Проф. Христо Боянов Бояджиев, Д-р т.н
Професор Емеритус
на 85 години
40 години Професор
60 години в БАН
65 години от първата научна работа
60 години от първия математичен модел
Роден съм на 17.08.1936 г. в семейство на Магистър-фармацевт и домакиня. Моите интереси се развиват в областите химия, физика, математика и музика. Баща ми имаше роля в математиката и химията. Като ученик е получил шестица по математика от учител, който е пишел шест само на себе си. Той имаше съществени знания по химия, получени в Университета в Страсбург. На 13 години започнах да правя опити по химия с химикали (включително и фосфор) от аптеката на баща ми, останали от частния собственик. На 9 години започнах да свиря на цигулката на майка ми при учител – стар белогвардеец. Истинското ми развитие започна в гимназията в Кюстендил (след 1950 г.).
В гимназията не съм се занимавал специално с химия защото нямах проблеми с материала, а в нашия випуск нямахме кръжок по химия. Имах проблеми по физика защото при нашия учител („Черната смърт“) трудно се получаваше отлична оценка, каквато имах. Той беше изключителен учител, при който решавахме и задачи, което беше въведено задължително след няколко години.
Математиката имах по наследство от баща ми. В четвърти гимназиален клас въведоха за пръв път олимпиадите по математика. Неясно защо, задачите за четвърти и пети клас бяха общи. Независимо от допълнителната подготовка с нашия учител, половин задача остана нерешена. Следващите години (9,10,11 клас) имах пълен брой точки на олимпиадите и книги за подарък. Гимназиалният материал не беше проблем и никога не съм имал сборници със задачи и допълнителна работа. Изключение правеха 30 задачи всяка година за подготовка за олимпиадата. Имах забележителни учители. Първата година учителят ми беше руски белогвардеец и при подготовката за олимпиадата ни е показвал елементи от висшата математика. Втората година учителят беше задочник по математика. Когато закъсвах на някоя задача знаех, че и той не може да я реши. Тогава започвах от начало и така до успешния край. По този начин се научих на самостоятелност, упоритост и стремеж за решаване на проблемите до край. Последните 2 години имах забележителен учител и участвах в неговия кръжок.
Гимназията завърших през 1954 г. с пълно отличие и получих сребърен медал.
През гимназията отделях най-много време за цигулката. През ваканциите съм свирил по 7-8 часа на ден. Свирих първа цигулка в оркестъра на гимназията, а последната година бях и неговия концерт-майстор. За пръв път (9-ти клас) се появих на сцената като солист на годишния концерт с втората част (Канцонетата) на концерта на Чайковски. По това време взимах уроци по цигулка в Музикалната школа при Читалището, свирих в симфоничния му оркестър бях и неговия концерт-майстор. Двата оркестъра имаха всяка година концерти, на които участвах с 1-2 солови изпълнения. През 1954 г. завърших Музикалната школа с 5-тия концерт на Моцарт и „Андалуски романс“ на Сарасате, които изпълних на годишния концерт. Пред мен стоеше проблемът дали да продължа образованието си в Консерваторията. От едната страна стоеше цигулката, която изискваше ежедневно свирене по 6-8 часа, а и първата цигулка в Кюстендил едва ли ще бъде първа и в София.
От другата страна беше сребърния медал, който ми даваше възможност да постъпя във ВУЗ по избор, химията и математиката. Аз избрах ХТИ, което беше първият повратен момент, който определи бъдещия ми живот. През студентския ми живот цигулката беше част от него. През 1955 г. се явих на конкурс за първи цигулар в симфоничния оркестър на Ансамбъла на транспортните работници. Бяха обявени 2 места, а кандидатите бяха 8, от които 7 студенти от Консерваторията (2-4 курс) и аз (1 курс ХТИ). Аз спечелих едното място и там свирих 2 години, през които и на концерт в зала България в изпълнението на Незавършената симфония на Шуберт. През следването продължих свиренето, усвоявайки всички техники в лявата и дясната ръка. Изключение бяха двойните флажолети, където се свири едновременно на 2 струни с 4 пръсти, но това не можеше и Ойстрах, а при Коган не бяха прецизни. По този начин аз можех да свиря всички големи цигулкови концерти (Паганини, Брамс, Бетовен, Чайковски, Менделсон), разбира се не на ниво за сценично изпълнение, което изисква огромен труд. Сценичните ми изпълнения са над 25. За последен (1959 г.) път свирих на някакъв празник в ХТИ, където изпълних встъплението на първата част на четвъртия концерт на Анри Виотан, където цигулката свири едновременно на 3 струни, които не са в една равнина (специална техника в дясната ръка). През 1960 г. завърших и започнах работа. Това рязко намали свободното ми време и цигулката започна да излиза от ръцете ми. Науката и Музиката не се понасят като две жени. Изключение може би прави Александър Бородин (Княз Игор), който е бил професор по химия. В аналитичната химия е известна „реакция на Бородин“. И все пак Бородин не е нито Чайковски, нито Мусоргски. И така от цигулката не ми остана нищо, освен абсолютния слух (тонът „ла“ ми звучи в ушите) и пръстите на лявата ръка, които са по-дълги с 1 см..
