Отправить новость
781 просмотр Версия для печати

Цитируемые ученые: вторая жизнь отходов углеобогащения и нефтепереработки

Проект «Цитируемые ученые» подвел итоги публикационной активности политехников на Сервере учета публикаций вуза в октябре. Всего, по данным отдела развития публикационной активности ТПУ, в минувшем месяце на сервере было зарегистрировано 34 статьи в журналах с высоким импакт-фактором, 32 статьи опубликованы в журналах первого и второго квартилей (Q1 и Q2).

Самый высокоцитируемый соавтор зарегистрированных в сентябре на сервере статей имеет индекс Хирша 55. Самый высокорейтинговый журнал, в котором опубликовались политехники, имеет импакт-фактор 8,462 (в САЕ «Экоэнергетика»).

Отмечается, что в октябре сотрудники кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов Инженерной школы энергетики (ИШЭ) опубликовали 10 статей в журналах первого квартиля  с импакт-фактором выше 3.

Самой популярной в медиа, по данным отдела развития публикационной активности ТПУ, стала статья профессора кафедры оборудования и технологии сварочного производства ИШНКБ Сергея Гнюсова, опубликованная в журнале Journal of Alloys and Compounds (IF 3,133; Q1). Эта статья имеет самые высокие альтметрические показатели среди других публикаций политехников.

САЕ «Экоэнергетика»

Олег Кабов, профессор кафедры теоретической и промышленной теплотехники Инженерной школы энергетики (ИШЭ) ТПУ и др.

Журнал: Physical Review Letters (IF 8,462; Q1)

Статья:  Левитация и самоорганизация микрокапель жидкости над сухими нагретыми поверхностями

«Известно, что левитирующие микрокапли жидкости могут организовываться в упорядоченные массивы над нагретой границей раздела жидкость-газ. Мы сообщаем об экспериментальном наблюдении подобного поведения над сухой нагреваемой поверхностью. Несмотря на то, что время жизни массива капель в этом случае меньше, его геометрические характеристики очень похожи на случай капелек, левитирующих над границей раздела жидкость-газ. Разработана простая модель, которая описывает механизм как левитации капель, так и взаимодействия между каплями над сухой поверхностью. Установлено, что модель хорошо согласуется с экспериментальными данными. Проведенные исследования помогли разрешить некоторые давние споры, касающиеся механизма левитации микрокапель над границей раздела жидкость-газ», — сообщается в статье.

Дмитрий Глушков, доцент кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов ИШЭ ТПУ, Павел Стрижак, заведующий кафедрой автоматизации теплоэнергетических процессов ИШЭ ТПУ.

Журнал: Journal of Cleaner Production (IF 5,715; Q1)

Статья: Зажигание капель композиционного жидкого топлива на основе отходов углеобогащения и нефтепереработки в потоке разогретого воздуха

Для расширения сырьевой базы энергетических топлив учеными были изучены макроскопические закономерности инициирования горения новых композиционных топливных суспензий на основе отходов угольной, химической, нефтехимической, энергетической и транспортной отраслей промышленности. Составы композиционных жидких топлив (КЖТ) были приготовлены с использованием основных компонентов: отходов обогащения каменных углей марок Т, К, СС; отработанных моторного, турбинного, трансформаторного масел; смеси мазута, воды и масла; пластификаторов. Исследования процессов зажигания проводились для одиночных капель топлива (радиусы от 0,5 до 1,5 мм), обволакивающих спай малоинерционной платинородий-платиновой термопары.

Поток разогретого воздуха — источника зажигания топлива — формировался специализированными нагнетателем и нагревателем. Температура окислителя варьировалась в диапазоне 600 – 900 К. Скорость движения потока окислителя составляла около 3 м/с. С использованием аппаратных средств панорамных оптических методов PIV, SP и программного обеспечения Actual Flow, учеными были установлены условия и характеристики процессов обтекания окислителем капель разной формы. С применением высокоскоростных видеокамер и программного обеспечения Tema Automotive авторы статьи выделили типичные стадии процесса зажигания капли: инертный прогрев, испарение влаги (вода и горючая жидкость), термическое разложение органической части угля, формирование и воспламенение парогазовой смеси, прогрев коксового остатка, гетерогенное зажигание и горение углерода. Также были определены времена задержки зажигания в условиях низкотемпературного (600 – 900 К) нагрева, а также длительность процесса горения капель различных составов КЖТ; установлены минимальные значения температуры окислителя, необходимые и достаточные для устойчивого зажигания капель КЖТ.

