Анотація до роботи:

Абаржі І.І. Особливості процесів тепломасопереносу в полідисперсних пори-стих середовищах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціаль-ністю 05.14. 06. - технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. - Інститут технічної теплофізики НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена теоретичному дослідженню тепломасопереносу в полі-дисперсних пористих середовищах (на основі їх бідисперсної моделі) в ізотерміч-них, неізотермічних та локально-нерівноважних умовах. В ізотермічному режимі і наближенні Генрі враховано вплив опору, який зазнає сорбат на вході в мікропори-сту зону, на поля концентрації в обох підсистемах гранули в двох граничних ви-падках в залежності від співвідношення характерних часів дифузії в мікропористих зонах і транспортних порах. Встановлені межі застосовності цих граничних випад-ків для лінійних і монотонно зростаючих ізотерм. Обговорені причини, які визива-ють даний опір і визначають місце його локалізації.

Розглянуто процеси тепломасопереносу в наближеннях, коли нехтується пере-падом температури по об'єму гранули і великої швидкості масообміну на її поверхні, але при врахуванні теплового внеску адсорбції і впливу вхідного опору. Виявлено поля температури і концентрації. Визначені межі застосовності граничних випадків масопереносу. Одержані співвідношення, які розмежовують і стадії тепло-масооб-мінного процесу. На основі поведінки температури гранули в залежності від часу за-пропоновано додатковий засіб їх розмежування.

Вперше поставлена і частково вирішена проблема масопереносу в біпористих середовищах в локально-нерівноважних умовах. Уявлення про нелокальність проце-су введено в обидві підсистеми гранули. Одержано і розв'язано в обох граничних ви-падках рівняння масопереносу. Визначені межі застосовності класичних уявлень. Досліджено механізм переносу в залежності від співідношення нелокальних пара-метрів в обох підсистемах. Враховано вплив вхідного опору. Проведено аналіз про-цесу і для ленгмюрівських ізотерм.

1.На основі біпористої моделі реальних полідисперсних пористих матеріалів (цеолітів, іонітів, активованих вуглей, текстильних матеріалів, шкір, грунтів сополі-мерів) розроблена удосконалена теорія тепломасопереносу в таких структурах, яка є основою для створення нових технологій їх обробки и розрахунку технологічних ре-жимів.

2. Вперше (як в лінійному, так і в нелінійному по концентрації наближеннях) визначені межі застосовності граничних випадків кінетики ізотермічної адсорбції, які описують ту чи іншу лімітуючу стадію масопереносу, для біпористих систем, в яких істотний вплив вхідного опору, що зазнає сорбат на поверхні микрозони.

3. Встановлено, що скінченна величина вхідного опору не здійснює впливу на розподіли концентрації в підсистемах в першому наближенні в кожному з гранич-них випадків, але істотно змінює межі їх застосовності в порівнянні із такими в його відсутності: звужує область , в якій стадія масопереносу в транспортних по-рах найбільш повільна (), и істотньо розширює її, якщо процес контро-люється дифузією () в зонах ( і - характерні часи дифузії по мікро-зоні і транспортних порах відповідно).

4. Розглянуто випадок кінетики, коли сорбат зазнає одночасно два типи вхід-них опорів: на границі розділу фаз и безпосередньо у входу в мікропору (і тонкому поверхневому шарі мікропористої зони). Введено уявлення про сумарну його вели-чину и показано, що кінетика сорбції істотно залежить від місця його локалізації.

5. Оцінено вплив випаровування розчинника на процес перерозподілу сорбату в попередньо просоченій його розчином біпористій гранулі. В квазістаціонарному наближенні, коли тиск парів розчинника над поверхньою гранули близький до зна-чення насичення, а швидкості дифузії сорбату в зоні и випаровування розчинника з гранули сумірні, встановлено розподіл концентрації в транспортних порах в двох граничних випадках кінетики: сильно и слабо сорбувальних зон.