В ХТИ постъпих през 1954 г. без конкурс като медалист. Това беше свързано с любопитен инцидент, който определи цялото ми бъдеще. При записването се представяше гимназиалната диплома, която оставяше в Института. Аз кандидатствах в специалностите „Органичен синтез“ и „Текстил“, но след няколко дни разбрах случайно, че съм записан в „Леярство“. Обясниха ми, че „медалистите“ били много и ги разпределили по всички специалности. Тогава имахме възможност да кандидатсваме в два ВУЗа и за мен това беше Медицинската академия. Аз отидох в МА и попитах дали могат да ме запишат (сроковете за „медалистите“ бяха изтекли). Отговорът бе положителен ако представя дипломата. В ХТИ отказаха да ми върнат дипломата и така станах инженер-химик. Това беше втория повратен момент в живота ми. След няколко месеца се откри възможност и се прехвърли в специалността „Текстил“.
С постъпването си в ХТИ реших, че ще се занимавам с наука. В първи курс изучавахме само Неорганична химия и аз се записах в Кръжока, където не се предлагаше научна работа и аз изнесох реферата “Кинетика на твърдофазни реакции“.
Във втори курс за почнахме с Аналитичната химия, която ни потопи в истинската химия и аз се записах в Кръжока. Научният ми ръководител ас. Хр. Шейтанов ми постави задачата „Метод за количествено определяне на вода в амониев бикарбонат“ за целите на окачествяването на готова промишлена продукция. За целта водата от твърдия амониев бикарбонат се екстрахира с безводен пиридин и се титрува потенциометрично с реактив на Фишер (разтвор на йод и серен диоксит в безводен пиридин). Това е първата ми публикация „Хр. Шейтанов, Хр. Бояджиев, Определяне на вода в амониев бикарбонат, Годишник на ХТИ, 4, кн.2, 133-137, 1957“, която докладвах на студентска научна сесия.
Шейтанов ме ориентира към физичните методи в аналитичната химия, където навлязох в такава степен, че в пети курс (когато се изучава тази дисциплина) ми възложи да подготвя лабораторията за студентите (разтвори, юстиране на приборите и т.н.). Накрая възникна проблем със заверката на протоколите от упражненията, които не съм правил. Шейтанов ми каза да опиша какво съм правил. И започна едно писане!
Работата ми в областта на Акваметрията беше съчетана с полярографията, която беше модерно направление, Хейровски стана Нобелов лауреат, а в Прага беше създаден Института Хейривски. Реакцията на вещество на капещия живачен електрод създава ток, чиято сила (плътност) е пропорционална на концентрацията му. Ако в реакцията участва вода, чиято концентрация е много по-малка от концентрацията на веществото, силата на тока ше бъде пропорционална на концентрацията на водата. Тази моя идея за полярографски метод за количествено определяне на вода ми отне много време в търсенето на подходяш безводен електролитен фон (след няколко години проблемът беше решен в Института Хейривски) и дойде време за дипломната работа, когато беше решено да правя дипломната работа в катедра „Химична технология на текстилните влакна“.
След курса по Физикохимия бях впечатлен от еднаквата структира на законите за пренос на импулс, маса и топлина в приближенията на теорията на идеалния газ. Беше ми попаднала и книгата на Болтцман за кинетичната теория на идеалните газове. Изникна ми идеята „дали не може да се изведе общ закон, от който законите за пренос на импулс, маса и топлина да се получават като частни случаи?“. Действително такава възможност имаше и изведох „Закон за пренос на кинетична енергия“, който докладвах на научна сесия в ХТИ (1961). За съжаление не намерих реална физична ситуация, където може да се приложи, и не го публикувах.
В областта на „Текстила“ имах идея да се използват физичните методи на аналитичната химия, създавайки „Спектрофотометричен метод за определяне на рецептите за багрене по мостра“, който стана и моята Дипломна работа. Ставаше въпрос за спектрален анализ на отразената светлина от обагрен текстилен плат с зададен цвят, с цел определяне на количестата на основните багрила (червено, синьо и жълто) за получаване на зададения цвят. За целта се използваше фотометър н Пулфрих със сфера на Улбрихт. Тогава създадох първия си математичен модел на базата на „Оптичен модел на текстилен плат като безкрайна съвкупност от пластини, чиито повърхности частично пропускат и отразчва светлинния лъч, а обемите им съдържат багрилни молекули, които го поглъщат (екранират)“. В резултат моделът позволява определянето на отношението на интензитетите на светлинните лъчи с определена дължина на вълната, които падат и се отразяват от повърхносттс нс текстилния плат. Този модел като „Аналог на закона на Буге-Ламберт-Беер за отразената светлина от текстилни материали“ беше публикуван в най-престижното физикохимично списание „K. Dimov, Chr. Bojadgiev, Ein Analogon zum Gesetz von Beer uber das reflektierte Licht von gefarbten Textilmaterialien, Zeitschr. fur Physikalische Chemie, 219, 106-113, 1962“. Създаденият „Метод за определяне на рецептите за багрене по мостра“ беше приложен за различни типове багрила и резултатите бяха публикувани в 6 статии в най-реномираните западногермански текстилни списания (1961-1965). Това беше готова дисертация, която обаче нямах намерение да защитавам.
