Разработка методик определения параметров массообмена в барботажном аппарате транспортной энергетической установки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Маловик Дмитрий Сергеевич

• Маловик Дмитрий Сергеевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Маловик Дмитрий Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОЙ И ЖИДКОЙ ФАЗ, РАСТВОРИМОСТЬ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

1.1 Диоксид углерода в контуре воздухонезависимой энергетической установки с электрохимическим генератором

1.1.1 Хранение в связанном виде

1.1.2 Сравнение реакций генерации

1.1.3 Влияние чистоты водородосодержащего газа на работу электрохимического генератора

1.2 Диоксид углерода в контуре воздухонезависимой энергетической установки с дизелем замкнутого цикла

1.3 Особенности реализации физической абсорбции диоксида углерода на борту морского подводного объекта

1.3.1 Соленость

1.3.2 Биогенные поверхностно-активные вещества

1.3.3 Растворенный диоксид углерода

1.4 Растворимость диоксида углерода в морской воде

1.4.1 Молекулярная диффузия

1.4.2 Турбулентная диффузия

1.5 Движение двухфазного потока

1.5.1 Движение отдельного пузырька

1.5.2 Межфазное взаимодействие

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПРОЦЕССОВ ФИЗИЧЕСКОЙ АБСОРБЦИИ ПРИ БАРБОТАЖЕ

2.1 Массообмен между фазами

2.2 Теплообмен между фазами

2.3 Влияние примесей в принимающей фазе на эффективность абсорбции

2.3.1 Влияние биогенных поверхностно-активных веществ

2.3.2 Влияние солености на относительную константу фазового равновесия

2.3.3 Влияние растворенного диоксида углерода на процесс массообмена

2.4 Динамика одиночного пузырька газа в объеме жидкости

2.4.1 Граничные размеры газового пузырька

2.4.2 Начальный диаметр газового пузырька

2.4.3 Движение пузырька в потоке жидкости

2.4.4 Деформация газового пузырька в процессе всплытия

2.5 Газосодержание и проскальзывание между фазами в объеме аппарата

2.5.1 Газосодержание и проскальзывание между фазами в объеме аппарата

2.5.2 Влияние наклона аппарата

2.6 Процессы дробления и коалесценции в изотропном потоке

2.7 Математическая модель степени очистки

2.8 Методика расчета гидродинамики и массообмена в барботажном объеме массообменного аппарата

2.9 Методика изменения степени очистки методом последовательных приближений

2.10 Применимость методик расчета для различных типов барботажных аппаратов

Выводы к главе

ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В МАССООБМЕННОМ АППАРАТЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСЧЕТНЫХ МЕТОДИК

3.1 Исследование влияния давления и температуры в массообменном аппарате на степень извлечения диоксида углерода

3.2 Исследование изменения относительного расхода морской воды на степень извлечения диоксида углерода

3.3 Исследование влияния коэффициента проскальзывания на процесс массообмена

3.4 Исследование влияния процессов коалесценции и дробления газовых пузырьков на массообмен

3.5 Исследование влияния содержания газа

Выводы к главе

ГЛАВА 4. ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ МЕТОДИК РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, РАСХОЖДЕНИЕ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ С РАСЧЕТНЫМИ

4.1 Неучет изменения диаметра пузырька газа при растворении диоксида углерода

4.2 Неучет распределения поверхностно-активных веществ по высоте барботажного аппарата

4.3 Неучет хемосорбции диоксида углерода в морской воде

4.4 Учет дробления и коалесценции

4.5 Подход к описанию двухфазного течения

4.6 Влияние наклона аппарата

4.7 Сравнение результатов работы алгоритма с экспериментальными данными

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ЛИСТИНГ АЛГОРИТМА В СРЕДЕ МАТИЬАВ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методик определения параметров массообмена в барботажном аппарате транспортной энергетической установки»

ВВЕДЕНИЕ

Идея использования источника энергии для обеспечения самостоятельного движения морских подводных объектов (МПО) и попытки её реализации можно проследить с появления самих подводных объектов. Точкой отсчёта можно считать разработки МПО Джевецкого 1878 года [1] и аналогов в других странах.

С начала данных разработок сразу же возникла потребность в обеспечении энергии как в надводном, так и в подводном положении морского транспорта. Помимо аккумуляторов с электродвигателем для подводного хода также появилась концепция единого двигателя для надводного и подводного хода, а именно воздухонезависимая энергетическая установка (ВНЭУ) [2] впервые используемая на МПО «Почтовый» проекта Джевецкого 1906 года [1, 2]. Вопрос реализации ВНЭУ на протяжении всей истории их развития решался по-разному. Первым вариантом стал МПО «Почтовый» проекта Джевецкого 1906 года [1,2]. В СССР были разработаны проекты двух экспериментальных МПО, Р-1 с энергетической установкой регенеративного единого двигателя особого назначения (РЕДО) и М-401 с энергетической установкой единого двигателя с химическим поглотителем известковым (ЕД-ХПИ) [3-5].

С появлением первых ядерных энергетических установок (ЯЭУ) в 1954 в США и в 1958 в нашей стране, дизель-электрические и ВНЭУ были вытеснены ЯЭУ в тех направлениях, где требовалась повышенная автономность [6]. Однако ввиду разработок щелочных топливных элементов в космической отрасли, использующих водород в качестве топлива и кислород в качестве окислителя, интерес к разработкам ВНЭУ начиная с 80-х годов, возрос [3, 4, 7]. С целью подтверждения принципиальной возможности создания и эффективного использования новой энергетики дизель-электрический МПО переоборудовали по проекту 613Э [3]. Полученные в ходе испытаний 1989 года результаты показали, что в сравнении с дизель-электрической энергетической установкой (ЭУ) МПО 613 проекта на малой скорости в 2 узла без подзарядки аккумуляторных батарей способные находиться под водой в течение около 7 суток, то МПО С-296 с электрохимическим генератором (ЭХГ) на скорости 2,5 узла обеспечивала

нахождение под водой в течении четырёх недель. Вспомогательная ВНЭУ с ЭХГ имела значительные габариты, обусловленные криогенным хранением кислорода и водорода [4].

В Германии с 1999 года эксплуатируются МПО с комбинированной ЭУ. Дизельной ЭУ для надводного хода, ЭХГ для подводного хода. Водород хранится в интерметаллидах основным недостатком которых является высокая цена, низкое хранимое количество водорода и снижение объема хранимого водорода вследствие циклической деформации интерметаллидов [8-11].

Концепция развития водородной энергетики до 2035 года, утвержденная распоряжением от 05 августа 2021 года № 2162-р рассматривает водород в качестве перспективного энергоносителя [12]. Применительно к судовым ЭУ водород может быть использован для получения энергии в ЭХГ с низкотемпературными топливными элементами [13-16], ввиду их приемлемых эксплуатационных характеристик и наибольшей суммарной наработке относительно других топливных элементов [7, 8, 17-19].

Интерес к водороду вызван высокой энергетической емкостью водорода [18, 19]. К негативным свойствам водорода относится низкая энергетическая плотность, текучесть, способность образовывать взрывоопасные смеси и существование орто- и параформ [20, 22, 23]. Данные особенности и относительно высокие требования к пожаровзрывобезопасности и массогабаритным характеристикам ЭУ и системы хранения приводят к тому, что в настоящее время отсутствует единое решение по выбору метода хранения водорода для использования в ЭХГ. Хранение водорода в связанном виде решает проблему свободного водорода и в ряде способов имеет преимущество в содержащемся водороде относительно массы системы хранения [7, 8]. Таким образом в случае ВНЭУ с ЭХГ, реакции окисления водорода на топливных элементах будет предшествовать процесс его генерации [7, 10, 22, 23]. Генерация водорода при использовании углеводородного топлива, обладающего относительно большим процентным содержанием водорода, сопровождается побочным продуктом реакции в виде диоксида углерода, негативно влияющего

на топливные элементы [17-19, 24] и поэтому требующего предварительной очистки водородосодержащего газа перед подачей в ЭХГ [7, 15, 25-27].

Помимо ВНЭУ с ЭХГ, диоксид углерода будет образовываться в ВНЭУ с дизелем замкнутого цикла (ДЗЦ), имеющем преимущество перед ЭХГ в более простой конструкции [7, 28, 29]. Принцип работы ДЗЦ по замкнутому циклу имеет два направления: повторное использование азота в качестве инертного наполнителя с добавлением к нему кислорода или постепенная замена азота диоксидом углерода, к которому добавляется кислород [7]. Однако оба способа требуют удаления диоксида углерода получаемого в процессе сгорания топлива [7, 13]. Процесс вымораживания, предложенный в ряде работ [7, 24] позволяет удалить из отработавших газов диоксид углерода, но для реализации удаления из контура ЭУ требует дополнительно систему сорбции [7].

Таким образом необходимость удаления диоксида углерода, образующегося в процессе работы ВНЭУ с ДЗЦ и ВНЭУ с ЭХГ, реализующей генерацию водорода из углеводородного топлива, предполагает наличие массообменного аппарата для удаления диоксида углерода из контура ЭУ. В данном массообменном аппарате в первом случае будет удалятся диоксид углерода из контура ДЗЦ с системой вымораживания, во втором, будет осуществляться очистка водородосодержащего газа. Процесс удаления может осуществляться следующими способами [30]:

- хемосорбция с использованием щелочных растворов;

- адсорбция в цеолитах;

- абсорбция в морской воде.

