Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
4.4.3. Постановка задачи проектирования основного реакционного оборудования синтеза УВНМ
Структура задачи проектирования основного реакционного оборудования в значительной степени зависит от принципиальной схемы реализации процесса синтеза УВНМ. Рассмотрим схему реализации процесса, представленную на рис. 3.1. В качестве варьируемых параметров определены следующие характеристики: отношение длины к ширине подложки с катализатором, L/b; высота над слоем катализатора, R; начальная температура углеродсодержащего вещества, t0; время процесса синтеза, τ:
(4.27)
Как было показано в разделе 4.2. критерий оптимальности для стадии синтеза УВНМ выбран экономический – себестоимость единицы массы наноматериалов.
(4.28)
Связь характеристик входящих критерий оптимизации и параметров оптимизации осуществляется через уравнения математической модели.
Изменение поля концентрации метил радикала в потоке за счет массоотдачи к поверхности катализатора:
(4.29)
где 
Изменение поля температуры газового потока в результате теплового контакта с слоем катализатора и УНВМ и обогревающей поверхностью теплового эффекта процесса объемного термического пиролиза:
(4.30)
где 
Изменение поля температуры в слое катализатора и УВНМ в процесс теплового контакта с газовым потоком, выделения тепла, при использовании индукционных методов нагрева и тепловых эффектов дегидрирования углеводородных радикалов и процесса формирования УВНМ:
(4.31)
– температуропроводность твердой фазы;
(4.32)
(4.33)
Изменение поля концентраций в потоке углеводородов и углеводородных радикалов в процессе объемного термического пиролиза:
(4.34)
(4.35)
Изменение доли восстановленного катализатора в процессе контакта не восстановленного катализатора с газовым потоком содержащим атомарный водород:
(4.36)
где 
При выполнение ограничений:
(4.37)
(4.38)
(4.39)
(4.40)
Необходимо найти такие варьируемые параметры (4.27), что критерий оптимальности (4.28) достигает своего минимума при выполнении условий (4.29)–(4.40).