автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Совершенствование тепло-диффузионных аппаратов на базе математического моделирования температурных полей

На правах рукописи

ФИЛАТОВА Елена Юрьевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛО-ДИФФУЗИОННЫХ АППАРАТОВ НА БАЗЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ (на примерах аппаратов производства моиометиланилина и изолирующих дыхательных аппаратов)

Специальность 05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 О КГ 2008

Тамбов 2008

003448896

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» на кафедре «Техника и технологии машиностроительных производств».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Туголуков Евгений Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Леонтьева Альбина Ивановна

доктор технических наук, профессор Павлов Владимир Иванович

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт химикатов для полимерных материалов (ОАО «НИИхимполимер»), г. Тамбов

Защита диссертации состоится ОХ/ПЛИ^А- 2008 г. в 16_ ч Д0мин на заседании диссертационного совета Д 212.260.02 Тамбовского государственного технического университета по адресу: г. Тамбов, ул. Ленинградская, 1, ауд. 60.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.02.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

и'

В.М. Нечаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Стремительное развитие вычислительной техники и методов матемагического моделирования создает уникальные предпосылки для решения важнейшей задачи химической технологии - повышения уровня энерго- и ресурсосбережения химических производств за счет применения в расчетах аналитических решений математических моделей нестационарных процессов тепло- и массопереноса.

Условия осуществления процессов тепло- и массопереноса, особенно при наличии химических превращений и фазовых переходов, часто определяют уровень энерго- и ресурсосбережения производств и, как следствие, себестоимость и конкурентоспособность выпускаемой продукции. Рациональный выбор аппаратурно-технологического оформления теплонагруженных процессов и совершенствование тепло-диффузионных аппаратов является актуальным направлением развития процессов и аппаратов химических технологий.

Работа выполнялась в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002 - 2006 гг.» (шифр РИ - 16.0/008/223), ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 -2012 гг.», государственного контракта № 02.513.11.3377 от 26 ноября 2007 г.

Целью работы является совершенствование тепло-диффузионных аппаратов с позиций энерго- и ресурсосбережения на примерах решения ряда практически важных задач:

- разработка комплекса научно обоснованных мероприятий по модернизации производства монометилашшина (ММА) в ОАО «Пигмент» (г. Тамбов), обеспечивающих повышение производительности оборудования и снижение энергопотребления за счет использования вторичного тепла;

- аналитический расчет нестационарных температурных полей в регенеративном теплообменнике (РТ) при проектировании изолирующих дыхательных аппаратов (ИДА), обеспечивающих комфортные условия работы (температура смеси на вдохе, сопротивление дыханию, объем вдыхаемой смеси, частота дыхания).

Методы исследования. В работе использованы основные положения теории явлений тепло- и массопереноса, математического моделирования и оптимизации.

Научная новизна. Разработаны математические модели нестационарных процессов теплообмена (в многокомпонентной парожидкостной смеси при наличии фазовых переходов; в насыпном слое катализатора при наличии химических превращений) и метод аналитического решения уравнений математических моделей, с использованием которых усовершенствовано аппарату рно-технологическое оформление производства ММА по кр1ггерию энергосбережения.

Разработаны математическая модель нестационарного процесса теплообмена в РТ ИДА и метод аналитического решения уравнений модели, позволившие на основании проведенных исследований процесса теплообмена в условиях эксплуатации ИДА обеспечить комфортные условия работы.

Экспериментально определены диапазоны изменения коэффициентов теплоотдачи в секциях РТ, использованные при расчетах нестационарных температурных полей его конструкционных элементов и воздушных потоков.

Практическая значимость. Модернизирован узел предварительного подогрева исходной смеси на стадии синтеза ММА и усовершенствован способ подогрева исходных смесей на стадии ректификации за счет использования источников вторичного тепла, что позволило добиться существенной экономии греющего пара.

Разработаны алгоритмы и комплекс компьютерных программ для расчета нестационарных температурных полей: 1) в многокомпонентной парожидко-стной смеси при наличии фазовых переходов; 2) в насыпном слое катализатора при наличии химических превращений и использованных для выбора тепло-обменного оборудования и оптимизации геометрических характеристик контактного аппарата синтеза ММА повышенной производительности.

Определены оптимальные (по критерию удельной металлоемкости) конструктивные характеристики контактного аппарата.

Предложен вариант аппаратурного оформления процесса парциальной конденсации многокомпонентной паровой смеси в присутствии неконденсирующихся газов, позволяющий повысить уровень ресурсосбережения и экологической безопасности производства.

Разработаны алгоритм и программа расчета эксплуатационных характеристик РТ ИДА, обеспечивающих комфортные условия при дыхании человека в экстремальных ситуациях.

Апробация работы. Основные результаты и выводы диссертационной работы докладывались на международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии развития» (Тамбов, 2004 г.), научной конференции магистрантов ТГТУ (Тамбов, 2005 г.), заседании секции Ученого совета НОЦ ОАО «Корпорация «Росхимзащита» (Тамбов, 2005 г.), XI научной конференции ТГТУ «Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование» (Тамбов, 2006 г.), Шестой международной теплофизической школе «Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством» (Тамбов, 2007 г.), третьей международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» (Тамбов, 2007 г.), международной научно-практической Интернет-конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте'2007» (Одесса, 2007 г.), всероссийской школе-семинаре «Инновационный менеджмент в сфере высоких технологий» (отбор инновационных проектов для участия в Программе «У.М.Н.И.К.», Тамбов, 2007 г.), четвертой международной заочной научногпрактической конференции «Качество науки - качество жизни» (Тамбов, 2008 г.), а также на научных семинарах кафедр ТТМП и АПТО ТГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти основных глав и заключения, включающих 171 страницу машинописного текста, 51 рисунок и 29 таблиц, списка использованных источников, содержащего 131 наименование, и 8 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость, приводится структура работы.

В первой главе дан обзор методов математического моделирования температурных полей теплообменных аппаратов; приведен анализ технологических схем (ТС) производства ММА, представлены конструкции используемых контактных аппаратов и теплообменного оборудования; рассмотрены особенности РТ индивидуальных дыхательных аппаратов.

На основе критического обзора определены основные задачи настоящей работы и объекты исследования.

Задачи совершенствования аппаратурно-технического оформления производства ММА (ОАО «Пигмент», г. Тамбов) и процесса теплообмена в ИДА нацелены на:

- увеличение объемов производства ММА для обеспечения потребностей рынка;

- снижение расхода греющего пара (ГП) на стадии подготовки исходной аншшно-метанолыгой смеси (AMC) и при ректификации продуктов контактирования (ПК) и водно-метанольной смеси (ВМС);

- снижение потерь тепла при парциальной конденсации парогазовой смеси (ПГС);

- снижение расхода охлаждающей воды (OB) при конденсации ПГС продуктов синтеза;

- снижение потерь сырья и загрязнения окружающей среды выбросами паров метанола и водорода;

- обеспечение комфортных условий при дыхании человека с использованием ИДА.

Вторая глава посвящена описанию методики математического моделирования температурных полей тепло-диффузионного оборудования. Методика основана на представлении температурных полей рабочих областей аппаратов как совокупности температурных полей локальных областей, описываемых аналитическими решениями линейных задач теплопроводности.

Приводятся постановки и вид решения линейных задач, используемых для моделирования температурных полей в потоках теплоносителей и конструкционных элементах рассматриваемых аппаратов:

1) задача нестационарной теплопроводности для двухслойного неограниченного полого цилиндра, описывающая температурное поле теплоизолированного корпуса аппаратов;

2) задача нестационарной теплопроводности для однослойного неограниченного полого цилиндра, описывающая температурное поле стенки труб трубного пучка;

3) задача стационарной теплопроводности для однослойного ограниченного полого цилиндра с переменной температурой окружающей среды, описывающая температурное поле стенки труб трубного пучка контактного аппарата в процессе регенерации катализатора;

4) дифференциальное уравнение переноса тепла потоком, движущимся в режиме идеального вытеснения по каналу;

5) задача стационарной теплопроводности для конечного цилиндра, описывающая температурное поле в насыпном слое катализатора контактного аппарата;

6) задача нестационарной теплопроводности для тонкой пластины, описывающая температурное поле рабочего элемента РТ.

