведая этого, авторы считают результаты, выпадающие из монотонного тренда, промахами, не публикуют их, снижая тем самым общую информационную ценность полученных ими экспериментальных данных. Предметная и терминологическая разобщенность естественников, математиков и технологов еще более усугубляет проблематичность ситуации объяснения и тем более прогноза регулятивных эффектов. В этой связи не удивительно, что весьма ценные экспериментальные результаты в невразумительной интерпретации вызывают протест и недоверие и к самим данным, и к постановке эксперимента. И потому вызывают особое расположение публикации, в коих авторы приводят «чистые», не имеющие аналогов результаты и признаются в невозможности их объяснения (см., например, [3]). Но, так или иначе, эффекты влияния полей на процессы отнюдь не мистика, а объективная реальность, и адекватное реалиям обоснование, позволяющее организовать воспроизводимые про-

цессы и получать хотя бы статистически прогнозируемые результаты, может стать основой альтернативных технологических методов управления физико-химическими процессами.

Нередко можно встретить суждения, в которых управление физико-химическими процессами предстает как принудительное, энергозатратное, т. е. директивное воздействие на распределенную систему. Неверие в возможность управления мощными процессами посредством слабых сигналов опирается на убежденность в том, что энергия команды должна быть сопоставима с энергией объекта воздействия. В действительности энергетика эффективного управления несоизмеримо мала по сравнению с мощностью управляемых процессов. Только слабое, имманентное данному состоянию меняющейся системы внешнее действие, способствующее протеканию целевого процесса или выбору иного целевого направления в точке ветвления, можно с полным правом называть управлением или, точнее, регуляцией процессов в открытой, энергонасыщенной и находящейся вдалеке от равновесия системе. Способность к авторазвитию обусловлена здесь изначальной готовностью всей системы не только воспринять «команду», но и, усиливая ее за счет внутренних источников, направить туда, где протекают физико-химические процессы. А директивное, силовое воздействие, часто подаваемое как управление, безусловно - и об этом свидетельствуют цитируемые факты, - дает некоторый прогнозируемый эффект, но разрушает при этом внутреннюю согласованность и способность к самоорганизации да и саму систему в целом. Сегодня опубликовано большое количество материалов по управлению различными процессами, однако подавляющая часть их относится к сосредоточенным техническим системам. Но в открытых конденсированных эволюционирующих средах, для которых часто неизвестными оказываются морфология и параметры состояния, «управление» до сих пор определяется подготовкой исходной массы реагентов и контролем доступной группы параметров на границе системы и термостата. Осуществление регуляции целевых процессов в неравновесных физико-химических системах представляется актуальной задачей: важной как в общенаучном, так и в прикладном аспектах.

В публикациях, показывающих возможность управляемой хаотизации автоколебательных процессов различных моделей, вопрос о пороге регуляции остается открытым [6]. И если нижние регулятивные пороги в диссипативных (незашумленных) системах простираются к нулевым отметкам амплитуд сигналов, то о верхних ограничениях вообще не упоминается. Необратимое и глобальное разрушение системы директивным возмущением самоорганизованных диссипативных структур модельно демонстрируется в [2, 7], а динамические инвариантные многообразия на фоне слабого сигнала выглядят более упорядо-

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (90) 2010

© Scientific Technical Centre «TATA», 2010

ченными и регулярными в противовес действию грубой управляющей силы. Выводы убедительны: фоновые, слабые сигналы конструктивнее директивных, мощных; диссипативные системы устойчивее консервативных; нелинейная диссипативность выдерживает больший «управляющий натиск» в сравнении с линейной.

Понятие и схемотехника метода ФАРРС

Нами исследованы, обобщены и с современных научных позиций объяснены регулятивные эффекты слабого импульсного электрического тока, протекающего в непосредственной близости либо сквозь конденсированную среду, претерпевающую неравновесные физико-химические превращения [2, 4, 821]. Полученные в лаборатории и на действующих предприятиях более чем за десятилетний период данные [8-25] достаточно репрезентативны, чтобы предложить их использование в разработке документированных технологий. Посему мы предлагаем вниманию читателей серию статей реферативного характера в пяти частях, в которых излагаются технические аспекты оригинального метода имманентной регуляции существенно неравновесных процессов, экспериментальные результаты для электромагнитно-реактивных и дисперсивных сред. Отдельно анализируются регулятивные эффекты в гальванохимических системах, и завершается серия конспективным изложением физических и физико-химических основ метода, названного авторами методом фоновой акустической (тензоимпульсной) резонансной регуляции самоорганизации (ФАРРС).