Един важен детайл в живота ми като студент започна в началото на четвърти курс. Баща ми беше пенсиониран като аптекар при военните през 1949 и започна работа в аптека. В резултат получаваше военна пенсия и заплата. Майка ми беше домакиня. След поредния закон нещата се промениха – половин пенсия и заплата. През 1957 остана само заплатата, а сестра ми и аз бяхме студенти (3 и 4 курс). Това наложи аз да поема издръжката си. Започнах да преподавам частни уроци по висша математика на задочни студенти. И тогава научих математиката истински. Това продължи до 1960.
Още преди дипломирането ми получих предложения за работа в Университета, БАН, ХТИ, но в крайна сметка нищо окончателно. През м. май 1960 доц. Д. Еленков обяви конкурс за асистенти по „Процеси и апарати в химичната технология“, в който участвах. На 12, 13 и 14 септември бях изпитите по „Процеси и апарати в химичната технология“, руски и френски език и на 15 септември влязох на упражнения като хонорован асистент. Като всеки нов асистент трябваше на напревя едно студентско упражнение. На мене ми се падна „Съпротивления на тръбопроводи“. Придобитата практика по монтаж на тръбопроводи ми позволи след много години да си направя сам водопроводната инсталация във вилата. Освен това проведох курс на асистентите в катедрата по „Математични методи в химичнта технология“ по книгата на Батурин и Позин.
В края на годината дойде новият щат за редовни асистенти, но аз не получих одобрението на партийното бюро защото съм ходил с бели ризи на работа, леля ми е била национализирана и като асистент не съм поздравявал никого в Кюстендил. За ризите беше вярно (тогава се бяха появили найлоновите ризи). Леля ми беше известна учителка по математика във втора софийска девическа гимназия (ставало дума за братовчетка на баща ми в Рдомир). За „поздравите“ вероятно е вярно, защото редовните асистенти ми дадоха всички упражненния (хонорувани) в съботите и аз практически не бях ходил в Кюстендил. Аз подадох заявление, че се отказвам от спечеления конкурс и напуснах ХТИ.
Моят приятел В. Шарков (задочник в ХТИ) беше Главен инженер на карбидната фабрика „Елхим“ и ме назначи за „Началник лаборатория“ в цеха на гара Илиянци. Там работих 9 месеца, минавайки през „Началник ОТК“ и „Началник цех“. Там произведох за пръв път в България 280 литров калциев карбид (280 л. от 1 килограм карбид), което изискваше смяна в технологията и топлинния режим на пещта. До тогава се произвеждаше 220 и 250 литров карбид.
В края на януари 1961 постъпих в БАН като „Химик“ (със заплата 83 лв. от заплата 150 лв. + 100% премия в „Елхим“) в Института по обща и неорганична химия, секция Неорганична химична технология. Това беше времето, когато в България се създаваше „Химичното инженерство“.
Секция Неорганична химична технология се е ръководела от д-р Мирев (химик). Междувременно около 1955 Д. Еленков започна да чете в ХТИ курса „Процеси и апарати в химичната технология“, след двумесечна специализация в Москва и Ленинград, откъдето е донесъл учебника на Касаткин и идеята на Романков за влиянието на повърхностно-активните вещества (ПАВ) върху хидродинамиката и масопренасянето. Тази идея доц. Еленков започва да разработва с д-р Мирев и н.с. Хр. Баларев. На скоро след това Мирев почива в асансьора на Иститута и Еленков е назначен по съвместителство за завждащ на секцията, след което смени името и с „Масообменни процеси“.
Тук ще направя терминологичен коментар.
Терминът „Масообмен“ е неправилен, защото става въпрос за еднопосчния процес „Масопренасяне“. Той идва от СССР, когато познанията по английски не бяха на ниво. Така например в Минск имаше (може би и сега) „Институт тепло- и массообмена“. След едногодишните специалиации в Англия на моите приятели В. Крилов и Н. Кулов, нещата започнаха да се оправят.
Аналогичен е и случаят с „Инженерна химия“. Международният термин „Chemical engineering“ се превежда като „Химично инженерство“ и е свързан с инженерни проблеми, в които участват и химични процеси.
