CC BY
53
железобетонных колонн с использованием зависимости (6) обеспечивает хорошую сходимость опытных и теоретических усилий трещинообразования. Для оценки полученных опытных значений усилий трещинообразования колонн производился расчет теоретических усилий трещинообразования по способу ядровых моментов.
N(eo-z)=Rbtser Wpi (7)
Эта формула даёт удовлетворительные результаты для конструкций эксплуатирующихся в стабильных температурно-влажностных условиях.
Список использованной литературы
1. Милованов А.Ф., Самойленко В.Н. Расчет железобетонных конструкций для сухого жаркого климата (Расчет, проектирование и испытание железобетонных конструкций предназначенных для эксплуатации в условиях сухого жаркого климата).-Ташкент: ТашПИ, 1985. С 4-6
2. С. А. Холмирзаев Температурные изменения в керамзитобетонных колоннах в условиях сухого жаркого климата. Научно-технический и производственный журнал «Бетон и железобетон. 2001г. №2
© С.Ж. Раззаков, С.А Холмирзаев, Бахтиёр Максуд угли, 2015
УДК 519.876.5
Рыбенко Инна Анатольевна
канд.техн. наук, доцент СибГИУ, г. Новокузнецк, РФ E-mail: [email protected]
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ И РЕЖИМОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА В СИСТЕМЕ FE-C-O-Н
Аннотация
В статье представлены результаты термодинамического моделирования условий и режимов восстановления железа продуктами конверсии метана на модельной системе C-Fe-O-Н с использованием программного комплекса «Терра». Предложены показатели, отражающие окислительно-восстановительный потенциал системы, рассмотрены основные типы химических реакций и рассчитаны их термодинамические характеристики. При исследовании условий восстановления железа продуктами конверсии природного были определены расходы метана, углерода и кислорода, необходимые для реализации процесса восстановления и достижения заданной температуры, а также показана возможность снижения расходных показателей за счет вывода системы из состояния термодинамического равновесия.
Ключевые слова
Термодинамическое моделирование, конверсия метана, восстановление железа, отклонение от
равновесия.
Термодинамическое моделирование дает возможность осуществления различных исследовательских задач и базируется на применении программного комплекса "Терра", в котором реализован принцип максимума энтропии. На основе программного комплекса разработана методика расчета, которая использовалась для решения модельных задач по определению условий получения металла заданного состава путем прямого восстановления и расчета возможных и оптимальных режимов этих процессов в системах, входной поток которых состоит из совокупности различных элементов. Результаты термодинамического моделирования в дальнейшем использовались для исследования и оптимизации металлургических процессов восстановления металлов как в целом, так и отдельных его стадий [1-5].
В процессах восстановления железа в качестве топлива и восстановителя возможно применение природного газа. Использование природного газа для восстановления требует предварительной подготовки, которая заключается в реализации воздушной, кислородной или паровой конверсии.
Международный научный журнал «СИМВОЛ НАУКИ»_ISSN 2410-700Х_№ 3/2015
Наиболее эффективным способом конвертирования природного газа является кислородная конверсия, продукты которой, водород и оксид углерода, можно использовать в качестве восстановителей. Исследование возможности восстановления железа продуктами конверсии природного газа рассматривалось на примере системы C-Fe-O-Н с использованием программного комплекса «Терра». Количество железа р задано 1 молем оксида Fe2O3. В качестве составляющей природного газа рассматривали только метан, как основной углеводород, присутствующий в природном газе. Количество метана варьировалось параметром k, углерода - параметром n. Для конверсии и сжигания природного газа и углерода используется кислород, количество которого задано параметром m. В качестве основных характеристик окислительно-восстановительного состояния системы предложены следующие показатели: степень конверсии природного газа, определяемая как отношение количества молей газообразного кислорода к количеству молей углерода метана a=m/k; восстановительный потенциал газовой фазы равный отношению суммы концентраций СО и
Н2 к суммарному содержанию всех компонентов газовой фазы Z=
{CO} + {H2}
{СО} + {Н2} + {Ш2} + {Н20}
В соответствии с банком данных программного комплекса «Терра» в расчет были включены вещества: С, СН4, СО, СО2, О2, Ре, РеО, РезО4, РегОз.
Основные процессы, которые протекают при высоких температурах в системе 1РегОз+кСИ4+пС+тОг, можно представить реакциями полного и неполного горения углерода, горения и конверсии метана, горения СО и водорода, реакциями взаимодействия углерода с СОг и водяным паром, а также реакциями прямого и косвенного восстановления железа.
Расчетные термодинамические характеристики реакций восстановления железа углеродом, СО и водородом приведены в таблице 1.