6. Встановлені межі застосовності граничних випадків кінетики неізотермічної адсорбції в наближенні, коли параметр , що характеризує величину вхідного опо-ру, не залежить від температури, а зміна останньої визначається теплообміном на поверхні гранули. Одержані формули дають можливість обчислити значення тем-ператури, вище або нижче якої в системі реализується та чи інша обмежна стадія ма-сопереносу.

7. Розвинута теорія неізотермічного масопереносу в широкому інтервалі тем-ператур, яка по черзі враховує тепловий внесок адсорбції, вплив вхідного опору і од-ночасно обидва ці фактори. Встановлено розподіли температури та концентрації в кожному з цих наближень і кількісні закономірності, які розмежовують тепломасо-обмінні процеси.

8. Вперше показано, що характер зміни температури гранули в часі є (незалеж-но від механізму масопереносу) найбільш надійним критерієм в розмежуванні ре-жимів тепло- і масообмінних процесів

9. Вперше сформульована задача кінетики ізотермічної адсорбції в біпористих середовищах в умовах часової нелокальності, коли масоперенос в кожній з під-систем залежить від додаткового (нелокального) часового параметру, який характе-ризує ступінь відхилення підсистем від локальної рівноваги і показано, що ці умови нерівноважності обумовлюють існування фронту концентрації, який переміщується з постійною (на відміну від класичного, локально - рівноважного, випадку) швид-кістю.

10. Вперше встановлено межі застосовності класичних локально-рівноважних уявлень в обох граничних випадках масопереносу в кожній з підсистем. Показано, що вони слушні при величинах відношення характерних часів переходу в локальну рівновагу і дифузії, менших за , але при їх значеннях, більших за , фрон-тальний перенос маси вже може бути виявлений на початковій стадії процесу. Впер-ше показано, що механізм массопереносу в кожній з підсистем залежить і від спів-відношення їх нелокальних параметрів.

11. Проведено узагальнення розвинутої нелокальної теорії для систем, в яких

істотний вплив вхідного опору. Показано, що швидість переміщення фронту в кож-ній з підсистем не залежить від величини вхідного опору. На самому ж фронті така залежність існує, і вона різна в кожному граничному випадку.

12. Встановлено, що при помітних величинах () вхідного опору погли-нена зонами маса не залежить від величини часового нелокального параметру, і, та-ким чином, для встановлення механізму масопереносу необхідне, крім загальної кількості сорбату, і вимірювання розподілу концентрації в них.

13. Вперше показано, що основні результати, які випливають з нелокальної те-орії, зберігаються і при нелінійних (ленгмюрівських) ізотермах. Зроблено висновок про те, що в біпористих середовищах нелокальний параметр має інший фізичний зміст, ніж в гомогенних.

14. Вперше розв'язано спряжену задачу тепломасопереносу в умовах, коли час досягнення заданої температури за рахунок теплообміну із зовнішним середовищем сумірний із часом масопереносу в середину матеріала. На цій основі визначені, на-приклад, оптимальні режими високоінтенсивного прогріву текстильного матеріалу, при якому одночасно забезпечується мінімальна нерівномірність розподілу розчине-ної речовини і максимальне проникнення її в волокна.

15. Розроблені нові технології і установки забезпечують прискорення масопе-реносу в 30 разів при одночасному енергоресурсозбереженню в 15 разів. Фактич-ний економічний ефект від впровадження їх на 38 підприємствах текстильної про-мисловості бувшого СРСР (в тому числі, і України), склав (у відповідностю із довід-кою Всесоюзного науково-дослідного інституту патентної інформації за перші п'ять років впровадження) за період 1982 - 1990 р.р. більш, ніж 10 млн. карбованців в ці-нах 1991 р. Часткова участь автора визначається у відсотковому відношенні в 10%.

Публікації автора:

1. Луцык Р.В., Малкин Э.С., Абаржи И.И. Тепломассобмен при обработке текстильных материалов. - К.: Наукова думка, 1993. - 344 с.