Третья глава посвящена решению задач энерго- и ресурсосбережения в узле контактирования и на стадиях ректификации при производстве ММА.

Особенности рассматриваемых теплообменных процессов обусловлены наличием фазовых переходов в многокомпонентных парожидкостных смесях при атмосферном давлении.

Предлагается описывать процесс теплообмена многокомпонентной паровой смеси при постоянном давлении с использованием семейства функций 5,(0 , каждая из которых определяет массовую долю конденсата по каждому компоненту при текущей температуре. Выбор аппроксимационной функции обусловлен предположением, что температура фазового перехода каждого компонента в смеси подчиняется нормальному закону распределения. Тогда функции определяются следующим образом:

1

¡■у]2п

{ехрА

?гГ

(1)

5,

1

0,8 0.6 0,4 0,2 0

220

/ Р/

4 / ' ' 4

/ 3 1

7 \.У

160

100

40

'С

-20 -80

Для построения этих кривых достаточно знать координаты двух точек, которые определяются по результатам заводских замеров. На рис. ] представлены функции ,!>,(/) дляПГС.

Разработаны математическая модель процесса парциальной конденсации многокомпонентной парожидкостной смеси, расчетная методика и пакет компьютерных программ, позволяющих определить температурное поле аппарата, а также текущий состав жидкой и паровой фаз в процессах конденсации и испарения. При этом используются решения задач 1,2 и 4, глава 2.

Допущения: теплоносители движутся в поршневом режиме; теплофизические характеристики теплоносителей остаются постоянными по длине локальной области; температуры стенок трубок трубного пучка и теплоизолированного корпуса аппарата внутри локальной области изменяются только по толщине; в потоках теплоносителей не учитывается перенос тепла теплопроводностью.

Определение температурного поля в аппарате предполагает выполнение многократного последовательного расчета всех локальных областей, состав-

Рис. 1. Функции (/) дляПГС:

/, 2, 3,4- изменение массовой доли конденсата соответственно ММА, анилина, метанола и воды в зависимости от температуры I многокомпонентной смеси

ляющих аппарат; при наличии фазовых превращений рассчитываются покомпонентные количества теплоносителей, изменяющих свое агрегатное состояние.

Расчетная методика включает итеративное определение такой конечной температуры смеси на каждом локальном участке, чтобы суммарные теплоты изменения теплосодержаний и фазовых переходов по всем компонентам соответствовали общему количеству тепла, передаваемого теплопередачей на текущем локальном участке.

Был выполнен анализ потребителей теша и источников вторичного тепла на действующем производстве. Для них определялись тепловые мощности, температурные диапазоны, временные характеристики и виды теплоносителей. Сопоставление характеристик потребителей тепла и источников вторичного тепла позволило выявить возможные варианты теплоснабжения ряда потребителей вторичным теплом. Были сформулированы и решены две задачи.

Задача I. Использование вторичного тепла ПГС продуктов синтеза для подогрева исходных продуктов с целью экономии ГП и ОВ (рис. 2).

200-250 С

Рис. 2. Фрагмент модернизированного узла контактирования:

Зг/1 -подогревагель AMC, Зг-пусковой подогреватель AMC, Ш- испаритель AMC, 12г - контактный аппарат, 14а — конденсатор ПК 1-й ступени, 146- конденсатор ПК 2-й ступени

Для узла контактирования выполнен тепловой расчет подогревателя исходной AMC, пускового подогревателя AMC, конденсатора ПК.

В качестве исходных данных для расчета используются регламентные условия и геометрические размеры имеющихся в наличии аппарагов, состав многокомпонентных смесей, теплофизические свойства веществ, входящих в рабочие смеси.

Результаты расчета - температурные поля аппаратов, в том числе поля температур потоков по длине зоны теплообмена (рис. 3) и количества сконденсированных компонентов многокомпонентных смесей (табл 1).

Для модернизированного узла экономия тепла и экономический эффект составили соответственно 743 ГДж/мес и 943 тыс. р./год.

240

ISO 120 60

t,°C

\

ч

—

240

120

60

1 5

AMC ПК

1,М

I, "С

1 t, °С

05

1

15

Я)

гп

AMC в режиме пуска AMC в рабочем режиме б)

ПК OB

Рис. 3. Температуры потоков подлине зоны теплообмена:

а - подогреватель AMC Ъг!\, б - пу сковой подмреватель AMC Зг, в - конденсатор ПК 14б

1. Состав жидкой фазы потоков на выходе из аппарата

Наименование Состав Компоненты смеси

аппарата жидкой фазы Анилин Метанол Вода ММА

ПК W 61,61 2,40 3,56 70,42

Подогреватель G 3,21 0,95 1,07 98,77

AMC AMC IV 70,65 4,64 5,34 78,85

G 92,38 3,11 0,03 5,51

AMC* W 31,64 0,19 0,82 38,63

Пусковой подогреватель AMC G 41,37 0,13 0,005 2,70

AMC** W 12,36 0,01 0,18 15,51

G 16,16 0,007 0,001 1,08

Конденсатор ПК W 97,30 48,80 29,10 98,90

ПК G 1,94 18,80 8,40 41,02

W — доля жидкой фазы от общег о количества компонента, мае %, G - количество жидкой фазы компонента, г/с; * - при пуске ТС; ** — при совместной работе подогревателей AMC.

Задача II. Использование теплоты конденсата греющего пара (КГП) из подогревателя куба колонны для подогрева исходных смесей, поступающих на разделение в ректификационные колонны (рис. 4).

Расчетные поля температур теплоносителей по длине подогревателей представлены на рис. 5, покомпонентный состав многокомпонентных смесей на выходе из аппаратов приведен в табл. 2.

В результате реализации предложенных мероприятий экономия тепла на стадиях ректификации ВМС и ММА-сырца, соответственно, составила 205,44 ГДж/мес и 74,23 ГДж/мес, а общий экономический эффект - 331,2 тыс. р./год.

Рассмотрен вариант утилизации вторичного тепла, отводимого в дефлегматорах ректификационных колонн, путем использования теплового насоса. При текущем соотношении тарифов на ГП и электроэнергию стоимость утилизируемого тепла составила 146 р./ГДж, тогда как стоимость тепла, получаемого от ГП - 100 р./ГДж, что указывает на нецелесообразность использования такого варианта.

б апп 6

¡у* питание 500-800 л/7

23г

ТтГ

пар 3 ати

500 кг/ч

23а

конденсат ^у7'

Рис. 4. Фрагмент модернизированного узла ректификации ВМС:

23« - кубовый кипятильник, 23г - подогреватель исходной смеси, 23а — ректификационная колонна, 24а - дефлегматор

а) б)

Рис. 5. Температуры потоков по длине зоны теплообмена: а - подогреватель ВМС 23г; б- подогреватель ММА-сырца

С использованием разработанной методики выполнен тепловой расчет теплообменного оборудования, устанавливаемого на новой линии производства ММА мощностью 1800 л/ч в цехе № 6 ОАО «Пигмент» (г. Тамбов). Результаты расчетов представлены в табл. 3.

2. Состав жидкой фазы на выходе из аппарата

Наименование аппарата Компоненты смеси

Анилин Метанол Вода ММА

Подогреватель ВМС 81,51/2,15* 10,40/14,14 8,99/15,81 88,08/13,66

Подогреватель ММА-сырца 48,48/12,26 0,88/0,05 1,97/0,37 57,16/234,54

* Числитель - доля жидкой фазы от общего количества компонента, %; знаменатель - количество жидкой фазы компонента, г/с.

