Зажигание жидкого топлива при растекании по разогретой до высоких температур подложке Текст научной статьи по специальности «Физика»

О. В. ВЫСОКОМОРНАЯ, канд. физ.-мат. наук, старший преподаватель кафедры теоретической и промышленной теплотехники Национального исследовательского Томского политехнического университета, г. Томск, Россия П. А. СТРИЖАК, д-р физ.-мат. наук, доцент, заведующий лабораторией моделирования процессов тепломассопереноса Энергетического института Национального исследовательского Томского политехнического университета, г. Томск, Россия

УДК 536.468

ЗАЖИГАНИЕ ЖИДКОГО ТОПЛИВА ПРИ РАСТЕКАНИИ ПО РАЗОГРЕТОЙ ДО ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР ПОДЛОЖКЕ

Выполнено численное исследование процесса зажигания типичного жидкого топлива при его растекании по поверхности нагретой до высоких температур металлической подложки. Установлены предельные значения скорости растекания топлива и температуры подложки, при которых вероятность возгорания минимальна. Выявлена зависимость времени задержки зажигания от толщины слоя жидкости. Определены условия, при которых взаимодействие растекающегося жидкого топлива с разогретой металлической подложкой представляет высокую пожарную опасность.

Ключевые слова: жидкое топливо; растекание; нагретая до высоких температур подложка; возгорание; пожарная опасность.

Введение

Анализ статистических данных [1] показывает, что в последние годы число пожаров и взрывов на производствах, связанных с использованием легковоспламеняющихся и горючих жидких веществ, непрерывно растет. В таких условиях, помимо ужесточения требований со стороны органов противопожарной обороны, укрепления порядка и дисциплины на производствах, необходимо проведение широкомасштабных исследований макроскопических закономерностей зажигания и горения жидкостей при их взаимодействии с различными, и в первую очередь типичными, источниками нагрева в целях установления безопасных условий производства, хранения, транспортирования, перегрузки и распределения жидких веществ. Следует отметить, что наибольшую пожаровзрывоопасность, как правило, представляют неконтролируемые процессы разлития жидких горючих и не предназначенных для горения веществ [2-4]. В таких условиях возгорание может произойти при взаимодействии с нагретым телом, искрой, оголенными проводниками, открытым пламенем и другими источниками энергии [2-4]. Возможно, наиболее типичными условиями возгорания являются процессы взаимодействия растекающихся жидкостей с разогретыми до высоких температур рабочими поверхностями аппаратов или металлическими конструкциями. Нередко при численном анализе таких процессов используют системы пленка жидкости - подложка [5]. При этом основное внимание, как правило, уделяется стационарно-

му горению. Представляет интерес анализ условий зажигания растекающегося жидкого горючего вещества по разогретой до высоких температур поверхности.

Цель работы — численное исследование макроскопических закономерностей зажигания типичного жидкого топлива при его растекании по разогретой до высоких температур металлической подложке.

Постановка задачи

Принималась следующая схема исследуемого процесса. Типичное жидкое горючее вещество (топливо) тонким слоем (толщиной bf) с постоянной скоростью Ufl растекается по разогретой до высокой температуры Tbm металлической подложке (рис. 1). Начальная температура слоя жидкого топлива T0 принимается равной комнатной. При растекании приповерхностный слой жидкого топлива прогревается за счет тепла подложки. При достижении условий фазового перехода происходит парообразование и формируется паровой зазор между слоем растекающейся жидкости и подложкой. В условиях интенсивного теплоотвода от подложки, температура которой считается постоянной (Tbm = const), пристенный слой жидкого топлива прогревается до температуры кипения Ты. Как следствие, пузырьки с парами жидкости из области парового зазора (см. рис. 1) поднимаются под действием выталкивающих сил, проходят через слой вещества и вдуваются в газовую область. За счет диффузии и конвекции происходит перемешивание паров жидкости с

© Высокомерная О. В., СтрижакП. А., 2012

Х1 х2

Рис. 1. Схема области решения задачи при 0 < t < td: 1 — металлическая подложка; 2 — жидкое топливо; 3 — пузырьки паров жидкости; 4 — паровой зазор; 5 — смесь окислителя и паров жидкости

окислителем и формирование парогазовой смеси. При достижении предельных значений концентрации компонентов и температуры парогазовой смеси реакция окисления приобретает необратимый резко экспоненциальный характер — происходит зажигание.