«Температурные режимы зажигания могут быть оптимизированы для требуемых экологических, экономических и энергетических характеристик процесса. Максимальная температура капли в процессе горения составляет более 1 100 К. Этот результат подтверждает высокую теплоту сгорания топливных суспензий, даже приготовленных из типичных промышленных отходов, что иллюстрирует перспективы применения таких топлив в теплоэнергетике. Широкое использование невостребованных до настоящего времени промышленных отходов в качестве основных топливных компонентов КЖТ представляет собой перспективное решение глобальной проблемы их утилизации и снижения экологической нагрузки угольной теплоэнергетики на окружающую среду», — заключают авторы статьи.

Гений Кузнецов, заведующий кафедрой теоретической и промышленной теплотехники ИШЭ ТПУ, Максим Пискунов, ассистент кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов ИШЭ ТПУ, Павел Стрижак, заведующий кафедрой  автоматизации теплоэнергетических процессов ИШЭ ТПУ.

Журнал: International Journal of Thermal Sciences (IF 3,615; Q1)

Статья: Как увеличить эффективность использования воды при тушении пожаров с помощью эффекта взрывной фрагментации капель в пламени: лабораторные и натурные испытания

В научной работе представлены результаты экспериментального исследования процессов взрывного дробления неоднородных капель воды в высокотемпературной газовой среде, соответствующей условиям типичных очагов горения (800 — 1 200 К). В экспериментах использовались капли воды с твердыми включениями — частицами графита (характерные размеры 1 — 3 мм).

«При проведении лабораторных экспериментов на примере одиночных неоднородных капель воды нами были установлены условия, при которых происходит их интенсивное дробление и формируется группа (от нескольких единиц до нескольких сотен) мелких капель. Мы показали, что площадь поверхности испарения жидкости за счет такого дробления может возрасти в 3 — 15 раз. Этот эффект важен для максимально полного испарения воды в пламени в процессе тушения пожаров. Он способствует существенному снижению температуры в зоне горения за счет поглощения теплоты эндотермического фазового превращения. При проведении натурных экспериментов на примере суспензии воды с графитовыми включениями нами было установлено, что использование неоднородных капельных потоков воды способствует более существенному (на 40 — 70 К) снижению температуры в зоне горения по сравнению с условиями применения воды без твердых примесей. Это в свою очередь приводит к интенсификации процесса тушения пожара при минимизации использования тушащей жидкости (время тушения и расход воды снижаются на 30 — 40 % по сравнению с водой без твердых примесей)», — заключают авторы научной работы.

Сергей Мисюра, ведущий научный сотрудник кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов ИШЭ ТПУ.

Журнал: International Journal of Thermal Sciences (IF 3,615; Q1)

Статья: Неизотермическое испарение капли водно-солевого раствора

В научной работе опубликованы полученные научным коллективом экспериментальные данные по испарению капель водно-солевых растворов LiBr + H2O и CaCl2 + H2O.

«Испарение капель летучих жидкостей происходит с квазипостоянной скоростью. Решение для испаряющейся капли обычно ищется в стационарном приближении. Высокотемпературное испарение водно-солевых растворов приводит к существенным трудностям при моделировании тепломассообмена. В этом случае скорость испарения многократно уменьшается со временем. С ростом концентрации соли в капле от 11 до 60 % равновесное парциальное давление пара на межфазной свободной поверхности уменьшается на порядок. В работе рассмотрено влияние на испарение диффузии в жидкости, неизотермичности (изменение температуры свободной поверхности из-за испарения) и потока Стефана. Предложен достаточно простой метод оценки указанных ключевых факторов на плотность массового потока воды (пара)», — сообщается в статье.

Ольга Высокоморная, ведущий инженер кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов ИШЭ ТПУ,  Максим Пискунов, ассистент кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов ИШЭ ТПУ, Павел Стрижак, заведующий кафедрой  автоматизации теплоэнергетических процессов ИШЭ ТПУ.