В литературата съществуват термините „longitudinal mixing“ и „back-mixing“ за един ефект в колонните апарати, който има характер на дифузионно смесване. Тези термини се появиха неправилно в руската литература като „продольное перемешивание“ и „обратнное перемешивание“, което беше преведено у нас като „надлъжно разбъркване“ и “обратно разбъркване“. Очевидно става въпрос не за разбъркване, а за смесване (с дифузионен механизъм) и правилните термини са „надлъжно смесване“ и “обратно смесване“.
В секцията „Масообменни процеси“ преди мене имаше двама инженери (Л. Бояджиев и Ив. Кръстев), а след мене дойде Н. Колев. От останалите сътрудници се оформи направление „Солеви системи“ с ръководител проф. Д. Трендафилов.
Постъпвайки в секцията през 1961 бях настанен до входа на една триклетъчна лаборатория, на едно масивно дървено бюро, което може да се види и сега в кабинета ми. Очевидно това бюро има също своя 60 годишен юбилей.
След постъпването ми, Еленков ми постави задачата „Хидродинамика и масообмен в абсорбер Вентури“. Направих 2 лабораторни плексигласови инсталации със странично и централно подаване на течността в гърловината на тръбата на Вентури. Беше изследвана хидродинамиката и масопренасянето при абсорбция на силно, средно и слабо разтворими газове и влиянието на ПАВ. Резултатите бяха публикувани в 6 работи в списания на БАН. Към тези изследвания беше проявен интерес от Медодобивния завод на гара Елисейна. Бяха направени 2 полупромишлени инсталации с тръби на Вентури за прахоулавяне (Елисейна) и абсорбция на серен диоксид (БАН). В резултат беше регистриран патент „Метод и инсталация за улавяне на прах и серен диоксид от димни и други промишлени газове“ (Д. Еленков, Хр. Бояджиев, Л. Бояжиев, Ив. Кръстев). Патентът беше внедрен през 1965 в новия химически цех на Медодобивния завод на гара Елисейна. Макет на инсталациятя стои във фоайето на Института. Методът беше внеден и в Оловно-цинковия завод в Кърджали, но едната тръба на Вентури бяха заменили с колона с пълнеж, за да заобиколят нашия патент. Всичките изчисления на апаратите в инсталацията съм направил лично. Получените резултати бяха готова кандидатска дисертация (публикациите бяха само с Еленков), но аз се стремях към по-голяма изява в дисертацията си.
Бях заинтргуван от книгата на Левич „Физикохимическая гидродинамика“, където се разглеждаше ефека на ПАВ на капещия живачен електрод, където молекулите на ПАВ се натрупват на дъното на капката, достигат пределна концентрация, втвърдяват повърхността, създават градиент на повърхностното напрежение, което предизвиква движение на повърхността. Възникна въпросът как може да се създаде градиент на повърхностното напрежение на повърхността на стичащ се течен филм при наличие на ПАВ в течността. Единствената възможност се появява ако в края на филма течността се събира в „резервуар“ и изтича от дъното му, т.е., скоростта на повърхността на течността в резервуара достига до нула. Горните съображения позволяват да се формулира проблема на бъдещата ми кандидатска дисертация.
На вертикална твърда повърхност се стича течен филм, в който е разтворено ПАВ. В края на филма повърхностната скорост е нула и се натрупва ПАВ, достигайки пределната си концентрация, което втвърдява повърхността. В резултат се създава градиент на повърхностната концентрация на ПАВ, т.е., градиент на повърхностното напрежение, който определя повърхностната скорост, а от там и скоростта в обема. Първият проблем е определянето на ПАВ във филма, което дифундира в обема до повърхността , където се адсорбира. Наличието на последователни процеси показва, че определянето на градиента на повърхностната концентрация на ПАВ може да се лимитира от скоростта на адсорбцията, от скоростта на дифузията или от двете едновременно. Така се формулират 3 хидродинамични задачи за определяне на скоростта във филма, а след това и на скоростта на масопренасяне при абсорбция на слабо разтворими газове, т.е., проблемът на кандидатската дисертация.
Животът на човека е низ от случайности и при мен се появи третата. Хр. Баларев работеше с Еленков и имаше планирана специализация (4 м) при проф. Жаворонков в Карповския физикохимичен институт в Москва. Междувременно отношенията им се обтегнаха и Баларев се прехвърли в Солеви системи, а Еленков прехвърли специализацията на мен. Аз бях в началния етап на първата хидродинамична задача и успях да взема препоръчително писмо до Левич от акад. Р. Каишев.
В Москва се оказа, че проф. Жаворонков отдавна не е Директор на Карповския физикохимичен институт, а след това е бил Ректор на Менделеевския институт и понастящем е Директор на Института по обща и неорганична химия при АН СССР. Той ме прие много любезно в новата сграда на Института, където работеше само кабинета му, т.е. нямаше възможност за специализация.
