Calculation of Thermodynamic Parameters for the Starter Reamer of Steam Generator Unit

Целью данной работы является расчет термодинамических параметров пара в узле «парогенератор – пусковой расширитель» для вновь проектируемой парогенераторной установки. Для определения параметров, удовлетворяющих технологическим требованиям, исследованы зависимости скорости и максимального расхода пара от диаметра трубопровода и шероховатости его поверхности. Получена простая приближенная формула, применимая для больших чисел Рейнольдса, позволяющая сразу, не прибегая к итерациям, определить скорость пара на выходе из паропровода с учетом вязкости пара и шероховатости внутренней поверхности паропровода. Расчеты выполнены с использованием HS-диаграммы. Учтено «запирание» потока пара из-за большого перепада давления на выходе пара из парогенератора в расширитель. В результате исследований найдены значения давления, температуры, удельной энтальпии, энтропии, объема пара, а также скорости движения пара по технологической схеме «парогенератор – первый паропровод – пусковой расширитель – второй паропровод – атмосфера». Показано, что для первого паропровода потери энергии, обусловленные вязкостью пара и шероховатостью стенок, дают существенную (более чем на 50%) поправку к скорости движения пара. В то же время аналогичные поправки для второго паропровода пренебрежимо малы из-за меньшей скорости движения пара. Показано также, что учет теплообмена пара с окружающей средой при его движении по обоим паропроводам даже в зимнее время дает малую поправку к температуре пара (не более 2,5°С). Полученные результаты использованы для проектирования пускового расширителя парогенераторной установки EF-48-SG-GF-2577-V на Усинском нефтяном месторождении.The purpose of this work is the calculation of the thermodynamic parameters of steam in the node “steam generator – starter reamer” for the newly designed steam unit. The dependence of the velocity and the maximum steam consumption from the pipe diameter and the roughness of its surface were investigated to determine the parameters that suffice the technological requirements. The simple approximate formula was obtained, which is applicable for high Reynolds numbers, and which allows to determine the velocity of the vapor at the exit of the steam pipe without resorting to iteration, taking into account the viscosity of steam and the inner surface roughness of the steam pipe. The calculations are performed with HS-diagram. The “lock-effect” of vapor stream on exit from the steam generator to starter reamer for high pressure differential was taken into account. The studies concluded to the findings of the pressure, temperature, specific entropy, specific enthalpy and specific volume and water vapor velocity on technologic scheme: “steam generator – steam conductor – starter reamer – second steam conductor – the atmosphere”. It proves that energy losses, which are caused by vapor viscous and tube roughness, give considerable (more than 50%) correction to vapor velocity for the first steam conductor. At the same time similar amendments for the second steam conductor are negligible due to the lower rate of vapor movement. It is also proved that the heat-exchange with surrounding air even in the winter season gives small correction (less than 2.5C).The received results were used to project the new starter reamer for steam generator model EF-48-SG-GF-2577-V on the Usinsk oil field

Application of butyrylcholinesterase‐based biosensor for simultaneous determination of different toxicants using inhibition and reactivation steps

Fast and simple detection of toxic compounds in aqueous solutions is important for agriculture and pollution monitoring. Enzyme‐based electrochemical biosensors are a promising platform for this task, but they usually lack the ability to distinguish between toxicants if more than one toxicant is present in the sample. Herein, we propose a new method of detection of various toxic compounds in complex multi‐component water samples using an electrochemical biosensor and additional stages of enzyme reactivation. The biosensor is based on butyrylcholinesterase immobilized on the surface of conductometric transducers using glutaraldehyde cross‐linking. It was shown that the biosensor is sensitive to organophosphorus pesticides, heavy metals ions, glycoalkaloids, but has a limited sensitivity to mycotoxins and surfactants. We propose a procedure for the analysis of complex samples with several reactivation stages to be able to determine which category of toxicants is present. Glycoalkaloids are reversible inhibitors and biosensor's activity is restored by washing in working buffer; heavy metal ions and pesticides are irreversible inhibitors and biosensor's activity is restored by incubation in EDTA and PAM‐2 solutions, correspondingly. This biosensor can be used for the detection of separate toxicants or for analysis of their mixtures in aqueous samples. It can be also used for the evaluation of total toxicity of the samples and applied for water quality monitoring