П. 2.3 - 2.8 написані здобувачем, п. 2.9-сумісно із Малкіним Е.С.

2. Абаржи И.И., Малкин Э.С. Приближенные уравнения кинетики сорбции в бипористых сорбентах при учете влияния входного сопротивления в микропористых зонах. // Журн. физ. химии. - 1984. - Т.58. №10. - С.2545-2549.

Постановка, розв'язання задачі, аналіз результатів виконані здобувачем.

3. Малкин Э.С., Абаржи И.И. О влиянии условий теплообмена на кинетику не-изотермической адсорбции красителя текстильным материалом. // Повышение эф-фективности тепломассообменных и гидродинамических процессов в текстильной

промышленности и производстве химических волокон. Межвузовский сборник на-учных трудов. - М.: МТИ, 1985. - С. 81-83.

Розв'язання задачі здійснено здобувачем; він же приймав участь в її постановці.

4. Абаржи И.И., Малкин Э.С. Кинетика массопереноса в некоторых бипори-

стых средах в неизотермических условиях. // Промышленная теплотехника. - 1985. - Т. 7. № 3. - С.49-53.

Постановка, аналітичне розв'язання задачі, аналіз результатів виконані здобувачем.

5. Абаржи И.И. К учету теплового вклада адсорбции в процессах тепломассо-переноса в бипористых средах. // Журн. физ. химии. - 1986. - Т.60. № 10. - С.2425-2429.

6. Абаржи И.И., Малкин Э.С. Приближенный расчет массопереноса в бипори-стых средах в неизотермических условиях. // Промышленная теплотехника.- 1986.-Т.8. № 2.- С.53-58. Abarzhi I.I., Malkin E.S. Approximate calculation of mass transfers in biporo-us media under non-isothermal conditions. // Fluid Mechanics - Soviet Research. - 1987. - V.16. № 5. - Р.109-117.

Постановка, аналітичне розв'язання задачі аналіз результатів виконані здобувачем.

7. Малкин Э.С., Степанова А.М., Абаржи И.И. Экспериментальное определе-ние коэффициентов диффузии красителей в волокнах произвольного формы. // Изв. высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - 1988. - №4. - С.66-68.

Аналітична частина належить здобувачу, він приймав також участь в її постановці.

8. Абаржи И.И., Малкин Э.С. Кинетика неизотермической адсорбции в бипо-ристых средах при учете влияния входного сопротивления. // Журн. физ.химии. - 1989. - Т.63. №9. - С.2420-2425.

Ідея, постановка, розв'язання задачі, аналіз результатів здійснені здобувачем.

9. Абаржи И.И., Малкин Э.С. Входное сопротивление сорбата в кинетике сорбции. // Журн. физ. химии. - 1992. - Т.66. №12. - С.3281-3286.

Ідея, постановка, розв'язання задачі, аналіз результатів здійснені здобувачем.

10. Абаржи И.И., Малкин Э.С. Внутридиффузионная кинетика неизотермиче-ской диффузии в бипористом сорбенте из ограниченного объема. // Промышленная теплотехника. -1993. - Т.15. .№4. - С.55-62.

Постановка, розв'язання задачі, аналіз результатів здійснені здобувачем.

11. Абаржи И.И., Удовик О.А., Малкин Э.С. К выводу уравнений массопере-

носа для некоторых гетерогенных систем в условиях локальной неравновесности. // Журн. физ. химии.-1994.- Т.68. № 2. - С.214-217.

Ідея, постановка, розв'язання задачі, аналіз результатів виконані здобувачем.

12. Абаржи И.И. Уравнения кинетики сорбции в бипористых средах в услови-ях локального неравновесия. // Журн. физ. химии. - 1999. - Т.73. № 11. - С.1943-1948.