Помолих руската страна да ми даде възможност да се запозная с работата в катедрите по процеси и апарати в Москва и Ленинград. Във всякя Катедра ми предоставяха 2-3 дисертации и възможности за обсъждане. Получената информация изигра огромна роля в моето научно развитие.
С Левич имах 2 срещи. Той прояви голям интерес към моите първи стъпки, но тази тематика при тях е била закрита и няма възможност за съвместна работа. След завръщането ми у нас ми беше предложено участие в науччната работа L. Boyadzhiev, D. Elenkov, H. Boyadjiev, On the hydrodynamics of laminar liquid film containing surface-active agents, Comptes rendus de I’Academie bulgar des Science, 17, N10, 933-936, 1964, където се предлагаше решение на задачата при постоянен градиент на повърхностното напрежение. Този случай нямаше физичен смисъл, но се съгласих като първа теоретична работа за ефекта на ПАВ.
Първата ми работа от кандидатската дисертация беше завършена – Хр. Бояджиев, Влияние на повърхностно активните вещества върху хидродинамиката на ламинарни течни филми.1. Доставянето на ПАВ на повърхността се лимитира от скоростта на адсорбцията, Извeстия на ИОНХ-БАН, 3, 137-146, 1965. През тази година трябваше да се проведе XX-ия юбилеен Конгрес на ЮПАК (по теоретична и приложна химия) в Москва, където тази работа беше приета за докладване. Междувременно бяха настъпили промени и Левич ни беше изпратил покана за съвместна работа, поради което заминахме на Конгреса с Еленков.
Срещата ни с Левич беше преди откриването на Конгреса. Беше сключен договор за съвместна тема (проект) по хидродинамика и масопренасяне в стичащи се филми с участието на В. Крилов от руска страна. Левич предложи да изнеса доклада си в ръководения от него Семинар по теоретична електрохимия (аналог на прочутите Семинари на Ландау по теоретична физика и на Капица по експериментална физика). Докладът беше посрещнат добре, но аз имах чувството, че всички знаят повече от мен.
Участието в Конгреса беше изключително преживяване. В него участваха с пленарни доклади световният елит в Chemical engineering като Шервуд (САЩ), Данквертц (Англия), Прат (Австралия) и от СССР – Левич, Жаворонков, Кафаров, Романков, Кишеневски и др.. Левич разкритикува теорията на Данквертц–Кишеневски за „обновлението на повърхността“. След като изнесох доклада си проф. Семенов ми зададе въпрос от името на Шервуд. Като единствен участник от България, бях Председател на едно от заседанията, на което Секретар беше прочутият проф. Розен (екстракция на радиоактивни елементи).
Конгресът завърши и у нас продължи работата по дисертацията. След няколко месечна работа по няколко задачи стигнах до общ проблем – решаване на параболични частни диференциални уравнения. Подготовката по този проблем в ХТИ беше оскъдна (метод на разделяне на променливите). Консултациите с математици и механици не дадоха резултат. Така се стигна до първата командировка в СССР по съвместната тема през 1966. С Валя Крилов решихме да работим в хотела ми. При първата среща му показах проблемите си. Той се усмихна и ми каза, че се решават с функции на Грин и на другия ден ми донесе на един лист всички необходими формули (навярно и сега се намират някъде в бюрото ми). Така за 3 седмици бяха решени основните проблеми в дисертацията. След това бяха необходими 7-8 месеца за решаваненна всички интеграли, но това беше тривиална работа. Дисертацията на тема „Влияние на ПАВ върху хидродинамиката и масопренасянето в ламинарни течни филми“ беше завършена в началото на 1967 и беше представена на Еленков (без научен ръководител) в края на май. Той я представи през септември в Научния съвет на центъра по химия, където решиха, че в България няма подходящи рецензенти и трябва да я защитавам в СССР. От тук започва една сага, която се нуждае от малка предистория.
На 30 километра от Новосибирск е създаден крупен научен център, който е секретен, но в последствие е разсекретен. Там попада Еленков с една делегация в Института по катализ, където е впечатлен от използване на математичното моделиране и компютрите. Веднага организира 4 месечна специализация в Института по катализ и 2 седмична командировка в Москва за подготовка на защитата на дисертацията. Заминах в началото на април 1968.
Подготовката на защитата на дисертацията беше невъзможна без огромната помощ на Валя Крилов.
Аз трябваше да защитавам в един от Научните съвети по „Процеси и апарати“ в Московските ВУЗ-ове, които обикновено имаха по 2 заседания седмично, на които разглеждаха по 2 дисертации. Валя успя да ме вкара в програмата на Научния съвет на проф. Плановский при Московския съвет по химическо машиностроене. В този съвет участваха професорите Гухман и Семенов. Проф. Семенов беше автор на първите изследвания на течни филми (преди войната) и заваждаше катедрата „Машини и апарати в неорганичните химични производства“, пред която направих презентацията на дисертацията. Работата по отпечатването на Автореферата и неговото разпространение пое Валя, а аз заминах за Новосибирск. За рецензенти бяха избрани професорите Семенов и Малюсов.