При численном моделировании приняты следующие допущения, не накладывающие существенных ограничений на общность постановки задачи:

1) теплофизические характеристики взаимодействующих веществ не зависят от температуры. Установлено [6-8], что зависимости теплофи-зических параметров от температуры несущественно влияют на интегральные характеристики процессов испарения и зажигания типичных жидких топлив;

2) в результате испарения горючей жидкости образуется одно вещество с известными характеристиками. При экспериментальном определении кинетических параметров реакции окисления паров жидких веществ обычно определяются "эффективные" значения энергии активации Е и предэкспоненциального множителя к0 [9,10]. Поэтому предполагалась реализация одной "эффективной" реакции, в которой участвует одно горючее вещество;

3) растекание и кипение жидкости не приводят к изменению толщины слоя топлива (потери массы жидкого вещества компенсируются его притоком с постоянной скоростью Ц-/);

4) не учитываются возможные процессы выгорания жидкости. Считается, что пленкажид-кого топлива, разлитого по поверхности подложки, занимает достаточно большую площадь;

5) фронт растекающегося слоя жидкости (см. рис. 1) имеет форму сферического сегмента (радиус

г1 равен толщине слоя жидкости). Анализ условий растекания капель жидкостей на металлических подложках [11-13] позволяет сделать вывод о том, что в рассматриваемой системе (см. рис. 1) в первом приближении можно использовать модель полусферы. При численном моделировании принимались следующие условия воспламенения [14]:

• тепло, выделяемое в результате химической реакции окисления паров горючего в воздухе, больше тепла, передаваемого от подложки кипящей жидкости и парогазовой смеси;

• температура смеси паров горючего и воздуха превышает температуру массивной подложки.

Математическая модель и метод решения

Математическая модель, соответствующая принятой постановке задачи (см. рис. 1), включает следующую систему нелинейных нестационарных дифференциальных уравнений (0 < t < td) в частных производных, записанных в соответствии с основными положениями теории диффузии и теплопередачи в химической кинетике [15-17]:

0 < х < Я,0< у < У1: С1Р1 £ -X,

0 < х < х1, у2< у < у3:

д 2Т1 д 2Г1

д х

ду

(1)

Г Р дТ2 -1

С 2 р 2 - Х 2

Г Р дТ2 - х

Г 2р 2 ~

д 2Т2 дх2

д 2Т2

д 2Т2 ду2

д 2Т2

при Т < Ты; (2)

дх2

ду2

дТ2

+ Г4Р

ду

при Т > Ты; 0 < г < г„ 0 < ф < я/2:

(3)

дЪ

- а

дt

1д

2 . д ■ вШф —— г бш — д— V д—

_1 д г2 дг

дТ2

дТг дt

- а-

_1 д г2 дг

дТ2

дТ2

дг

при Т < Ты/; 1 д

(4)

х I бШ—

дТ2 д—

дг ) г2 Бт — д—

Г4Р 4 Ууш дТ2

Г 2Р 2

дг

при Т > Ты/; (5)

0<х < Н, у1 < у < у2; х1 + Д2< х < х2, у2 + А1 < у < у3; х2 < х < Н, у2 < у < у3; 0 < х < Н, у3 < у < Ь:

д 2 у д 2 у

дх

ду2

- ю;

(6)

2

г

= V.

дю дю дю + и — + w —

дг дх ду

д 2 ю д 2 ю

дх2

Р 5

д С

I

ду2

дС

Р дТ5

у ду

(7)

дС

дг

= Р 5 О 5

дх

ду

д2 С г

дх

д2С

ду2

Р 5^5

= X

С + Со = 1; дТ5

дТ5

+ и—^ -дг дх

д 2Т5 д 2Т5

д х2

ду2

- Ж •

'' о '

дг1

ду

(8)

(9)

(10)