Журнал: Applied Thermal Engineering (IF 3,444; Q1)

Статья: Распад гетерогенных капель воды при погружении в высокотемпературную воздушную среду

В научной работе экспериментально исследована интенсификация скорости испарения гетерогенных капель воды. Капля воды с твердым включением графита помещалась в нагретую до высоких температур воздушную среду. В результате неоднородного прогрева капли (из-за отличия теплофизических характеристик воды и твердого включения) гетерогенная капля «взрывалась», формируя большое число мелкодисперсных фрагментов жидкости. Учеными было показано, что в таких условиях скорость испарения жидкости значительно возрастает, а время существования капли уменьшается.

Отмечается, что эксперименты выполнены с применением аппаратных средств высокоскоростной видеорегистрации и специализированного программного обеспечения для детального изучения процесса интенсивного парообразования в окрестности неоднородной капли воды с взрывным дроблением слоя жидкости при температуре окружающей среды от 1 073 до 1 373 K. Характеристики процессов диспергирования капель выполнены для условий: размеры одиночных графитовых включений 2×2×1 мм, 2×2×2 мм, 2×2×3 мм, объемом обволакивающей твердое включение жидкости Vw=5–15 мкл.

«Анализ полученных результатов позволил установить масштабы увеличения суммарной площади испарения вследствие распада жидкости на мелкие фрагменты, а также зависимость этого параметра от начальных характеристик капли (соотношения начального объема пленки жидкости и объема твердой частицы Vw/Vinc). Выявлено, что максимальное соотношение суммарной площади поверхности к начальной поверхности капли Sout/Sin≈15 может быть достигнуто при соответствии объемов пленки жидкости и графитового включения Vw~Vinc. При варьировании соотношения Vw/Vinc=0.5–4 значения отношения площадей Sout/Sin составляют от 1 до 15. Установленный эффект характеризует большой потенциал газопарокапельных теплотехнологий при использовании неоднородных капель воды или растворов и суспензий на ее основе», — заключают ученые ТПУ.

САЕ «Трудноизвлекаемые природные ресурсы»

Александр Чаркин, младший научный сотрудник Международной научно-образовательной лаборатории изучения углерода арктических морей Инженерной школы природных ресурсов ТПУ (ИШПР), Наталья Шахова, ведущий научный сотрудник Международной научно-образовательной лаборатории изучения углерода арктических морей ИШПР ТПУ, Gustafsson O. (h-индекс: 55), Олег Дударев, научный сотрудник Международной научно-образовательной лаборатории изучения углерода арктических морей ИШПР ТПУ, Максим Черепнев, инженер отдела радиационной безопасности Инженерной школы ядерных технологий ТПУ (ИЯТШ), Алексей Рубан, ассистент кафедры геологии и разведки полезных ископаемых ИШПР ТПУ, Игорь Семилетов, профессор кафедры геологии и разведки полезных ископаемых ИШПР ТПУ и др.

Журнал: Cryosphere (IF 4,803; Q1)

Статья: Открытие явления разгрузки подземных грунтовых вод в Сибирской Арктике: ключевое исследование в губе Буор-Хая, море Лаптевых

Давно предполагалось, что возрастающий объем разгрузки наземных вод в Северный Ледовитый океан может частично происходить в форме разгрузки подземных грунтовых вод, хотя прямых доказательств этому явлению в арктических морях до сегодняшнего дня не было. Данное исследование подтверждает гипотезу о существовании такой формы разгрузки, но уточняется, что ее динамика контролируется сложными геокриологическими условиями, такими как подводная мерзлота.

Авторы отмечают, что в исследовании использовался комплекс гидрологических (температура, соленость), геологических (бурение, геоэлектрическая съемка) и геохимических (изотопы Радия) методов.

Humborg C. (h-индекс: 34), Anderson L. (h-индекс: 34), Bjork G. (h-индекс: 23), Morth C. M. (h-индекс: 29), Gustafsson B.G. (h-индекс: 27), Игорь Семилетов, профессор кафедры геологии и разведки полезных ископаемых ИШПР ТПУ и др.

Журнал: Global Biogeochemical Cycles (IF 4,655; Q1)

Статья: Циркуляция CO2 в системе вода-атмосфера вдоль центральной и внешней частей Восточно-Сибирского арктического шельфа как результат исследований постоянного потока CO2, а также молекулярных и изотопных параметров

Авторы статьи представили результаты масштабного исследования потоков углекислого газа (СО2) в системе вода-атмосфера в сезон таяния льдов в центральной и внешней частях морей Восточной Арктики. В течение семинедельной экспедиции проводилась беспрерывная запись концентраций CO2 в поверхностных водах и в воздухе (всего было зафиксировано 76 892 измерений).