В Новосибирск попаданнах в началния период на математичното моделиране и компютрите (Минск 2). Физикохимиците в Института по катализ вече бях разбрали, че не могат да използват физичното моделиране и теорията на подобието, когато в процесите участват химични реакции (поради несъвместими критерии на подобие). Те обаче реагираха като теоретици химици (не като теоретици физици) и се опитаха да вкарат моделите на хидродинамиката и дифузията в модела на химичната кинетика, в резултат достигнаха до моделите на „идеалното смесване“ (реактори с бъркалка) и „идеално изместване“ (колонни реактори). Те направиха опит да ме използват за развитие на тези методи, но теоретичната ни подготовка се оказа недостатъчна.
Какво научих в Новосибирск? На първо място устройството на компютрите (едноадресни, двуадресни), а след това методите на програмиране (автокод, перфокарти). За целта използвах преводната книга „Програмирано програмиране“, където на края на всяка страница имаше 1 въпрос и 2 отговора. От избрания отговор преминаваш на по-задна или на по-предна страница. В Инстита имаха Минск 2, а като си тръгвах получиха Минск 32. Основният резултат от тази специализация беше цялостното изучаване на методите за оптимизация, за което имаше богата библиотека. По средата на специализацията се върнах в Москва за защитата.
В Москва подготовката за защитата на дисертацията Хр. Б. Бояджиев, „Влияние поверхностно-активных веществ на гидродинамику и массообмен в ламинарной пленке жидкости“, Дисс. к. т. н., Моск. инст. хим. машиностроения, Москва, 1968, 90 с, вървеше добре. Беше представена и трета рецензия, поради планирано осъствие на проф. Семенов. Проф. Левич каза, че няма да пише отзив защото ще дойде на защитата. Междувременно възникна проблем, защото руски колеги ми подсказаха, че в Научния съвет на Плановски, при дисертации за ктн, се изисква експериментална част. Аз нямах такава, но и връщане нямаше.
Защитата преминаваше нормално, с Гухман писахме формули на дъската, нито дума за експериментални данни. Последва епизод с Левич, който запомних за цял живот. Той започна исказването си – „Тази дисертация поставя един законен въпрос: Може ли теорията без експеримент?“ и си отговор сам „Не“. Може да си представите какво почувствах!!!. След това обаче продължи – „Има обаче и втори законен въпрос: Трябва ли теорията и експериментът да бъдат съчетани персонално?“ и пак си отговор сам „Не – защото теоретиците са лоши експериментратори (лек смях) и обратното (бурен смях)“. След това продължи сериозно „Теорията е теория, когато води до резултати, които могат да се проверят експериментално, което е показано в дисертацията“. Гласуването беше единодушно. Вечерта в хотела пихме българско шампанско с Валя и Левич.
След защитата на кандидатската дисертация продължи сътрудничеството с Крилов в областта на хидродинамиката и масопренасянето в стичащи се филми и след 10 години се появи дисертацията Хр. Б. Бояджиев, „Хидродинамика и масопренасяне в стичащи се филми“, Дис. док. техн. науки, ВХТИ, София, 1978, 142 с.. Тя беше защитена в новосъздадения Специализиран научен съвет с рецензенти: Акад. В. Накоряков (Новосибирск, блестяща рецензия), проф З. Запрянов, проф. М. Михайлов. Тя послужи за основа на монографията Chr. Boyadjiev, V. Beschkov, „Mass Transfer in Liquid Film Flows“, Publ. House Bulg. Acad. Sci., Sofia, 1984, 128 pp.. Руското издателство „Мир“ предложи да издаде руски превод (с допълнения) Хр. Бояджиев, В. Бешков, „Массоперенос в движущихся пленках жидкости“, Изд. „Мир“, Москва, 1988, 137 с.
Публикуваните теоретични изследвания използваха различни теоретични техники, които пзволиха да бъдат представени в монографията Хр. Бояджиев, „Основи на моделирането и симулирането в инженерната химия и химичната технология“, ИИХ-БАН, София, 1993, 253 с.
