Вестник Казанского технологического университета: Т. 14. № 13. 2011

Citation preview

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Вестник Т. 14. № 13

КАЗАНСКОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2011

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Министерство образования и науки России Российское химическое общество им. Д.И. Менделеева Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

ВЕСТНИК КАЗАНСКОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА (Вестник технологического университета) Т. 14

№ 13

Основан в 1998 г.

Казань 2011

2011

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

УДК 60 ББК 30-1 В 38 В 38 Вестник Казанского технологического университета: Т. 14. № 12. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2011. - 271 с.

ISSN 1998-7072 ISBN

Журнал зарегистрирован в Комитете Российской Федерации по печати 14.11.97 № 016789, размещен в открытом, бесплатном доступе в Научной электронной библиотеке (участвует в программе по формированию РИНЦ). Адрес в сети Интернет: www.elibrary.ru. Подписной индекс № 20812. Информация размещена в каталоге «Газеты. Журналы» ОАО «Роспечать». Журнал входит в перечень ВАК Российской Федерации для публикации научных исследований. Информация о журнале размещается в РЖ и БД ВИНИТИ РАН.

Главный редактор И.Ш. Абдуллин Заместитель главного редактора В.П. Барабанов

Редакционная коллегия И.Ш. Абдуллин – д.т.н., проф.; В.П. Барабанов – д.х.н., проф.; В.В. Авилова – д.э.н., проф.; Г.А. Аминова – д.т.н., проф.; Н.Ю. Башкирцева – д.т.н., проф.; Л.А. Бурганова – д-р социол. наук, проф.; С.И. Вольфсон – д.т.н., проф.; В.И. Гаврилов – д.х.н., проф.; М.Б. Газизов – д.х.н., проф.; Ф.М. Гумеров – д.т.н., проф.; И.Н. Дияров – д.т.н., проф.; А.Ф. Дресвянников – д.х.н., проф.; Г.С. Дьяконов – д.х.н., проф.; В.И. Елизаров – д.т.н., проф.; В.М. Емельянов – д.т.н., проф.; Б.Л. Журавлев – д.х.н., проф.; В.Г. Иванов – д. пед. н., проф.; Р.А. Кайдриков – д.х.н., проф.; А.В. Клинов – д.т.н., проф.; В.В. Кондратьев – д. пед. н., проф.; А.В. Косточко – д.т.н., проф.; А.Г. Лиакумович – д.т.н., проф.; В.А. Максимов – д.т.н., проф.; О.В. Михайлов – д.х.н., проф.; А.Н. Николаев – д.т.н., проф.; П.Н. Осипов – д. пед. н., проф.; И.И. Поникаров – д.т.н., проф.; Р.Г. Сафин – д.т.н., проф.; В.Ф. Сопин – д.х.н., проф.; А.Р. Тузиков - д-р социол. наук, проф.; А.В. Фафурин – д.т.н., проф.; Р.Ф. Хамидуллин – д.т.н., проф.; Х.Э. Харлампиди – д.х.н., проф.; Р.С. Цейтлин – д. истор. н., проф.; А.И. Шинкевич – д.э.н., проф.; Р.А. Юсупов – д.х.н., проф.

Ответственный секретарь С.М. Горюнова

УДК 60 ББК 30-1 ISSN 1998-7072 ISBN

 Казанский государственный технологический университет, 2011 г.

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

СОДЕРЖАНИЕ

СТРУКТУРА ВЕЩЕСТВА И ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Вавилин К.В., Гоморев М.А., Кралькина Е.А., Неклюдова П.А., Павлов В.Б., Чжао Ч. Изучение закономерностей энерговклада в гибридный ВЧ-разряд низкого давления Егоров Д.Л., Мазилов Е.А., Огурцова Е.В., Шамсутдинов Т.Ф., Шамов А.Г., Храпковский Г.М. Влияние молекулярной структуры на прочность связи O–NO2 в ряду алифатических нитратов C1–C4 Чачков Д.В., Николаева Е.В., Шамов А.Г., Храпковский Г.М. Теоретическое изучение механизма реакции образования некоторых ароматических нитросоединений Ламберов А.А., Халилов И.Ф., Ильясов И.Р., Бикмурзин А.Ш., Герасимова А.В. Исследование кислотно-основных свойств модельных Pd/Al2O3 систем различными физико-химическими методами