Генератор импульсов тока (ИТ) сигналов ФАРРС, подключенный к акустическому волноводу посредством петли магнитного диполя The generator of current impulses (CI) BARRS signal, connected to an ultrasonic wave guide by means of a magnetic dipole loop vibrator

Схемотехнически и аппаратурно источник и передатчик регулятивного сигнала ФАРРС (рисунок) устроены достаточно просто (что является одной из причин популярности метода у производственников

и одновременно поводом и причиной для безапелляционного недоверия у части представителей научного цеха). Генератор (Г) сигналов с вариацией частоты и амплитуды импульсов тока (ИТ) гальванически нагружен петлей магнитного диполя антенны-медиатора. Антенна вводится в механический контакт с конденсированной (жидкой, твердой, пастообразной) средой регуляции; петля антенны может иметь любую технологически удобную форму вплоть до би-филярного провода, что выгодно отличает режим работы устройства сниженным уровнем электромагнитных помех. Причем амплитуда ИТ на всех испытанных объектах (протяженностью до нескольких метров) не превышает 1,5 А, а колебательная мощность 15 ВА. При этом удается регулировать ход и параметры продукта в процессе мощностью в десятки и сотни киловатт при условии, что найден амплитудно-частотный оптимум и способ введения сигнала в систему.

Среды влияния в подавляющем большинстве (металлы, расплавы и растворы электролитов) реактивны по отношению к электромагнитным полям (ЭМП). Но переменные токи и ЭМП способны возбуждать в любой конденсированной среде механические колебания и акустические волны, способные выполнять функцию регулятивного фактора. Эффективность этого явления - электромагнитно-акустического преобразования (ЭМАП) - столь мала, что даже вблизи вибратора среднее давление регулярного сигнала на 8-9 порядков ниже совокупной плотности тепловой энергии сред воздействия, так что влияние на процесс осуществляется не директивно, а имманентно характеру самого неравновесного процесса, т.е. путем фоновой (резидентной) подстройки под оптимальный отклик кинетических параметров и контролируемых свойств продуктов. Отсюда название метода ФАРРС.

Устройство ввода сигнала ФАРРС в систему влияния, или антенна-медиатор, представляет собой обыкновенный одножильный провод, обычно медный (парамагнетик) либо стальной (ферромагнетик), в твердой изоляции от внешних нежелательных гальванических и химических контактов. Длина провода не превосходит нескольких метров, и он накоротко (гальванически) замыкает выход генератора ИТ на корпус, представляя, таким образом, петлю магнитного диполя. Для стендовых (лабораторных) испытаний к участку петли может жестко крепиться один либо несколько механических зажимов. При необходимости петля может быть заменена отрезком тугоплавкого или химически более стойкого металла, а может быть представлена двумя проводящими фрагментами, замыкаемыми на внешний проводник (рисунок).

При эксплуатации важно обеспечить надежный гальванический контакт выхода ГИТ ФАРРС с проводом антенны и механический контакт антенны с объектом регуляции. Замена петлевой антенны (магнит-

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (90) 2010 © Научно-технический центр «TATA», 2010

ный диполь) на стержневую (электрический диполь) для указанного амплитудно-частотного диапазона не дает никакого регулятивного эффекта. Срыв регуляции наблюдается также при использовании в качестве посредника между петлей и объектом материала с большим акустическим сопротивлением или рассеянием: газа, органического пено- или поропласта (пе-нополистирол, пенополиуретан и т.п.), древесины.

Соблюдение всех оговоренных условий - это необходимое, но еще не достаточное требование. Исследование показало, что сигнал ГИТ ФАРРС не должен представлять собой чистую биполярную гармонику. Наилучшие по эффективности и устойчивые показатели обеспечиваются при подаче в антенну униполярных импульсов формы симметричного меандра. Причем частоты основной гармоники эффективного отклика лежат в сегменте от десятков до тысяч килогерц.

