CC BY
11Рис. 2. Структурные формулы молекул диметилформамида (а) и 18-краун-6 эфира (б).
Fig. 2. Structures of the dimethylformamide (a) and 18-crown-6 ether (b).
В работах [7,8] отмечается, что в протоно-донорных средах (MeOH) основной вклад в энтальпию сольватации краун-эфира вносит водородная связь между атомами кислорода макроцикла и атомами водорода растворителя. Сольватация 18K6 диметилформамидом может осуществляться за счет электростатического взаимодействия между атомом азота растворителя и атомами кислорода краун-кольца, а также за счет образования H-связей между атомами водорода DMF и О-донорными атомами 18-краун-6 (рис. 2), как это имело место в случае взаимодействия краун-эфира с аминокислотами [9]. О предпочтительности сольватации за
счет образования водородных связей говорят данные по AsolH° 18K6 в DMF, близкие к AsolH° в MeOH (табл.), этаноле (30,90 кДж/моль) [10] и изо-пропаноле (35,15 кДж/моль) [11].
ЛИТЕРАТУРА
1. Хираока М. Краун-соединения. М.: Мир. 1986. 359с.
2. Голиков А.Н., Кузьмина И.А., Шарнин В.А. Ж. физ. химии. 2005. Т. 79. Вып. 12. С. 2298-2299.
3. Семеновский С.В., Крестов Г.А., Кобенин В.А. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1972. Т. 15. Вып. 8. С. 1257-1260.
4. Скуг Д. Основы аналитической химии. Пер. с англ. Под ред. Ю.А. Золотова. М.: Мир. 1979. Т. 1. С. 89 - 90.
5. Деффель К. Статистика в аналитической химии. М.: Мир. 1994. 268 с.
6. Nichols G. et al. Thermochim. Acta. 2000. V. 346. P. 15-28.
7. Баранников В.П. и др. Ж. физ. химии. 1990. Т.64. № 3. С. 700-705.
8. Ларина О.В., Керн А.П., Бондарев Н.В. Ж. общей химии. 1997. Т. 67. Вып. 9. С. 1439-1442.
9. Danil de Namor A.F. et al. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1991. V. 87(19). P. 3231-3239.
10. Усачева Т.Р. и др. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2000. Т. 43. Вып. 5. С. 87-89.
11. Бондарев Н.В. Ж. физ. химии. 1999. Т. 73. № 6. С. 10191024.
Кафедра общей химической технологии
УДК 66.083.3
П.А. Острожков, С.И. Лазарев, Э.Н. Очнев, М.А. Кузнецов
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ГРАФИЧЕСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОБОРУДОВАНИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
(Тамбовский государственный технический университет) e-mail: [email protected]
В данной статье представлен рациональный алгоритм технологического решения на примере конструкции модельного мембранного аппарата.
Объекты химического машиностроения и аппаратостроения, несмотря на многообразие их по технологическому назначению, форме и размерам, имеют характерную особенность - их геометрическая структура представляет собой компо-
зицию нескольких, классических, форм - цилиндра, конуса, сферы, тора и т.д. В процессе их проектирования и изготовления возникает необходимость получения тем или иным способом, как линий пересечения этих поверхностей, так и их раз-
верток с нанесением на них линии пересечения. Существующие методы графического решения таких задач довольно трудоемки, их точность оставляет желать лучшего, особенно в сложных случаях формообразования. Эмпирические приемы разметки контуров отверстии на криволинеиных поверхностях требуют использования большого объема ручного труда квалифицированных работников, что не всегда гарантирует точность и нередко приводит к дорогостоящему браку. Поэтому весьма актуальным предоставляется привлечение для решения конструкторско-технологическои задачи разметки пересекающихся поверхностеи процедур машиннои графики, являющихся подсистемой САПР оборудования химических предприятии. ВажноИ предпосылкой успешного применения такого подхода к решению этои практической задачи является тот факт, что основные формообразующие поверхности машин и аппаратов химических производств описаны каноническими уравнениями в системе декартовых координат, т.е. имеющийся математический аппарат создает условия для широкого внедрения в практику инженерного труда ЭВМ.