7

12

17

24

ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Рябый В.А., Савинов В.П., Якунин В.Г. Получение однородной плазмы тлеющего ВЧЕ-разряда в зоне плазмохимической обработки подложки Валеев Р.Ш., Шайхиев И.Г. Рекуперативная технология утилизации шламовых отходов водоподготовки в строительные материалы с использованием пластификатора С-3 Александров А.Ф., Ковалевский В.Л., Рябый В.А., Савинов В.П., Якунин В.Г. Диагностика приэлектродных слоев пространственного заряда ВЧ-емкостного разряда Никушин А.В., Панин Д.Н. Рассеяние электромагнитных волн от слоя магнитоактивной плазмы с неоднородной концентрацией частиц Потебенко В.Ю., Янков А.В., Харлампиди Х.Э. Синтез и физико-химические исследования гидрофо-бизирующих веществ на основе диспергатора НФ Янков А.В., Харлампиди Х.Э. Получение сложного карбамидсодержащего удобрения из ковдорского апатитового концентрата Потебенко В.Ю., Янков А.В., Харлампиди Х.Э. Физико-механические исследования свойств аммонийной селитры, обработанной различными ПАВ Янков А.В., Харлампиди Х.Э. Получение нитрофоски, обогащенной микроэлементами, в качестве товара народного потребления (РОСТ-1) Васильев В.А., Каралин Э.А., Абрамов А.Г., Ксенофонтов Д.В., Харлампиди Х.Э. Адсорбция катиона натрия на поверхности алюмооксидных катализаторов дегидратации 1-фенилэтанола Mikhailov O.V., Chachkov D.V. Аbout of possibilty of using hybrid method DFT B3LYP for calculation of molecular structures of macropolyazacyclic complexes of 3d-elements 3

36

41

46 50 53 59 64 69

73

77

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Шайхиев И.Г., Минлигулова Г.А. Исследование влияния восстановителей на удаление ионов хрома (VI) из водных растворов стоками газоперерабатывающего производства Михайлов О.В., Чачков Д.В., Шамсутдинов Т.Ф. Структурные и магнетохимические особенности комплексов двухзарядных ионов 3dэлементов с 2,8-дитио-3,7-диаза-5-оксанонандиамидом-1,9 с (NOON) координацией лиганда

84

89

ГИДРОДИНАМИКА, ТЕПЛОИ МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ, ЭНЕРГЕТИКА Дегтярев Н.А. Изменение свойств покрывных композиций под воздействием неравновесной низкотемпературной плазмы Рахматуллина Г.Р., Абдуллин И.Ш. Технологии покрывного крашения кожевенных материалов плотной и рыхлой структур с применением неравновесной низкотемпературной плазмы

94

97

ХИМИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРОВ Севастьянов А.В., Гарипов Р.М. Влияние полимер-полиольных добавок на свойства эластичных пенополиуретанов Еганов Р.В., Гарипов Р.М. Получение полимер-полиольной добавки на основе лапрола 3603 и изучение ее свойств Серова В.Н., Идрисов Р.А. Влияние функционализированных производных тиомочевины и тиазола на спектральный коэффициент пропускания полиметилметакрилата и сополимера метилметакрилата с метакриловой кислотой Глухов В.В., Волков И.В., Кимельблат В.И. Количественная оценка спектров времен

101 107

112

116

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ Темников А.Н. Экспериментальная установка для исследования кинетики синтеза наночастиц в электрическом поле Бурцев С.А., Фатыхов Т.Ф. Экспериментальный стенд сушки растительного сырья вакуумно-импульсным методом

121 126

ПРОБЛЕМЫ НЕФТЕДОБЫЧИ, НЕФТЕХИМИИ, НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ Шайхиев И.Г., Степанова С.В., С.М. Трушков, Абдуллин И.Ш. Исследование удаления нефтяных пленок с водной поверхности плазмообработанными отходами злаковых культур. 2. Лузгой пшеницы