Однако хемосорбция и адсорбция подразумевают наличие дополнительного возимого сорбента, что негативно сказывается на массогабаритных характеристиках транспортной ЭУ в целом. Морская вода в качестве абсорбента диоксида углерода, имеет преимущество относительно цеолитов и щелочей, связанное с возможностью неограниченного ее получения и рост растворимости с ростом давления [31-36].

Конструктивно наиболее простым аппаратом реализующим физическую абсорбцию является абсорбер со сплошным барботажным слоем, но простота устройства будет сочетаться с сложным описанием физических процессов, протекающих в объеме массообменного аппарата реализующего удаление диоксида углерода, поскольку на процессы гидродинамики и массообмена в аппарате, использующем морскую воду помимо изменения растворимости, с изменением температуры и давления [32], будут сказываться примеси, имеющиеся в составе морской воды и изменяющиеся условия работы, характерные для транспортной ЭУ [37-44].

Расчетные методики, позволяющие исследовать параметры процессов, всегда были инструментом при проектировании энергетического оборудования. Данное обстоятельство обусловлено постоянной потребностью в достоверности и точности прогнозирования протекающих процессов и их результатов, при выборе тех или иных проектных решений. В разные годы в разработках транспортных ЭУ и систем, для морских объектов принимали участие известные в своих областях знаний специалисты и ученые, как Абрамов Э.Ш., Арсентьев А.С., Архипов А.В., Аршинов А.Н., Бакуменко Л.Г., Балакин А.В., Берденников А.А., Бойков В.П., Болодьян И.А., Губанов Ю.А., Душин Ю.К., Дядик А.Н., Енгошин В.В., Ефимов

A.В., Живулько С.А., Жиров В.П., Замуков В.В., Зинин В.И., Зосимов В.А., Иванов Р.А., Калинин А.Г., Калмыков А.Н., Касимов О.Г., Кириллов В.А., Кожемякин В.В., Коровин Н.В., Ландграф И.К., Лафер Р.И., Лидоренко Н.С., Ляпидов К.С., Минеев Ю.К., Никифоров Б.В., Петров С.А., Половинкин В.Н., Порембский В.И., Прохоров Н.С., Разин А.Ф., Русанов В.Р., Сайданов В.О., Сидоренков Д.В., Синченко Ю.Н., Симонов Р.И., Скачков Ю.В., Соколов В.С., Стихин А.С., Сурин С.Н., Терешкевич В.О., Тимофеев С.В., Туманов В.Л., Ушаков В.Г., Фатеев В.Н., Федотов П.А., Филин Н.В., Фролов В.А., Хорошев

B.Г., Худяков С.С., Шаманов Н.П., Янкевич А.И., Ясаков Г.С. и др. Однако в ходе анализа научно-технической литературы [7, 25, 30, 45-57], по совокупности критериев, характерных для массообменных аппаратов, использующих морскую воду в качестве абсорбента, и работающих в составе транспортной ЭУ, таких как:

1. Учет свойств морской воды и содержащихся в ней примесей.

2. Реализация конвективной диффузии в барботажном объеме.

3. Изменяющиеся условия работы и необходимость поддержания требуемой степени очистки.

Установлено отсутствие методик определения параметров процессов в массообменном аппарате, в условиях работы транспортной ЭУ, с учетом изменяющихся параметров внешней среды, свойств морской воды и их влияния на динамику двухфазных процессов.

В связи с вышеизложенным целью диссертационной работы является разработка методик, позволяющих определять параметры процессов гидродинамики и массообмена при барботаже, с учетом свойств морской воды и содержащихся в ней примесей, в условиях изменения давления и температуры и необходимости поддержания требуемой степени очистки, применительно к транспортной энергетической установке.

Направление исследований в диссертационной работе соответствует паспорту специальности 2.5.20 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные) пункту 1: рабочие процессы в судовых энергетических установках (СЭУ), главных и вспомогательных элементах СЭУ, а также в энергетических комплексах и системах судна, включая гидродинамические и тепловые расчеты и экспериментальные исследования.

Задачи диссертационной работы:

1. Проведение анализа условий работы массообменного аппарата характерных для транспортной энергетической установки и особенностей использования морской воды в качестве абсорбента.

2. Проведение анализа существующих моделей массообмена, движения газожидкостных смесей учитывающих проскальзывание между фазами, взаимодействие дискретных частиц и свойства фаз.

3. Разработка методик расчета гидродинамики и массообмена в барботажном объеме массообменного аппарата с морской водой в качестве абсорбента в условиях работы транспортной энергетической установки.

4. Создание алгоритма на основе методик.

5. Сравнение результатов работы алгоритма с существующими экспериментальными данными.

Теоретические и методологические основы и методы исследования

В работе использован комплекс современных методов описания динамики газожидкостных потоков, массообмена, дробления и коалесценции дисперсных частиц, линейный масштаб турбулентности, с опорой на фундаментальные исследования Арманда А.А., Кутателадзе С.С., Колмогорова А.Н., Лаптева А.Г., Левича В.Г., Нигматулина Р.И., Рамма В.М., Стыриковича М.А.

Степень достоверности результатов

Достоверность полученных результатов подтверждается известными теоретическими моделями, сходимостью результатов расчетного исследования с известными экспериментальными исследованиями. Опубликованные результаты согласуются с известными экспериментальными данными и дополняют их.

Степень разработанности темы диссертации

По полученным результатам можно выделить следующие аспекты научной новизны:

1. На основе анализа особенностей использования морской воды в качестве абсорбента определено, что на процесс удаления диоксида углерода будут оказывать влияние характерные для морской воды примеси солей, растворенный диоксид углерода и биогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ), в котором лимитирующим фактором будет наличие растворенного диоксида углерода.

2. Разработана методика определения параметров гидродинамики и массообмена при барботаже, где произведено математическое описание следующих параметров: газосодержания, коэффициента проскальзывания, среднего диаметра газового пузырька, влияния относительного расхода абсорбента, конвективной диффузии, локальной ламинаризации потока, граничных условий, дробления и коалесценции дискретных частиц, с учетом свойств морской воды и изменяющихся давления и температуры.

3. Разработана методика поддержания требуемой степени очистки методом последовательных приближений по расходу абсорбента в условиях изменяющихся давления и температуры, характерных для транспортной энергетической установки, с учетом естественного растворенного диоксида углерода.

Научно-техническая задача, решаемая в диссертации заключается в разработке методик, предназначенных для расчета гидродинамики и массообменных процессов, реализуемых при физической абсорбции диоксида углерода с учетом свойств и примесей морской воды и условий характерных для транспортной энергетической установки.

Теоретическая и практическая значимость работы состоит в том, что ее результаты могут быть применены при разработке судового энергетического оборудования использующего физическую абсорбцию для удаления диоксида углерода.

Научное (теоретическое) значение работы заключается в сравнении методик определения массообменных процессов в условиях изменяющихся параметров фаз, с существующими экспериментальными данными

На защиту выносятся:

1. Математическая модель процесса очистки газовой смеси при барботаже, отличающаяся учетом свойств морской воды и особенностей работы транспортной энергетической установки.

2. Методика расчета гидродинамики и массообмена в барботажном объеме массообменного аппарата с морской водой в качестве абсорбента, в транспортной энергетической установке.

3. Методика расчета поддержания требуемой степени очистки газа на выходе из барботажного объема.

4. Алгоритм расчета процессов гидродинамики и массообмена с изменением степени очистки методом последовательных приближений по расходу абсорбента.

5. Результаты сравнения расчетных и экспериментальных данных.

Апробация результатов. Результаты работы были представлены на 6 конференциях: «Перспективы морской техники» (Санкт-Петербург, 2023); «Современные проблемы экологии» (Тула, 2025); «Актуальные проблемы морской энергетики» (Санкт-Петербург, 2023, 2024, 2025); «ВОКОР-2023» (Санкт-Петербург, 2023).

Также основные положения работы обсуждались на семинаре кафедры судовой ядерной и водородной энергетики (СПбГМТУ). Использовались при подготовке технической документации по результатам совещаний специалистов АО «Концерн «НПО «Аврора» и ВУНЦ ВМФ «ВМА».

Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «СПбГМТУ» на кафедре теплофизических основ судовой энергетики, при разработке конструкторской документации приборов газового контроля в АО «НПО «Сервэк», при оценке технических требований к приборам газового анализа при эксплуатации в условиях судового оборудования АО «НПО «Прибор», что отражено в соответствующих актах (Приложение Б).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 работах, 6 в изданиях, рекомендованных ВАК России, одна в издании перечня РИНЦ. Доля автора в работах составляет от 60 до 100 %.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографии и двух приложений. Общий объем диссертации 138 страниц, включая 46 рисунков. Библиография включает 141 наименование.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОЙ И ЖИДКОИ ФАЗ, РАСТВОРИМОСТЬ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

1.1 Диоксид углерода в контуре воздухонезависимой энергетической установки с электрохимическим генератором

ЭУ с ЭХГ имеют преимущество перед другими типами ВНЭУ, вызванное отсутствием движущихся частей и относительно высоким КПД. Структурная схема ЭУ представлена на рисунке 1. 1.