Определенная методами машинной графики развертка одной из пересекающихся формообразующих поверхностей является основой получения объемного макета-шаблона, по которому осуществляется точная разметка второй, сопряженной поверхности, условно называемой опорной. При этом в качестве макетируемого объема выбирается геометрически более простой, с линейными образующими.
Цилиндрическая поверхность аппарата формируется прямолинейной образующей, параллельной оси вращения. Любая точка, взятая на образующей, описывает окружность - параллель. Все параллели одинаковы, параллельны между собой и расположены в плоскостях, перпендикулярных оси вращения.
Поскольку образующая прямая цилиндрической поверхности не пересекается с осью вращения, поверхность называется открытой.
Если поверхность рассматривать как тонкую, нерастяжимую пленку, то некоторые поверхности путем изгиба могут быть совмещены с плоскостью.
Такой процесс совмещения поверхностей с плоскостью называется развертыванием поверхности. Поверхность, которая может быть совмещена с плоскостью без разрывов и складок, называется развертывающейся, а полученная при этом плоская фигура - ее разверткой.
На рис.1 показан принцип развертывания поверхности цилиндра а до совмещения ее с
плоскостью а0. Поверхность цилиндра разрезается по произвольной образующей 2-2 и как гибкая пленка изгибается до совмещения с плоскостью а0. На рис. 1 показано и некоторое промежуточное значение аь цилиндрической поверхности а.
При таком изгибании перемещается вместе с поверхностью и любая ее образующая 3-3 и принадлежащая ей точка А, занимая последовательно положение 31 - 31, А1 и 30 - 30, А0. При развертывании поверхности любая линия I , принадлежащая этой поверхности, переходит в некоторую соответствующую ей плоскую линию 10 на развертке.
Рис. 1. Графическая иллюстрация развертывания цилиндрической поверхности химического аппарата.
Fig. 1. The graphic illustration of cylindrical surface of the chemical device development.
Развертка боковой поверхности прямого кругового цилиндра представляет собой прямоугольник, высота которого равна высоте цилиндра, а ширина - длине окружности основания цилиндра, т.е.
L = 2kR\ (1)
где R - радиус окружности основания цилиндра.
Построение на развертке цилиндра точки А0, соответствующей точке А (А',А"), лежащей на поверхности цилиндра, ясно из чертежа (рис.2). Длина отрезка I020 на развертке цилиндра равна соответствующей дуге 1'2' на окружности его основания, т.е.
t;
F 360°
(2)
Рис. 2. Развертка цилиндрической поверхности мембранного аппарата.
Fig. 2. The development of cylindrical surface of membrane device.
Получение разверток с линией пересечения поверхностей автоматизированным методом позволяет обеспечивать достаточную инженерную точность изготовления объемных макетов-шаблонов одной из поверхностей и, следовательно, обеспечивает точность раскроя, моделирования, ликвидацию операции подгонки сопрягаемых поверхностей при сборке. Рационализированная таким образом методика раскроя экономит металл, трудозатраты и время, повышается качество изготовления. Одним из эффектов применения в том случае ЭВМ является возможность создания альбома разверток для наиболее распространенных в химическом машиностроении вариантов и типоразмеров пересечения поверхностей.
Содержание и последовательность этапов разметки сложных криволинейных поверхностей химической аппаратуры с привлечением машинной графики могут быть представлены в следующем виде.
Соединяются отдельные части проектируемого аппарата в единое целое по пространственной кривой, которая описывается математически уравнениями высших порядков.
Математически взаимное пересечение геометрических поверхностей, представляет собой вполне определенную в каждом конкретном случае задачу, следовательно, предоставляется возможность автоматизированного проектирования, а в технологии - точности изготовления.
Последовательность такого инженерного решения можно рассмотреть на примере следующей задачи: "Спроектировать сопряжение тангенциально расположенных патрубков диаметром D, для ввода и вывода разделяемой жидкости с цилиндрическим корпусом мембранного аппарата диаметром DЩ]". Рассматриваемая задача складывается из следующих основных этапов [2].