13. Абаржи И.И. О механизме переноса массы в бипористых средах в услови-

ях локального неравновесия. // Промышленная теплотехника. - 1999. - Т.21. №6. -

С.117-122.

14. Абаржи И.И. Границы применимости приближенных уравнений кинетики сорбции в бипористых средах в случае нелинейных изотерм. // Журн. физ. химии.-2000.-Т.74. №4. - С.708-711.

15. Абаржи И.И. О перераспределении растворенного в бипористой грануле вещества при испарении растворителя. // Журн. физ. хим. - 2000. - Т.74. № 12. -

-С.2448-2451.

16. Abarzhi I.I. Wave mechanism of mass transfer for kinetics of adsorption in biporous media. // Colloid and Surface. A Physicochemical and Engineering Aspects. - 2000. - V.164. № 1. - Р. 105-113.

17. Liu F., Bhatia S.K., Abarzhi I.I. Numerical solution of hyperbolic models of

transport in bidisperse solids. // Computers and Chem. Eng. - 2000. - V.24. № 8. - Р.1981-1995.

Здобувачу належить ідея самої задачі.

18. Абаржи И.И. Локально-неравновесные процессы сорбции в бипористых средах при учете влияния входного сопротивления. // Журн.физ. хим. - 2001. - Т.75. №1. - С.119-123.

19. Абаржи И.И. О процессах массопереноса в бипористых средах в условиях локального неравновесия. // Промышленая теплотехника. - 2001. - Т.23. №4-5. - С.58-63.

20. Абаржи И.И. К выявлению лимитирующей стадии в тепломассобменных процессах адсорбции в бипористых средах. // Промышленная теплотехника. 2003. - Т.25. № 4. - С.37-41.

21. Малкин Э.С., Абаржи И.И. Определение оптимальных условий теплообме-на при высокотемпературной неизотермической фиксации красителя на текстиль-ном материале. // Тезисы 2-й Всесоюзн. конференции " Повышение эффективности тепломассообменных и гидродинамических процессов в текстильной промышлен-ности и производстве химических волокон." - М.: МТИ, 1985. - С.61.

Аналітична частина належить здобувачу, приймав участь в постановці задачі.

22. Малкин Э.С., Степанова А.М., Абаржи И.И. Экспериментальное определе-

ление входного сопротивления, испытываемого красителем при адсорбции его во-локном. // Тезисы. докладов Всесоюзн. научно-технической конференции "Теория и практика отделки тестильных материалов." - М.: МТИ, 1986. - С.73.

Аналітична частина належить здобувачу, він приймав участь в постановці задачі.

23. Abarzhi I.I. The heat-mass transfer in biporous media described by system nonlinear integrodiffeirential equations. // Proc. of the XXVI symposium on mathematical physics. Torun' (Poland).- 1994 - P. 9 - 14.

24. Abarzhi I.I. The adsorption kinetics in the biporous media under isothermal and

non-isothermal conditions. // 30^th Polish Solid Mechanics Conference. Zakopane (Poland).

Abstracts - 1994. - P. 36.

25. Abarzhi I.I. The adsorption kinetics in heterogeneous systems under the local non-equilibrium conditions. // 14^th General Conference of the Condensed Matter Division. Abstracts - Madrid (Spain). - 1994. - P.507.

26. Abarzhi I.I. The features of adsorption in biporous media under the influence of local nonequilibriumum. // 15^th General Conference of the Condensed Matter Division. Abstracts - Baveno-Stresa (Italy). - 1996. - P.230.

27. Abarzhi I.I. Of the wave mechanism of mass transfer for the adsorption kinetics in biporous media. // 9^th International Conf. on Surface and Colloid Science. Sofia (Bulgaria). Abstracts. - 1997. - P.323-324.

28. Abarzhi I.I. The dissoluble matter distribution in the biporous granule under solvent evaporation. // 9^th International Conf. on Surface and Colloid Science. Sofia (Bulgaria). Abstracts. - 1997. - P.324.