Рисунок 1.1 - Структурная схема ЭУ с ЭХГ Ввиду низких рабочих температур и относительно низкого содержания драгоценных металлов одними из перспективных топливных элементов являются топливные элементы с твердополимерным электролитом [57].

Криогенное хранение кислорода технически отработано, однако несмотря на значительные как теоретические, так и экспериментальные данные, в настоящее время отсутствует единый способ хранения водорода, что вызвано его физико-химическими свойствами [7]. В связи с этим выбор способа хранения водорода также будет влиять на системы подготовки и подачи водорода в составе ЭУ. Ряд способов предполагает наличие системы генерации водорода, подразумевающее хранение водорода в связанном виде и процесс его извлечения, для последующей реакции на топливных элементах. Интерес к хранению водорода в связанном виде вызван большей пожаровзрывобезопасностью и сравнительно высоким выходом водорода.

1.1.1 Хранение в связанном виде

Можно выделить следующие способы генерации водорода с использованием органических веществ:

1. Паровая конверсия углеводородного топлива.

2. Автотермический риформинг углеводородного топлива

3. Пиролиз метана.

4. Гидрирование-дегидрирование ароматических углеводородов.

1.1.1.1 Паровая конверсия. Паровая конверсия углеводородного топлива для получения водорода осуществляется в два этапа, в первом, в ходе реакции происходит конверсия углеводородов, в общем виде протекающая по следующим реакциям [20]:

СпН2п+2 + пН20(пар) ^ пСО + (2п + 1)Н2 + Q, (1.1)

СпН2п+2 + 2пН2О(пар) ^ пСО + 2п Н2 + Q, (1.2)

СпН2п + пН2О(пар) ^ пСО + 2п Н2 + Q. (1.3)

Во втором этапе реализуется конверсия оксида углерода в процессе «реакции сдвига», протекающая по следующей реакции:

СО + Н2О(пар) ^ СО2 + Н2. (1.4)

В ходе первого этапа равновесная концентрация пропорциональна температуре, давлению процесса и соотношению пар-углеводород в начальной концентрации. Выход водорода на моль израсходованного пара наибольший для СН4 и снижается с увеличением содержания углерода в молекуле. Степень конверсии для метана близка к единице при температуре от 800 до 900°С [58].

Процесс конверсии оксида углерода проходит при температурах от 200 до 300°С под давлением в присутствии катализатора с избытком пара [7].

Интерес представляет использование в качестве сырья дизельного топлива [15], тогда конверсия будет протекать по следующей реакции:

С7Н16 + 14Н2О(пар) ^ 7СО2 + 22Н2. (1.5)

1.1.1.2 Автотермический риформинг. Автотермическая конверсия углеводородов является совмещенным процессом и включает в себя парциальное

окисление углеводородного топлива и паровой риформинг. В этом случае сначала реализуется экзотермическая реакция парциального окисления, теплотой которой поддерживается эндотермическая реакция парового риформинга. В общем виде реакция для метанола проходит по следующей реакции [59]:

СН3ОН + Н2О(пар) ^ СО2 + 3Н2. (1.6)

При автотермической конверсии водяной пар выполняет функции реагента при протекании парового риформинга и предотвращения сажеобразования при парциальном окислении [60], причем процесс проводится при температурах от 300 до 400 °С.

1.1.1.3 Пиролиз углеводородов. В процессе пиролиза происходит прямое термическое разложение углеводородного сырья на углерод и водород. Для метана в общем виде реакция проходит по следующей реакции [61]:

СН4 ^ С + 2Н2. (1.7)

Реакция проводится при температуре 800 °С, с применением катализаторов. При более высоких температурах реакция может проходить без катализатора [22].

1.1.1.4 Гидрирование-дегидрирование ароматических углеводородов. Недостатком рассматриваемых реакций (1.4), (1.6), (1.7) являются получаемые побочные продукты в виде углерода и его окислов, негативно влияющих на характеристики ЭХГ [17-19, 24] и вследствие этого требующие дополнительно к системе генерации систему удаления, что негативно сказывается на массогабаритных характеристиках ВНЭУ. Использование реакций гидрирования-дегидрирования ароматических углеводородов [61-63], позволяют генерировать водород без образования побочных продуктов, что увеличивает ёмкость по водороду.

Энергетически эффективными являются органические соединения с более низкими энтальпиями поглощения и выделения водорода, которые требуют более низкие температуры дегидрирования [63]. В число этих соединений входит толуол-метилциклогексан.

В общем виде процесс гидрирования толуола протекает по следующей реакции:

С6Н5СНз+ 3Н2~ СНзСбНц. (1.8)

Преимуществом использования метилциклогексана (МЦГ) в качестве сырья для генерации водорода является возможность его получения в нефтехимическом производстве и дальнейшая транспортировка для загрузки в МПО. В работе [64], приведен метод гидрирования толуола с получением по схеме, представленной на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Получение МЦГ [64] Реакция дегидрирования МЦГ непосредственно на борту, в общем виде будет проходить по следующей реакции:

СНзСбНп ^ СбН5СНз + ЗН2. (1.9)

Преимуществом данной реакции является отсутствие побочных продуктов реакции и возможность повторного использования толуола при его гидрировании [64, 65].

1.1.2 Сравнение реакций генерации

Хранение водорода в связанном виде и последующая его генерация на борту МПО имеет преимущество ввиду лучшей взрывопожаробезопасности.

Недостатком этого способа является необходимость затрат энергии на извлечение водорода из носителя. По этой причине имеется необходимость учета энергозатрат на собственные нужды системы генерации водорода [21, 66].

Для нахождения энергозатрат на образование водорода, был определён расход энергии на реализацию химических реакций: 1. Паровой конверсии дизельного топлива.

2. Автотермического риформинга метанола.

3. Пиролиза метана.

4. Дегидрирования МЦГ.

Определён удельный расход энергии на реакцию одного килограмма водорода по закону Гесса и его следствия.

Было принято, что энергия экзотермического процесса паровой конверсии оксида углерода (1.4) полностью идёт на обеспечение эндотермической реакции конверсии дизельного топлива.

При среднем удельном расходе реагентов для выработки 1 кВт ч, 0,054 кг/(кВтч) для водорода и 0,43 кг/(кВтч) [34] для кислорода на ЭХГ, удельный расход реагентов для рассматриваемых реакций, будет различаться. Вопрос рассмотрен в работе [67], автор диссертации является соавтором, авторская доля 70 %, результаты представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - масса реагентов для генерации 1 кг водорода для разных способов получения

Способ получения водорода Удельный расход энергии на реакцию, кДж/кг Масса реагентов, требуемых для выработки энергии в ЭХГ, кг

Н2 О

Паровая конверсия дизельного топлива (1.5) 9167 0,137 1,095

Автотермический риформинг метанола (1.6) 4416 0,066 0,527

Пиролиз метана (1.7) 9461 0,142 1,130

Дегидрирование МЦГ (1.9) 9620 0,144 1,149

Анализ таблицы показывает, что самым затратным способом является дегидрирование МЦГ [67], паровая конверсия дизельного топлива и автотермический риформинг метанола имеют меньший удельный расход энергии на реакцию, однако получаемый в процессе риформинга метанола и паровой конверсии водородосодержащий газ будет содержать примеси в виде окислов углерода.

1.1.3 Влияние чистоты водородосодержащего газа на работу электрохимического генератора

Наличие диоксида углерода в продуктах генерации, будет оказывать влияние на работу ЭХГ. В работе [18] представлено исследование влияния диоксида углерода на работу щелочного генератора. Продемонстрировано снижение характеристик топливных элементов, вызванное карбонизацией щелочного электролита с течением времени. На работу твердополимерного электролита оказывает влияние карбонизация, вызванная оксидом углерода, что представлено в работе [27].

Помимо карбонизации, наличие примесей в водородосодержащем газе оказывает влияние на электродвижущую силу электрохимического элемента, определяемую уравнением [21]:

Еэ = Е0+— \п(1у,- 1пР; -IV,- 1пР; ), (1.10)

кт

п^ 1 пр 1 исх ) исх ) пр

?0

где Е0 - стандартная ЭДС элемента, В; И - универсальная газовая постоянная, Дж/(мольК); Т - температура, К; п - число моль-эквивалентов на 1 моль превращенного вещества; F -постоянная Фарадея, 96500 Кл/моль-экв; V,- , V,- -

■> пр 1 исх

стехиометрические коэффициенты ]-го вещества продуктов реакции и исходных веществ соответственно; А , А - относительное давление, равное отношению

■> исх ■> пр

давления выраженного в килопаскалях к 101,3 кПа, для исходных продуктов и продуктов реакции, Па.

Таким образом, в условиях отсутствия реакции карбонизации электролита, снижение парциального давления водорода, вызванное увеличением доли примесей будет негативно влиять на электродный потенциал ЭХГ, что приводит к необходимости предварительной очистки водородосодержащего газа перед подачей на топливные элементы.

Помимо очистки водородосодержащего газа путем удаления диоксида углерода из контура ВНЭУ с ЭХГ, удаление диоксида углерода также реализуется в контуре ДЗЦ.

1.2 Диоксид углерода в контуре воздухонезависимой энергетической установки с дизелем замкнутого цикла

Обеспечение ДЗЦ окислителем для сгорания топлива и необходимость удаления отработавших газов из контура ЭУ решаются различными способами, которые наиболее подробно рассмотрены в работах [7, 67, 68]. Среди данных способов:

1. ДЭУ ЗЦ с гидролизным способом подготовки искусственной газовой смеси (ИГС), на основе термолизного способа генерации кислорода. Схема представлена на рисунке 1.3.

