Халықаралық Ғылыми-тәжірибелік конференцияның ЕҢбектері



жүктеу 0.53 Mb.

бет15/38
Дата22.04.2017
өлшемі0.53 Mb.
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   ...   38

Литература 
1.
 
Новый  справочник  химика  и  технолога.  Процессы  и  аппараты  химических  технологий.  Ч.1  – 
СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2004. – 848 с., илл. 
2.
 
Островский Г. М. Прикладная механика неоднородных сред. СПб.: Наука, 2000. – 359 с. 
3.
 
Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности / Сиденко П.М. - М.: Химия, 1977. – 
368 с. 
4.
 
Ветошкин  А.Г.  Процессы  и  аппараты  пылеочистки.  Учебное  пособие  /  –  Пенза  :  Изд-во  Пенз. 
гос. ун-та, 2005 – 210 с. 
5.
 
Гастерштадт  И.  Пневматический  транспорт.  /  Пер.  с  нем.  Л.:  Сев.-зап.  Обл.  промбюро  ВСНХ, 
1927. 119 с. 
6.
 
Stegmaier W. Chem. Ing. Techn., vol. 28, pp. 363 – 366, 1978. 
7.
 
Schuchart P. Chem. Ing. Techn., vol. 40, pp. 1060 – 1067, 1968. 
8.
 
Справочник по теплообменникам. В 2-х т. Т. 1 
/ Пер с англ. Под ред. Б. С. Петухова, В. К. Шикова. М.: Энергоатомиздат, 1987. 560 с. 
9.
 
Torobin,  L.B.,Gauvin,  W.H.  Fundamental  Aspects  of  Solid-Gas  Flow/  Torobin  L.B.,  Gauvin  W.H.  // 
Canadian Journal of Chemical Engineering – 1960. -  vol.39/ - p.p. 142-153. 
10.
 
Стѐпочкин Б. В., Конахин А. М. Химия и технология топлив и масел. 1975, № 12, с. 33 – 35. 
11.
 
Разумов И. М. Пневмотранспорт и гидротранспорт в химической промышленности. М.: Химия, 
1979. 248 с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


10 
20 
30 
х, м 
0.005 
0.01 
0.015 
=const 
const 
Рисунок 6 – Изменение коэффициента сопротивления 
дисперсной фаз по длине вертикального участка 

112 
 
УДК 532.526 
 
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ПРИ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ  
В ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ТРУБЕ 
 
Орымбетов Э.М., Орымбетова Г.Э., Сабырханов Д.С., Орымбетов А.Э. 
ЮКГУ им. М.Ауэзова, Шымкент, Казахстан 
 
Түйін 
Құбыр  ішіндегі  сұйық  ағынының  ламинарлы  және  турбулентті  қозғалыстарындағы 
жылдамдықтарын  сипаттайтын  жалпы  теңдеу  қорытылды.  Алынған  теңдеу  шекарадағы  барлық 
бірмәнділік шарттарын қанағаттандырады. 
 
Resume 
The general equation describing the speeds distribution both at laminar and at turbulent liquid stream in a 
pipe is deduced. The received equation satisfies to all border conditions of unambiquity. 
 
Распределение  скоростей  по  поперечному  сечению  потока  в  трубе  зависит  от  режима  течения 
жидкости.  При    ламинарном  режиме  движения  жидкости  в  цилиндрическом  канале  теоретически   
получено параболическое распределение скоростей [1,2] 
,
2
2
2
r
y
r
y
w
w
m
       
 
                                    (1) 
где 
m
w
скорость жидкости на оси цилиндра; 
r
радиус цилиндра; 
y
координата. 
При  выводе  уравнений  (1)  принято,  что  силы  внутреннего  трения  в  жидкости  прямо 
пропорционально градиенту скорости (закон Ньютона), т.е. 
,
dn
dw
F
тр
               
 
 