Здесь г—время, с; га—время задержки зажигания, с; х, у — координаты декартовой системы; Н, Ь — размеры области решения, м; С — удельная теплоемкость, ДжДкг-К); р — плотность, кг/м3; Т —температура, К; X — коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); ¥ут — скорость всплытия пузырьков пара, м/с; г, ф — координаты сферической системы; а — коэффициент температуропроводности, м2/с; А1, Д2 — комплексы (А1 = г^тф; А2 = г1со8 ф), м; у — функция тока, м2/с; ю — вектор вихря скорости, с-1; и, w — составляющие скорости конвекции смеси паров горючего и окислителя в проекции на ось х и у соответственно, м/с; V — кинематическая вязкость, м2/с; Р — коэффициент термического расширения, К-1; 8у — ускорение свободного падения в проекции на ось у, м/с2; СI — концентрация паров жидкого горючего вещества; О — коэффициент диффузии паров горючего в воздухе, м2/с; Жо — массовая скорость окисления паров горючего в воздухе, кг/(м3-с); Со — концентрация окислителя; Qo — тепловой эффект реакции окисления паров горючего в воздухе, МДж/кг; индексы "1", "2", "3", "4", "5" соответствуют металлической подложке, жидкому топливу, окислителю, парам горючего, парогазовой смеси (см. рис. 1); индексы "ут", "Ьт", " Ь1", "/¡" соответствуют пузырькам пара, подложке, процессу парообразования, пленке жидкости.

Начальные условия (см. рис. 1):

Т = ТЬт при 0< х < Н, 0 < у < у1;

Т = Т0 при 0 < х < х1, у2 < у < у3, 0 < г < г1, 0 < ф < л/2;

ю = 0, у = 0, С1 = 0, Т = Т0 при 0 < х < Н, у1 < у < у2; х1 + Д2 < х < х2, у2 + Д1 <у < у3; х2 < х < Н, у2<у <уз; 0< х < Н, уз<у < Ь.

Граничные условия (см. рис. 1) принимались следующие:

на границе подложка - пары жидкого топлива (у = у 1, 0 < х < х2):

- для уравнений энергии и теплопроводности

— IV рода;

- для уравнений неразрывности, движения и диффузии — условие равенства нулю градиентов соответствующих функций;

на границе пары топлива - жидкость (у = у2, 0 < х < х2):

- для уравнений энергии и теплопроводности

— IV рода с учетом парообразования;

- для уравнения неразрывности, движения и диффузии — II рода с учетом вдува паров;

на границе жидкость - парогазовая смесь (у=у3, 0 < х < х2; х1 < х < х2, г = г1, 0 < ф < л/2):

- для уравнений энергии и теплопроводности

— IV рода;

- для уравнения неразрывности, движения и диффузии — II рода с учетом вдува паров в виде пузырьков;

на границах х = 0, х = Н, 0 < у < Ь; у = 0, у = Ь, 0< х < Н:

- для всех уравнений — условие равенства нулю градиентов соответствующих функций.

Скорость подъема (всплытия) пузырьков пара при кипении жидкости зависит от режима течения и их размеров Яут [18]. Известно [18], что подъем пузырьков, оторвавшихся от дна, происходит в турбулентном режиме. Так как в тонких пленках большая часть пузырьков формируется вблизи разогретой подложки, для определения скорости ¥ут в первом приближении можно использовать выражение, характеризующее турбулентное всплытие пузырька в форме сферы радиусом Яут [18]:

V

Кт =7 8 Кут8у/ 3.

Размеры всплывающих пузырьков для пленок жидкостей толщиной менее 10 мм в условиях интенсивного испарения, как правило, изменяются в диапазоне 0,05 < Яут < 1 мм [18], поэтому средняя скорость всплытия пузырьков принималась равной 0,035 < Гут < 0,15 м/с.

Размеры парового зазора между подложкой и пленкой жидкости (см. рис. 1), массовые скорости испарения и окисления вычислялись аналогично [6-8]. Сопряжение декартовых и сферических координатных сеток (см. рис. 1) выполнено аналогично описанному в [19]. Для описания макроскопических закономерностей диффузионно-конвективного мас-сопереноса паров горючего в среде окислителя в переменных функция тока - вихрь скорости использовались модели, предложенные в [20, 21].