После включения аппаратуры в технологическую схему никакого специального и квалифицированного надзора, кроме предусмотренного в ТУ самого производства, не требуется. Заметим, что введение ФАРРС в процесс - это операция, практически ничего масштабно не меняющая: аппаратура столь мала, что может быть «пристроена» в любом удобном месте. А уровень электромагнитных помех уже в десятке метров от антенны сопоставим с естественным фоном промышленного электрооборудования.

Среды, процессы и регулятивные эффекты

В настоящее время метод фоновой регуляции испытан на большой группе неравновесных процессов различной природы в открытых диссипативных системах (имеющих все виды термодинамических контактов с термостатом: материальных, механических, тепловых, электромагнитных и информационных). Метод неэффективен в статических и равновесно-кинетических системах. Он также не может быть применен как способ предварительной «обработки» системы до включения ее в неравновесный процесс.

Поскольку процессов, удовлетворяющих означенным требованиям, существует множество, то вполне естественным был поиск объектов приложения метода ФАРРС, прежде всего, к технологиям, в которых можно было наблюдать заметный регулятивный эффект, что позволяло заинтересовать производителей и потребителей продукта. И уже на втором плане стоял чисто научный интерес, связанный с возможностью получения большой выборки репрезентативных данных, позволяющих обобщить результаты и объяснить их с научных позиций.

В таблице схематично представлены области технологического и научного приложения метода ФАРРС. Причем по п. 1-4 и 6-8 (здесь и далее - позиции таблицы) имеются заключения независимых экспертных групп об апробации метода на действующих предприятиях, показывающие эффективность и воспроизводимость показателей фоновой регуляции как на стадии самого процесса, так и в отношении потребительских свойств получаемых продуктов.

Коротко резюмируем, что в результате всей совокупности изысканий заложены основы простой и малозатратной технологии регулирования структуры и физико-механических свойств металлов и сплавов, а также изделий из них в процессе кристаллизации без изменения штатного технологического оборудования [9-12, 15-18, 23]. Кроме регуляции параметров гетерогенных процессов и, как следствие, свойств получаемых продуктов, появляется фазово-переход-ная память, сохраняющая в продуктах физических и химических превращений информацию о ранее протекавших процессах в режиме ФАРРС, что проявляется как воспроизведение кинетических и структурных характеристик процессов и продуктов при повторных циклах их разрушения и формирования [1518]. Другой эффект - это оперативная кинетическая память неравновесных сред, что выражается в сохранении скоростей процессов на регулятивном уровне после выключения управляющего сигнала, действовавшего в течение характерного для данной системы времени [19, 20].

Исследованные области практического приложения метода ФАРРС The explored fields of the practical appendix of method BARRS

1. ЛИТЬЕ И СВАРКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

4. МЕХАНИЧЕСКОЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ МИНЕРАЛОВ

7. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ МЕТАЛЛОВ

2. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ИЗ РАСТВОРОВ И РАСПЛАВОВ

5. РАЗРЯД И РЕГЕНЕРАЦИЯ Х И Т

8. ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ МОНОМЕРОВ

3. ТВЕРДЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ

6. КАТОДНАЯ И АНОДНАЯ ГАЛЬВАНОСТЕГИЯ

9. КРЕКИНГ НЕФТЕПРОДУКТОВ

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (90) 2010

© Scientific Technical Centre «TATA», 2010

Выявлено, что микротвердость металлических материалов во время их ФАРРС-нагружения изменяется: растет у одних и снижается у других [16-18]. Отмечено обратимое проявление сверхпластичности металлов в режиме пропускания через них сквозного регулятивного тока (п. 7) [17].

Режим ФАРРС повышает и пространственно выравнивает скорости термоактивируемых процессов аррениусовского типа [4, 9], сопряженных с явлениями переноса (п. 2, 3, 5-9). Дано научное обоснование регламента исследованного на действующих предприятиях метода ФАРРС для ускорения процессов твердения изделий из монолитных, ячеистых и армированных цементобетонов (п. 3) [8, 9, 12-14, 25].