                                    (2) 
где 
const
коэффициент динамической вязкости жидкости. 
С увеличением скорости жидкости в потоке возникают турбулентные трения, зависящие как от 
времени, так и от координаты, и могут превосходить вязкостные трения. Появляются нестационарные 
завихрения  и  пульсации  скорости.  Для  описания  такого  сложного  процесса  в  настоящее  время 
предложены  различные  полуэмпирические  модели  турбулентного  течения.  И  на  их  основе 
установлены  структуры  расчетных  зависимостей  как  для  профиля  скорости,  так  и  для  закона 
сопротивления [3]. 
Полученные  таким  путем  расчетные  зависимости    дают  хорошее  соответствие  с 
экспериментальными  данными  для  узкой  области  турбулентного  течения.  Однако  они  не  полностью 
удовлетворяют естественным краевым условиям однозначности (например, равенство нулю градиента 
скорости на оси цилиндра, равенство нулю скорости на стенке). 
В  настоящей  работе  предпринята  попытка  описать  распределение  скоростей  потока  в 
цилиндрическом  канале  как  при  ламинарном,  так  и  при  турбулентном  течений  жидкости  и  создать 
предпосылки для разработки более обоснованных инженерных методов расчета турбулентных течений. 
Для этого преобразуем уравнение (1) к следующему виду. 
,
)
1
(
1
r
y
r
y
w
w
m
                                                                                   (3) 
и вводим обозначение  
.
r
y
z
 Тогда 
)
1
(
1
z
z
w
w
m
                                                                                         (4) 
Построим график зависимости безразмерной скорости  
m
w
w
  от  безразмерной координаты z  при 
ламинарном  течении  жидкости  (по  формуле  4)  и  при  турбулентном  течений  жидкости  в  трубе  [1] 
(рисунок 1).  Из совместного анализа уравнений (4) и графика распределение скоростей  видно, что при 
линейном законе распределение скоростей (линия1) 

113 
 
.
z
w
w
m
                                                                                                     (5) 
При  сдвиговом  течении,  соответствующий        ламинарному  режиму,  распределение  скоростей 
определяется  как  сумма  линейного  распределения  (5)  и  выражений  z(1-z)  (кривая  2).  В  результате 
получается параболическое распределение скоростей. 
 
 
Рисунок  1.  Сравнение  экспериментальных  данных  с  результатами  расчета  распределение 
скоростей   по формуле (6) : -
,
10
*
4
Re
3
-
3
10
*
110
Re

1-линейный  закон  распределение  скоростей;  2-пароболический  закон  распределения  скоростей; 
3 и 4- распределения скоростей при турбулентном течении жидкости. 
 
Из экспериментальных данных известно, что с увеличением числа Рейнольдса при турбулентном 
режиме  течения  распределение  скоростей  становится  более  полной  (кривые  3  и  4).  И  на  основе 
предыдущего анализа для описания такого распределения  предлагается  многочлен следующего вида 
16
4
2
)
1
(
25
)
1
(
5
)
1
(
)
1
(
1
z
k
z
k
z
k
z
z
w
w
m
 ,                             (6) 
где 
k
коэффициент, определяемый из экспериментальных данных. 
Очевидно, что при 
Re
 коэффициент 
k
 будет стремится к  своему постоянному значению, 
а при 
2300
Re
kp
R
 к нулю. 
Проверим граничные условия: 
на твердой стенке 
0
,
0
m
w
w
z
 
на оси цилиндра 
1
,
1
m
w
w
z
 
 
Первая производная безразмерной скорости (6) 
 

114 
 
.
)
1
(
400
)
1
(
20
)
1
(
2
1
)
1
(
25
)
1
(
5
)
1
(
)
1
(
1
)
/
(
15
3
16
4
2
z
k
z
k
z
k
z
z
k
z
k
z
k
z
z
w
w
m
                     (7) 
 
Тогда первая производная скорости: 
на твердой стенке при 
0
z
 
,
31
2
)
/
(
k
z
w
w
m
 
на оси цилиндра при 
1
z
 
.
0
)
/
(
z
w
w
m
 
Значение  коэффициента 
k
 
может  быть  определен  на  основе  многочисленных 
экспериментальных  данных,  представленных  в  литературе  [1,2,3].  Установлено,  что  коэффициент 
k
 