САЕ «Космическое материаловедение»

Рашид Валиев, ассистент кафедры общей химии и химической технологии Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ (ИШНПТ), Sundholm D. (h-индекс: 41) и др.

Журнал: Physical Chemistry Chemical Physics (IF 4,123; Q1)

Статья: Оптические и магнитные свойства антиароматических порфириноидов

«Магнитные и спектроскопические свойства антиароматических карбахлоринов, карбатиапорфиринов и изофлоринов с четырьмя пи-электронами исследованы в рамках формализма теории функционала плотности и ab initio теории. Результаты вычисления показывают, что паратропический вклад в полный магнитно индуцированный ток обусловлен энергетически низколежащим магнитно дипольным электронным переходом. Таким образом, определена причина сильной антиароматичности данных молекул. Такие молекулы могут быть использованы в создании проводников и аккумуляторов, так как вещества, состоящие из данных молекул, обладают высокой электрической проводимостью», — сообщается в научной работе.

САЕ «Ядерные технологии для онкологии»

Роман Сурменев, доцент кафедры экспериментальной физики ИЯТШ, Мария Сурменева, старший научный сотрудник Лаборатории плазменных гибридных систем ИЯТШ, Ирина Грубова, инженер Лаборатории плазменных гибридных систем ИЯТШ, Роман Чернозем, инженер Лаборатории плазменных гибридных систем ИЯТШ, Baumbach T. (h-индекс: 31), Epple M. K. (h-индекс: 48) и др.

Журнал: Applied Surface Science (IF 3,387; Q1)

Статья: Высокочастотное магнетронное распыление гидроксиапатитовой мишени: сравнительное исследование политетрафторэтиленовых и титановых подложек

«Благодаря своим свойствам политетрафторэтилен (ПТФЕ) и титан нашли широкое применение в медицине, но данные материалы обладают не идеальными свойствами, из-за чего задача модифицирования их поверхности является актуальной. Метод высокочастотного (ВЧ) магнетронного распыления широко используется для создания ГА-покрытий на металлических подложках. Однако способность ВЧ-магнетронного распыления поддерживать низкую температуру во время осаждения предполагает возможность получения ГА-покрытия на полимерных подложках. Процесс получения ГА-покрытий на полимерных биоматериалах методом ВЧ-магнетронного распыления является слабо изученным. Хорошо известно, что состав покрытий, полученных данным методом, зависит от большого числа различных параметров, таких как давление, природа подложек, атмосфера в камере и т.д. Идея данного исследования об использовании химически разных подложек, таких как Ti и ПТФЭ, в одном цикле осаждения возникла из-за сложности процесса осаждения методом ВЧ-магнетронного распыления. Таким образом, данная работа направлена на исследование влияния параметров осаждения, таких как длительность осаждения и мощность магнетронного разряда, на химический и молекулярный состав осажденных покрытий на поверхности ПТФЭ и Ti подложек», — сообщают авторы исследования.

В своей работе ученые использовали мишень из чистого гидроксиапатита (ГА) для получения биосовместимых ГА-покрытий методом высокочастотного магнетронного распыления на поверхности подложек из политетрафторэтилена (ПТФЭ), которые были размещены на одном подложкодержателе с подложками из технически чистого титана (Ti). Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, рентгеновский фазовый анализ и инфракрасная спектроскопия с Фурье-преобразованием (FTIR) показали, что на поверхностях подложек вместо ГА-покрытия сформировалось покрытие, состоящее из карбоната кальция и фторида кальция.

«Согласно исследованиям сканирующей электронной микроскопии, поверхность ПТФЭ подложек подверглась травлению; в свою очередь топография поверхности Ti не изменялась. Результаты FTIR не выявили связи фосфатных групп после осаждения на рентгеновских энерго-дисперсионных спектрах на поверхности ПТФЭ подложек после осаждения наблюдались только пики кальция. Оксид фосфора (V), выделяющийся из мишени при распылении, мог быть откачан вакуумной системой, или процесс ионной бомбардировки препятствовал образованию фосфорсодержащих связей на поверхности подложек. Наблюдаемые результаты могут быть обусловлены эффектом перераспыления покрытий на поверхности за счет бомбардировки высокоэнергетическими отрицательно заряженными ионами (наиболее вероятно, кислорода или фтора), которые ускоряются до энергий эквивалентных катодному падению потенциала», — заключают ученые.