2. ДЭУ ЗЦ на основе криогенного хранения кислорода и вымораживания диоксида углерода.

Рисунок 1.3 - Принципиальная технологическая схема ВНЭУ с гидролизным способом подготовки ИГС [7]. 1 - дизель; 2 - форсуночная камера; 3 - прямоточный распыливающий абсорбер; 4 - насос перекачки отработавшего раствора; 5, 12 фазовые разделители; 6 - бункеры-

реакторы; 7 - ресивер кислорода; 8 - ресивер кислорода и щелочного раствора; 9 - насос подачи щелочного раствора; 10 - емкость для сбора отработавшего раствора; 11 - охладитель-промыватель ИГС; 13 ресивер ИГС; 14 - насос подачи технологической воды; 15 - емкость запаса воды; 16 - охладитель технологической воды; 17 - насос забортной воды; 18 - баллон

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Маловик Дмитрий Сергеевич, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Крылов А.Н. Мои воспоминания. - 9-е изд., перераб. и доп. СПб.: Политехника, 2003. - 510 с.

2. Роль российской науки в создании отечественного подводного флота / под общ ред. А.А. Саркисова; [сост. А.А. Саркисов]; РАН. - М.: Наука, 2008. -654 с.

3. Отечественные подводные лодки. Проектирование и строительство. Под общей редакцией акад. В.М. Пашина. - СПб,: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2004. 420 с.

4. Баданин В.А. Подводные лодки с единым двигателем. - Санкт-Петербург: Гангут, 1998. - 288 с.

5. Чернышов Е.А., Романова Е.А., Романов А.Д. Развитие воздухонезависимых энергетических установок подводных лодок // Санкт-Петербург: Вестник ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, 2015. - Вып. 5(33). - С.140-152.

6. Филипповых Д.Н. У истоков создания первой советской атомной субмарины // Военный Академический Журнал, 2015. - Вып. 4 (8). - С. 93-100.

7. Дядик, А.Н. Корабельные воздухонезависимые энергетические установки / А.Н. Дядик, В.В. Замуков, В.А. Дядик. - Санкт-Петербург: Судостроение, 2006. - 424 с.

8. Электрохимические энергетические установки для объектов Вооруженных сил Российской Федерации : монография / В. О. Сайданов, И. К. Ландграф, О. В. Савченко. - Санкт-Петербург : Крыловский гос. науч. центр, 2022. - 259 с.

9. Аваков В.Б., Хайров Д.А., Ландграф И.К., Живулько С.А. Создание первого отечественного моноблочного конвертора углеводородного топлива с отбором водорода из зоны реакции для энергоустановок на топливных элементах: Труды Крыловского государственного научного центра. - 2019, 2(388), с. 112-122.

10. Яковлев Ю.А. Параметрическая неустойчивость материалов, накапливающих водород, при циклическом механическом нагружении / Нижний

Новгород: Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011. -Вып. 4(4). - С. 25-26.

П.Скрябина Н.Е., Спивак Л.В., Шеляков А.В. Влияние водорода на ползучесть и электросопротивление быстрозакалённых сплавов системы Ть№-Си-Ш-7г / Пермь: Вестник Пермского университета, 2006. - Вып. 1. - С. 83-86.

12. Об утверждении Концепции развития водородной энергетики в Российской Федерации: Распоряжение Правительства РФ от 5 августа 2021 г. № 2162-р. - 2021. 23 с.

13. Филиппов, С. П. Водородная энергетика: перспективы развития и материалы / С. П. Филиппов, А. Б. Ярославцев. - М.: Успехи химии, 2021 г. -Вып. 90(6). - С. 627-643.

14. Алексин, Е.Н. Способы хранения и получения водорода на подводной лодке: дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук 05.08.05 / Алексин Е.Н. - Санкт-Петербург, 2013. - 204 с.

15. Ченцов, М. С. Концепция установки получения водорода риформингом дизельного топлива в составе атмосферонезависимой энергетической установки с электрохимическими генераторами для неатомной подводной лодки / М. С. Ченцов, В. С. Соколов, Н. С. Прохоров. - Саров: Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», 2006 г. - Вып. №11(43). - С 3946.

16. Арсентьев, А.С. Создание ВНЭУ для отечественного ВМФ / А. С. Арсентьев, Н. С. Прохоров, С. С. Худяков, А. И. Янкевич. - Санкт-Петербург: Морской сборник, 2020. - Вып. 8(2081). - С. 79-83.

17. Бегунов Р. С., Валяева А. Н. Твердополимерные электролиты для топливных элементов: строение и свойства / Башкирский химический журнал. 2012. Том 19. № 4. С. 119-139.

18. Карбонизация и декарбонизация щелочных матричных топливных элементов / Д. Г. Кондратьев, В. И. Матренин, А. Т. Овчинников [и др]. -Саратов: Электрохимическая энергетика, 2009. - Т. 9. - Вып. №2. - С. 110-112.

19. Козлов С. И., Фатеев В. Н. Топливные элементы с твердым полимерным электролитом. Транспорт на альтернативном топливе. 2016 г., № 4 (52), С. 44 - 55.

20. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение; Справ. Изд. / Д. Ю. Гамбург, В П. Семенов, Н. Ф. Дубовкин, Л. Н. Смирнова. - М.: Химия, 1989 г. - 672 с.

21. Николаев О. С. Водород и атом водорода: справочник физических параметров. - Москва: Ленанд, 2006. - 47 с.

22. Проблемы аккумулирования и хранения водорода / В. Н. Фатеев [и др]. Chemical problems, 2018. - Вып. № 4 (16). - С. 453-483.

23. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 264 с.

24. Козлов С.И., Фатеев В.Н. Водно-щелочные топливные элементы / Транспорт на альтернативном топливе, 2016. - Вып. 3(51). - С. 41-49.

25. Иванов Р.А., Копытов Ю.В., Струев В.П. Судовые системы утилизации продуктов сгорания углеводородного топлива. Труды Крыловского государственного научного центра. 2018; 386(4): 133-138.

26.Определение возможности вымораживания двуокиси углерода в воздухонезависимой энергоустановке с ЭХГ-генератором Бакуменко Л.Г., Дядик А.Н., Ларионов М.В., Левицкий А.Л., Сурин С.Н., Худяков С.С. Системы управления и обработки информации. 2017. № 4 (39). С. 12-16.

27. Фатеев В.Н., Лютикова Е.К., Амаделли Р. Окисление CO на платине, включенной в композиционные электродв на основе твердого полимерного электролита // Электрохимия, 1999 г. - Т. 35. - № 12. - 196 с.

28. Хоанг, Куанг Лыонг. Воздухонезависимые энергетические установки на основе двигателей Стирлинга / Куанг Лыонг Хоанг. — Молодой ученый. 2020. — № 38 (328). — С. 19-24.

29. Замуков В. В., Сидоренко Д. В., Михайлов В. А. Устройство для удаления углекислого газа. Патент Российской Федерации RU2615042C1.

30. Лаптев А. Г., Конахин А. М., Минеев Н. Г. Теоретические основы и расчет аппаратов разделения гомогенных смесей. М.: Теплотехник, 2011 г. - 424 с.

31. Намиот А.Ю. Растворимость газов в воде: Справочное пособие. - М.: Недра, 1991. - 167 с.

32. Намиот А.Ю., Бондарева М.М. Растворимость газов в воде под давлением. - М.: Гостоптехиздат, 1963.

33. Переверзева С. А., Коносавский П. К., Тудвачев А. В., Хархордин И. Л. Захоронение промышленных выбросов углекислого газа в геологические структуры. - 2014 г. Сер. 7, Вып. 1, - С. 5 - 21.

34. Новоселов А. Г., Тишин В. Б., Дужий А. Б. Справочник по молекулярной диффузии в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость. В кн.: Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. Ч. II. - СПб: НПО «Профессионал», 2006. - 91 с.

35. Лапшин В.И., Волков А.Н., Шафиев И.М. Коэффициент сжимаемости газов и газоконденсатных смесей: экспериментальное определение и расчеты. Актуальные вопросы исследований пластовывх систем месторождений углеводородов. Часть 1. Дата С. 120-129.

36. Ахметова В. Р., Смирнов О. В. Улавливание и хранение диоксида углерода - проблемы и перспективы. Башкирский химический журнал, 2020 г., Т. 26, №3, С. 103 - 116.

37. Архипкин В.С., Добролюбов С.А. Океанология. Физические свойства морской воды. - М.: МАКС Прес, 2005. - 216 с.

38. Егоров Н.И. Физическая океанография. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974. - 450 с.

39. Физика океана. Богородский В. В., Гусев А. В., Доронин Ю. П., [и др]. -Ленинград: Гидрометеоиздат, 1978 г. - 287 с.

40. Иванов В.А., Показеев К.В., Совга Е.Е. Загрязнение ми-рового океана. М.: МАКС Пресс, 2006. - 146 с.

41. Романкевич Е.А., Ветров А.А., Пересыпкин В.И. Орга-ническое вещество мирового океана. М.: Геология и геофизика, 2009. т. 50, № 4, С. 401411.