X-ray spectral microanalysis of the surface of carbide of silicon after the microscratching of titanium

Носенко Владимир Андреевич. Доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Технология и оборудование машиностроительных производств», заместитель директора по учебной работе, Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета, [email protected]. Носенко Сергей Владимирович. Кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология и оборудование машиностроительных производств», Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета, [email protected]. Авилов Александр Викторович. Кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология и оборудование машиностроительных производств», Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета, [email protected]. Бахмат Вера Ивановна. Лаборант кафедры «Технология и оборудование машиностроительных производств», Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета, [email protected]. OF V.A. Nosenko, Volzhskiy Polytechnic Institute (Branch) of the Volgograd State Technical University, Volzhsky, Russian Federation, [email protected], S.V. Nosenko, Volzhskiy Polytechnic Institute (Branch) of the Volgograd State Technical University, Volzhsky, Russian Federation, [email protected], A.V. Avilov, Volzhskiy Polytechnic Institute (Branch) of the Volgograd State Technical University, Volzhsky, Russian Federation, [email protected], V.I. Bakhmat, Volzhskiy Polytechnic Institute (Branch) of the Volgograd State Technical University, Volzhsky, Russian Federation, [email protected]Рассмотрена структура поверхности карбида кремния непосредственно после микроцарапания титана и после удаления налипшего металла травлением в растворе плавиковой кислоты. Исследования проведены на электронном микроскопе Versa 3D. Морфологию поверхности изучали при увеличении от 800 до 20000×. Химический состав определяли методом локального микрорентгеноспектрального анализа при съемке в отдельных точках и сканировании участков поверхности. Ускоряющее напряжение электронов возбуждения изменяли от 5 до 20 кВ. В нанослоях карбида кремния микрорентгеноспектральный анализ показал наличие пяти элементов: углерод, кремний, титан, азот и кислород. При 5 кВ, когда глубина зоны генерации рентгеновского характеристического излучения не превышает 270–320 нм, на участках поверхности карбида кремния без видимых следов налипшего металла концентрация титана достигает 3 % атом. Соотношение между атомами кремния и углерода свидетельствует о наличии избыточных атомов углерода. С увеличением ускоряющего напряжения до 15 кВ глубина слоя генерации рентгеновского характеристического излучения атомов титана может достигать 2000 нм. Поэтому с ростом U концентрация титана снижается, поскольку такое же количество титана, сконцентрированного в приповерхностном слое, теперь усредняется по значительно большему объему. При U = 15 кВ концентрация титана на нетравленой и травленной поверхностях составила соответственно 0,56 и 0,36 % атом. До травления количество атомов углерода в 1,7 раза больше чем атомов кремния. Наличие избыточного углерода объясняется присутствием достаточно большого количество углерода на поверхности материла. После травления, в результате снижения содержания атомов титана, кислорода и азота, общей тенденции к снижению атомов углерода концентрация атом кремния с(Si) увеличивается. В результате количественное соотношение между атомами углерода и кремния снижается до 1,4. Увеличение ускоряющего напряжения означает и увеличение объема основного материала, т. е. карбида кремния, находящегося в зоне генерации. С ростом U концентрация титана, азота, кислорода снижается, так как эти элементы находятся в основном на поверхности карбида кремния. Содержание атомов кремния и углерода, входящих в состав карбида кремния, будет возрастать практически пропорционально объему генерации. Поэтому с ростом U концентрация кремния должна увеличиваться, а углерода – снижаться. В действительности с увеличением U в диапазоне 5–15 кВ с(Si) на нетрав- леной поверхности возрастает более чем на 25 % и на 10 % после травления. Концентрация углерода имеет тенденцию к снижению. Только при ускоряющем напряжении 20 кВ атомные концентрации углерода и азота с учетом доверительного интервала на средние арифметические значения можно считать приблизительно одинаковыми. В данных интервалах U концентрация углерода снижается значимо, что подтверждает ранее высказанное предположение о тенденции снижения с(C) с увеличением U. The structure of a surface of carbide of silicon directly after a microscratching of titanium and after deleting the stuck metal by etching in solution of fluoric acid is considered. Research are conducted on an electron microscope of Versa 3D. The morphology of a surface was studied in case of increase from 800 to 20000×. The chemical composition was determined by method of local microx ray spectral analysis when shooting in separate points and scanning of sections of a surface. Acceleration voltage of electrons of excitation was changed from 5 to 20 kV. In silicon carbide nanolayers micro x-ray spectral analysis showed existence of five elements: carbon, silicon, titanium, nitrogen and oxygen. In case of 5 kV when depth of a zone of generation of X-ray characteristic radiation doesn't exceed 270–320 nanometers, on silicon carbide surface sections without visible traces of the stuck metal concentration of titanium reaches 3 % atom. The ratio between atoms of silicon and carbon testifies to existence of excess atoms of carbon. With increase in the layer of generation of X-ray characteristic radiation of atoms of titanium accelerating to 15 kV depth can reach 2000 nanometers. Therefore with growth U concentration of titanium decreases as the same amount of the titanium concentrated in a near-surface layer averages on much bigger volume now. In case of U = 15 kV concentration of titanium on not etched and etched surfaces made respectively 0,56 and 0,36 % atom. Before etching the amount of atoms of carbon is 1,7 times more than atoms of silicon. Availability of excess carbon is explained by presence rather big amount of carbon a surface swore. After etching, as a result of lowering of the content of atoms of titanium, oxygen and nitrogen, the general tendency to lowering of atoms of carbon with c(Si) increases. As a result the quantitative ratio between atoms of carbon and silicon decreases to 1,4. The increase in acceleration voltage means also increase in volume of the main material, that is carbide of the silicon which is in a generation zone. With growth U concentration of titanium, nitrogen, oxygen decreases as these elements are in the main on a silicon carbide surface. The content of the atoms of silicon and carbon which are a part of carbide of silicon will increase practically in proportion to generation volume. Therefore with growth U concentration of silicon shall increase, and carbon – to decrease. Actually with increase in U with c(Si) on not etched surface increases in the range of 5–15 kV more than for 25 % and for 10 % after etching. Concentration of carbon tends to lowering. Only in case of acceleration voltage of 20 kV atomic concentration of carbon and nitrogen taking into account a confidential interval on arithmetic averages of value can be read the approximately identical. In these intervals U concentration of carbon decreases significantly that confirms earlier suggested about a tendency of lowering c(C) with increase U