Алгоритмы численного моделирования и методика оценки достоверности результатов выполненных теоретических исследований, основанная на

проверке консервативности применяемой разностной схемы, аналогичны используемым в [6-8].

Результаты и обсуждение

Численные исследования выполнены при следующих значениях параметров [22-26]: температуры жидкости и воздуха Т0 = 300 К, металлической подложки ТЫт = 600^1300 К; температура кипения жидкости Ты = 470 К; тепловой эффект реакции окисления паров горючего в воздухе Qо = 43,8 МДж/кг тепловой эффект испарения жидкости Qe=25кДж/кг предэкспонента реакции окисления к0 = 7107 с-1 толщина подложки Ьыт = 10 мм; толщина слоя жидкости Ь/ = 1^10 мм; энергия активации реакции окисления Е = 193,7 кДж/моль; размеры области решения Н = 1м, Ь = 50 мм; скорость всплытия пузырьков ¥ут = 0,05 м/с; скорость растекания жидкости = 0,1^0,5 м/с. Теплофизические характеристики взаимодействующих веществ приведены в [24-26].

Предварительный анализ исследуемого процесса зажигания показывает, что реализация условий возгорания в рассматриваемой системе (см. рис. 1) зависит в первую очередь от температуры подложки, толщины слоя растекающейся жидкости и скорости растекания. На рис. 2 приведены зависимости основной интегральной характеристики зажигания — времени задержки td от скорости растекания жидкого топлива П-/ для нескольких характерных температур подложки ТЫт. Показано, что зависимости td = t(Ц?) являются резко экспоненциальными. При этом важно отметить, что с понижением температуры подложки зависимости td = ^ Цу) становятся практически линейными (например, при Тыт = 900 К). Это можно объяснить тем, что при относительно низких температурах в зоне реакции реализация условий возгорания в большей степени определяется ростом концентрации компонентов парогазовой смеси. Зависимость скорости химического реагирования (окисления) от концентрации компонентов бинарной (окислитель, горючее) смеси при численном моделировании принималась линейной (рассматривалась реакция первого порядка) [17].

Установлено также, что при повышении температуры подложки условия возгорания реализуются даже при достаточно больших (П- = 0,5 м/с) скоростях растекания (см. рис. 2). Это можно объяснить тем, что основная масса паров жидкого вещества вдувается в среду окислителя из области парового зазора (см. рис. 1) во фронте растекающегося слоя жидкого топлива. При этом численный анализ показал, что в условиях растекания слой жидкого топлива "блокирует" выход паров во фронте. Поэтому с ростом скорости растекания концентрация паров в газовой области повышается достаточно медленно.

Щ, м/с

Рис. 2. Зависимости времени задержки зажигания от скорости растекания при Ь-/ = 5 мм: 1 — Тыт = 800 К; 2 — Тыт = 900 К;

1100 К; 5 — Ты

Ыт

1200 К

Рис. 3. Зависимости времени задержки зажигания от толщины слоя жидкого топлива при = 0,2 м/с: 1 — Тыт = 900 К; 2 — Тыт = 1000 К; 3 — Тыт = 1100 К; 4 — Тыт = 1200 К

Это приводит к увеличению инерционности зажигания. В условиях высоких температур (Тыт > 1100 К) подложки окислитель (воздух) разогревается еще до начала интенсивного химического реагирования с парами топлива. Установлено, что в таких условиях высокой температуры окислителя и относительно небольшой концентрации паров жидкости в парогазовой смеси вблизи поверхности подложки достаточно для ускорения реакции химического реагирования и приобретения ею необратимого характера—реализации условий зажигания (см. рис. 2).