3. Результаты расчета теплообменных аппаратов

Аппарат Параметр Подогреватель AMC Пусковой подогреватель AMC Испаритель AMC Конденсатор ПК

Температура на выходе в трубном / межтрубном пространстве, °С 62,7/108,8 116,7 (130,7>1 /170 242/285 36,7/30,2

Состав жидкой фазы на выходе из аппарата2 Анилин 86,92 (38,II)3/ 255,74 (4,47) 29,262(16,395)"/ 86,180 (48,236) - 97,3/7,13

ММА 92,22 (45,94) / 14,51 (145,01) 35,919 (20,5 Г1)/ 5,649 (3,226) - 98,9/ 166,01

Метанол 16,12 (0,36) / 24,32 (0,32) 0,144(0,023)/ 0,217 (0,035) - 48,9/ 43,20

Вода 12,15(1,18)/ 0,17(0,80) 0,715 (0,270) / 0,010 (0,004) - 29,2/ 19,40

1 116,7 °С - в режиме пуска ТС, 130,7 °С - рабочем режиме;

2 Числитель - доля жидкой фазы от общего количества компонента, %; знаменатель - количество жидкой фазы компонента, г/с;

3 В скобках указан состав жидкой фазы в межгрубном пространстве;

4 В скобках указан состав жидкой фазы в рабочем режиме ТС.

Проведен ряд сравнительных расчетов конденсатора ПК с целью исследования возможностей снижения выбросов в атмосферу паров метанола.

Обоснованием адекватности разработанных математических моделей служит использование аналитических решений, отрабатывающих фундаментальные законы сохранения, лежащие в основе дифференциальных уравнений теплопроводности.

Четвертая глава посвящена решению задачи оптимизации конструкции кожухотрубчатого контактного аппарата синтеза ММА, сформулированной с учетом особенностей процессов контактирования и регенерации катализатора.

Постановка задачи. Для заданной производительности Q найти такие значения конструктивных характеристик кожухотрубчатого контактного аппарата синтеза ММА (внутренний диаметр D корпуса аппарата; внутренний диаметр d трубок трубного пучка; количество трубок п\ длина I слоя катализатора), которые обеспечивают минимальную металлоемкость М рабочей части аппарата, определяющую его себестоимость:

М{р, d, п, /) min (2)

D,d,n,l

и выполняются связи (уравнения математической модели температурных полей рабочей области аппарата) и ограничения на температурные напряжения, падение напора, допустимую температуру катализатора и время контактирования:

or(tT)< [üt]; aK(fK)< [ок]; (3)

Ap(t,w,i)< Артгх; (4)

dmm-d-dmax.' (5)

{g <'gmax i (6)

т=5 c. (7)

Математическая модель температурного поля рабочей области контактного аппарата включает задачи 3 и 5, глава 2.

Допущения: в процессе регенерации катализатора скорость химических реакций лимитируется расходом воздуха; температуры гранул катализатора и омывающего их потока равны.

Задача 5 стационарной теплопроводности для конечного цилиндра имеет

вид:

(\ \ , \Л

+Kt(x,r)=S(x),

dt(x,r) | d2t{x,r) | 1 8t{x,r) dx dr1 r - 8r

0<x<l, 0<r <Rq\ 8t(x,0) dr

dt{x,R0)

(8)

=0; (9)

+<х(;(х,Я0)-гт(х,Я0))=0; (10)

ОГ

Ф,г)=/0, (11)

аП _/ \ аП^^Лл) X

где К—д-; 5(.т)=а-т ■ а = —. (12)

Ос Ос ср ср

Здесь I, - температурное поле потока и стенки трубки, соответственно, °С; а - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки, Вт/(м2 • К); /0 - начальная температура газа, °С.

Сравнительный анализ результатов расчета при внутреннем диаметре трубок 0,0506, 0,0322 и 0,021 м показал, что максимальный перепад температур по радиусу трубки составляет, соответственно, 27,19,12,55 и 3,96 °С.

Решение оптимизационной задачи выполнялось путем вычисления и сравнения значений целевой функции на сеггке значений независимых переменных для условий, представленных в табл. 4, с учетом ограничений (3) - (б).

4. Условия расчета

№ Наименование параметра Значение

1. Диаметр зерна катализатора с?г, м 0,005

2. Длина зерна катализатора /г, м 0,01

Процесс синтеза

3. Массовый расход парогазовой смеси ти кг/с 0,5099

4. Начальная температура парогазовой смеси /10, °С 225

5. Начальная температура в бане г2о, °С 215

6. Общий тепловой эффект реакции при синтезе ММА, Вт 14 000

Процесс регенерации

7. Массовый расход паровоздушной смеси ть кг/с 0,39

8. Начальная температура паровоздушной смеси г>0, °С 106

9. Начальная температура в бане /2о, °С 270

10. Тепловой эффект реакции при регенерации катализатора, Дж/моль 435 000

Изменение температуры ПГС по длине реакционной зоны контактного аппарата в процессе синтеза ММА и температуры паровоздушной смеси при регенерации катализатора представлены на рис. 6.

При поиске оптимальных характеристик контактного аппарата синтеза ММА использовалась разработанная автором программа выбора оптимального (по количественному критерию) расположения труб в трубном пучке.

Результаты решения задачи оптимизации представлены в табл. 5.

700600500400300266-

05

I, м

1

15

- Синтез

— - Регенерация

Рис. 6. Температурное поле в трубном пространстве контактного аппарата по длине I реакционной зоны

5. Оптимальные характеристики контактного аппарата

№ I Ганменование характеристики Значение

1. Масса рабочей части А/, кг 17 470

2. Состав смеси для регенерации катализатора, воздух : пар 37:63

3. Внутренний диаметр кожуха Д м 3,0

4. Внутренний диаметр трубки трубного пучка (1, м 0,0506

5. Количество трубок трубного пучка п, шт. 1615

6. Длина слоя катализатора /, м 1,95

Пятая глава посвящена совершенствованию РТ ИДА на базе математического моделирования его температурных полей.

Рассматриваемая конструкция РТ представляет собой тонкую алюминиевую гофрированную ленгу, компактно уложенную в виде спирали в пластмассовом цилиндрическом кожухе.

Математическая модель включает задачи 4 и 6, глава 2.

Допущения: температура потока по сечению канала не меняется; поток несжимаемый; канал имеет постоянное сечение; теплофизические характеристики среды внутри малой пространственно-временной области остаются постоянными.

Задача 6 нестационарной теплопроводности для тонкой пластины (без учета изменения температу ры по толщине) имеет следующий вид:

Э/(г,т) , 52/(г,т) 2а/ , ч , ч\

р с ■< ('Л (13)

О < - < Ь; т > О,

где /(г,0)=/(г); (14)

Х^1-а(г(0,г)-/Д0,т))=0; (15)

(16)

иг

Здесь 1,1р - температура ленты и потока, соответственно, °С.

Для определения диапазона изменения коэффициентов теплоотдачи при движении газовоздушного потока в узких каналах, образованных свернутой в спираль двойной гофрированной алюминиевой лентой, проведены экспериментальные исследования. Схемы исследуемого образца и экспериментальной установки приведены на рис. 7, 8.

/ /

-4/, /// ■Ул

4 ... 5 —, , ... . 1 7 . чх

А.

Рис. 7. Схема исследуемого образца:

1-4- контрольные точки, 5 - пластмассовая трубка, 6 - алюминиевая насадка, 7 - термопары; 8 - тканевый элемент, 9 - скобы

1 2 8 9 10

Рис. 8. Схема экспериментальной установки:

1 - нагревательная камера, 2 - нагревательные элементы, 3 - контрольно-измерительный стенд, 4 - исследуемый образец, 5 - регулир}тощий вентиль, 6- осушитель воздуха, 7 - ротаметр, 5 - термопары, 9 - модуль аналогового ввода данных, 10- персонатьная ЭВМ

Приводится методика проведения экспериментальных исследований и обработки результатов испытаний насадки РТ.