1. Оценка исходной ситуации, включающей назначение развертываемой и размечаемой поверхностей, выявление определяющих размеров композиций, рациональный выбор системы координат и аналитическое описание поверхностей в форме F(x,y,z) = 0. В рассматриваемом примере располагают центры в точках О(О',О",О ") и О1(О1',О1",О1"') (см. на рис.3), принимают определяющими параметрами D, D1 и целое число N -количество искомых точек.
2. Расчет координат необходимого количества точек (см. рис. 4), принадлежащих линии пересечения поверхностей, заключается в многократном решении на ЭВМ систем уравнений:
(3)
F i( х, y, z) = 0; ' F2 (х, y, z) = 0; F 3,i (х, y, z) = 0. где F3j (х, y, z) = 0 - уравнения секущих плоско-
стей.
Рис. 3. Проектирование сопряжения тангенциально расположенных патрубков диаметром D, для ввода и вывода разделяемой жидкости с цилиндрическим корпусом мембранного
аппарата диаметром D. Fig. 3. The projection of coupling tangentially located jets of D diameter for input and output of separated liquid with the cylindrical body of membrane device of diameter D.
Рис. 4. Блок - схема расчета координат точек линии пересечения двух цилиндрических поверхностей. Fig. 4. The calculation block - scheme for coordinates of points of line crossing of two cylindrical surfaces.
На этом этапе применения методов графического представления и проецирования [2] значительно упрощает вычислительный алгоритм и сводит пространственную задачу к плоской.
В примере в вычислительный алгоритм входят уравнения следов фронтальных плоскостей и уравнение профильной проекции тангенциальных патрубков.
3. Построение развертки одной из присоединяемых поверхностей.
4. Изготовление макета-шаблона по развертке присоединяемой поверхности.
5. Разметка присоединяемых поверхностей по макету-шаблону.
Рассмотренный пример содержит в себе
обобщение по отношению к размерам соединяемых цилиндров. В других же случаях для каждой пары поверхностей, участвующих в соединении, разработка инженерного расчета не вызывает принципиальных трудностей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Артемов Н.С. Аппараты и установки для мембранных процессов: Учеб. - метод. пособие. М.: Машиностроение. 1994. С.124.
2. Котов Н.И., Полозов В.С., Широкова Л.Б. Алгоритм машинной графики. М.: Машиностроение. 1987. С. 237
Кафедра прикладной геометрии и компьютерной графики.
УДК 622.276
И.Н. Дияров, Н.Ю. Башкирцева, Д.А. Куряшов
ПРИМЕНЕНИЕ КАТИОННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В СОСТАВАХ
ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ НЕФТИ
(Казанский государственный технологический университет) e-mail: [email protected]
В работе исследованы реологические характеристики растворов катионных поверхностно-активных веществ в зависимости от концентрации, содержания низкомолекулярных солей и температуры. Показана возможность использования четвертичных аммониевых ПАВ в солянокислотных составах для обработки призабойной зоны нефтяного пласта.
В последнее время проводится множество исследований по изучению свойств разбавленных растворов катионных поверхностно-активных веществ (ПАВ). Это связано, прежде всего, с потребностью нефтяной промышленности в использовании данного класса ПАВ для создания вязко-упругих систем. Данные системы находят применение в качестве регуляторов потоков воды и нефти, в составе жидкостей для гидроразрыва пласта [1] и в поинтервальных кислотных обработках скважин [2]. Еще одним направлением применения катионных ПАВ могут стать соляно-кислотные обработки скважин с использованием «самоотклоняющихся» составов.
«Самоотклоняющимися» называют составы, которые меняют свои реологические свойства
в зависимости от процесса реакции. При попадании в поровые каналы породы pH кислоты изменяется и она начинает закупоривать его. Давление повышается, и образуется второй, третий канал и т.д. После того как начинается отработка скважины, при контакте с углеводородами загущенная жидкость теряет вязкость и выносится. Таким образом, «самоотклоняющиеся» составы эффективны при интенсификации добычи нефти из анизотропных пластов большой мощности.
В данной работе были исследованы четвертичные аммониевые соли производства компании Akzo Nobel: соятриметиламмоний хлорид (СТАХ) и таллотриметиламмоний хлорид (ТТАХ). Товарные формы этих ПАВ представляют собой раствор в пропиленгликоле.