Rotational and rovibrational spectroscopy of CD

Solar-type protostars have been shown to harbor highly deuterated complex organics, as evidenced, for instance, by the high relative abundances of doubly and triply deuterated isotopologs. While this degree of deuteration may provide important clues in studying the formation of these species, spectroscopic information on multiply deuterated isotopologs is often insufficient. In particular, searches for triply deuterated methanol, CD3OH, are hampered to a large extent by the lack of intensity information from a spectroscopic model. The aim of the present study is to develop a spectroscopic model of CD3OH in low-lying torsional states that is sufficiently accurate to facilitate further searches for CD3OH in space. We performed a new measurement campaign for CD3OH involving three spectroscopic laboratories that covers the 34 GHz−1.1 THz and the 20−900 cm−1 ranges. The analysis was performed using the torsion-rotation Hamiltonian model based on the rho-axis method. We determined a model that describes the ground and first excited torsional states of CD3OH, up to quantum numbers J ≤ 55 and Ka ≤ 23, and we derived a line list for radio-astronomical observations. The resulting line list is accurate up to at least 1.1 THz and should be sufficient for all types of radio-astronomical searches for this methanol isotopolog. This line list was used to search for CD3OH in data from the Protostellar Interferometric Line Survey of IRAS 16293−2422 using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Specifically, CD3OH is securely detected in the data, with a large number of clearly separated and well-reproduced lines. We not only detected lines belonging to the ground torsional state, but also several belonging to the first excited torsional state. The derived column density of CD3OH and abundance relative to the non-deuterated isotopolog confirm the significant enhancement of this multiply deuterated variant. This finding is in line with other observations of multiply deuterated complex organic molecules and may serve as an important constraint on their formation models