зависит от числа Рейнольдса. Эту зависимость можно представить в виде 
03
,
0
)
1
Re
Re
(
59
,
0
k
k
.                   
                        (8) 
На  рисунке  1  представлены  сравнения  экспериментальных  данных  с  результатами  расчета 
распределения  скоростей  при  турбулентном  течении  жидкости  с  помощью  уравнения  (6).  Из  этого 
рисунка  видно,  что  сходимость  экспериментальных    и  расчетных  значений  скорости  по  формуле  (6) 
очень высокая. Расхождения экспериментальных данных от расчетных составляет всего   0,6 %. 
Таким  образом,  на  основе  совместного  анализа  графиков  распределение  скоростей  в 
цилиндрическом  канале  и теоретического  распределения  скоростей  при  ламинарном режиме  течений 
жидкости получено общее уравнение, описывающее распределение скоростей как при ламинарном, так 
и  при  турбулентном  течений  жидкости  в  цилиндрическом  канале.  При  этом  полученное  уравнение 
удовлетворяет  всем естественным краевым условиям однозначности, что позволяет использовать его 
для практических расчетов и оценки результатов исследований турбулентных течений. В свою очередь 
появится  возможность  более  обоснованно  разрабатывать  методы  расчета  турбулентных  течений 
жидкости. 
Литература 
1.
 
Повх И.Л. Техническая термодинамика.-М.: Машиностроение, 1976, 502 с. 
2.
 
Слезкин Н.А. Динамика вязкой несжимаемой жидкости. –М.: Гостехтеоретиздат, 1955, 519 с. 
3.
 
Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Изд. 3-е,-М.: Наука, 1970, 684 с. 
 
 
УДК 655.222.437 
 
МЕТАЛЛИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 
 
Сатаев М.С., Кошкарбаева Ш.Т., Атаханова Р.А.,  
Тасбалтаева А.Б.,  Дуйсенбекова Р.Ш.  
ЮКГУ  им. М. Ауэзова, Шымкент, Казахстан 
 
Түйін 
Диэлектрик  ұнтақтардың  бетін  металдық  қаптамамен  қаптау  әдісінде  металл  ұнтақтарының 
бетінің  белсенділігін  арттырылды  және  үлгінің  бетінде  мыс  сульфатының  ерітіндісімен  ұнтақ  бетінде 
адсорбциялық қабат алынды және фосфинқұрамды газбен активті каталитикалық мыс фосфидті қабат 
алынды. 
Summary 
Method  of  applying  metal  coatings  on  the  surface  of  dielectric  powders,  including  the  activation  of  a 
surface of particles of powder substances, and the subsequent drawing of the metal layer, characterized in that the 
surface  of  the powder  particles  initially  obtain  adsorption layer  of  copper  sulfate  solution,  which  then  transforms 
into the active copper phosphide gaseous phosphine. 
 
Технология нанесения металлического покрытия на поверхность диэлектрических  порошков. 
Частицы  с  нанесенным  на  них  покрытием  могут  быть  использованы  для  изготовления  абразивного 