САЕ «Промышленная томография»

Татьяна Фурса, ведущий научный сотрудник Проблемной научно-исследовательской лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ (ИШНКБ), Денис Данн, научный сотрудник Проблемной научно-исследовательской лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников ИШНКБ ТПУ, Максим Петров, младший научный сотрудник Проблемной научно-исследовательской лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников ИШНКБ ТПУ.

Журнал: Construction and Building Materials (IF 3,169; Q1)

Статья: Оценка повреждений армированного бетона в процессе замораживания-оттаивания по параметрам электрического отклика на ударное воздействие

В статье исследуется повреждение армированного бетона под действием циклического замораживания-оттаивания в условиях солевой среды и предлагается метод оценки прочности связи арматуры с бетоном. Процедура оценки основана на измерении электрического отклика на ударное воздействие. Исследования проведены на образцах тяжелого бетона, армированных стальной и стеклопластиковой арматурой. Для оценки изменений, происходящих в измеренных сигналах в процессе циклического замораживания-оттаивания моделей армированного бетона, использовались различные типы обработки данных и математических расчетов, таких как: построение 3D-визуализации электрического отклика в амплитудной, частотной и временной области; карты спектральной плотности мощности сигнала в координатах «циклы» и «частота»; оценка смещения центра тяжести выбранной частотной области спектра  и определение коэффициента затухания энергии электрических сигналов на основе частотно-временного анализа.

«Результаты экспериментов показали, что по совокупности диагностических признаков можно судить о процессах повреждения армированного бетона в условиях комплексных климатических испытаний. Показана более высокая точность предложенного метода по сравнению с акустическим методом. Предложенный метод может быть использован для мониторинга эволюции повреждений в бетоне в условиях замораживания-оттаивания и при воздействии на него солевой среды», — подводят итог авторы научной стаьи.

Сергей Гнюсов, профессор кафедры оборудования и технологии сварочного производства ИШНКБ, Rostov V.V. (h-индекс: 26) и др.

Журнал: Journal of Alloys and Compounds (IF 3,133; Q1)

Статья: Сравнительное исследование ударно-волнового упрочнения и эволюции структуры в стали 304L и стали Гадфильда после облучения мегавольтным наносекундным релятивистским электронным лучом

В научной работе представлены результаты сравнительного исследования закономерностей и механизмов ударно-волнового упрочнения массивных (толщиной h = 6 и 9.3 mm) мишеней, изготовленных из аустенитных сталей 304L и Гадфильда. Для генерации ударной волны (УВ) ученые использовали релятивистский сильноточный электронный пучок (45 ns, 1.35 MeV, 3.41010 W/cm2), формируемый в ускорителе SINUS-7.

«Путем двумерного компьютерного моделирования нами было установлено, что в результате прямой абляции материала в мишенях из стали типа 304 генерировалась УВ-длительностью ~0.1 μs и амплитудой 20 GPa, а скорость деформирования материала в процессе затухания УВ по глубине мишени и ее отражения от свободной тыльной поверхности уменьшалась от ~2106 до ~4105 s–1. Экспериментально установлено, что при отсутствии тыльного откола (h=9.3 mm) УВ-нагружение обеих сталей приводит к немонотонному объемному упрочнению материала, которое характеризуется наличием трех слоев с повышенной микротвердостью: фронтального слоя с максимумом микротвердости на глубине 0.5-1 mm от дна лунки абляции, удовлетворительно согласующейся с тепловыми расчетами (heat-transfer calculations); промежуточного и тыльного слев. В стали 304L профили микротвердости и распределения доли сдвойникованных зерен по глубине согласуются между собой, в то время как в стали Гадфильда такая корреляция ограничивается фронтальным и промежуточным слоями. На основе микроструктурных исследований и анализа механизмов упрочнения показано, что в стали 304L как фронтальное, так и тыльное упрочнение в значительной степени связано с формированием новых внутрифазных границ за счет деформационного двойникования. В стали Гадфильда, в отличие от стали 304L, аномально высокий уровень тыльного упрочнения обусловлен преимущественно ростом плотности дислокаций, генерируемых под действием субмикросекундного знакопеременного (сжатие-растяжение) нагружения амплитудой ~3 GPa», — приводится в аннотации исследования. 

Заметили ошибку?
Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter