Delist.ru

Некоторые аспекты взаимодействия электромагнитных полей с поляризующимися средами (15.08.2007)

Автор: Галимбеков Айрат Дамирович

Задачи исследований:

1. Построение теории, анализ и обоснование системы уравнений, описывающих термо- и гидродинамические явления в многокомпонентных поляризующихся системах при воздействии ВЧ ЭМП с учетом химических реакций.

2. Использование построенной теории для исследования влияния ВЧ ЭМП на процессы фильтрации многокомпонентных взаиморастворимых углеводородов с учетом адсорбционных процессов.

3. Теоретическое исследование влияния электромагнитных полей на поверхностное натяжение полярных жидкостей.

4. Изучение влияния ВЧ ЭМП на реологию дисперсных систем (разбавленных суспензий).

Научная новизна:

1. Построена феноменологическая теория и получена система уравнений, описывающих термо- и гидродинамические явления в многокомпонентных поляризующихся системах при воздействии ВЧ ЭМП с учетом химических реакций.

2. Получен обобщенный закон действующих масс Гульдберга и Вааге на случай воздействия на многокомпонентную среду ВЧ ЭМП и исследовано влияние поля на «константу» химического равновесия и на скорость химических реакций.

3. Выводится и анализируется система уравнений, описывающая фильтрацию многокомпонентной среды при воздействии ВЧ ЭМП с учетом адсорбционных процессов (в том числе обобщенный закон Генри на случай воздействия на среду ВЧ ЭМП) и рассмотрена задача фильтрации углеводородной смеси в однородном ВЧ ЭМП с учетом конвективно-диффузионных и адсорбционно-десорбционных процессов.

4. Обнаружен эффект анизотропии коэффициента поверхностного натяжения относительно ориентации вектора напряженности электрического поля к поверхности жидкости.

5. Получены выражения для эффективной сдвиговой вязкости суспензий для случая малых и произвольных ВЧ ЭМП.

Практическая ценность работы

Термо- и гидродинамические эффекты, исследованные в данной работе, могут быть использованы в целях управления различными технологическими процессами.

В работе защищаются следующие положения:

1. Система уравнений, описывающая термо- и гидродинамические эффекты в многокомпонентных системах с химическими реакциями при воздействии на них ВЧ ЭМП.

2. Эффекты влияния ВЧ ЭМП на прямые процессы диффузии, теплопроводности и перекрестные эффекты Соре, Дюфура, а также влияние ВЧ ЭМП на «константу» химического равновесия (выражение для обобщенного закона действующих масс Гульдберга и Вааге для случая воздействия ВЧ ЭМП на многокомпонентную среду) и на скорость химических реакций.

3. Система уравнений, описывающая фильтрацию многокомпонентной среды при воздействии ВЧ ЭМП с учетом адсорбционных процессов.

4 Эффекты влияние ВЧ ЭМП на адсорбционные процессы при фильтрации многокомпонентных сред в пористой среде.

5 Явление анизотропии коэффициента поверхностного натяжения полярной жидкости относительно ориентации вектора напряженности электрического поля к поверхности жидкости.

6. Эффекты влияния ВЧ ЭМП на эффективную вязкость разбавленной суспензии.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной конференции «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкости» (Петродворец, 1998), Региональной конференции «Резонансные и нелинейные явления в конденсированных средах» (Уфа, 1999), XXIV Школе семинаре по проблемам механики сплошных сред в системах добычи, транспорта и переработки нефти и газа (Уфа, 2001), VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001), XXV Школе семинаре по проблемам механики сплошных сред в системах добычи, транспорта и переработки нефти и газа (Уфа, 2001), на семинаре в институте механики МГУ под руководством д. ф.-м. н., проф. В.В. Гогосова, 2001), XXVI Школе семинаре по проблемам механики сплошных сред в системах добычи, транспорта и переработки нефти и газа (г. Уфа, 2002), 13-ой Зимней школе семинаре по механике сплошных сред (Пермь, 2003), Международной конференции в Испании с докладом: «Impact of a high-frequency electromagnetic field upon multicomponent systems chemical reaction» (first International meeting on applied physics. - October 13-18 th 2003, Badajoz, Spain), Международной конференции в Словакии с докладом: «Thermodynamical Basis of a Radio - Frequency Electromagnetic Field Impact on Multicomponent Petroleum Fluids» (17-th European Conference on thermophysical properties, Bratislava, 5-7 September, 2005), 14-ой Зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 2005), Международной Уфимской зимней школе-конференции по математике и физике для студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2005), Всероссийской конференции «Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности» (Москва, 2007), Российской конференции «Механика и химическая физика сплошных сред» (Бирск, 2007).

Публикации. По материалам диссертации автором опубликовано 32 печатные работы, в том числе 1 монография и 7 статей в центральных изданиях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 208 страницах машинописного текста, включая 17 рисунков, библиография из 170 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертации сформулирована цель и задачи исследований, отмечена научная новизна полученных результатов, перечислены основные положения, выносимые на защиту, и дается краткое содержание работы.

В первой главе приводится аналитический обзор теоретических и экспериментальных работ по исследуемой в диссертации тематике.

Во второй главе на основе методов неравновесной термодинамики необратимых процессов последовательно излагается феноменологическая теория, описывающая физико-химические процессы в многокомпонентных средах при высокочастотном электромагнитном воздействии.

При построении феноменологической теории были приняты следующие предположения и упрощения:

1. Среда представляется гомогенной многокомпонентной смесью, состоящей из n компонентов.

2. Компоненты не содержат объемных электрических зарядов, не электропроводны, и на систему не действуют внешние объемные силы.

4. В каждой точке континуума происходит R химических превращений согласно стехиометрическим уравнениям:

, (j=1,2,...,R),

- стехиометрический коэффициент k-ого компонента в j-ой химической реакции.

5. Рассматриваемая n-компонентная гомогенная изотропная система подчиняется следующим уравнениям состояния:

- мнимая единица.

Применяя методы неравновесной термодинамики необратимых процессов, получена полная система термо- и гидродинамических уравнений для поляризующихся и намагничивающихся многокомпонентных сред в ВЧ ЭМП с учетом химических реакций:

Уравнение неразрывности:

Уравнение баланса массы с учетом диффузии компонентов:

, используемых в химии:

- степень полноты j-ой химической реакции.

загрузка...