На основе измеренных значений температур воздушного потока (рис. 9) определен диапазон изменения коэффициентов теплоотдачи в РТ, который составил 4-15 Вт/(м2 • К) для серии экспериментов.

а) б)

Рис. 9. Экспериментальные температурные ноля при расходе воздуха 6= Ю-3 м3/с: а - температура в термошкафу 40 °С, б - температура в термошкафу 92 "С

На рис. 10. а представлено расчетное нестационарное поле температур потока газовоздушной смеси, на рис. 10, б - расчетное нестационарное температурное поле гофрированной ленты РТ.

Рис. 10. Фрагменты нестационарных полей температу р за первые два цикла дыхания:

а - гофрированной ленты РТ; б- газовоздушного потока, проходящего через РТ

Анализ температурных полей позволяет определить количество циклов дыхания, необходимых для выхода системы на стабилизированный циклический режим работы.

Исходные данные для расчета: длина зоны теплообмена Ь = 0,025 м; толщина алюминиевой ленты Л = 0,00005 м; начальная температура ленты <о = 20,0 °С; начальная температура воздуха = 100,0 °С; начальная температура выдоха 1с1 = 37.0 °С.

6. Результаты сравнительных расчетов

Параметры ^■^аппарата Режим работы ^^ Базовый вариант т = 0,0096; ¿ = 0,03 т = 0,01152 (+ 20 % т); ¿ = 0,031 т = 0,0144 (+50 %т): ¿ = 0,031 т = 0,0192 (+ 100 %т); ¿=0,033

Легкий У—20; п- 12; т = 5 13* \ 16 67,9 20 63.2 \ 29 57,8

Средний К= 40; п = 20; т = 3 19 71.1 ^^ 22 67.3 ГЧ 27 62,7 \ 36 57.4

Тяжелый V— 70; и = 30; т = 2 23 71,3 \ 31 67,5 33 62,9 42 57.6

V- объемный расход вдыхаемой газовоздушной смеси, л/мин; « - количество циклов дыхания (цикл дыхания включает в себя вдох и выдох), 1/мин; т - время цикла дыхания, с: т - масса алюминиевой ленты, г; о1 - диаметр регенеративного теплообменника, м; 'Верхнее значение -к - число гиклов до установления стабилизированного циклического режима, ед; "Нижнее значение - /и- температура газовозд\тиной смеси на вдохе, °С.

Расчеты проводились при условии обеспечения одинакового гидравлического сопротивления для различных значений массы конструкционного элемента РТ.

Результаты расчетов при различных значениях массы алюминиевой ленты представлены в табл. 6. Увеличение массы алюминиевой ленты при сохранении гидравлического сопротивления теплообменника обеспечивает снижение температуры вдыхаемой смеси, что повышает комфортность при дыхании человека в экстремальных условиях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана методика математического моделирования процессов теплообмена в многокомпонентной парожидкостной смеси при наличии фазовых переходов, позволяющая выполнять тепловые расчеты рекуперативных аппаратов.

2. Усовершенствовано аппаратурно-технологическое оформление производства ММА в ОАО «Пигмент» (г. Тамбов) по критерию энергосбережения. Достигнута экономия тепла 1023 ГДж в месяц (1274 тыс. р. в год в ценах 2006 года).

3. Разработана математическая модель температурного поля парогазового потока в насыпном слое катализатора при наличии химических превращений, описывающая процессы синтеза ММА и регенерации катализатора в кожухотрубчатом контактном аппарате.

4. Определены оптимальные (по критерию удельной металлоемкости) конструктивные характеристики контактного аппарата синтеза ММА на рабочую нагрузку 1800 л/ч.

5. Предложен вариант аппаратурного оформления процесса парциальной конденсации многокомпонентной паровой смеси в присутствии неконденсирующихся газов, позволяющий снизить потери метанола на 1,2 кг/ч и повысить уровень экологической безопасности производства.

6. Разработана экспериментальная установка для исследования процесса теплообмена при движении газовоздушного потока в узких каналах секций РТ. Определен диапазон изменения коэффициентов теплоотдачи - 4... 15 Вт/(м2-К).

7. Разработана математическая модель нестационарных процессов теплообмена в регенеративном теплообменнике индивидуальных дыхательных аппаратов. Определены конструктивные характеристики РТ ИДА, обеспечивающие снижение температуры вдыхаемой воздушной смеси на 13 °С по сравнению с базовым вариантом при сохранении сопротивления дыханию, объема вдыхаемой смеси и частоты дыхания, что повышает комфортность дыхания человека в экстремальных условиях.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

х - продольная координата, м; г - радиальная координата, м; г - пространственная координата по направлению воздушного потока, м; Я0 - внутренний радиус трубки, м; R - толщина пластины, м; L - длина пластины, м; I — длина трубы, м; X - теплопроводность, Вт/(м • К); а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 • К); а - температуропроводность, м2/с; с - теплоемкость, Дж/(кг • К); р - плотность, кг/м3; G - массовый расход газа, кг/с; П - омываемый периметр стенки трубки, м; qv (х) - удельный тепловой эффект химических реакций, Вт/м2; т - время, с; н> - скорость, м/с; iK, tg - температура стенки корпуса и газового потока, соответственно, °С.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Филатова, Е.Ю. К вопросу о математическом моделировании тепло-обменных процессов / Е.Ю. Филатова // Прогрессивные технологии развития : сб. науч. статей. - Тамбов : БМА, 2004. - С. 81 - 83.

2. Филатова, Е.Ю. Применение метода конечных интегральных преобразований для решения задач теплопроводности / Е.Ю. Филатова // Сб. статей магистрантов ТГТУ по материалам науч. конф. - Тамбов : ТОГУП «Тамбовпо-лиграфиздат», 2005.-Вып. 1.-Ч. 1.-С. 76-80.

3. Филатова. Е Ю. Математическая модель температурных полей теплообменника дыхательного аппарата / Е.Ю. Филатова, E.H. Туголуков // Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование : сб. трудов XI науч. конф. ТГТУ / ТГТУ. - Тамбов, 2006.-Ч.1.-С. 147- 152.

4. Выбор рациональной конструкции регенеративного теплообменника для использования в системе автоматизированного проектирования индивидуальных дыхательных аппаратов / С.В. Гудков, Е.Ю. Филатова, E.H. Туголуков, С.Ю. Алексеев, A.B. Романенко // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2006. - № 2 (4). - С. 69 - 76.

5. Филатова, Е.Ю. Расчет теплообменника для парциальной конденсации многокомпонентной паровой смеси / Е.Ю. Филатова, E.H. Туголуков, О.В. Ведищева // Вестник Тамбовского университета. Сер. Естественные и технические науки. - Тамбов, 2006. - Т. 11, вып. 3. - С. 310 - 313.

6. Филатова, Е.Ю. Экспериментальное исследование регенеративного тешюобменника индивидуальных дыхательных аппаратов / Е.Ю. Филатова, E.H. Туголуков, С.Ю. Алексеев // Сб. статей магистрантов. - Тамбов : Тамбов-полиграфиздат, 2007. - Вып. 10.-С. 114-118.

7. Филатова, Е.Ю. Энерго- и ресурсосбережение в узле контактирования при производстве монометиланилина / Е.Ю. Филатова, E.H. Туголуков // Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством : материалы Шестой меж-дунар. теплофизической школы / ТГТУ. - Тамбов, 2007. - Ч. II. - С. 167 - 170.

8. Филатова- Е.Ю. Энергосбережение на стадии ректификации в производстве монометиланилина / Е.Ю. Филатова, А.Г. Ткачев // Глобальный научный потенциал : сб. материалов третьей междунар. науч.-практ. конф. -Тамбов : ТАМБОВПРИНТ, 2007. - С. 163 - 165.

9. Филатова, Е.Ю. Тепловой расчет теплообменного оборудования технологической схемы производства монометиланилина / Е.Ю. Филатова, E.H. Туголуьов // Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте'2007 : сб. науч. трудов междунар. науч.-практ. конф. Т. 3 : Технические науки. - Одесса : Черноморье, 2007. - С. 63 - 66.