42. Малинин В.Н., Образцова А.А. Изменчивость обмена углекислым газом в системе океан-атмосфера. Санкт-Петербург: Terra Humana, 2011. - №4. С. 220226.

43. Richard E. Zeebe and Dieter Wolf-Gladrow CO2 in seawater: equilibrium, kinetics, isotopes. Elsevier Oceanography Series, 65. 341 p.

44. Проблема идентификации источников пленочных загрязнений в каспийском море Островская Е.В. [и др.] М.: Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2014. №12. С. 13-16.

45. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. Изд. 2- перераб. и доп. - М.: Энергия, 1976. - 296 с.

46. Рамм В. М. Абсорбция газов/ В. М. Рамм. - М.: Химия. 1974. - 656 с.

47. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей: инженерные методы расчета : Пер. с польск. / Под ред. чл.-кор. АН СССР П. Г. Романкова. - Москва; Ленинград: Химия, 1966. - 535 с.

48. Флореа О., Смигельский О. Расчеты по процессам и аппаратам химической технологии / Пер. с рум. З. М. Хаимского; Под общ. ред. д -ра техн. наук, проф. С. З. Кагана. - М.: Химия, 1971. - 448 с.

49. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Гос. изд.-во. физ.-мат. литературы, 1959. - 699 с.

50. Лаптева, Е.А. Гидродинамика барботажных аппаратов / Е.А. Лаптева, А.Г. Лаптев. - Казань: Центр инновационных технологий, 2017. -190 с.

51. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Т. 1,2. - М.: Наука, 1987.

52. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Теоретические основы и моделирование процессов разделения веществ. Казань: Изд-во Казанск. Ун-та, 1993. 437 с.

53. Соколов В.Н. Газожидкостные реакторы / В.Н. Соколов, И.В. Доманский. Л.: Машиностроение, 1976.

54. Тарат Э. Я., Мухленов И.П., Туболкин А.Ф. и др. / Пенный режим и пенные аппараты. Монография под ред. Мухленова И.П., проф. Э. Я. Тарата. Л.: "Химия", 1977. 304 с.

55. Шарапов В.И., Сивухина М.А., Декарбонизаторы / Ульян. Гос. Техн. Ун -т. Ульяновск: УлГТУ, 2000. 204 с.

56. Островский Г.М. Прикладная механика неоднородных сред. СПб.: Наука, 2000. 359 с.

57. Сайданов В.О., Михайлов А.К., Ландграф И.К. Энергетические установки на базе топливных элементов // Новости электротехники. - № 5 (47), 2007. - с. 2-5, № 6 (48), 2007. - c.27- 29.

58. Переработка нефти. ИТС 30. -2017 г. - 643 с.

59. Мурзин П. А. Сравнительный анализ парового и автотермического риформинга природного газа для производства водорода / П. А. Мурзин, Г. Е. Масленников, А. Ф. Рыжков // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве : сборник докладов X Всероссийской научно -практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных (ТИМ'2022) с международным участием (Екатеринбург, 19-20 мая 2022 г.). — Екатеринбург: УрФУ, 2022. — С. 111-114.

60. Коробцев, С. В. Производство водорода из органического сырья / С. В. Коробцев, М. Ф. Кротов, В. Н. Фатеев [и др]. - М.: Транспорт на альтернативном топливе, 2013. - Вып. № 6 (36). - С. 10-14.

61. Pure hydrogen production from methylcyclohexane using a new high performance membrane reactor / Ferreira-Aparicio Paloma, Rodriguez-Ramos Inmaculada, Guerrero-Ruiz Antonio. Chem. Commun, 2002. № 18, p.p. 2082 - 2083.

62. Каленчук, А. Н. Гетерогенно-каталитические реакции гидрирования-дегидрирования полициклических углеводородов как основа для хранения химически связанного водорода и его выделения: дис. на соиск. уч. степ. д -ра. хим. наук 02.00.15 / Каленчук А. Н. - М., 2021. - 377 с.

63. Пат.№ 2304462 Российская Федерация, МПК B01J 7/00 C0B 3/26 B01J 23/38. Материалы для хранения водорода на основе каталитических композитов и способ хранения водорода в каталитических композитных системах на основе реакций гидрирования - дегидрирования ацетиленовых соединений / Тарасов А. Л., Кустов Л. М., Богдан В. И., Кустов А. Л.; заявитель и патентообладатель ООО «Энвайрокет». - № 2005130341/04; заявл. 30.09.2005; опубл. 20.08.2007, Бюл. № 23.

64. Пат.№ 2012137108 Российская Федерация, МПК C01B 3/00. Способ производства водорода, предназначенного для хранения и транспортировки / Окада Е., Саито М., Вакамацу С., Симура М.; заявитель и патентообладатель

Тийода Корпорейшн (ЛР). - № 2012137108/05; заявл. 24.03.2011; опубл. 10.05.2014, Бюл. № 13.

65. ГОСТ 5789-78 Реактивы. Толуол. Технические условия. Дата введения 1979-01-01 / Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. - Изд. официальное. - Москва: Стандартинформ, 2008. - 6 с.

66. Дубинин, А.М. Энергетическая эффективность ряда способов получения водорода / Г.Р. Кагарманов, А.В. Финк. - Иваново: Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология, 2009. - том 52 (2). - С. 54-56.

67. Маловик Д.С. Генерация водорода с использованием органических носителей на борту морских подводных объектов / Д.С. Маловик, А.Н. Дядик, С.Н. Бударин, М.А. Кича. - Морской Вестник, 2024. - № 1 (89). - С. 62-64.

68. Замуков В.В., Сидоренков Д.В. Развитие воздухонезависимых энергетических установок неатомных подводных лодок. СПб, АО "СПМБМ "Малахит", 2023. 120 с.

69. Энергетика морских подводных объектов большой дальности: моография / А.Н. Дядик, А.В. Балакин, Н.П. Малых. - Санкт-Петербург: Изд-во СПбГМТУ, 2024. 274 с.

70. Балакин А.В., Богданов Д.С., Дядик А.Н. Технология отработки систем управления блоком очистки воздухонезависимой энергетической установки с использованием имитационного моделирующего комплекса// Морские интеллектуальные технологии. СПб, №4 (30). Т. 2. 2015. С. 52 - 56.

71. Кобзарь Ю. Н., Алехина М. Б. Влияние предварительной подготовки цеолитов на их адсорбционные свойства по диоксиду углерода. Успехи в химии и химической технологии, 2007 г. - С 72-74.

72. Акулов А. К. Особенности процессов в установках адсорбционного разделения воздуха // Технические газы, 2007 г., №6, С. 39 - 42.

73. Рейтер П.А., Ануров С.А. Влияние условий термической подготовки цеолитов на адсорбцию паров воды / Успехи в химии и химической технологии, 2008. Т. 22. № 9(89). С. 84-86.

74. Очистка газовых выбросов в целлюлозно-бумажной промышленности / Г. Г. Братчиков. - Москва : Лесн. пром-сть, 1989. - 254 с.

75. Производство аммиака / [В. П. Семенов, Г. Ф. Киселев, А. А. Орлов и др.]; Под ред. В. П. Семенова. — Москва : Химия, 1985. — 365 с.

76. Поляков Ю.А. Производство сульфатной целлюлозы. — Москва : Лесная промышленность, 1979. — 376 с.

77. Старкова А.В., Махоткин А.Ф., Балыбердин А.С., Махоткин И.А. Закономерности кинетики химических реакций, протекающих при хемосорбции углекислого газа щелочными растворами, и разработка высокоэффективного аппарата для интенсификации процесса / Вестник технологического университета. 2011, в.15, С.62-70.

78. Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке / Д.И. Орочко, А.Д. Сулимов, Л.Н. Осипов. - М.: Химия, 1971 г. - 352 с.

79. ГОСТ 222-95. Метанол технический. Технические условия.

80. Справочник химика : [в 3 т.] / [ред. коллегия: чл. -кор. АН СССР Б. П. Никольский (глав. ред.) и др.]. Т. 3 Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы. — Москва : Госхимиздат, 1964. — 1005 с.

81. Батырев А.Н., Кошеверов В.Д., Лейкин О.Ю. Корабельные ядерные энергетические установки зарубежных стран. СПб.: Судостроение, 1994.

82. Гордеев В.А., Яковлев Г.В. Энергетические установки подводных лодок с дизелем замкнутого цикла // Судостроение за рубежом. 1991. № 12. С. 49-68.

83. Исхаков А. Р., Лаптев А. Г. Эффективность абсорбции в полых распыливающих аппаратах / Вестник технологического университета, 2015. Т.18, №18. С. 77-79.

84. Повтарев И.А., Блиничев В.Н., Чагин О.В. Экспериментальное исследование процесса абсорбции со2 в колонном аппарате с использованием различных типов контактных устройств / Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение, 2018. №4 (56). С. 58-65.

85. Лаптев А.Г. Модели пограничного слоя и расчет тепломассообменных процессов. Изд-во Казанского ун-та. 2007. - 500 с.

86. Комиссаров К.Б., Лутков С.А., Филь А.В. Комплексная очистка дымовых газов теплогенерирующих установок. Монография. Ростов н/Д.: РИО ФГОУ ВПО "Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова", 2007. 134 с.

87. Маловик Д.С., Дядик А.Н., Дядик В.А. Определение характеристик энергетического отсека с электрохимическим генератором для автономного необитаемого аппарата большой дальности. - Морской Вестник, 2024. - № 3(91). - С. 52-55.