Таблица 1
Термодинамические характеристики реакций восстановления железа
№ Реакция AG0=AH0-T AS0, Дж/моль lgKp=A/T+B
AH° AS° A B
1 3Fe2O3+C=2FesO4+ {СО} 87486 -202,0 -4577,3 10,6
2 Fe3O4+C=3(FeO)+ {СО} 299670 -260,8 -15679,0 13,6
3 (FeO)+C=[Fe] + {CO} 125790 -136,1 -6581,4 7,1
4 3Fe2O3+ {CO} =2Fe3O4+ {CO2} -80577 -29,28 4215,8 1,5
5 Fe3O4+ {CO} =3(FeO)+ {CO2} 131607 -88,11 -6885,7 4,6
6 (FeO)+ {CO} =[Fe] + {CO2} -42273 36,58 2211,7 -1,9
7 3Fe2Ü3+ {Н2} =2Fe3O4+ {Н2О} -49350 -58,47 2582,0 3,1
8 Fe3O4+{H2}=3FeO+ {Н2О} 162834 -117,3 -8519,5 6,1
9 FeO+ {Н2} =Fe +{НО} -11046 7,39 577,9 -0,4
С учетом анализа возможных реакций и веществ состояние системы можно представить следующими реакциями, отражающими равновесие в системе РегО-РезОц-РеО-Ре-С-СО-СОг-СИц-Иг-ИгО-Ог:
3РегОз+{СО} =2РезО4+ {СОг};
РезО4+ {СО} =3РеО+ {СОг};
РеО+{СО}=Ре+/СОг}; (1)
С+1/2{Ог}={СО}; {СИ4}+1/2{Ог}={СО}+2{И2};
1/2{И2}+{О2}={ИгО}.
При исследовании условий восстановления железа продуктами конверсии природного газа были поставлены и решены следующие задачи:
- определение расходов метана, углерода и кислорода при различных значениях параметра а, необходимых для реализации процесса восстановления железа и достижения заданной температуры;
- определение расходов углерода, метана и кислорода при различных значениях показателя Z и обоснование возможности снижения расходных показателей за счет вывода системы из равновесия.
Определение расходов метана, твердого углерода и кислорода при различных значениях параметра а, необходимых для реализации процесса восстановления железа и достижения заданной температуры, осуществляли путем последовательных расчетов конечного равновесного состояния системы lFe2Oз+kCH4+nC+mO2 при количествах углерода п=0; 1,5; 3,0; 4,5 моля соответственно. Для различных значений а были определены расходы метана и кислорода при фиксированном количестве углерода, обеспечивающие достижение температуры 1873 К. На рисунке 1 приведены зависимости параметров процесса восстановления железа от показателя а при различном количестве углерода в системе. Выделенными линиями показаны расходы метана, кислорода и суммарного углерода, которые соответствуют степени восстановления железа 100% при максимальной степени конверсии. Из рисунка видно, что при отсутствии углерода в системе максимально возможная степень конверсии, при которой происходит восстановление железа, равна 0,7. Этому значению соответствуют высокие расходы метана и кислорода - 12 и 8,5 молей, которые необходимы для обеспечения температуры порядка 1873 К.
При наличии углерода восстановительная область смещается в сторону увеличения степени конверсии, что приводит к значительному снижению расходных показателей. Однако, как следует из рисунка, целесообразными являются значения показателя а = 1,1^1,3, поскольку дальнейшее увеличение этого параметра приводит к росту общего количества углерода, которое необходимо подать в систему.
Fe2Oз+kCH4+nC+mO2 от показателя а при различных значениях п Определение расходов углерода, метана и кислорода при различных значениях показателя Ъ осуществлялось путем последовательных расчетов конечных неравновесных состояний при различной степени фиксации СО в газовой фазе с помощью встроенной процедуры программного комплекса «Терра».
На рисунке 2 приведены зависимости параметров k, п и m от показателя а при равновесии и при содержании СО в газовой фазе 30, 40 и 50%. Из рисунка видно, что снижение содержания СО в газовой фазе приводит к уменьшению расходов суммарного углерода, метана и кислорода, что позволяет сделать вывод о возможности снижения расходных показателей при выводе системы из равновесия. Однако, с учетом того, что уже при концентрации {СО} =30% снижение расходов материалов при увеличении а происходит
незначительно, то можно сделать вывод о том, что оптимальное содержание СО в газовой фазе составляет 40%. Значения расходов метана, кислорода и суммарного углерода для данного конечного состояния при а =1,3 соответственно равны 2,4; 3,12 и 5,5 молям.
Fe2Os+kCH4+nC+mO2 от показателя а при различной степени фиксации СО
Таким образом, в статье представлены результаты термодинамического моделирования в элементарной системе, состоящей из четырех элементов, определены расходные параметры и показатели, характеризующие окислительно-восстановительный потенциал системы, соответствующие равновесному состоянию, и параметры, при которых достигаются наилучшие показатели процесса восстановления железа, что позволило выделить оптимальные режимы процесса и применить результаты при моделировании нового непрерывного металлургического процесса типа СЭР [6].