10. Туголуков, ЕН. Методология математического моделирования температурных полей оборудования химических производств / E.H. Туголуков, Е.Ю. Филатова // Теоретические основы создания, оптимизации и управления энерго- и ресурсосберегающими процессами и оборудованием : сб. трудов междунар. конф. - Иваново : ИГХТУ, 2007. - Т. 1. - С. 208 - 218.

11. Филатова, Е.Ю. Проблемы энергосбережения в производстве монометиланилина / Е.Ю. Филатова, E.H. Туголуков // Инновационный менеджмент в сфере высоких технологий : сб. науч. трудов Всероссийской школы-семинара / ТГТУ. - Тамбов, 2003. - С. 286 - 288.

12. Филатова, Е.Ю. Разработка энерго- и ресурсосберегающих технологий в процессе производства мономегиланилина / Е.Ю. Филатова, E.H. Туголуков // Инновационный менеджмент в сфере высоких технологий : сб. науч. трудов Всероссийской школы-семинара / ТГТУ. - Тамбов, 2008. - С. 90 - 93.

13. Филатова, Е.Ю. Математическая модель и оптимизация конструкции контактного аппарат синтеза монометиланилина / Е.Ю. Филатова, E.H. Туголуков // Качество науки - качество жизни : сб. материалов 4-й междунар. науч.-практ. конф. - Тамбов : ТАМБОВПРИНТ, 2008. -С. 281 - 283.

Подписано в печать 22.05.2008. Формат 60 х 84/16. Объем: 1,0 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 251.

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, к. 14

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЗАДАЧИ ВЫБОРА ТЕПЛО-ДИФФУЗИОННЫХ АППАРАТОВ

1.1. Математическое моделирование температурных полей в теплообмен-ных аппаратах.

1.2. Теплообменное оборудование технологической схемы синтеза моно-метиланилина (ММА).

1.3. Контактные аппараты синтеза ММА

1.4. Регенеративный теплообменник изолирующего индивидуального дыхательного аппарата (РТ ИИДА).

1.5. Постановка задач исследования

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ТЕПЛО-ДИФФУЗИОННЫХ АППАРАТОВ.

2.1. Структуры локальных областей теплообменных аппаратов.

2.2. Линейная задача нестационарной теплопроводности для двухслойного неограниченного полого цилиндра

2.3. Линейная задача нестационарной теплопроводности для однослойного. неограниченного полого цилиндра

2.4. Линейная задача стационарной теплопроводности для однослойного ограниченного полого цилиндра.

2.5. Дифференциальное уравнение переноса тепла потоком жидкости, движущейся в режиме идеального вытеснения по каналу

2.6. Линейная задача стационарной теплопроводности для сплошного ограниченного цилиндра

2.7. Линейная задача нестационарной теплопроводности для тонкой пластины

Глава 3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

3.1. Постановка и решение задачи энергосбережения в узле контактирования производства ММА.

3.1.1. Описание процесса парциальной конденсации многокомпонентной парогазовой смеси

3.1.2. Алгоритм расчета фазового состава потоков многокомпонентных смесей и температурного поля конденсатора (испарителя)

3.1.3. Тепловой расчет теплообменников узла контактирования

3.1.4. Расчет экономического эффекта модернизации узла контактирования технологической схемы производства ММА.

3.2. Постановка и решение задачи энергосбережения на стадиях ректификации водно-метанольной смеси (ВМС) и ММА

3.2.1. Тепловой расчет подогревателя исходной смеси на стадии ректификации ВМС

3.2.2. Тепловой расчет подогревателя исходной смеси на стадии ректификации ММА.

3.2.3. Расчет экономического эффекта модернизации узла ректификации технологической схемы производства ММА

3.2.4. Варианты эффективного использования тепловой энергии легколетучих компонентов в дефлегматорах ректификационных колонн

3.3. Поверочный тепловой расчет теплообменного оборудования технологической схемы производства ММА повышенной производительности

Глава 4. ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ КОНТАКТНОГО АППАРАТА

СИНТЕЗА ММА.

4.1. Особенности процесса контактирования и регенерации катализатора

-44.2. Постановка задачи оптимизации конструктивных параметров контактного аппарата.

4.3. Математическая модель температурного поля контактного аппарата.

4.4. Алгоритм решения задачи оптимизации конструкции контактного аппарата

4.5. Анализ результатов решения задачи оптимизации конструкции контактного аппарата.

Глава 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РЕГЕНЕРАТИВНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА ИЗОЛИРУЮЩЕГО ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА.

5.1. Математическая модель температурных полей РТ ИИДА.

5.2. Описание экспериментальной установки.

5.3. Методика проведения экспериментальных исследований

5.4. Обработка результатов эксперимента и определение коэффициентов теплоотдачи

5.5. Особенности алгоритма расчета нестационарных температурных полей РТ ИИДА .:.

5.6. Анализ результатов расчета РТ ИИДА.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Актуальность. Стремительное развитие вычислительной техники и методов математического моделирования создает уникальные предпосылки для решения важнейшей задачи химической технологии - повышения уровня энерго- и ресурсосбережения химических производств за счет применения в расчетах аналитических решений математических моделей нестационарных процессов тепло- и массопереноса.

Условия осуществления процессов тепло- и массопереноса, особенно при наличии химических превращений и фазовых переходов, часто определяют уровень энерго- и ресурсосбережения производств и, как следствие, себестоимость и конкурентоспособность выпускаемой продукции. Рациональный выбор аппаратурно-технологического оформления теплонагруженных процессов и совершенствование тепло-диффузионных аппаратов является актуальным направлением развития процессов и аппаратов химических технологий.

Работа выполнялась в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002 — 2006 гг.» (шифр РИ - 16.0/008/223), ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2012 гг.», государственного контракта № 02.513.11.3377 от 26 ноября 2007г.

Целью работы является совершенствование тепло-диффузионных аппаратов с позиций энерго- и ресурсосбережения на примерах решения ряда практически важных задач:

- разработка комплекса научно обоснованных мероприятий по модернизации производства монометиланилина (ММА) в ОАО «Пигмент» (г. Тамбов), обеспечивающих повышение производительности оборудования и снижение энергопотребления за счет использования вторичного тепла;

-9— аналитический расчет нестационарных температурных полей в регенеративном теплообменнике (РТ) при проектировании изолирующих дыхательных аппаратов (ИДА), обеспечивающих комфортные условия работы (температура смеси на вдохе, сопротивление дыханию, объем вдыхаемой смеси, частота дыхания).

Методы исследования. В работе использованы основные положения теории явлений тепло- и массопереноса, математического моделирования и оптимизации.

Научная новизна. Разработаны математические модели нестационарных процессов теплообмена (в многокомпонентной парожидкостной смеси при наличии фазовых переходов; в насыпном слое катализатора при наличии химических превращений) и метод аналитического решения уравнений математической модели, с использованием которых усовершенствовано аппа-ратурно-технологическое оформление производства ММА по критерию энергосбережения.

Разработана математическая модель нестационарного процесса теплообмена в РТ ИДА и метод аналитического решения уравнений модели, позволившие на основании проведенных исследований процесса теплообмена в условиях эксплуатации ИДА обеспечить комфортные условия работы.

Экспериментально определены диапазоны изменения коэффициентов теплоотдачи в секциях РТ, использованные при расчетах нестационарных температурных полей его конструкционных элементов и воздушных потоков.

Практическая значимость. Модернизирован узел предварительного подогрева исходной смеси на стадии синтеза ММА и усовершенствован способ подогрева исходных смесей на стадии ректификации за счет использования источников вторичного тепла, что позволило добиться существенной экономии греющего пара.