4

129

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Федоренко В.Ю., Нигъматуллин М.М., Петухов А.С., Гаврилов В.В., Крупин С.В. Кислотные составы для обработки призабойной зоны пласта. Оптимизация по содержанию стабилизатора железа, применительно к некоторым нефтям поволжского региона Федоренко В.Ю., Нигъматуллин М.М., Петухов А.С., Гаврилов В.В., Волкова А.В., Крупин С.В. Общие характеристики кислотно-углеводородной эмульсии на базе растворителя МИА-пром

136

141

УПРАВЛЕНИЕ, ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА Басырова Д.И., Матренина О.М., Кирпичников А.П. Шипина О.Т., Косточко А.В. Об одном подходе к моделированию функционирования дискретно непрерывных химико-технологических систем Абдуллин А.И., Годлевский В.Е., Лаптев Н.И., Москвичева Е.Л., Наумова Н.Е., Богатеев Г.Г., Михайлов А.С. Идентификация законов распределения для управления качеством удлиненных прокатанных кумулятивных зарядов

146

152

Махмутова Д.И., Басырова Д.И., Шипина О.Т., Кирпичников А.П., Карпова М.Н. Модель техпроцесса регенерации компонентов из энергетических конденсированных систем

156 Абдуллин И.А., Москвичева Е.Л., Богатеев Г.Г., Михайлов А.С. Разработка модели оценки качества технологического процесса для производства удлиненных кумулятивных зарядов прокатанных на основе операционного свертывания с применением экспертных методов определения коэффициентов весомостей Смердова С.Г., Николаева Н.Г., Сибгатуллина Г.И., Чернова Л.Б., Петухова Л.В. Повышение конкурентоспособности питьевого молока ОАО «ВАМИН Татрстан» (Россия) с использованием метода менеджмента качества QFD Старовойтова Е.В., Галеев А.Д., Поникаров С.И. Моделирование и оценка последствий аварийного выброса сжиженного аммиака

161

168 175

ГУМАНИТАРНЫЕ И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ Билалова Д.И., Зинурова Р.И. Процесс формирования имиджа исследовательского университета Шинкевич А.И., Леонова М.В., Кейс А.М. ден Тоулинг. Современные подходы к управлению инновационными стратегиями: сравнение международного и российского опыта на примере Республики Татарстан Хуснутдинова А.И. Специфика построения карьеры государственными гражданскими служащими Фролова И.А. Обновление научных кадров современного российского общества Шинкевич А.И., Пискун Е.И. Роль крупномасштабных экономических систем в инновационном развитии Кузьмина Ю.М. Особенности психологической подготовки будущих инженеров по направлению «Химическая технология»

Юнусова М.Г., Гурьянова Т.Н. Ч.П. Сноу о сциентистской модели инженерного образования в Европе Тарелова Р.А., Сафина А.А. Нормативно-правовые основы популяризации инженерных профессий в Республике Татарстан

5

180

186 192 196 202 209 214 219

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ И НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ Горячев А.Р. Проектирование и реализация методики преподавания дисциплины «Общевоинские уставы» на военных кафедрах при гражданских вузах Ганиев Р.Р. Формирование командно-методических навыков в процессе изучения студентами военной кафедры дисциплины «Тактико-специальной подготовки» Ерова Д.Р., Максимов Л.Н. Формирование социально-психологической и общекультурных компетенций будущих специалистов в процессе усвоения факультативной дисциплины «Психология успеха» Кадырова Х.Р. Интеграция как основа построения многоуровневой модели подготовки специалистов для машиностроительной отрасли Нурутдинов И.И. (Де-)конструирование делинквентного поведения через призму социологических теорий Фазылзянова И.И., Гайсин И.Т. Формирование эколого-исторического сознания учащихся на основе интегрированного элективного курса «История взаимодействий общества и живой природы» Кузина Н.А., Минкин В.С., Садыкова А.Ю. Входящий и текущий контроль уровня знаний по физике студентов младших курсов Богатова Е.Н. Роль творческого диктанта в процессе совершенствования содержания и качества преподавания русского языка как иностранного Булатова И.М. Контент-анализ в контексте педагогического исследования на материале иностранного языка