88. Маловик Д.С., Дядик А.Н. Очистка водорода для реакции на низкотемпературных топливных элементах подводных аппаратов. - Морские Интеллектуальные технологии, 2023. - № 1-1 (59), С. 134-138.

89. Маловик Д.С., Балакин А.В., Дядик А.Н. Исследование влияния внешней среды на параметры системы удаления диоксида углерода. - Морской Вестник, 2024. - № 3(91). - С. 52-55.

90. Методические рекомендации по определению и обоснованию технологических потерь природного газа, газового конденсата и попутного газа при добыче, технологически связанных с принятой схемой и технологией разработки месторождения. Утв. Министерством энергетики РФ 12 апреля 2018 года.

91. Добролюбов С.А., Мамаев О.И. Об уточнении упрощенного уравнения состояния морской воды // Вестн. Морск. ун-та. Сер. 5, География, 1987. № 1. 7 с.

92. Пат.№ 2349910 Российская Федерация, МПК G01N 29/00. Способ определения солености и плотности морской воды / Разумеенко Ю.В., Ейбоженко А.В., Барбанель Б.А., Пахарьков И.Г; заявитель и патентообладатель ФГУП "Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения "Малахит" (RU). - № 2007128362/28; заявл. 23.07.2007; опубл. 20.03.2009.

93. Frank J.Millero, Alain Poisson. International one-atmosphere equation of state of seawater. Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. Vol 28, Issue 6, June 1981, P. 625-629.

94. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н.Б. Варгафтик 2-е изд. доп. и перераб. - М.: Наука, 1972. - 721 с.

95. BarthelmeB, T. and Engel, A.: How biogenic polymers control surfactant dynamics in the surface microlayer: insights from a coastal Baltic Sea study, Biogeosciences, 19, 4965-4992, https://doi.org/10.5194/bg-19-4965-2022, 2022.

96. Маловик Д.С., Дядик А.Н., Кича М.А. Динамика газовой фазы при барботаже в морской воде, содержащей поверхностно-активные вещества. Морские Интеллектуальные технологии, 2024. - № 4-1, С. 167-172.

97. Малинин В.Н., Образцова А.А. Изменчивость обмена углекислым газом в системе океан-атмосфера. Санкт-Петербург: Terra Humana, 2011. - №4. С. 220226.

98. Richard E. Zeebe and Dieter Wolf-Gladrow CO2 in seawater: equilibrium, kinetics, isotopes. Elsevier Oceanography Series, 65. 341 p.

99. Володин Е.М. 2007 Модель общей циркуляции атмосферы и океана с угле-родным циклом. - Изв. РАН. Физика атмосферы и океана, т. 43, № 3, с. 298 -313.

100. Переверзева С. А., Коносавский П. К., Тудвачев А. В., Хархордин И. Л. Захоронение промышленных выбросов углекислого газа в геологические структуры. - 2014 г. Сер. 7, Вып. 1, - С. 5 - 21.

101. Новоселов А.Г., Дужий А.Б., Голикова Е.Ю. Молекулярная диффузия газов в жидкости. Коэффициенты молекулярной диффузии диоксида углерода в воде // Научный журнал НИУ ИТМО. СПб, №2 (20). 2014. 19 с.

102. Himmelblau D.M. Diffusion of dissolved gases in liquids / p.p. 527-550.

103. Othmer D.F., Thakar М^. Correlating diffusion coefficients in Liquids. Ind. End. Chem. 1953, V. 45, no. 3, pp. 589-593.

104. Sovova H., Prochazka J. New method of measurement of diffusivities of gases in liquids. Chem. Eng. Sci. 1976, V. 31, Is.11, pp. 1091-1097.

105. Ibrahim S.H., Kuloor N.R. Diffusion in dilute solutions - a new correlation. Brit. Chem. Eng. 1960, V. 5, no. 11, pp. 795-797.

106. Akgerman A., Gainer J.L. Diffusion of gases in liquids. Ind. Eng. Chem. Fundament. 1972, V. 11, pp. 373-379.

107. Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача: Пер. с англ. / Под ред. В.А. Малюсова. - М.: Химия 1982. - 696 с.

108. Г. Уоллис Одномерные двухфазные течения. пер. с англ. В.С. Данилина, Ю.А. Зейгарника. под ред. И.Т. Аладьева. М.: «Мир», 1972. 440 с.

109. Численное моделирование свободного всплытия пузырька воздуха. Козелков А.С. [и др.] - Супервычисления и математическое моделирование. Дата С.142-153.

110. А.М. Логвинов, К.Б. Канн Деформация газового пузырька 1. Модельный пузырек. Научные ведомости, 2005. № 2 (22), вып. 11. С. 166-176.

111. Подоплелов Е.В., Семенов И.А., Ульянов Б.А. Моделирование динамики газовых пузырьков в жидкостях / Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 3 (39) 2013. С. 126-129.

112. Подоплелов Е.В., Семенов И.А., Ульянов Б.А. Моделирование динамики газовых пузырьков в жидкостях. - Современые технологии. Системный анализ. Моделирование. № 3 (39) 2013. - С. 126-129.

113. Clift R. Bubbles, drops, and particles / R. Clift, J.R. Grace, M.E. Weber. -New York, 1978. - 380 p.

114. Кашинский О.Н., Каипова Е.В., Чинак А.В. Влияние эффекта группировки пузырей на локальные характеристики газожидкостного течения в плоском канале. 12 с.

115. Брилл Дж., Мукерджи Х. Многофазный поток в скважинах. - Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2006. - 384 с.

116. Clift R. Bubbles, drops, and particles / R. Clift, J.R. Grace, M.E. Weber. -New York, 1978. - 380 p.

117. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества: свойства и их применение. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1982. - 304 с.

118. Бабичев А.П. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. М., Энергоатомиздат, 1991 - 1232 с.

119. Nguyen V.T., Song C.-H., Bae B.U., Euh D.J. Modeling of bubble coalescence and break-up considering turbulent suppression phenomena in bubbly two-phase flow // Int. J. Multiphase Flow. 2013 Vol. 54 P. 31-42.

120. Гореликова А.Е. Влияние коалесценции на диаметр газовых пузырей в восходящем газожидкостном потоке. С. 50-51.

121. Липанов А.М., Кисаров Ю.Ф., Ключиков И.Т. Численный эксперимент в гидромеханике турбулентных потоков: Екатеринбург : УрО РАН, 2001 г. - 160 с.

122. Маловик Д.С., Дядик А.Н. Технология удаления углекислого газа в сатураторе топливного процессора подводного аппарата. Морские Интеллектуальные технологии, 2023. - № 4-1. - С. 134-139.

123. Kelbaliyev G., Sarimeseli A. Modeling of drop coalescence in isotropic flow // J. Disp. Sci. Technol., 2006. vol. 27, no. 4. pp. 443-451.

124. Wu, Q., Kim, S., Ishii, M., Beus, S.G., 1998. One-group interfacial area transport equation in vertical bubbly flow. Int. J. Heat Mass Transfer 41, 1103-1112.

125. Сухарев И.С. Экспериментальное определение размеров пузырьков газа при истечении в системе воздух/вода. Вестник ВГАВТ вып. 46, 2016. разд. 9. С. 199-204.

126. Испытания с имитацией эксплуатационных условий подачи криогенных компонентов топлива при отработке ракетных двигательных установок / Бершадский В. А. - диссертация на соискание уч. степени д.т.н. Сергиев Посад. НИИХИММАШ, 2001. - 256 с.

127. Бабенко А.В., Корельштейн Л.Б. Гидравлический расчет двухфазных газожидкостных течений: современный подход. - М.: Расчеты и моделирование, 2016. - № ТПА 2 (83). - С. 38--42.

128. Борзенко Е.И., Усанина А.С., Шрагер Г.Р. Влияние поверхностно -активного вещества на скорость всплытия пузырька в вязкой жидкости // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2023. № 84. С. 81-92.

129. Лунин М. В. Метод и средство контроля объёмного расхода газа в процессах с малыми газовыделениями: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.11.13 - Орёл, 2010. - 16 с.

130. Математическое моделирование нестационарных газожидкостных потоков в системе пласт-скважина / Ершов Т.Б. - диссертация на соискание уч. степени к.т.н. Москва. РГУ нефти и газа И.М. Губкина, 2006. - 151 с.

131. Шнеерова Р.И. Экспериментальное исследование ис-тинных паросодержаний и гидравлических сопротивлений в парогенерирующих трубах с применением ра-диоизотопных методов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва 1965 г. - 131 с.

132. Г. И. Келбалиев, С. Р. Расулов, Математическоемоделирование процессов коалесценции и дробления капель и пузырей в изотропном турбулентном потоке (обзор), Вестн. Сам. гос. техн. ун -та. Сер. Физ.-мат. науки, 2019, том 23, номер 3, 541-581.

133. Coulaloglou C. A., Tavlarides L. L. Description of interaction process in agitated liquidliquid dispersion // Chem. Eng. Sci., 1977. vol. 32, no. 11. pp. 1289-1297.

134. Hesketh R. P., Ethells A. W., Russell T. W. F. Experimental observations of bubble breakage in turbulent flow // Ind. Eng. Chem. Res., 1991. vol. 30, no. 5. pp. 835-841.