Разработаны алгоритмы и комплекс компьютерных программ для расчета нестационарных температурных полей: 1) в многокомпонентной парожидкостной смеси при наличии фазовых переходов; 2) в насыпном слое катализатора при наличии химических превращений, и использованных для выбора теплообменного оборудования и оптимизации геометрических характеристик контактного аппарата синтеза ММА повышенной производительности.

Определены оптимальные (по критерию удельной металлоемкости) конструктивные характеристики контактного аппарата.

Предложен вариант аппаратурного оформления процесса парциальной конденсации многокомпонентной паровой смеси в присутствии неконденсирующихся газов, позволяющий повысить уровень ресурсосбережения и экологической безопасности производства.

Разработаны алгоритм и программа расчета эксплуатационных характеристик РТ ИДА, обеспечивающих комфортные условия при дыхании человека в экстремальных ситуациях.

Апробация работы. Основные результаты и выводы диссертационной работы докладывались на международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии развития» (Тамбов, 2004 г.), научной конференции магистрантов ТГТУ (Тамбов, 2005 г.), заседании секции Ученого совета НОЦ ОАО «Корпорация «Росхимзащита» (Тамбов, 2005 г.), XI науч- -ной конференции ТГТУ «Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование» (Тамбов, 2006 г.), VI международной теплофизической школе «Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством» (Тамбов, 2007 г.), третей международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» (Тамбов, 2007 г.), международной научно-практической Интернет-конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте' 2007» (Одесса, 2007 г.), всероссийской школе-семинаре «Инновационный менеджмент в сфере высоких технологий» (отбор инновационных проектов для участия в Программе «У.М.Н.И.К.», Тамбов, 2007 г.), четвертой международной заочной научно-практической конференции «Качество науки - качество жизни» (Тамбов, 2008 г.), а также на научных семинарах кафедр

Техника и технологии машиностроительных производств» и «Автоматизированное проектирование технологического оборудования» Тамбовского государственного технического университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти основных глав и заключения, включающих 171 страницу машинописного текста, 51 рисунок и 29 таблиц, списка использованных источников, содержащего 131 наименование, и 8 приложений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана методика математического моделирования процессов теплообмена в многокомпонентной парожидкостной смеси при наличии фазовых переходов, позволяющая выполнять тепловые расчеты рекуперативных аппаратов.

2. Усовершенствовано аппаратурно-технологическое оформление производства ММА в ОАО «Пигмент» (г. Тамбов) по критерию энергосбережения. Достигнута экономия тепла 1023 ГДж в месяц (1274 тыс. руб. в год в ценах 2006 года).

3. Разработана математическая модель температурного поля парогазового потока в насыпном слое катализатора при наличии химических превращений, описывающая процессы синтеза ММА и регенерации катализатора в кожухотрубчатом контактном аппарате.

4. Определены оптимальные (по критерию удельной металлоемкости) конструктивные характеристики контактного аппарата синтеза ММА на рабочую нагрузку 1800 л/ч.

5. Предложен вариант аппаратурного оформления процесса парциальной конденсации многокомпонентной паровой смеси в присутствии неконденсирующихся газов, позволяющий снизить потери метанола на 1,2 кг/ч и повысить уровень экологической безопасности производства.

6. Разработана экспериментальная установка для исследования процесса теплообмена при движении газовоздушного потока в узких каналах секций РТ. Определен диапазон изменения коэффициентов теплоотдачи — 4. 15 Вт/(м2-К).

7. Разработана математическая модель нестационарных процессов теплообмена в регенеративном теплообменнике индивидуальных дыхательных аппаратов. Определены конструктивные характеристики РТ ИДА, обеспечивающие снижение температуры вдыхаемой воздушной смеси на 13 градусов по сравнению с базовым вариантом при сохранении сопротивления дыханию, объема вдыхаемой смеси и частоты дыхания, что повышает комфортность дыхания человека в экстремальных условиях.

1. Алексеев, С.Ю. Математическое моделирование и оптимизация теплообменного оборудования дизельной энергетической установки: Дис. канд. техн. наук: 05.17.08 / С.Ю. Алексеев. Защищена 25.12.2000; Утв. 13.04.2001. - Тамбов, 2000. - 180 с.

2. Батрин, Ю.Д. Новая технология получения монометиланилина / Ю.Д. Батрин, Т.В. Рудакова, Е.К. Белоусов // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. — 1999. — Т.4. — № 2. — С. 238.

3. Батрин, Ю.Д. Новый процесс производства N-метиланилина / Ю.Д. Батрин, Т.В. Рудакова, М.К. Старовойтов, М.И. Якушин // Нефтепереработка и нефтехимия. 1999. - № 7. - С. 27 — 30.

4. Батрин, Ю.Д. Опыт промышленного освоения процесса получения N-метиланилина / Ю.Д. Батрин, Т.В. Рудакова, С.В. Кожевников, Е.К. Белоусов, Л.А. Балашова; ОАО «Волжский Оргсинтез». — Волжский, 1999. 6с. — Деп. в ВИНИТИ 31.03.99, № 1034-В99.

5. Белоусов, Е.К. Кинетика и аппаратурное оформление процесса синтеза монометиланилина: Автореф. дис. на . канд. тех. наук: 05.17.08 / Е.К. Белоусов. Тамбов, 2003. - 16 с.

6. Беляев, Н.М. Методы теории теплопроводности / Н.М. Беляев, А.А Рядно. М.: Высшая школа, 1982. - 327 с.

7. Беляев, Н.М. Основы теплопередачи / Н.М. Беляев. Киев: Вища школа, 1989.-343 с.

8. Бесков, B.C. Катализ и катализаторы / B.C. Бесков, А.В. Беспалов. -Л.: ЛТИ, 1988.-256 с.

9. Бухмиров, В.В. Некоторые аспекты современного состояния математического моделирования тепломассообменных процессов в технике / В.В. Бухмиров, С.А. Крупенников //http: //ephf.ispu.ru /iff /publ /konfl /statl8.htm (для п 1.2)

10. Валуева, Е.П. Численное моделирование процессов теплообмена и гидродинамики при нестационарном турбулентном течении в трубе жидкости с переменными свойствами / Е.П. Валуева, Чень Лей // Вестн. МЭИ. — 2000.-№5.-С. 38-44.

11. Васильев, Г.П. Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли в теплонасосных системах (по материалам журнала «АВОК» №2, 2003 г.) / Г.П. Васильев, Н.В. Шилкин //http: //g-mar.ru/Statyi.htm

12. Величко, В.И. Интенсификация теплоотдачи и повышение энергетической эффективности конвективных поверхностей / В.И.Величко, В.А.Прошин. М.: МЭИ, 1999. - 63 с.

13. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Вентцель // Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 1998. - 576 с.

14. Верещагина, П.Ю. Математическое моделирование и автоматизированный расчет нестационарных тепловых процессов в емкостных аппаратах: Дис. канд. техн. наук: 05.17.08 / П.Ю. Верещагина. Защищена 28.12.2006; Утв. 13.04.2007. - Тамбов, 2007. - 135 с.

15. Владимирова, Т.М. Применение парциальной конденсации для повышения качества таловых продуктов: Дис. канд. техн. наук: 05.21.03 / Т.М. Владимирова. Защищена 07.12.2006; Утв. 13.04.2001. - Архангельск, 2006.- 160 с.

16. Волов, Г.Я. Основы методики проектирования теплонасосных систем с горизонтальными грунтовыми теплообменниками / Г.Я. Волов //http: //www.energovent.com /articles /index.php?art=10

17. Ворожцов, Н.Н. Основы синтеза промежуточных продуктов и красителей / Н.Н. Ворожцов. М.: Госхимиздат, 1950. - 913 с.

18. Воронин, Г.И. Эффективные теплообменники / Г.И. Воронин, Е.В. Дубровский. — М.: Машиностроение, 1973. 96 с.

19. Гуреев, А.А. Применение автомобильных бензинов / А.А. Гуреев.- М.: Химия, 1972. 368 с.