115 
 
инструмента  и  композиционных  материалов  типа  металл-керамика.  Предварительная  металлизация 
абразивных  зерен  повышает  адгезию  матрицы  к  зерну,  а  также  защищает  абразивные  зерна  при 
изготовлении  изделий  методом  пропитки,  поскольку  в  процессе  пропитки  неизбежно  реагирование 
незащищенных частиц с пропитывающим металлом и соответствующее снижение их прочности. 
В  промышленности  широко  применяется  нанесение  металлических  покрытий  на  порошки 
алмаза,  карборунда  и  корунда  с  целью  получения  порошковых  композиций  для  газотермического 
(плазмохимического) напыления. 
Для нанесения металлического покрытия на диэлектрические порошки, использует физические 
и  химические  методы  [1,2].  Физические,  когда  металл  вначале  превращают  в  пар  или  жидкость, 
наносимые на покрываемую поверхность, где они опять превращаются в компактный твердый металл, 
образуя  покрытие.  Химические,  когда  металл  образуется  в  ходе  химической  реакции  и,  оседая  на 
покрываемую поверхность, дает металлическое покрытие. 
В  [3]  предлагается  получать  первичный  слой  на  порошке  алмаза    в  результате  процесса,  в 
котором тонкодисперсный порошок хрома смешивают с порошком алмаза и нагревают до 600-700
o
C в 
вакууме  или  в  атмосфере  аргона  (водорода).  Во  время  процесса  применяют  перемешивание  для 
предотвращения  слипания  частиц  друг  с  другом.    Недостатками  метода  являются  использование 
высоких  температур  (600-700
o
C),  что  ведет  к  деградации  алмаза;  пригодность  только  для  
карбидообразующих систем. 
В  случае  нанесения  покрытия  на  поверхность  порошкового  материала  плазмохимическим 
способом  требуется  создание  псевдокипящего  слоя  с  целью  предотвращения  агрегации  зерен 
покрываемого материала, что приводит к значительному расходу газа при использовании порошков с 
диаметром  зерен  более  40  мкм.  Другими  недостатками  способа  являются  необходимость 
использования  высоких  температур,  сложная  конструкция  реактора,  использование  рабочего  газа, 
дополнительно очищенного от кислорода [4]. 
Химические  методы  более  удобны  для  металлизации  порошков,  так  как  в  этом  случае  легче  
получать покрытия, равномерно распределенные по  всей поверхности частиц. 
Так  для  металлизации  в  газовой  фазе  можно  использовать  реакции  термического  разложения 
карбонилов металлов. В ходе реакции  они разлагаются, оставляя на покрываемой поверхности металл 
и высвобождая окись углерода, которую опять можно использовать для получения карбонила металла. 
В  настоящее  время  с  помощью  карбонильной  технологии  можно  наносить  на  диэлектрические 
порошки покрытия  железа,  никеля,  кобальта,  вольфрама,  хрома. Недостатком этого  способа  является 
необходимость  высоких  температур,  необходимых  для  разложения  карбонильных  соединений,  и 
дороговизна карбонилов [5]. 
Для  химического  осаждения  металлических  покрытий  из  газовой  фазы  с  использованием  в 
качестве  восстановителя    водорода  предлагается    в  реактор  для  металлизации  порошков  вводить 
совместно пары хлоридов металлов и газ восстановитель (водород). Реакция восстановления протекает 
на поверхности порошкообразного материала, образуя металлическое покрытие. Недостатками метода 
являются    высокая,  порядка  несколько  сот  градусов  температура,  необходимость  специальной 
аппаратуры для подогрева и дозирования газовых смесей [6]. 
В  [7]  предлагать  в  котором  исходный  порошок  предварительно  обрабатывают  в  растворах 
солей  палладия  и  олова,  с  целью  получения  активных  каталитических  центров,  затем  наносят 
химическим  способом  медное  или  никелевое  покрытие  в  растворах  содержащих  соединение 
соответствующего металла, восстановитель и комплексообразователь. 
Высокая  стоимость    солей  палладия,  используемых  для  активации  поверхности  частиц 
порошка, возможность десорбции палладия с поверхности частиц, приводящая к образованию металла 
покрытия  в  растворе  вне  поверхности  частиц  порошка.  Целью  настоящего  изобретения  является 
получение  сплошного  металлического  покрытия    необходимой    толщины  на  поверхности  частиц 
диэлектрических  порошков  (алмаз,  карборунд,  корунд)  без  применения  дорогостоящего  палладия  и 
пригодных для изготовления абразивного инструмента и композиционных материалов. 
В  нашей  работе  исходные  порошки    обезжиривают  в  15-20  %-ном  растворе  гидроксида  или 
карбоната натрия при температуре 40-50 
о
С до полного смачивания поверхности частиц, промывают в 
горячей  проточной  воде.  Затем  на    поверхность  частиц  порошка  наносят  слой  металлоподобного 
фосфида меди. Для этого порошок погружают на несколько минут в раствор, содержащий 100-200 г/л 
CuSO
4
∙5H
2
O. Соотношение объема порошка к объему раствора 1:1,2-1,5. При концентрациях сульфата 
меди  менее  100  г/л  образующаяся  впоследствии  пленка  фосфида  меди  будет  иметь  толщину 
недостаточную  для  наращивания  металла  химическим  или  гальваническим  методом.  При 
концентрациях сульфата меди более 200 г/л из-за образования крупных кристаллов сульфата меди при 