135. Гуревич Г.Р., Брусиловский А.И. Справочное пособие по расчету фазового состояния газоконденсатных смесей. - М.: Недра, 1984. - 264 с.

136. S. L. Fluid Dynamics of multiphase systems. Waltham, Mass.: Blasdell Publ., 1967.

137. А.Н. Верегин, А.В. Пелевин. Скорость диссипации энергии при движении жидких сред в каналах круглого сечения // Известия СПбГТИ(ТУ) 32(28)/2007. С. 78-80.

138. Hibiki, T., Ishii, M., 2002. Development of one-group interfacial area transport equation in bubbly flow systems. Int. J. Heat Mass Transfer 45, 2351-2372.

139. Маловик Д.С. Площадь поверхности массообмена при барботаже газа в морской воде. Вопросы природопользования, 2025. - Т. 4. - № 2. - С. 64-68.

140. Бердянников А.А., Богданов Д.С., Ларионов М.В. Создание уточненной модели топливного процессора воздухонезависимой энергетической установки. -АО «Концерн «НПО «Аврора» СПб, 2019. - 50 с.

141. ГОСТ Р 50779.22-2005 Статистическое представление данных. Точечная оценка и доверительный интервал для среднего : национальный стандарт Российской Федерации : дата введения 2005-05-31 / Федеральное

агентство по техническому регулированию и метрологии. - Изд. официальное. -Москва: Стандартинформ, 2005. - 7 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ЛИСТИНГ АЛГОРИТМА В СРЕДЕ MATHLAB

clear clc

%Начальные данные %Требуемая степень очистки, % q1=80

%Давление на входе в аппарат МПа

pn=(1:1:3)

%Глубина, м

h=pn*105

%Габариты массообменного аппарата

dma=0.4

Lma=0.8

notv=100

%Параметры фаз

%Объемный расход воды, м3/ч

Qzv=110

%Массовый расход газа, кг/ч Gg=400

%%%Параметры основной фазы

tzv=rot90(0:1:25)

%Соленость

S=35

Ksw=S/100

%Концентрация биогенных ПАВ, кг/м3 C=0.5*10A(-3)

%Растворенный диоксид углерода, мкмоль/кг MC020=100

%%%параметры дискретной фазы

tgs=40

partH2=0.6

partC02=0.4

%Поправка давление, Па p0=pn*10A6 %Постоянные Генри

EC02=((0.4175*(tzv+273).A2-201.89*(tzv+273)+24729.7625)+(S/35)*((0.47*

(tzv+273).A2-228.76*(tzv+273)+28287.45)-(0.4175*(tzv+273).A2-

201.89*(tzv+273)+24729.7625)))*10A5

EH2=58.10A8

%Константа адсорбции, м3/моль

K = 3.52*10A(-5)

%Газовая постоянная

R=8314

%Расчет

%Плотность воды, кг/м3

rhozv=1028.14-0.07*tzv-0.0486*tzv.A2+(0.802-0.00283*tzv)*(S-35)+0.0045*h %Динамический коэффициент вязкости морской воды, Н*с/м2

muzv =1.05*0.000183./(1+0.0337*tzv+0.000221*tzv.A2) figure

plot(tzv,muzv*1000); grid on;

xlabel('t_z_v, C'); ylabel('mu_z_v, мкПа*с');

title('Зависимость динамического коэффициента вязкости от температуры'); %Коэффициент поверхностного натяжения морской воды, Н/м2 sigmazv0=7.562*10A(-2)-1.3928*10A(-4)*tzv-3.063*10A(-7)*tzv.A2+2.209*10A(-5)*0.2 %Изменение поверхностного натяжения за счет адсорбции ПАВ Gammamax = 0.4987

sigmazv=sigmazv0-Gammamax*R*(tzv+273). *log(C*K+1) figure

plot(tzv, sigmazv); grid on;

xlabel('t_z_v, C'); ylabel('sigma_z_v, Н/мA2');

title('Зависимость поверхностного натяжения от температуры');

%Константа фазового равновесия

mfC02=EC02./p0

mfH2=EH2./p0

%Молекулярная масса, кг/кмоль Mzv=18

Mgs=2*partH2+44*partC02 %Газовая постоянная, Дж/(кг*К) Rg=(R)/Mgs

%Относительная константа фазового равновесия motnC 02=mfC 02*(Mzv/Mgs) motnH2=mfH2* (Mzv/Mgs) %Для воды

motna=Mzv/Mgs* mfC02 %Объемный расход газа Vg=(Gg*Rg*(tgs+273))./p0 %Плотность газа rhog=Gg./Vg

Qzv = zeros(size(motna)) + Qzv;

for rep = 1:100

%Массовый расход кг/ч

GH2s=Vg*partH2*2

GC02s=Gg-GH2s

%Массовая доля

gC02=GC02s/Gg

gH2=GH2s/Gg

%Массовое газосодержание

xvh=Gg./(Gg+Qzv.*rhozv)

%%%Изобарная теплоемкость двухфазной смеси, кДж/(кг*К) %Средняя теплоемкость воды

Cpzv=(4194-1.115*tzv+0.015*tzv.A2)/((0.987-0.0013*(Ksw-10))A(-1)*10A3)

%Средняя теплоемкость смеси газов Cpg=gH2*14.24+gCO2*0.815 %Теплоемкость двухфазной смеси Cpsm=xvh. *Cpg+(1 -xvh). *Cpzv %Скорость всплытия одиночного пузырька wgp= 1.01*(sigmazv.A2./(muzv. *rhozv)).A(0.2) %Скорость жидкости ws=(Qzv/3600)./(0.785*dma.A2) %Коэффициент проскальзывания

Spr=(((Qzv+Vg)./(0.785*dma.A2*3600))*1.05+wgp)./(Qzv./(3600*(0.785*dma.A2)))

%Скорость газовой фазы

wgs=wgp.*Spr

%Истинное объемное газосодержание

fi= 1./(1+(1-xvh)./xvh.*rhog./rhozv.* Spr)

%Температура смеси в объеме массообменного аппарата

Tsms=xvh.*Cpg./Cpsm.*(tgs+273)+(1-xvh).*Cpzv./Cpsm.*(tzv+273)

%Площадь проходного сечения массообменного аппарата

fma=0.785*dma.A2

%Расчет средней площади пузырьков с учетом дробления и коалесценции %Скорость диссипации энергии в турбулентном потоке

epsilon = (muzv.*rhozv).A3 ./ dmaA4 .* (0.21*((ws.*dma)./(muzv./rhozv))).A(12 / (17 -32.795));

%Максимальный диаметр пузырька

dmax = (1.16 * sigmazv.A0.75) ./ (ws .* rhozv.A0.5 .* rhog.A0.25); %Минимальный диаметр пузырька dmin = 1.5 * (8 * sigmazv ./ (rhozv * 9.81)) %начальный диаметр пузырьков

dpo=1.38*(((Vg/3600)./(notv*(sigmazv.A2./(muzv.*rhozv))))).A(1/2)

[rows, cols] = size(dpo);

if any(dpo(:) > dmax(:))

dpo(dpo > dmax) = dmax

end

%Средний радиус пузырьков rs=dpo/2

%Средний объем пузырька v0s=(4*pi*rs.A3)/3 %Диаметр Саутера alpha = dpo

d_s = (6 * alpha ./ (pi * ((4*pi*(rs*2).A3)/3))).A(1/3)

%Расчет отношений максимального и минимального диаметров к диаметру Саутера c1 = dmax ./ d_s; c2 = dmin ./ d_s; c3 = 0.1; %Число Вебера

We = (rhozv .* d_s.* ws.A2) ./ sigmazv; %Решение уравнений

c = sqrt((11 / 3 * (2.24 * (1 - c3) * (c1.a(2/3) - c2.a(2/3))) ./ (c2.a(-3) - c1.a(-3)))); %Критическое число Вебера

We_cr=50

%Решение уравнения для коалесценции газовых пузырьков phi_co = (-epsilon.A(1/3) ./ (d_s.A(11/3))) .* ...

((2.27 * alphaA2) ./ ((0.794 - alphaA(1/3)) + 1.527 * alpha * sqrt(We / We_cr))) .* ... exp(-0.913 ./ (c.A(2/3) .* sqrt((rhog .* epsilon.A(2/3) .* d_sA(5/3)) ./ sigmazv))); %Решение уравнения для дробления газовых пузырьков phi_bk = (epsilon.A(1/3) ./ (d_s.A(11/3))) .* ...

((1.6 * alpha * (1 - alpha)) ./ (1 + 0.42 * (1 - alpha) * sqrt(We / We_cr))) .* ... exp(-1.59 ./ ((1 - c3) * sigmazv ./ (rhozv .* epsilon.A(2/3) .* d_s.A(5/3)))); %средний объем с учетом дробления и коалесценции x_start = 0; x_end = Lma; nx = 5;

dx = (x_end - x_start) / (nx); x = linspace(x_start, x_end, nx); v = zeros(size(v0s)); v(1:size(v0s, 1), 1:size(v0s, 2)) = v0s; for j = 1:size(v, 2) for i = 1:size(v, 1)

if i < length(rhog) && j <= length(phi_co) && j <= length(phi_bk)

dv_dx = -1/rhog(i+1) * (rhog(i+1) * v(i+1, j) - rhog(i) * v(i, j)) / dx ...