6

223

227

232 236 241

248 257 261 265

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

СТРУКТУРА ВЕЩЕСТВА И ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ УДК 537.32 К. В. Вавилин, М. А. Гоморев, Е. А. Кралькина, П. А. Неклюдова, В. Б. Павлов, Ч. Чжао ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ЭНЕРГОВКЛАДА В ГИБРИДНЫЙ ВЧ-РАЗРЯД НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ Ключевые слова: разряд, высокочастотный, индуктивный, емкостной, гибридный. В настоящей работе экспериментально изучаются закономерности энерговклада в плазму гибридного ВЧ-разряда с узлом ввода ВЧ-мощности в виде параллельно соединенных спиральной антенны и обкладок конденсатора. Показано, что при малых значениях мощности ВЧ-генератора ВЧ-мощность поступает в гибридный разряд главным образом через емкостной канал, затем по мере роста мощности ВЧ-генератора роль индуктивного канала возрастает. Вклад индуктивного канала тем больше, чем меньше величина разделительной емкости, включенного в емкостную цепь разряда. Keywords: discharge, radio frequency, inductive, capacitive, hybrid. The present paper deals with the experimental study of the RF power input mechanism to the plasma of RF hybrid discharge that is sustained by the RF power unit representing spiral antenna connected in parallel with the capacitor electrodes. At low values of RF generator power the RF power is shown to be coupled through capacitive channel of the discharge, later at higher values of RF generator power the role of inductive channel becomes more significant. The lower is the value of the disjunctive capacitor included to the capacitive channel the higher is the contribution of the inductive channel.

Введение Дискуссия о роли емкостной и индуктивной составляющих в поддержании индуктивного ВЧ разряда имеет длительную историю [1 – 4]. Значительный вклад в развитие современных представлений о природе разряда внесли К.Мак-Кинтон и Г.И.Бабат, показавшие существование двух, а именно Е- и Н- мод индуктивного разряда, где энерговклад в разряд преимущественно происходит через емкостной и индуктивный каналы соответственно. Позднее в работах [5] было показано, что при горении разряда в Е-моде часть ВЧ-мощности поступает в плазму через индуктивный канал, а при горении в Н-моде часть ВЧмощности поступает в разряд через емкостной канал, причем величина энерговклада через один канал влияет на энерговклад через другой канал. Известно, что для индуктивного ВЧ-разряда низкого давления характерны высокие плотности электронов при относительно низких эффективных температурах электронов. Для емкостного разряда, напротив, характерны относительно низкие плотности плазмы и наличие быстрых электронов. В работе [6] сделана попытка организовать разряд с гибко управляемыми параметрами, соединяющий достоинства индуктивного и емкостного ВЧразрядов. Для этой цели был выбран индуктивный ВЧ-разряд с усиленной емкостной компонентой, а именно гибридный ВЧ-разряд, где естественным образом присутствуют вихревые и потенциальные ВЧ-поля. Целью настоящей работы является изучение роли емкостного и индуктивного каналов в поддержании гибридного ВЧ-разряда, изучение закономерностей энерговклада в гибридный ВЧ-разряд при изменении параметров внешней цепи и давления аргона. Экспериментальная установка и методика измерений Гибридный ВЧ разряд поджигался в цилиндрическом источнике плазмы, диаметр и высота которого составляли 15см. Узел ввода ВЧ-мощности был выполнен в виде параллельно соединенных спиральной антенны и обкладок конденсатора, расположенных на боковой и торцевых поверхностях источника плазмы соответственно (рис.1). Между антенной и 7