На рис. 3 приведены зависимости времени задержки зажигания от толщины растекающегося слоя жидкого топлива Ь/ для нескольких характерных температур подложки при относительно небольшой (и- = 0,2 м/с) скорости растекания. Установлено, что толщина жидкости в рассматриваемой системе (см. рис. 1) несущественно влияет на интегральные характеристики зажигания при высоких температурах (Тыт > 1100 К) подложки. При ее понижении до 900 К влияние Ьна td усиливается. Установленные зависимости (см. рис. 3) можно объяснить тем, что при относительно небольших температурах подложки определяющую роль играют инерционные процессы прогрева приповерхностного слоя жидкого

3 — Тыт = 1000 К; 4 — Тыт

у, м

0,0110

0,0105

0,0100

0,0095

0,007 0,008 0,009 0,010

0,011 0,012

х, м

Рис. 4. Температурное поле в момент воспламенения (td = = 0,058 с, Тыт = 1200 К, Щ = 0,2 м/с, Ьд/ = 5 мм): 1 — металлическая подложка; 2 — слой жидкости с пузырьками паров; 3 — смесь окислителя и паров жидкости; 4 — граница жидкость - парогазовая смесь

вещества и парообразования. При повышении температуры подложки условия возгорания реализуются даже при прогреве очень тонкого приповерхностного слоя жидкости в течение времени td <<1с и, как следствие, при малой толщине парового зазора (см. рис. 1). Так, например, на рис. 4 показано температурное поле в момент воспламенения при Тыт = 1200 К. Из рисунка видно, что за время td = = 0,058 с толщина парового зазора и прогретого до температуры Ты/ приповерхностного слоя жидкого вещества не превышает 0,5 мм при Ь- = 5 мм. Поэтому варьирование Ь- в достаточно широком диапазоне (1-10 мм) не приводит к существенному изменению td.

На рис. 4 показано, что зона ведущей реакции окисления формируется во фронте растекающейся жидкости в непосредственной близости от границы (х = х2; у1 < у < у2) вдува паров вещества (см. рис. 1). Установлено, что при повышении скорости растекания и— зона зажигания несколько смещается от поверхности подложки к границе жидкость - парогазовая смесь (у = у3,0 < х < х2; х1 < х < х2, г = г1, 0< — < я/2). Это можно объяснить тем, что при увеличении Пр выход паров жидкости "блокируется" натекающим слоем жидкости. Пары охлаждаются и вдуваются в среду окислителя уже менее нагретыми. В то же время возрастает толщина прогретого слоя жидкости, что приводит к росту концентрации пузырьков пара в растекающейся жидкости. Как

следствие, повышается концентрация паров вещества, вдуваемых не только во фронте движения жидкости, но и с поверхности топлива. Окислитель за счет теплоотвода от подложки разогревается до высоких температур, поэтому условия возгорания реализуются вблизи границы вдува паров с поверхности топлива.

Анализ рис. 2-4 позволяет сделать вывод о том, что процессы взаимодействия растекающегося слоя жидкого топлива с разогретой металлической подложкой характеризуются малыми временами задержки зажигания (малой инерционностью) при изменении температуры подложки, толщины слоя растекающейся жидкости и скорости растекания в достаточно широких диапазонах. Выбранные диапазоны соответствуют многим технологическим процессам на производствах, а также предаварийным и аварийным ситуациям [2-4]. Если учесть, что макроскопические закономерности зажигания горючих и легковоспламеняющихся жидких веществ близки [8, 27] и скорости распространения пламени по их поверхности велики [4, 28], то можно заключить, что растекание горючих (в первую очередь, топлив) и не предназначенных для горения легковоспламеняющихся (лаков, красок, растворителей) жидкостей по разогретым до высоких температур поверхностям представляет высокую пожарную опасность.

Заключение

В результате численных исследований установлены зависимости интегральных характеристик зажигания типичного жидкого топлива от температуры металлической подложки, толщины слоя растекающейся жидкости и скорости растекания. Показано, что возгорание возможно даже при достаточно высоких (0,5 м/с) скоростях растекания жидкого топлива. Выявлено, что толщина слоя жидкого вещества несущественно влияет на интегральные характеристики зажигания (особенно при высоких температурах подложки — более 1000 К). Определены также условия (Тыт <600 К, П/ >0,5 м/с, Ьд > 5 мм), при которых натекающий слой жидкости "блокирует" выход паров горючего и препятствует возгоранию.

***

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации (МК-620.2012.8).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акинин Н. И., Булхов Н. Н., Гериш В. А. Статистический анализ причин аварий и травматизма на опасных производственных объектах // Пожаровзрывобезопасность. — 2010. — № 10. — С. 53-55.

2. БаратовА. Н. Горение — Пожар — Взрыв — Безопасность. — М. : ФГУП ВНИИПО МЧС России, 2003. —364 с.