20. Дворецкий, С.И. Новое поколение высокопроизводительных эко-технологий в анилинокрасочной промышленности / С.И. Дворецкий, А.В. Майстренко, Н.П. Утробин // Экология и промышленность России. 1997. -№ 12.-С. 13-17.

21. Демиденко, Н.Д. Моделирование и оптимизация теплообменных процессов в химической технологии / Н.Д. Демиденко. М.: Наука, 1991. -240 с.

22. Демидович, Б.П. Численные методы анализа / Б.П. Демидович, И.А. Марон, Э.З. Шувалова. -М.: Физматгиз, 1963. 400 с.

23. Дзисько, В. А. Основы методов приготовления катализаторов / В. А. Дзисько. Новосибирск: Наука, 1983. - 263 с.

24. Исследование нестационарного тепло- и массообмена / Под ред.

25. A.В. Лыкова и Б.М. Смоленского. Минск, 1966. - 252 с.

26. Калинин, Э.К. Интенсификация теплообмена в каналах / Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер, С.А. Ярхо. -М.: Машиностроение, 1990. — 150 с.

27. Калиткин, Н.Н. Численные методы / Н.Н. Калиткин / Учеб. пособие. М.: Наука, 1978.-512 с.

28. Калнинь, И.М. Энергосберегающие теплонасосные технологии / И.М. Калнинь, И.К. Савицкий //http: //www.transgasindustry.com /renes /tpump /tmp.shtml

29. Камке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям / Э. Камке. М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, 1976.-576 с.

30. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г.Касаткин. М.: Химия, 1971. - 784 с.

31. Катализ в промышленности / Под ред. Б. Лича. М.: Мир, 1986. -Т.1.-324 с.

32. Катализ в промышленности / Под ред. Б. Лича. М.: Мир, 1986. -Т.2.-291 с.

33. Катализ. Исследование гомогенных процессов / Под ред. А.А. Баландина. -М.: Химия, 1959. 367 с.

34. Катализ. Некоторые вопросы теории и технологии органических реакций / Под ред. А.А. Баландина. М.: Химия, 1959.-367 с.

35. Кафаров, В.В. Оптимизация теплообменных процессов и систем. /

36. B.В. Кафаров, В.П. Мешалкин, Л.В. Гурьева. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 192 с.

37. Коваленко, Л.М. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи / Л.М. Коваленко, А.Ф. Глушков. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 240 с.

38. Коган, В. Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии / В. Б. Коган. Л.: Химия, 1977. - 592 с.

39. Коздоба, Л.А. Методы решения обратных задач теплопереноса / Л.А. Коздоба, П.Г. Круковский. Киев.: Наукова думка, 1982. - 358 с.

40. Корсаков-Богатков, С.М. Химические реакторы как объекты математического моделирования / С.М. Корсаков-Богатков. М.: Химия, 1967. -224 с.

41. Кошкин, Н.Н. Холодильные машины / Н.Н. Кошкин, А.Г. Ткачев, И.С. Бадылькес, Г.Н. Ден. — М.: Пищевая промышленность, 1973. 512 с.

42. Кошляков, Н.С. Уравнения в частных производных математической физики / Н.С. Кошляков, Э.Б. Глинер, М.М. Смирнов. М.: Высшая школа, 1970. — 712 с.

43. Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена / С.С. Кутателадзе. М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

44. Кутателадзе, С.С. Справочник по теплопередачи / С.С. Кутателадзе, В. М. Боришанский. М.: Государственное энергетическое издание, 1958. -414 с.

45. Кутателадзе, С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие / С.С. Кутателадзе. М.: Энергоатомиздат, 1990. -367 с.

46. Левеншпиль, О. Инженерное оформление химических процессов / О. Левеншпиль. М.: Химия, 1969. - 624 с.

47. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник / А.В. Лыков. М.: Энергия, 1978.-480 с.

48. Лыков, А.В. Теория теплопроводности / А.В. Лыков. М.: Высшая школа, 1967. - 600 с.

49. Малыгина, Е.В. Холодильные машины и установки / Е.В. Малыгина, Ю.В. Малыгин, В.П. Суедов. М.: Пищевая промышленность, 1980. - 592 с.

50. Маньковский, О.Н. Теплообменная аппаратура химических производств / О.Н. Маньковский, А.Р. Толчинский, М.В. Александров. JL: Химия, 1976.-368 с.

51. Махай, В.Н. Введение в химию карбамидформальдегидного концентрата / В.Н. Махай, С.В. Афанасьев. — Тольятти: ТолПИ, 2001. 114 с.

52. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. М.: Энергия, 1977. - 344 с. (про а РТИДА)

53. Мухленов, И.Л. Технология катализаторов / И.Л. Мухленов, Е.И. Добкина. Л.: Химия, 1989. - 271 с.

54. Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учеб. пособие для вузов / В.В. Нащокин. М.: Высшая школа, 1980. - 469 с. (про а в РТИДА)

55. Об изменении активности катализаторов в процессе эксплуатации / Под ред. В.В. Поповского. М.: Наука, 1976. - 108 с.

56. Осипова, В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена / В.А. Осипова. — М.: Энергия,1979. 320 с.

57. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов / К.Ф. Павлов, П.Г. Ро-манков, А.А. Носков. Д.: Химия, 1981. - 560 с.

58. Пат. 2003100842 RU, МПК7 С 07 С 211/48, 209/36. Способ получения N-метиланилина / Батрин Ю.Д., Старовойтов М.К., Попов Ю.В., Новаков И.А., Латышова С.Е., Белоусов Е.К., Шишкин Е.В. 2003100842/04 ; заявл. 15.01.03 ; опубл. 10.07.04.

59. Пат. 2003106495 RU, МПК7 С 07 С 211/48, 209/26. Способ получения N-метиланилина / Горбунов Б.Н., Слепов С.К., Митин Н.А., Утробин А.Н. (ОАО «Пигмент»). 2003106495/04 ; заявл. 07.03.03 ; опубл. 27.11.04.

60. Пат. 2004107764 RU, МПК7 С 07 С 209/36. Способ получения N-метиланилина / Горбунов Б.Н., Слепов С.К., Власов С.В., Утробин А.Н., Митин Н.А. (ОАО «Пигмент»). 2004107764/04 ; заявл. 15.03.04 ; опубл. 10.09.05.

61. Пат. 2205067 RU, МПК7 В 01 J 23/86, С 07 С 211/48. Катализатор для получения N-метиланилина / Митин Н.А., Слепов С.К., Мерзлякова Н.В., Утробин А.Н. (ОАО «Пигмент»). 2001127908/04 ; заявл. 12.10.01 ; опубл. 27.05.03.

62. Пат. 2275353 RU, МПК7 С 07 С 209/36, 211/48. Способ получения N-метиланилина / Горбунов Б.Н., Слепов С.К., Власов С.В., Утробин А.Н., Митин Н.А. (ОАО «Пигмент»). 2004107764/04 ; заявл. 15.03.04 ; опубл. 27.04.06.

63. Перевалов, В.П. Основы проектирования и оборудование производств тонкого органического синтеза / В.П. Перевалов, Г.И. Колдлбский. -М: Химия, 1997.-228 с.

64. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии / А.Н. Плановский, П.И. Николаев. М.: Химия, 1987. -496 с.

65. Постановление комитета по государственному регулированию тарифов Тамбовской области от 28 декабря 2006 г. «О тарифах на электрическую энергию для потребителей области на 2007 год», 2006. № 53-э/1.

66. Сабитов, К.Б. Уравнения математической физики: Учеб. Пособие для вузов / К.Б. Сабитов. М.: Высшая школа, 2003. - 255 с.

67. Салимов, М. Экономия энергоресурсов за счет использования бросового тепла рек и водоемов. / М. Салимов. //http: //msalimov.narod.ru /Util.html.

68. Самарский, А.А. Вычислительный эксперимент в задачах технологии / А.А. Самарский // Вестник АН СССР. 1984. - №3. - С. 77 - 88.