Междувременно Валя Крилов защити докторска дисертация по нелинейно масопренасяне при електродните процеси. Тогава ние решихме да започнем работа по нелинейно масопренасяне в дуфазни системи. За съжаление нелепата смърт на Валя ме остави самичък. Част от тези изследвания докладвах на Международния форум по топло-масообмен в Минск. Проф. Броунщайн (Ленинград) беше впечатлен и ми предложи да подготвя монография, която да бъде отпечатена от Ленинградския филиал на Издателство «Мир». За целта трябваше да направя презентация пред Менделеевското общество в Ленинград, която беше незабравима, понеже беше проведена в аудитория, където Менделеев е чел лекции. Приеха ми проекта и ми дадоха срок за представянето на ръкописа. Към моите работи добавих основната глава от Докторската дисертация на Валя и монографията беше готова. Оказа се, че икономическата ситуазия се е променила и е необходим спонсор. След дълги перипетии акад. Накоряков я публикува – В. С. Крылов, Хр. Бояджиев, „Нелинейный массоперенос“, Институт теплофизики, Новсосибирск, 1996, 232 с. Следващата година акад. Кутепов (Председател на Научния съвет по „Теоретични основи на химичната технология“ към Президиума на Руската академия на науките) ме покани да представя монографията пред Съвета. Особенно впечатление направи смисълът на първото място на Крилов в авторския колектив.
Оказа се, че нелинейното мсопренасяне инициира вторично течение, което нарушава хидродинамичната устойчивост и създава дисипстивни структури, които ускоряват допълнително масопренасянето. Разгледани бяха ефектите на големите концентрационни градиенти, ефектът на Марангони (градиентът на повърхностното на прежение), ефектът на Стефановския поток (при фазов преход течност-пари) и ефектът на Бенаровата неустойчивост (при положителен вертикален градиент на плътността на течността). Резултатите бяха обобщени в монографията Chr. Boyadjiev, V. N. Babak, “Non-Linear Mass Transfer and Hydrodynamic Stability”, Elsevier, Amsterdam, 2000, 500 pp.
Публикуваните нови теоретични изследвания използваха различни теоретични техники, които пзволиха да бъдат представени в монографията Chr. Boyadjiev, “Theoretical Chemical Engineering. Modeling and simulation”, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2010, 594 pp. Тук бяха загатнати възможностите на нов подход при моделиране на химични и и масопреносни процеси в колонни апарати, който стана основа на следващите ми изследвания. Бяха изследвани некоректните обратни задачи при идинтификацията на парамметрите на модела, чрез минимизация на функцията на най-малките квадрати. Беше показано, че функцията на най-малките квадрати няма минимум, когато обратната задача е съществено некоректна.
- Моделът на масопренасяне в колонен апарат предполага масов баланс в обема на фазите под формата на диференциални уравнения и техните гранични условия на фазовите граници. Това обаче е невъзможно поради неизвесност на разпределението на скоростите в обемите на фзите и неизвесност на фазовите граници. Това налага нов подход чрез създаване на конвективно-дифузионен модел, където масопренасянето на фазовите граници се замества с еквивалентна обемна реакция с експериментално определяем коефициент, а неизвесното разпределение на скоростта в обема на фзата – с експериментално определяеми параметри в средно-концентрационен модел. Този подход беше приложен при различни процеси в колоната като: химична реакция, правоточна и противоточна физична и химична абсорбция, физична и химична нестационарна адсорбция, хетерогенни каталитични процеси с физичен и химичен адсорбционен механизъм. Част от абсорбционните и адсорбционните модели са изпозвани в патантни решения за очистванен на газове от серен диоксит. Получените резултати бяха обобщени в монографията Chr. Boyadjiev, M. Doichinova, B. Boyadjiev, P. Popova-Krumova, “Modeling of Column Apparatus Processes”, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2016, 313 pp. Предложените модели бяха усложнени с отчитане на аксиалната неравномерност на радиалната неравномерност на аксиалната компонента на скоростта и на радиалната компонента на скоростта, представени във второто издание на монографията – Chr. Boyadjiev, M. Doichinova, B. Boyadjiev, P. Popova-Krumova, “Modeling of Column Apparatus Processes” (Second edition), Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2018, 456 pp. Следващият етап е създаването на конвективен тип модели, модели на къси колони и модели на колони с ненареден пълнеж, за което подписан договор за трето издание с Шпрингер. През м. декември 2021 г. излиза книгата Christo Boyadjiev, Editor, “Modeling and Simulation in Chemical Engineering”, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2021, 223 pp.
По данни от Шпрингер (2021), реализацията на монографиите е както следва:
“Theoretical Chemical Engineering. Modeling and simulation” has 140 printed copies and 18613 chapter downloads.
“Modeling of Column Apparatus Processes” has 21 printed copies and 4891 chapter downloads.
“Modeling of Column Apparatus Processes (Second edition)” has 26 printed copies and 3948 chapter downloads.
Математичните основи на моделирането и симулирането са изложени в книгата Хр. Бояджиев, „Основи на моделирането и симулирането в химичната промишленост“, Изд. БАН „Проф. Марин Дринов“, София, 2017, 120 с.
