Джон Фрэнк Дэ́видсон (; 7 февраля 1926, Ньюкасл-апон-Тайн, Нортамберленд, Великобритания — 25 декабря 2019) — британский химик-технолог и бывший в Кембриджском университете. Считается одним из основоположников современной теории псевдоожижения в химической технологии.

Член Лондонского королевского общества (1974), иностранный член Национальной инженерной академии США (1976), Российской инженерной академии (1998). Лауреат медали Леверхалма за 1984-й год и Королевской медали Лондонского королевского общества по химии за 1999-й год.

Ранние годы, образование Джон Фрэнк Дэвидсон родился в Ньюкасле-апон-Тайн 7 февраля 1926 года в семье Кэти (урожденной Джаретт) и Джона Дэвидсона, которые познакомились в 1911 году на отдыхе в Швейцарии. Его отец происходил из династии шахтеров, сражался в окопах во время Первой мировой войны, а после работал кассиром в городском совете Ньюкасла. Мать Дэвидсона была дочерью успешного торговца из Рая и работала учительницей в начальной школе до брака. Когда Джону Дэвидсону было 9, его отец умер, и Кэти вернулась на работу учительницей в бедный район Ньюкасла, чтобы прокормить своих детей: самого Джона и его старшую сестру Китти. С 1937 по 1944 год он учился в , преуспевая в технических предметах. Выиграв государственную стипендию, выплачиваемую во время войны студентам инженерных и технических специальностей и дающую право попасть в Кембриджский университет, он поступил в Тринити-Колледж на двухгодичный курс механических наук. После получения степени бакалавра его направили работать в компанию Rolls-Royce в Дерби, где он два с половиной года пробыл в отделе механических разработок, а в свободное от работы время продолжал исследования, начатые в Кембридже. В 1950 году Дэвидсон вернулся в Кембридж, став аспирантом инженерного факультета. В 1952 году его пригласил на свою недавно созданную кафедру химической технологии в качестве демонстратора.

В этот период Дэвидсон начал теоретическое изучение движения больших пузырьков газа в жидкостях и написал все свои до сих пор цитируемые работы по массообмену между пузырьком и жидкостью, протекающей мимо него. Эти исследования побудили его провести ряд новаторских работ по псевдоожижению, которые были обобщены в его книге «Fluidised Particles», написанной вместе с Дэвидом Харрисоном. Это была одна из первых книг по псевдоожижению, и она вызвала большой интерес: в 1966-м году их пригласили в Советский Союз, где они узнали, что книга переведена на русский язык без их согласия и ведома .

Карьера Работы Дэвидсона внесли большой вклад в развитие гидродинамики циркулирующего псевдоожиженного слоя, теплообмена в псевдоожиженном слое, а также в создание и внедрение методов сжигания угля в реакторах с псевдоожиженным слоем. Дэвидсон получил степень доктора философии в 1953 году и степень в 1968 году в Кембриджском университете. В 1974 году за работы по двухфазным потокам и достижения в псевдоожижении он был избран членом Лондонского королевского общества за вклад в область инженерных наук. С 1974 по 1975 год он был членом Комиссии по расследованию .

Научная работа Дэвидсона всегда была тесно связана с его педагогической деятельностью. После 4 лет на должности университетского демонстратора его повысили до преподавателя в 1954, затем до и до профессора в 1975 году. С 1975 по 1993 год Дэвидсон возглавлял кафедру химической технологии Кембриджского университета и сделал многое для ее развития, обновления учебных программ и укрепления связей между кафедрой и промышленностью. С 1978 по 1993 год он носил звание химической технологии Shell (компания Shell была спонсором создания кафедры).

В 1957 году Дэвидсон стал административным директором колледжа и отвечал за весь хозяйственный отдел, включая организацию приемов для королевской семьи. Самым сложным вызовом на этой должности была реконструкция кухни, построенной еще в 1605 году. В 1970-1971 годах Дэвидсон был президентом .

Дэвидсон был частым участником и гостем Менделеевских конгрессов, на которых он выступал с пленарными докладами. Он продолжал активную исследовательскую работу и после выхода на песню в 1992 году: был вице-магистром Тринити-Колледжа, каждый день ездил в лабораторию на велосипеде, продолжал писать научные статьи. В честь своего 90-летия выступил перед собранием Тринити-колледжа, показав эксперимент, подтверждающий его теорию псевдоожижения, со своим сыном и внуком.

Научная деятельность Опубликованные работы Дэвидсона, около 250 статей и одна монография, оказали значительное влияние на дисциплину химической инженерии. В течение почти 70 лет свой деятельности он поддерживал стабильный темп публикаций (чуть более трех статей в год), при этом руководя шестью-девятью аспирантами. Его научная работа началась в конце 1950-х годов с изучения движения одиночных крупных газовых пузырей в протяженных жидкостях малой вязкости. Опираясь на работу Дэвиса и Тейлора, он первым показал, что скорость подъёма пузырей в псевдоожиженном слое подчиняется той же формуле (формуле Дэвиса-Тейлора) (где – диаметр сферы того же объема, что и у пузырька, – ускорение свободного падения), что и в обычной жидкости.