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

обкладками конденсатора была включена разделительная емкость С. Значения С изменялись в диапазоне 10 – 300пф. Измерения проводились в аргоне в диапазоне давления 7 – 100мТор. В процессе экспериментов измерялись А временные зависимости напряжений V и U между точками А, В и D, B соответственно, D временные зависимости токов Ii, Ic, текущих V через индуктивный и емкостной каналы, а также интенсивность свечения плазмы. По известным значениям V, U, Ii и Ic определялись импедансы Zi, Zc индуктивного и емкостного каналов, величины ВЧ мощности Ppl, поглощенной плазмой, и Pc, поступающей в плазму через емкостной канал В [5,6]. Эффективная температура быстрых электронов определялась по отношению Рис. 1 – Схема гибридного ВЧ-разряда интенсивностей линий ArI 4198/4200Å. В работе также рассчитывались значения эквивалентного сопротивления гибридного ВЧ-разряда, характеризующего способность плазмы поглощать ВЧ-мощность [6]. Необходимо отметить, что в отличие от чисто индуктивного разряда эквивалентное сопротивление плазмы гибридного разряда зависит не только от закономерностей проникновения ВЧ-полей в плазму и механизма поглощения мощности, но и от параметров внешней цепи разряда. Последнее физически связано с тем, что параметры внешней цепи (реактивные сопротивления антенны и разделительной емкости) существенно влияют на относительную роль каждого из каналов в поддержании гибридного разряда. Результаты экспериментов На рис.2 показаны зависимости величин V, U, Ii и Ic от мощности ВЧ-генератора Pgen. Как видно, напряжение на выходе из системы согласования V и ток антенны Ii возрастают с увеличением мощности ВЧ-генератора, причем скорость роста указанных величин замедляется при условии, что мощность ВЧ-генератора Pgen превышает 50Вт. Напряжение U, приложенное к обкладкам конденсатора, при Pgen50Вт ВЧ мощность, вложенная в плазму, и интенсивность свечения плазмы резко возрастают. Измерения показали, что температура быстрых электронов при Pgen >50Вт в пределах погрешности эксперимента не изменяется. В связи с этим рост интенсивности свечения плазмы естественно связать с ростом концентрации электронов в разряде. Очевидно, что рост плотности плазмы приводит к увеличению проводимости плазмы, росту тока, текущего через емкостной канал (см. рис. 2), увеличению падения напряжения на разделительном конденсаторе и насыщению зависимости U(Pgen). Значения напряжения, приложенного к обкладкам конденсатора, тем меньше, чем меньше величина разделительной емкости С. Эксперименты показали существование еще одного интересного эффекта, связанного с падением напряжения на разделительном конденсаторе. Генерация высших гармоник тока в приэлектродных слоях пространственного разряда сопровождается при малых значениях разделительного конденсатора (10 – 30пФ) появлением высших гармоник в спектре напряжения, подводимого к обкладкам конденсатора, и усилением ангармонизма тока. При С ~ 10пФ оказывается, что основная частота напряжения, приложенного к индуктору, составляет 13.6МГц, в то время как основная частота напряжения, приложенного к обкладкам конденсатора, составляет 27.2МГц. 8

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

8

Ii 6

1.5

V

Ic

1.0

4

U 2

0.5

0.0 0

50

100

150

200

250

Амплитуда тока (А)

Амплитуда напряжения (кВ)

2.0

0 300

Pgen (Вт)

250

5

200

4

150

3

100

2

50

1

0 0

50

100

150

Pgen (Вт)

200

250

0 300

Интенсивность свечения плазмы (отн.ед.

Ppl (Вт)

Рис. 2 – Зависимость величин V, U, Ii и Ic от мощности ВЧ-генератора Pgen

Рис. 3 – Зависимость интенсивности свечения плазмы и ВЧ-мощности, поступающей в разряд, от величины Pgen Известно [7], что одним из основных факторов, определяющих величины квазистационарных скачков приэлектродного потенциала в емкостном разряде, является амплитуда приложенного к электродам напряжения. Выполненные эксперименты показали, что, изменяя величину C, можно управлять величиной квазистационарного скачка потенциала а, следовательно, и энергией группы быстрых электронов в гибридном ВЧ-разряде. На рис.4 показаны зависимости величин ВЧ-мощности, поступающей в гибридный ВЧразряд через емкостной и индуктивный каналы от ВЧ-мощности, вложенной в плазму Ppl, при различных значениях разделительной емкости С и давления аргона. Как видно, при небольших значениях Ppl, когда Pgen