116 
 
последующей  сушке  порошка  увеличивается  неоднородность  толщины  получаемых  пленок.  Остатки 
раствора не адсорбированные поверхностью порошка отделяют фильтрацией. Порошок подсушивают, 
помещают в герметичную камеру и обрабатывают фосфином. Фосфин относительно легко получается 
щелочной  обработкой  фосфора  или  кислотной  обработкой  фосфида  цинка.  В  результате  реакции 
фосфина  с  поверхностными  слоями  сульфата  меди  на  поверхности  частиц  образуется  пленка 
электропроводного фосфида меди по реакции: 
6 CuSO
4
+3PH
3
+3H
2
O→2Cu
3
P+6H
2
SO
4
+H
3
PO
3
 
Указанная  пленка  позволяет  известными  химическими  или  гальваническими  способами 
получать покрытие меди или никеля необходимой толщины. 
Используемые  неорганические  соединения    (фосфор  или  фосфид  цинка,  сульфат  меди)  
значительно дешевле солей палладия и олова. 
Навеску  10  г  обезжиренного  порошка зеленого  карборунда  залили  10  мл  раствора  CuSO
4
∙5H
2

(200 г/л). После перемешивания в течение 5 минут избыток раствора отфильтровали. Порошок перенесли 
в чашку Петри и сушили при комнатной температуре до влажного состояния (40-50 минут). 
Отдельно  получали  фосфин  обработкой  фосфида  цинка  10  %  -ной  серной  кислотой.  
Наращивание  металлической  пленки  проводили  путем  химического  никелирования  в  растворе 
следующего  состава:  NiS0
4
∙7H
2
0  -  30  г/л,  NaH
2
P0
2
  –  10  г/л,  CH
3
COONa  –  10  г/л,  при  температуре 
электролита 90°С в течение 30 минут. 
Изучение  металлизированного  порошка  на  растровом  электронном  микроскопе  ISM-6490-LV 
(JEOL,    Япония)  показывает,  что  частицы  карборунда  на  95%  покрываются  никель-фосфорным 
покрытием (рисунок 1). 
 
Рисунок  1.  Электронное  изображение  частицы  карборунда  и  элементный  состав  покрытия 
нанесенного на эту частицу путем химического никелирования. 
 
Для  металлизация  синтетического  алмаза  АСМ  5,  наносили  на  него  пленку  фосфида  меди,  и 
проводили  наращивание  металлическим  хромом  гальваническим  путем.  Для  этого  порошок  алмаза 
частицы которого были покрыты пленкой фосфида меди помещали  на горизонтально расположенный 
медный  электрод,  края  которого  были  завальцованы  для  удержания  порошка.  Сверху  помещали 
свинцовый  анод  и  проводили  электролиз  в    электролите  состава:  СгО
3
  -  100г/л,  H
2

4
  -  1г/л,  при 
комнатной  температуре  и  плотности  тока  30А/дм
2
  в  течение  20  минут.  При  этом  плотность  тока 
рассчитывалась  видимую  поверхность  порошка.  Порошок  периодически  помешивали  волосяной 
кисточкой.  Полученные  результаты  приведены  на  рисунке  2.  Из  этого  рисунка  видно,  что  на 
поверхности  частиц алмаза  образовалось сплошное хромовое покрытие. 
 
Элемент 
Весовой % 
C  
0,50 
Si  
1.70 
P  
6.08 
Ni  
88.22 
 

117 
 
 
 
Рисунок  2.  Электронное  изображение  частиц  алмаза  и  элементный  состав  покрытия 
нанесенного на эти частиц путем гальванического хромирования. 
 