- 0.5 * v(i, j)A2 * phi_co(i,j) + 0.5 * alpha * phi_bk(i,j);

v(i, j) = v(i, j) + dv_dx * dx;

end

end

end

disp(v);

r=((3*v)/(4*pi)).A(1/3)

f1p = 4 * pi * r.A2;

np=(0.785*dma.A2*Lma.*(fi/2))./v

fps = f1p .* np

rs=r

% % % Коэффициенты массоотдачи и массопередачи для фаз

%динамический коэффициент вязкости смеси газов по формуле Фроста

mugsm=Tsms*(6.6-2.25*log10(Mgs))*10A(-8)

%Критерий Рейнольдса для газа

Reg=(wgs.*(rs*2).*rhog)./mugsm

%Мольный объем смеси газов в массообменном аппарате VCO2=34

Vsm=14.3*partH2+34*partCO2 %Коэффициент диффузии в газовой фазе

Dg=(4.3*10A(-7).*Tsms.A1.5)./(pn*10*(VC02A0.333+VsmA0.3333)A2)*(1/44+1/Mgs)A0.5

%Число Прандтля для газа

Prg=mugsm./(Dg. *rhog)

%Число Нуссельта для жидкости

Nug=0.407*Reg.A0.655.*Prg.A0.333

%Коэффициент массоотдачи для газа

bg=(Nug. *Dg)./(rs*2)

%Эквивалентный диаметр

djs=(dma).*(1-fi).A0.5

%Критерий Рейнольдса для жидкости

Rev=(ws.*djs.*rhozv)./muzv

As=1

Cs=4.7

Vvs=18.9

Mvs=18

%Коэффициент диффузии в жидкости

%Dg=(4.3*10A(-7).*Tsms.A1.5)./(pn*10*(VC02A0.333+VsmA0.3333)A2)*(1/44+1/Mgs)A0.5

Dv=(1*10A(-6))./(As*Cs*muzv.A0.5.*(VC02A0.3333+VvsA0.3333)A2)*(1/44+1/Mvs)A0.5

%Число Прандтля для жидкости

Prvs=muzv./(Dv. *rhozv)

%Число Нуссельта для жидкости

Nuvs=0.0021*Rev.A0.75.*Prvs.A0.5

thettapr=(muzv.A2./(rhozv.A2*9.81)).A0.333

%Коэффициент массоотдачи для жидкости

bv=(Nuvs.*Dv). /thettapr

%Поправка коэффициента массоотдачи для жидкости при наличии ПАВ Raf= 1./(sigmazv0-sigmazv)+ 1./(1*ws*(0.0017))%muzv./rhozv Absf=(1./Raf)./(2*(ws.*sigmazv*(0.0017).*rhozv).A(1/2)) bv=bv./(Absf+(1+Absf.A2).A(1/2)) %Коэффициент массопередачи Kgv= 1./(1./bg+(motna. *rhog)./(rhozv. *bv)) %Температурная поправка для коэффициента массопередачи kts=0.00023*tgsA2-0.029*tgs+1.5 Kgvst=Kgv*kts

%Массовый расход углекислого газа на входе в массообменный аппарат Cg1=GC02s./Vg k=1

for i=0:1:100 Cg2=Cg1*0.25 Cgsr=(Cg 1 +Cg2)/2 Vma=0.785*dma.A2*Lma Mg=(Cg1-Cg2).*Vma. *fi C11= MC020

C12=C11 +Mg. /(Vma. *(1-fi))

C1sr=(C11+C12)./2

Wg=Kgvst. *fps.*(Cgsr-C1sr).*k

if Wg>=GC02s./3600

q=100

end

Ggvih=GC02s./3600-Wg

tau=Lma./ws

Mg 1 =k.*(Wg. *tau)

Mgsr=(Mg+Mg 1)./2

Cg21=Cg1-Mgsr./(Vma.*fi)

Cgsr1=(Cg2+Cg21)./2

delta=abs((Cg2-Cgsr1)./Cg2) if delta>=0.01 Cg2=Cgsr1 end

q=(((GC02s-Ggvih.*3600))./GC02s) if q<q1 k=k+0.1 else if q>q1 k=k+0.9 end end end

for i = 1:numel(Qzv)

if q(i) < q1

Qzv(i) = Qzv(i) + 1;

elseif q(i) > q1

Qzv(i) = Qzv(i) - 1;

end

end

end

Gsm=(Gg+Qzv. *rhozv)/3600 rhosma=rhog. *fi+rhozv.*(1-fi) ztvha=1 dtra=0.2

dpvha=ztvha.*Gsm.A2./(2*(0.785*dtraA2)A2*rhosma) ztmpov=1.5

dppa=ztmpov. *Gsm.A2./(2*(0.785*dtraA2)A2* rhosma)

%градиент давления двухфазного потока в трубе

rhoa=rhog. *fi+rhozv.*(1-fi)

wsma=Gsm./(0.785*(rs*2).A2.*rhoa)

mugsm=muzv. *(1 -fi).*(1+2.5. *fi)+mugsm. *fi

Resma=(wsma.*dma. *rhoa)./mugsm

if Resma <= 1*10A4

lambdatra=64./Resma

else

lambdatra=0.3164./Resma.A0.25 end

dptra=lambdatra.*Lma./dma.*Gsm.A2./(2*(0.785*dma.A2).A2.*rhoa)

%Скрорость на выходе из массообменного аппарата

dpabs=dpvha+dppa+dptra

dpma=p0-dpabs

figure

plot(sigmazv,wgp); grid on;

xlabel('sigmazv, Н/мA2'); ylabel('wgp, м/с');

title('Зависимость скорости газовых пузырьков от поверхностного натяжения'); figure

plot(tzv,epsilon); grid on; xlabel('tzv, C'); ylabel('epsilon,Вт/кг');

legend('d_m_a = 0.5 м', 'd_m_a = 1 м', 'd_m_a = 1.5 м','d_m_a = 2 м');

title('Зависимость скорости диссипации энергии от температуры');

figure

plot(tzv,rs);

grid on;

xlabel('tzv, C');

ylabel('rp0, м');

Ше('Зависимость радиуса пузырька от температуры');

figure

plot(tzv,r);

grid on;

xlabel('tzv, С');

ylabel('r, м');

title('Изменение среднего радиуса пузырька с учетом дробления и коалесценции'); figure

plot(tzv,Rev); grid on;

xlabel('t_z_v, C');

ylabel('Re_z_v');

legend('pn = 1', 'pn = 2', 'pn = 3');

title('Зависимость критерия Рейнольдса от температуры и давления'); figure

plot(tzv,dpabs); grid on;

legend('pn = 1', 'pn = 2', 'pn = 3');

xlabel('t_z_v, C');

ylabel('dp_m_a, Па');

figure

plot(tzv,q);

grid on;

xlabel('t, C');

ylabel('q, %');

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт- Петербургский государственный морской технический

университет» (СПбГМТУ)

об использовании результатов диссертационной работы аспиранта кафедры теплофизических основ судовой энергетики Маловика Д.С. на тему «Разработка методик определения параметров массообмена в барботажном аппарате транспортной энергетической установки»

Комиссия в составе: исполняющего обязанности заведующего кафедрой теплофизических основ судовой энергетики (ТОСЭ) Алексина Евгения Николаевича, доцента кафедры Малых Николая Павловича составила настоящий акт о том, что научные результаты диссертационной Маловика Дмитрия Сергеевича успешно используются в учебном процессе кафедры при подготовке бакалавров (в лекционных курсах по «Тепломассообмену», при выполнении курсовых работ и проектов, а также лабораторных и практических занятиях) по направлению подготовки:

26.03.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» по дисциплине «Термодинамика и тепломассообмен» для профессиональных образовательных программ 26.03.02.17 «Энергетическое оборудование судов, морских и береговых нефтегазовых комплексов», 26.03.02.07 «Судовые энергетические установки»; 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» для профессиональной образовательной программы 15.03.02.01 «Морские нефтегазовые сооружения»;

26.05.02 «Проектирование, изготовление и ремонт энергетических установок и систем автоматизации кораблей и судов» для профессиональной образовательной программы 26.05.02.05 «Корабельные и судовые энергетические установки». Данное исследование позволяет студентам изучить:

- теорию процессов диффузии, массоотдачи, массопередачи и массообмена;

- процессы турбулентных течений;

- гидродинамику двухфазных потоков.

ИО Заведующего кафедрой ТОСЭ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

«УТВЕРЖДАЮ»

« »

2025 г.

Е.Н. Алексин

Доцент кафедры ТОСЭ

-7

« »

2025 г.

«УТВЕРЖДАЮ» Генеральный директор акционерного общества ^оизводственное объединение

\7ууШрибор»

■|ъ^ЕТПанкратов

2025 г.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы аспиранта кафедры теплофизических основ судовой энергетики Санкт-Петербургского государственного морского технического университета Маловика Д.С. на тему «Разработка методик определения параметров массообмена в барботажном аппарате транспортной энергетической установки»

Научные результаты диссертационной работы аспиранта Маловика Дмитрия Сергеевича используются АО «НПО «Прибор» для оценки технических требований к приборам газового анализа, обеспечивающих контроль объемной доли водорода и углекислого газа при эксплуатации в условиях работы судового

оборудования.

Главный конструктор - начальник тематического отделения, к. физ.-мат. н.

«3 » с-3

2025 г.