Установлено, что применение режима ФАРРС в полимеризации термо- и фотоотверждаемых полимерных систем (п. 8) существенно увеличивает скорости процессов, снижает долю активных центров в полимере, поднимает степень конверсии мономеров и среднюю молекулярную массу макромолекул [24].

В настоящее время у технологов проявился практический и научный интерес в отношении применения ФАРРС в ходе разделения нефти на фракции и в процессах дальнейшей переработки нафтеновых углеводородов, в частности, окисления тяжелых фракций (п. 9).

Данные по ФАРРС кислотной очистки труб энергетического оборудования от труднорастворимых отложений показывают 2-3-кратное возрастание скорости растворения [26].

Исследованы регулятивные эффекты гидролиза березовой древесины (СПбГЛТА им. С.М. Кирова). На фоне возрастания степени превращения целлюлозы на ~ 10% наблюдается существенное изменение количественного соотношения продуктов.

В экспериментально исследованных электрохимических гетерогенных процессах разряда химического источника тока (ХИТ), а также гальваносте-гийных катодных и анодных реакциях (п. 5 и 6) на основании отслеживания вольтамперометрического временного тренда расчетом показано существенное уменьшение производства энтропии в регулятивном режиме в сравнении со спонтанным. В электрохимических опытах подтвердились теоретические выводы о влиянии магнитных свойств материала антенны-медиатора на уровень регулятивного сигнала. Работа ХИТ и гальванический синтез благодаря возможности прямого количественного мониторинга кинетики переноса и превращений позволяют адаптивно подстраивать параметры регулятивного режима для реализации оптимальных показателей процесса и продуктов. Приложение метода ФАРРС в технологиях гальваностегии дает возможность получать на существующих производственных установках катодные и анодные гальванические покрытия с высококачест-

венными функциональными свойствами при значительных сокращениях времени электрохимических операций и с существенной энергетической эффективностью целевого маршрута [2, 19-22].

Список литературы

1. Copeland R.F. The effect of Coulombic Fields in the vicinity of metal surfaces upon the entropy and absolute rate of reactions of absorbed molecules // J. Phys. Chem. 1971. Vol. 75, No. 19. P. 2967-2969.

2. Колесников А.А. Фоновая акустическая регуляция физико-химических процессов в конденсированных системах: Дисс. д-ра хим. наук. СПб., 2009.

3. Классен В.И. Омагничивание водных систем. М.: Химия, 1982.

4. Зарембо В.И., Колесников А.А. Фоновое резонансно-акустическое управление гетерофазными процессами // Теор. основы химич. технологии. 2006. Т. 40, № 5. С. 520-532.

5. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Системотехника. М.: Радио и связь, 1985.

6. Анищенко В.С., Астахов В.В., Вадивасова Т.Е. и др. Нелинейные эффекты в хаотических и стохастических системах / Под ред. В.С. Анищенко. М. -Ижевск: ИКИ, 2003.

7. Колесников А. А., Зарембо В. И. Регулятивные пороги фоновой самоорганизации в нелинейных системах // Вестник Воронежского гос. техн. ун-та, Сер. Физ.-мат. моделирование. 2006. Т. 2, № 8. С. 73-79.

8. Зарембо В.И., Киселева О.Л., Колесников А.А. и др. Технология твердения минеральных вяжущих в режиме резонансного электромагнитно-акустического преобразования // Химическая промышленность. 2003. Т. 80, № 1. С. 35-42.

9. Зарембо В.И., Киселева О.Л., Колесников А.А. и др. Увеличение скоростей физико-химических превращений в режиме резонансного электромагнитно-акустического преобразования // Там же. № 5. С. 12-24.

10. Зарембо В.И., Подгородская Е.С., Колесников А.А. и др. Гетерофазные превращения в реактивных конденсированных средах в режиме резонансного электромагнитно-акустического преобразования // Там же. № 6. С. 7-14.

11. Зарембо В.И., Подгородская Е.С., Колесников А.А. и др. Изменение ликвации жаропрочных сплавов на основе никеля и кобальта при кристаллизации в слабых электромагнитных полях в токовом режиме // Там же. № 9. С. 30-37.

12. Зарембо В.И., Киселева О.Л., Колесников А.А. и др. Структурирование неорганических материалов под действием слабых электромагнитных полей радиочастотного диапазона // Неорганические материалы. 2004. Т. 40, № 1. С. 96-102.

13. Зарембо В.И., Киселева О.Л., Колесников А. А. и др. Использование слабых импульсов электрического тока в технологии изготовления бетонных и железобетонных изделий и сооружений: Ч.1 //

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (90) 2010 © Научно-технический центр «TATA», 2010

Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2004. № 10(69). С. 58-59.

14. Зарембо В.И., Киселева О.Л., Колесников А.А. и др. Использование слабых импульсов электрического тока в технологии изготовления бетонных и железобетонных изделий и сооружений: Ч.2 // Там же. 2005. № 1(72). С. 76-77.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

15. Зарембо В.И., Киселева О.Л., Колесников А.А. и др. Влияние импульсов тока на процессы плавления и кристаллизации металлов // Металлургия машиностроения. 2005. № 1. С. 11-15.

16. Зарембо В.И., Колесников А.А., Иванов Е.В. Влияние переменного электрического тока на структуру и пластичность металлических материалов // Нанотехника. 2005. № 3. С. 120-129.

17. Зарембо В.И., Колесников А.А., Бурнос Н.А., Иванов Е.В. Метод электромагнитного кондиционирования в промышленных технологиях гетерофаз-ных превращений // Тяжелое машиностроение. 2005. № 11. С. 14-18.

18. Зарембо В.И., Колесников А.А., Иванов Е.В. Фоновое электромагнитно-акустическое управление структурными и пластическими свойствами металлических материалов // Известия РАН, Сер. Физич. 2006. Т. 70, № 8. С. 1088-1091.

19. Колесников А.А., Зарембо Я.В., Пучков Л.В., Зарембо В. И. Регулирование самоорганизации нелинейных процессов на примере разряда медно-магниевого химического источника тока // Тяжелое машиностроение. 2007. № 2. С. 27-31.

20. Колесников А.А., Зарембо Я.В., Зарембо В.И. Разряд медно-магниевого гальванического элемента в слабом электромагнитном поле // ЖФХ. 2007. Т. 81, № 7. С. 1339-1341.

21. Колесников А.А., Зарембо Я.В., Пучков Л.В., Зарембо В.И. Электрохимическое восстановление цинка на стальном катоде в слабом электромагнитном поле // Там же. № 10. С. 1914-1916.

22. Зарембо Я.В., Пучков Л.В., Колесников А.А., Зарембо В.И. Интенсификация процесса анодирования слабыми акустическими полями // Изв. С.-Петерб. гос. технолог. ин-та (технич. ун-та). 2010. № 7(33). С. 25-32.

23. Пат. 2137572 Российская Федерация, С 1 6 В 22 Б 27/02. Способ управления процессом кристаллизации / Алехин О. С., Бобров А.П., Герасимов В.И. и др. - № 98123306 / 02; Заявл. 29.12.98; Опубл. 20.09.99, Бюлл. №26.

24. Пат. 2155556 Российская Федерация, С1 7 А 61 С 13/01, 13/14, 13/15. Способ изготовления базиса стоматологического протеза / Бобров А.П., Зарембо В.И., Алехин О С. и др. - №99114559/14; Заявл. 13.07.99; Опубл. 10.09.00, Бюлл. № 25.

25. Пат. 2163583 Российская Федерация, С1 7 С 04 В 40/02, 40/00. Способ управления процессом твердения минерального вяжущего материала / За-рембо В.И., Алехин О.С., Герасимов В.И. и др. -№ 2000116850/03; Заявл. 30.06.00; Опубл. 27.02.01, Бюлл. № 6.

26. Василенко Г.В., Зарембо В.И. Эксплуатационная химическая очистка котлов электростанций. СПб: Изд-во ОАО «ТГК-1», 2009.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (90) 2010

© Scientific Technical Centre «TATA», 2010

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.