69. Самарский, А.А. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент / А.А. Самарский // Вестник АН СССР. 1979. - №5. - С. 38-49.

70. Себиси, Т. Конвективный теплообмен. Физические основы и численные методы: Пер. с англ. / Т. Себиси, П. Брэдшлу. — М.: Мир, 1987. — 592 с.

71. Смирнов, Н.Н. Химические реакторы в примерах и задачах / Н.Н. Смирнов. СПб.: Химия, 1994. - 224 с.

72. Старовойтов, М.К. Исследование кинетических закономерностей синтеза монометиланилина / М.К. Старовойтов, О.А. Тишин, Е.К. Белоусов, Т.В. Рудакова, Ю.Д. Батрин // Нефтепереработка и нефтехимия. М., 2001. -№ 5. - С. 33-36.

73. Столяров, Е.А. Расчет физико-химических свойств жидкостей / Е.А. Столяров, Н.Г. Орлова. Л.: Химия, 1976. - 112 с.

74. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник. М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с.

75. Технический отчет на стадию материального баланса производства монометиланилина в цехе № 6. ОАО «Пигмент», Тамбов, 2005. 24 с.

76. Тишин, О.А. Влияние технологических факторов на эффективность работы реактора синтеза Ы^-метилфениламина / О.А. Тишин, В.Н. Харитонов, Т.В.Рудакова, М.К. Старовойтов, Е.К. Белоусов, Ю.Д. Батрин //

77. Материалы Всероссийской заочной конференции «Катализ в биотехнологии, химии и химических технологиях». Вып. 3. — Тверь, 2001. С. 41 - 45.

78. Тишин, О.А. Исследование кинетики процесса синтеза монометиланилина / О.А. Тишин, В.Н. Рязанов, М.К. Старовойтов, Т.В. Рудакова, Е.К. Белоусов, Ю.Д. Батрин; ОАО «Волжский Оргсинтез». — Волжский, 2000. — Юс. Деп. в ВИНИТИ 09.12.00, № ЗЮ0-В00.

79. Тишин, О.А. Исследование процесса N-гидроалкилирования анилина метанолом на промышленном катализаторе / О.А. Тишин, Ю.Д. Батрин, Е.К. Белоусов; ОАО «Волжский Оргсинтез». — Волжский, 2000. Юс. — Деп. в ВИНИТИ 30.03.2000, № 844-В00.

80. Тишин, О.А. Оценка влияния технологических факторов на эффективность работы реактора синтеза NjN-метилфениламина / О.А. Тишин, Е.К. Белоусов, В.Н. Харитонов, Ю.Д. Батрин, Т.В. Рудакова, М.К. Старовойтов // Вестник ТГТУ. 2001. - Т.7-3. - С. 431 - 438.

81. Третьяков, А.А. Моделирование и оптимальное управление процессом синтеза монометиланилина в контактном аппарате трубчатого типа: Дис. канд. техн. наук: 05.13.06 / А.А. Третьяков. Защищена 06.06.2003; Утв. 13.04.2001. - Тамбов, 2003. - 175 с.

82. Третьяков, А.А. Моделирование и оптимальное управление процессом синтеза монометиланилина в контактном аппарате трубчатого типа: Автореф. дис. на . канд. тех. наук: 05.13.06 / А.А. Третьяков. — Тамбов, 2003.- 16 с.

83. Третьяков, А.А. Моделирование процессов, протекающих в контактном аппарате трубчатого типа, при производстве ММА / А.А. Третьяков // Труды ТГТУ: Сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. — Тамбов, 2001. -Вып. 8.-С. 193-198.

84. ТУ 6-02-571-90. Монометиланилин технический «Экстралин». -Введ. с 01.04.91.-22 с.

85. Туголуков, Е.Н. Аналитические решения нелинейных задач стационарной теплопроводности / Е.Н. Туголуков, Е.Ю. Филатова // Сборникнаучных статей молодых ученых и студентов: Труды ТГТУ. Вып. 17. — Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. С. 96 — 98.

86. Туголуков, Е.Н. Математическое моделирование термонагружен-ных процессов и аппаратов многоассортиментных химических производств: Дис. докт. техн. наук: 05.17.08, 05.13.18 / Е.Н. Туголуков. Защищена 01.07.2004; Утв. 10.12.2004. - Тамбов, 2004. - 400 с.

87. Туголуков, Е.Н. Математическое моделирование технологического оборудования многоассортиментных химических производств: Монография / Е.Н. Туголуков. -М: Машиностроение, 2004. 100 с.

88. Туголуков, Е.Н. Решение задач теплопроводности методом конечных интегральных преобразований: Учебное пособие / Е.Н. Туголуков. — Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 116 с.

89. Туголуков, Е.Н. Энергосберегающие теплонасосные технологии / Е.Н. Туголуков, Е. Ю. Филатова // Сборник научных статей по материалам международной конференции «Наука на рубеже тысячелетий» 29-30 октября 2004 года. Тамбов: БМА, 2004. - С. 313-315.

90. Филатова, Е.Ю. Математическое моделирование и оптимизация теплообменного оборудования тепловых насосов: Дис. маг.: 15.04.19 / Е.Ю. Филатова. Защищена 23.06.2005. - Тамбов, 2005. - 127 с.

91. Филатова, Е.Ю. Тепловой насос — путь решения проблем энергосбережения / Е.Ю. Филатова, Е.Н. Туголуков //IX науч. конф. ТГТУ: Пленарные доклады и краткие тезисы. — Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. -С. 77-78.

92. Филатова, Е.Ю. Экспериментальное исследование регенеративного теплообменника индивидуальных дыхательных аппаратов / Е. Ю. Филатова, Е.Н. Туголуков, С.Ю. Алексеев // Сб. статей магистрантов. Вып. 10. — Тамбов: Тамбовполиграфиздат, 2007. - С. 114 - 118.

93. Филатова, Е.Ю. Энергосбережение на стадии ректификации в производстве монометиланилина / Е.Ю. Филатова, А.Г. Ткачев // Глобальный научный потенциал: сб. материалов третей междунар. науч.-практич. конф. -Тамбов: ТАМБОВПРИНТ, 2007. С. 163 - 165.

94. Хаузен, X. Теплопередача при прямотоке, противотоке и перекрестном токе. / X. Хаузен. М.: Энергоиздат, 1981. - 384 с.

95. Хоблер, Т. Теплопередача и теплообменники / Т. Хоблер. JL: Госхимиздат., 1961. - 820 с.

96. Хьюз, Р. Дезактивизация катализаторов / Р. Хьюз. М.: химия, 1989.-279 с.

97. Чивадзе, Г.О. Алкилирование анилина метанолом на модифицированных синтетических циолитах / Г.О. Чивадзе, JI.3. Чхеидзе // Изв. АН ГССР. Сер. хим., 1984. № 3. - С. 232 - 234.

98. Ши, Д. Численные методы в задачах теплообмена: Пер. с англ. / Д. Ши. М.: Мир, 1988. -544 с.

99. Шилкин, Н.В. Новое в российской энергетики (библиотека научных статей: по материалам журналов «АВОК», «Энергосбережение» и «RCI») / Н.В. Шилкин //http: //www.hvac.ru

100. DIN. 2448-81. Сортамент холоднодеформированных и горячееде-формированных труб.

101. Fierz-David, H.E. Fundamental processes of dye chemistry / H.E. Fi-erz-David, L.Blangey. New York: Interscience publishers, 1949. - 479 p.

102. Frolov, S.V. Problem of optimal control of monomethylaniline synthesis in a tubular reactor / S.V. Frolov, A.A. Tret'yakov, V.N. Nazarov // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2006. - Volume 40. - № 4. - P. 349 -356.

103. Wanik, A. Mathematical model of processes transference of heat in the shell-and-tube heat exchangers / A. Wanik // Pr. Nauk. Inst. Techn. Ciepl. and mech.- 1991.-№41.-P. 17-22.