В една от последните ми работи (Chr. Boyadjiev, A New Approach to Modeling and Simulation of Industrial Processes, J. Eng. Thermophysics, 2021, 30(2), 1-6) бе формулирана аксиомата „Количествените описания на промишлените процеси са инвариантни по отношение на измерителните системи на величините (на метрични преобразувания)“. Съгласно терминологията на Гухман, „метрични преобразувания“ са еквивалентни на „подобни преобразувания“, които той използва при доказателтвото на теоремата си „Ако количественото описание на процеса е инвариантно по отношение на подобни преобразувания, то може да се представи като степенен комплекс, т.е., произведение от величините, от които зависи процеса, повдигнати на степени, които се определят от експериментални данни“. От горните аксиома и теорема следва формулировката и доказателството на теоремата „Количествените описания на промишлените процеси могат да се представят като степенни комплекси“. Тази теорема открива неограничени възможност за моделиране и симулиране на промишлени процеси с недостатъчна информация за техния механизъм.
Публикации
Научни статии – над 230: над 85% са публикувани в международни списания (над 130 публикувани в списания с импакт фактор), над 65 – самостоятелни публикации, 15 преведени в International Chemical Engineering (английски преводи на най-доброто в химическото инженерство).
Създаване и водене на специализирани лекционни курсове:
- ”Основи на моделирането и оптимизацията” – 10 год., на профила ”Химична кибернетика” в Химическия факултет на Софийския университет. (10 год. х 72 часа).
- ”Моделиране на химико-технологични системи” – 3 год., към катедра ”Химично инженерство” на Бургаския университет ”Проф. А. Златаров”. (3 год. х 55 часа).
- ”Съвременни методи на инженерната химия” – 3 год., за магистри към Бургаския университет ”Проф. А. Златаров”. (3 год. х 50 часа).
Ръководител на 17 докторанти.
Награди:
- Орден „Кирил и Методи“ I ст.
- Орден на Руската Федерация „Михаило Ломоносов“ (Национален Комитет за публични награди).
- Грамота от Съюза на учените в България за високи научни постижения в областта на естествените науки за 2002 г. (участие в Конкурса с монографията: Chr. Boyadjiev, V.N. Babak, Non-linear Mass Transfer and Hydrodynamic Stability, Elsevier, Amsterdam – New York, 2000, 500pp.
- Грамота и парична премия от Съюза на учените в България за високи научни постижения в областта на естествените науки за 2011 г. (участие в Конкурса с монографията: Chr. Boyadjiev, “Theoretical Chemical Engineering. Modeling and simulation”, Springer- Verlag, Berlin-Heidelberg, 2010, pp. 594.
- Носител на значка ”Почетен изобретател”, ”За принос в техническия прогрес” и ”Значка за отличие” от БАН.
- Златен медал на 10-то Национално Изложение „Изобретения*Трансфер*Иновации“ ИТИ‘2017 за „Нов абсорбционно-адсорбционнен метод и апарат за очистване на отпадни газове от серен диоксид“.
- Награден с Грамота и Сребърен знак от Българската Стопанска Камара (17.05.2018 г.) за създадения „Нов абсорбционно-адсорбционен метод и апарат за очистване на отпадни газове в енергетиката“.
- Награден с Почетен диплом от Съвета по иновации към Българската Търговско-Промишлена Палата (21.05.2018 г.) за проект „Нов абсорбционно-адсорбционен метод и апарати за очистване на отпадни газове от серен диоксид“, класирн на трето място в категорията „Най-добър иновативен проект“ за 2017 г..
Участие в Редколегии на международни научни списания др.:
Editor-in-Chief of the “Transactions of Academenergo” (Scientific journal of the Russian Academy of Science).
Member of the Editorial Board for the “British Journal of Engineering & Technology”.
Member of the Editorial Board for the SOP “Transactions on Applied Chemistry”.
Member of the Editorial Board for the SOP “Transactions on Physical Chemistry”.
Member of the Editorial Board for the „American Journal of Chemical Engineering“.
Member of the Editorial Board for the “Science Journal of Chemistry”.
Member of the Editorial Board for the “Insight-Physics”.
Editorial Advisory Board Member of the “Recent Innovations in Chemical Engineering”.
Review Board Member for the “Journal of Food Chemistry and Nutrition”.
Chairman of the Scientific Council of the International Scientific Centre for Power and Chemical Engineering Problems (http://www.int-sci-center.bas.bg).
Chairman of the Organizing Committee of the Workshop on “Transport Phenomena in Two-Phase Flows” (No.1 – 15).
Лидер на международни проекти (последните 25 години):
UK, Imperial College – 2
Russia, Russian Academy of Sciences – 5
Belgium, Vrije Universiteit, Brussel -2
Hungary, Pannon University – 2
Nederland, Delft University of Technology, Eindhoven University of Technology
Israel, Tel Aviv University (4), Ben-Gurion University (3), Technion (2).
Пленарни лекции на международни Конгреси и Конференции (Онлайн) – над 15. Получените покани са над 120, но в по-голямята си част искат такса.
Предлаганият обзор на моятa научна дейност представлява не само юбилейна ретроспекция, но и част от развитието на химичното инженерство в България.
