Sergej V. Vasilevich

Bio: Sergej V. Vasilevich is an academic researcher. The author has contributed to research in topics: Thermogravimetric analysis. The author has an hindex of 1, co-authored 1 publications receiving 7 citations.

An innovate method of thermogravimetric data analysis

Abstract: Целью данного исследования является проверка корреляционного метода Коутса Редферна и разработка нового метода анализа кинетических характеристик для брутто процесса термического разложения пиролизной смолы при неизотермических условиях. Указанный процесс термического преобразования был исследован экспериментально методом термогравиметрического анализа. Существует несколько кинетических моделей, чтобы анализировать механизм пиролиза в терминах формальных реакций. В рамках этого подхода кинетические параметры процесса пиролиза могут быть оценены по данным полной потери массы в процессе нагрева (термогравиметрический анализ – ТГА). Процедура термогравиметрического анализа может проводиться как в изотермических, так и в неизотермических условиях, но всегда экспериментальные данные, полученные в ее процессе, должны быть преобразованы в подходящие корреляционные соотношения. Полученные результаты показали, что реакция пиролиза протекает в диапазоне температур от 540 К до 700, К и индукционный период процесса составляет примерно 224 мин. Кинетические параметры были установлены традиционным методом Коутса –Редферна. Для снижения трудоемкости идентификационных процедур по сравнению с методом Коутса–Редферна и учета наличия индукционного периода реакции был предложен новый метод расчета кинетических параметров. В результате исследования было показано, что по сравнению с методом Коутса –Редферна предложенный способ дает более достоверную зависимость для расчета кинетических параметров. Предложенный метод использует алгоритм Коутса–Редферна для оценки механизма реакции, но величина постоянной скорости реакции определяется непосредственно из получаемых экспериментальных данных о скорости термического превращения.

Theoretical study of heat conduction in multi-layer spherical body with phase transformation in layers

Abstract: Целью исследования является построение простой, но информативной математической модели, которая описывает теплопроводность в многослойном сферическом теле с фазовыми переходами в слоях. Для численного решения этой задачи предложена численная схема, базирующаяся на теории цепей Маркова. Радиальный сектор тела разделен на конечное число ячеек идеального перемешивания различного объема, которые формируют цепь ячеек. Теплообмен между ячейками описан матрицей теплопроводности, элементы которой зависят от локальных теплофизических свойств материала в ячейках (коэффициент теплопроводности, плотность, удельная теплоемкость). Эти свойства могут изменяться от одной ячейки к другой и с течением времени. Внешняя ячейка цепи может обмениваться теплотой с окружающей средой, температура которой может меняться во времени. Состояние процесса наблюдается в дискретные моменты времени, разделенные малой, но конечной продолжительностью перехода. Если температура в ячейке достигает величины, при которой начинается фазовый переход, эволюция термического и фазового состояния ячейки описывается соответствующим кинетическим уравнением фазового перехода. Для качественной верификации модели в качестве примера рассмотрен процесс плавления-отвердевания в слоях тела. Приведены графики изменения распределения температуры и фазового состояния в сферическом многослойном теле. Полученные результаты по эволюции термического и фазового состояния шара не противоречат физическому смыслу процесса. Предложенный алгоритм требует незначительных затрат машинного времени (1-3 мин для расчета одного режима). Другие процессы фазовых переходов могут быть легко подключены к модели, например, сушка, экзотермические и эндотермические, химические реакции и другие.

Computational and experimental study of granulation in fluidized bed reactor

Abstract: The objective of the study is to build a simple but informative model to describe the kinetics of layering granulation in a batch fluidized bed reactor. A cell model based on the theory of Markov chains to describe this kinetics is proposed. Several parallel chains of perfectly mixed cell according to the number of size fractions, which are under observation, were introduced. The vectors of particles volume content in the cells describe the state of the process. Evolution of the state is conditioned by particles transition from the cells of one chain to another due to their size enlargement during granulation and by particles migration along the chains due to their interaction with fluidizing gas upstream flow. The process is observed in a discrete moments of time. It is supposed that the volume of binding solution coming into a cell of a chain during one time step interacts only with the particles that can enlarge their size to transit to the cell of the next larger size fraction. The migration of the particles of a size fraction along its chain is controlled by the matrix of transition probabilities, which is different for each size fraction and depends on the total particles concentration. The model allows qualitative estimating of influence of the process parameters on the granulation kinetics. In order to validate the model, the experimental study of ammonium sulphate granulation in the lab scale fluidized bed reactor was carried out. The comparison of theoretical and experimental results was done for the example of particle size enlargement at different flow rate of the binding solution feed. A good correlation between theoretical and experimental data was found for both the mean particle size growth and the fraction size distribution at different moments of time.