Список использованной литературы
1. Моделирование условий и режимов процессов жидкофазного восстановления металлов / С.П. Мочалов, И.А. Рыбенко, Л.А. Ермакова, В.П. Цымбал // Моделирование, программное обеспечение и наукоемкие технологии в металлургии: Тр. всеросс. науч.-практ. конф., посвященной 20-летию кафедры "Информационные технологии в металлургии", 2-5 апреля 2001 г.-Новокузнецк, 2001.-C.330-335.
2. Рыбенко И.А. Разработка средствами Excel системы расчета металлургических процессов / И.А. Рыбенко, С.П. Мочалов // Известия вузов. Черная металлургия.-2005.-№2.-C.55-58.
3. Мочалов С.П. Разработка методики и системы расчета процессов непрерывного получения металла в агрегатах струйно-эмульсионного типа / С.П. Мочалов, И.А. Рыбенко, В.Ю. Климов // Моделирование, программное обеспечение и наукоемкие технологии в металлургии: Тр. всеросс. науч. -практ. конф., посвященной 20-летию кафедры "Информационные технологии в металлургии", 2-5 апреля 2001 г.-Новокузнецк, 2001.-C.193-199.
4. Климов В.Ю. Разработка автоматизированной системы расчета и оптимизации технологий процессов получения металлов и сплавов / В.Ю. Климов, С.П. Мочалов, И.А. Рыбенко // Моделирование, программное обеспечение и наукоемкие технологии в металлургии: Тр. всеросс. науч.-практ. конф., посвященной 20-летию кафедры "Информационные технологии в металлургии", 2-5 апреля 2001 г.Новокузнецк, 2001.-C.435-439.
5. Mochalov S.P. Mechanism and mathematical modeling of coal-water slurry com-bustion in swirl adiabatic combustion chamber / S.P. Mochalov, I.A. Rybenko, L.A. Ermakova // World Applied Sciences Journal.-2012.-№19(1).-C.20-25.
6. Процесс СЭР - металлургический струйно-эмульсионный реактор / В.П. Цымбал, С.П. Мочалов, И.А. Рыбенко и др.-М: Металлургиздат, 2014.-488с.:ил., 300 экз.
© И.А. Рыбенко, 2015
УДК 664.68
Смирнова Тамара Прокопьевна
ст.преп. Башкирский ГАУ, г.Уфа, РФ Гайфуллина Диля Тимергазиевна асс. Башкирский ГАУ, г.Уфа, РФ E-mail: [email protected] Хасанова Регина Рафаиловна асс. Башкирский ГАУ, г.Уфа, РФ E-mail: [email protected]
РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ ПЕСОЧНОГО ПЕЧЕНЬЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
Аннотация
Сохранение здоровья и продление жизни населения Российской Федерации является важнейшей национальной проблемой на современном этапе развития страны. Одним из путей решения этих проблем является вовлечение в хозяйственный оборот экологически безопасных нетрадиционных сырьевых ресурсов растительного происхождения, использование которых позволит обогатить продукты питания жизненно важными нутриентами.
Ключевые слова
Кондитерские изделия, объект обогащения, растительное сырье, тыквенное пюре, органолептические
показатели.
Во всем мире признана взаимосвязь между характером питания и здоровьем. Сегодня стало очевидным, что традиционные продукты питания не способны компенсировать потребность современного человека в витаминах, микроэлементах и других пищевых компонентах, учитывая физические и эмоциональные нагрузки, стрессовые ситуации, ощущение ускоряющего времени и тревоги, которые характерны для техногенного общества. Кроме того, теряет свою пищевую ценность и сельскохозяйственное сырье (зерно, овощи, фрукты, мясо и т.д.), используемое для получения пищевых продуктов. Эта и ряд других задач могут быть успешно решены с помощью обогащенных продуктов питания, которые предназначены для систематического и регулярного применения в составе обычных пищевых рационов всеми группами здорового населения.
Анализ структуры ассортимента, объемов производства и уровня потребления кондитерской продукции населением РФ позволяет рассматривать в качестве функциональных продуктов мучные кондитерские изделия.
Использование этих изделий в качестве объекта обогащения создает реальные условия, обеспечивающие регулярное потребление источников дефицитных микронутриентов всеми категориями населения. Обогащение продуктов этой группы пищевыми волокнами, минеральными веществами и другими физиологически функциональными ингредиентами позволяет повысить их пищевую ценность и полезность для здоровья. Значительный вклад в разработку обогащенных мучных кондитерских изделий внесли отечественные ученые Дудкин М.С., Нечаев А.П., Тутельян В.А., Аксенова Л.М., Васькин В.А.,