В 1958–1963 годах совместно с Дэвидом Харрисоном он создал первую количественную двухфазную модель пузырькового кипящего слоя – модель Дэвидсона-Харрисона. Модель впервые дала возможность рассчитывать конверсию в реакторах с кипящим слоем и объяснила основные эффекты масштабирования. Итогом стала монография «Fluidised Particles», которая сразу была переведена на многие языки из-за ее важности для промышленности. В конце 1960-х годов Дэвидсон разработал технологию, позволявшую зафиксировать пузырь в нисходящем потоке воды, что давало возможность точного измерения полей скорости и коэффициентов массообмена.

В 1960-1980-е годы Дэвидсон детально исследовал рост и коалесценцию пузырей, прорыв пузырей через свободную поверхность слоя, унос частиц, начальный размер пузырей у распределительной решётки, а также гидродинамику фонтанирующих слоев, нашедших применение в сушке, гранулировании и сжигании топлива. Одновременно он занимался течением сыпучих материалов: совместно с Р.М. Неддерманом в 1973 году предложил «теорию песочных часов», точно описывающую поле скоростей при истечении гранул из бункеров и силосов.

Значительную часть работ составляли исследования массообмена: в 1956 году совместно с аспирантом Дж. Калленом он показал, что следовые количества поверхностно-активных веществ могут снижать скорость абсорбции газа на 75% без заметного изменения гидродинамики ; в 1950–1960-е годы получил аналитические выражения для коэффициентов массоотдачи в насадочных колоннах и между поднимающимся пузырём и окружающей фазой. В области безопасности процессов совместно с Аланом Даксбери, который тогда был студентом и выполнял дипломную работу, они выполнили расчеты двухфазных аварийных сбросов давления, в результате чего удалось понять процесс и определить условия, при которых возможен сброс. Последствия ошибок в проектировании и эксплуатации систем сброса давления реактора были наглядно продемонстрированы ходе крупнейшей в мире промышленной катастрофы в Бхопале в 1984 году, в результате которой, помимо тысяч человек, погибших непосредственно при аварии, от последствий по некоторым оценкам пострадало около полумиллиона человек.

C 1990-х годов совместно с Линн Гладден и Энди Седерманом он впервые применил метод ядерного магнитного резонанса для визуализации движения частиц и пузырей в псевдоожиженных слоях. В последние годы жизни занимался теорией течения вспененных полиуретанов в узких каналах и консультировал промышленность по интенсификации реакторов производства диоксида титана, что позволило увеличить мощность ряда линий в 2-2.5 раза при минимальных капитальных затратах. Все модели Дэвидсона отличаются предельной простотой и аналитической прозрачностью, дают физически понятные и экспериментально проверяемые предсказания и до сих пор широко используются в проектировании и эксплуатации промышленных реакторов с кипящим слоем .

Награды, премии, почетные звания 1957 — Член в Тринити-Колледжа Кембриджского университета 1970-1971 — Президент 1974 — Член Лондонского королевского общества 1976 — Член-основатель Сообщества инженеров, иностранный член Национальной инженерной академии США 1979 — Почетный доктор Политехнического института Тулузы 1984 — Медаль Леверхалма 1989-1990 — Вице-президент Лондонского королевского общества 1991 — Медаль Курнакова Института общей и неорганической химии АН СССР, Иностранный член Индийской национальной академии наук 1992-1996 — Вице-глава Тринити-колледжа Кембриджского университета 1998 — Иностранный член Российской инженерной академии 1999 — Королевская медаль 2010 — Королевской инженерной академии Великобритании 2015 — Медаль Берда, Стюарта и Лайтфута В 1994 году Национальная портретная галерея Лондона вместе с Королевском обществом заказала портрет Дэвидсона у фотографа Ника Синклера, который был приобретен для ее постоянной коллекции. В честь Дэвидсона названа медаль, которая с 2016 года присуждается присуждается людям, проявившим выдающееся наставничество для молодых инженеров-химиков как в академической среде, так и в промышленности.

Личная жизнь В 1945-м году, во время своего третьего года обучения в Тринити-колледже, Дэвидсон встретил на инженерном факультете Сюзанну Хедвиг Остерг, беженку из Германии, спасенную ребенком в рамках операции «Киндертранспорт». В 1948 году они поженились. У супругов было двое детей: сын Питер, химический технолог, и дочь Изабель, государственный юрист. Джон Дэвидсон, помимо научных исследований, преподавания и промышленных консультаций, любил пешие походы по холмам и горам, с детства увлекался починкой вещей. После своего ухода на пенсию разбил с женой сад и регулярно ухаживал за ним, чтобы приглашать ужин бывших сотрудников, аспирантов и студентов.

Интересные факты Пузыри с детства увлекали Дэвидсона; по его словам, он наполнял семейную ванну водой и выдергивал пробку, чтобы наблюдать за растущим пузырем воздуха, а также его гладкой сферической оболочкой, контрастировавшей с турбулентным следом.

Примечания

Ссылки https://www.icheme.org/about-us/history/presidents/john-frank-davidson

Категория:Персоналии по алфавиту Категория:Родившиеся 7 февраля Категория:Родившиеся в 1926 году Категория:Умершие в 2019 году Категория:Учёные по алфавиту Категория:Учёные Кембриджского университета Категория:Учёные Великобритании Категория:Выпускники Тринити-колледжа (Кембридж) Категория:Выпускники Кембриджского университета Категория:Иностранные члены Национальной академии наук США Категория:Члены Лондонского королевского общества Категория:Иностранные члены АН СССР Категория:Иностранные члены Индийской национальной академии наук