3. Собурь С. В. Пожарная безопасность нефтегазохимических предприятий : справочник. — М. : ПожКнига, 2004. — 431 с.

4. Горшков В. И. Тушение пламени горючих жидкостей. — М. : Пожнаука, 2007. — 268 с.

5. Намятое И. Г., Минаев С. С., Бабкин В. С., Бунев В. А., Коржавин А. А. Диффузионное горение пленки жидкого топлива на металлической подложке // Физика горения и взрыва. — 2000. — №5.— С. 12-21.

6. Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Зажигание накаленной одиночной частицей жидких углеводородных топлив // Известия Томского политехнического университета. — 2008. — №4. — С. 5-9.

7. Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Зажигание конденсированных веществ при локальном нагреве.

— Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2010. — 269 с.

8. Стрижак П. А. Зажигание жидких горючих и легковоспламеняющихся веществ типичными источниками ограниченной энергоемкости // Пожаровзрывобезопасность. — 2011. — № 11. — С. 11-27.

9. Кондратьев В. Н., Никитин Е. Е. Константы скорости газофазных реакций: справочник. — М. : Наука, 1971. —351 с.

10. Кондратьев В. Н., НикитинЕ. Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. — М.: Наука, 1974.

— 558 с.

11. Воинов О. В. Динамические краевые углы смачивания при растекании капли на поверхности твердого тела // Прикладная механика и техническая физика. — 1999. — № 1. — С. 101-107.

12. БорисовВ. Т., Черепанов А. Н., ПредтеченскийМ. Р., Варламов Ю. Д. Влияние смачиваемости на поведение жидкой капли после ее соударения с твердой подложкой // Прикладная механика и техническая физика. — 2003. — № 6. — С. 64-69.

13. Xiong Т. Y., Yuen M. C. Evaporation of a liquid droplet on a hot plate // International Journal of Heat Mass Transfer. — 1991. — Vol. 34. — P. 1881-1894.

14. Vilyunov V. N., Zarko V.E. Ignition of Solids.—Amsterdam: Elsevier Science Publishers, 1989.—442p.

15. Роуч П. Дж. Вычислительная гидродинамика. — М. : Мир, 1980. — 616 с.

16. ПасконовВ. М., Полежаев В. И., Чудов Л. А. Численное моделирование процессов тепло- и массо-обмена. — М. : Наука, 1984. — 277 с.

17. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике.—М. :Наука, 1987.

— 490 с.

18. ГегузинЯ. Е. Пузыри. — М. : Наука, 1985. — 176 с.

19. Кузнецов Г. В., СтрижакП. А. Зажигание пленки дизельного топлива частицей расплавленного металла в форме полусферы // Пожаровзрывобезопасность. — 2009. — № 3. — С. 39-43.

20. Kuznetsov G. V., SheremetM. A. Conjugate natural convection with radiation in an enclosure // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 2009. — Vol. 52, Issues 9-10. — P. 2215-2223.

21. Kuznetsov G. V., Sheremet M. A. Mathematical modeling of complex heat transfer in a rectangular enclosure // Thermophysics and Aeromechanics. — 2009. — Vol. 16, No. 1. — P. 119-128.

22. Щетинков Е. С. Физика горения газов. — М. : Наука, 1965. — 739 с.

23. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник. — М. : Пожнаука, 2004. — Ч. 1. — 713 с.

24. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. — М. : ООО "Старс", 2006. — 720 с.

25. Теплотехнический справочник / Под ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. — М. : Энергия, 1975.

— Т. 1. —743 с.

26. Теплотехнический справочник / Под ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. — М. : Энергия, 1975.

— Т. 2.— 896 с.

27. Захаревич А. В., СтрижакП. А. Пожарная опасность взаимодействия источников ограниченного теплосодержания с легковоспламеняющимися жидкостями // Пожарная безопасность. — 2011.—№4.— С. 70-75.

28. Химия горения / Под ред. У. Гардинера. — М. : Мир, 1988. — 461 с.

Материал поступил в редакцию 27 января 2012 г. Электронные адреса авторов: vysokomornyy@yandex.ru;pavelspa@tpu.ru.