Литература: 
1.
 
Бесов  А.  В.  Способ  изготовления  порошковых  материалов  для  плазменного  напыления 
ретенционных покрытий // Машиностроение. — 2001. — № 2. — С. 14-15. 
2.
 
Ярмак Ю. Ю. Влияние процесса плакирования высокодисперсных частиц на свойства порошка и 
плазменных покрытий. // Машиностроение, — 1989. — № 14. -С. 96-100. 
3.
 
В патенте US 5232469, (McEachron; Roger, Connors; Edward J., Slutz; David E.) 
4.
 
В  патент  US  5489449  (
Kaoru  Umeya

Юкиеси  Ямада

Tadashi  Фуюки

Eisuke  Курода

Satoshi 
Akiyama
). 
5.
 
В  пат.  РФ  №  2169939.  Способ  нанесения  металлических  покрытий  на  порошки  абразивных 
материалов / А. А. Уэльский, В. Г. Сыркин, А. В. Гребенников Опубл.2706.2001. 
6.
 
(А.с. СССР № 1543701. Способ плакирования порошкообразных материалов / К. Н. Егорычев, А. 
Г. Ермилов, А. В. Кулифеев и др. От 15.10.89.) 
7.
 
В патент US 5648125  (
Frank N. Cane
). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Элемент 
Весовой % 
    
  
Cr  
99.99 
 
 
 

118 
 
УДК 661.931, 29.19.22, 549.514.6 
 
OPTICAL SENSIBILIZATION OF ANODIC TITANIUM OXIDE BY FERRUM IONS IN 
HYDROTHERMAL CONDITIONS 
 
Seitmagzimov A.A., Seitmagzimova G.M., Dzhanmuldayeva Zh.K. 
M.Auezov South-Kazakhstan State University, Shymkent 
 
Резюме 
Исследован процесс гидротермального синтеза пленок оксида железа на различных поверхностях из 
электролита,  содержащего  катионы  трехвалентного  железа.  На  формирование  пленок  влияет 
концентрация  ионов  железа  и  наличие  сопутствующего  катиона,  который  не  входит  в  структуру 
осаждаемой  пленки,  а  сама  пленка  имеет  зернистое  строение.  Показана  возможность  управления 
морфологией  осаждаемой  пленки  варьированием  состава  электролита,  как  в  части  концентрации  ионов 
железа,  так  и  видом  сопутствующего  катиона.  Наибольшей  фотоактивностью  обладают  пленки, 
осажденные  из  насыщенных  растворов  хлорида  железа  с  сопутствующим  катионом  цинка.  Следует 
осадить  пленки  с  волокнистой  или  нанотрубчатой  структурой  поверхности  с  целью  повышения 
эффективности фотолиза воды. 
 
Түйін 
Құрамында үш валентті темірдің катиондары бар электролиттардың  үстіңгі түрлі қабатындағы 
темір  оксиді  қабатшаларының  гидротермальды  синтез  процесі  жетік  зерттелді.  Қабатшалардың 
қалыптасуына  темір  иондарынының  концентрациясы  мен  қалыптасатын  гранулданған  құрылымға 
негізделген  қабатша  құрылымына  кірмейтін  сәйкес  катионның  болуы  әсер  етеді.  Электролит  құрамын 
ӛзгерту  барысындағы  темір  иондарының  бӛлігі,  сондай-ақ  сәйкес  катион  ретінде  қалыптасатын 
қабатшаны  басқару  морфологиясының  мүмкіндігі  кӛрсетілген.  Сәйкес  цинк  катионы  және  темір 
хлоридінің  күшті  ерітіндісімен  қалыптасқан  қабатшалар  үлкен  фотоактивтілікке  ие  болып  келеді.  Су 
фотолизін  арттыру  мақсатында  қабатшада  талшықты  немесе  нанотрубалы  үстіңгі  қабатты 
қалыптастыру жӛн. 

1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   ...   38


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал