Термохимическое запасание энергии : Новые методы и материалы

Термохимическое запасание энергии : Новые методы и материалы

Автор: Аристов, Юрий Иванович

Шифр специальности: 02.00.04

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2003

Место защиты: Новосибирск

Количество страниц: 375 с. ил

Артикул: 2346851

Автор: Аристов, Юрий Иванович

Стоимость: 250 руб.

Термохимическое запасание энергии : Новые методы и материалы  Термохимическое запасание энергии : Новые методы и материалы 

Введение
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. Ю
. Анализ современных н будущих источников энергии Ю
1.1.1. Структура мирового производства и потребления энергии до
1Л.2. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии и их
характеристики. ц
1.1.2.1. Высокотемпературные концентраторы солнечной энергии
ф 1.1.2,2, Низкотемпературные приемники солнечной энергии .
1.1.2.3. Геотермальные источники до
1.1.2.4. Тепловые отходы транспортного сектора.
1.1 Высокотемпературные атомные реактора для теплоснабжения
1.2. Термохимическое запасание энергии принцип и основы
1.2.1. Физикохимические основы термохимического запасания
энергии.
1.2.2. Эффективность и энергонапряженность термохимического
запасания энергии
1.2.3. Процессы, перспективные для термохимического запасания
энергии
ф . Высокотемпературные ТХ процессы.
.1. Эндотермические каталитические процессы .
.2. Разложение твердых тел
3.2. Низкотемпературные ТХ процессы.
1.2.3.2.1. Плавление парафинов и гидратов солей
.2. Сорбционные системы.
1.2.3.2.3. Адсорбционное запасание цеолиты, силикагели, угли, оксид
алюминия
1.3. Термохимическое запасание энергии приложения
1.3.1. Запасание энергии концентрированного солнечного света .
1.3.1Л. ТХ преобразование энергии в химическом реакторе идеального
смешения сравнение каталитических процессов.
1.3.1.2. Тепловое сопротивление на границе стенка приемника
катализатор и слоя катализатора .
1.3.2. ТК запасание энергии, выделяющейся в высокотемпературных
ядерных реакторах .
.3. Химические и адсорбционные тепловые насосы
Заключение.
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
2.1. Реактивы .
2.2. Синтез урансодержащих постелей, катализаторов и
композитных сорбентов соль в пористой матрице.
2.2.1. Синтез оксидов урана.
2.2.2. Синтез катализаторов на основе оксидов урана.
2 Синтез оксидных пленок А1Оз, М0 на поверхности оксида
урана.
2.2.4. Синтез сорбентов соль в пористой матрице.
2.3. Исследование свойств синтезированных катализаторов я
сорбентов
2.3.1. Исследование сорбционных свойств синтезированных
композитов. .
2.3.2. Методика калориметрических измерений
2.3.3. Испытания активности катализаторов паровой коивсрсии
метана
2.3.4. Исследование паровой конверсии метана и метанола, а также
Ф разложения аммиака в условиях прямого радиационного
разогрева катализатора
2.3.5. Исследование паровой конверсии метана в условиях прямого
нагрева катализатора концентрированным светом
2.3.6. Проверка целостности керамических покрытий на поверхности
катализаторов
2.4. Методика исследования теплофизпческих свойств модельных
приемников СЭ с прозрачной и непрозрачной стенками.
2.5. Измерение теплопроводности синтезированных композитов
2.5.1. Приготовление образцов
2.5.2. Измерение коэффициента теплопроводности
ГЛАВА з. термокаталитическое преобразование ядерной
ЭНЕРГИИ
3.1. Новый метод ТК запасания ядерной энергии ПКАРпроцесс
3.2. Вариант 1 Исследование основных закономерностей ТК
запасания энергии ускоренных электронов
3.2.1. Распределение температуры по длине каталитического реактора
3.2.2. Зависимость выхода водорода от мощности падающей дозы
излучения.
3.2.3. Зависимость энергонапряжеяности и эффективности ТК
запасания энергии ИИ от мощности объемного энерговыделския
3.2.4. Влияние степени конверсии ключевого реагента
3.2.5. Влияние размеров каталитического реактора
3.2.6. Влияние состава исходной реакционной смеси
3.2.7. Влияние природы катализатора на основные характеристики
процесса преобразования энергии излучения ЦЗ
3.2.7.1. Паровая конверсия метана Ц
3.2.7.2. Паровая конверсия метанола
3.2.7.3. Разложение аммиака Х
ф 3.2.8. Радиационный и термический каналы процесса. Ц
3.3. Вариант 2 Катализаторы паровой конверсии метана на основе
оксидов урана п их свойства. Х
3.3.1. Синтез и исследование пористых оксидов урана н катализаторов
на их основе.
3.3.2. Каталитическая активность синтезированных катализаторов .
3.4. Математическое моделирование ТК запасания энергии при
проведении реакции паровой конверсии метана в проточном реакторе с объемным тепловыделением
3.4.1. Описание модели.
3.4.2. Оценка погрешностей, вносимых упрощениями модели
3.4.2.1. Условие применимости приближения равномерного
распределения температур по радиусу каталитического реактора.
3.4.2.2. Влияние внугридиффузнойных ограничений скорости реакции
ф З.4.2.З. Отсутствие продольной и радиальной диффузии.
3.4.2.4. Отсутствие гидродинамического сопротивления слоя
3.4.3. Анализ процесса ТК запасания энергии в реакторе с объемным
тепловыделением сравнение с экспериментом.
3.4.3.1. Распределение температуры по длнпе каталитического реактора
3.4.3.2. Зависимость энергонапряженности запасания энергии ЯГИ от
степени конверсии метана
3.4.3.3. Влияние размеров каталитического реактора
. Зависимость энергонапряженности запасания от плотности
объемного энерговыделения
. Влияние температуры исходных реагентов
3.4.4. Анализ процесса ТК запасания энергии в реакторе с объемным
тепловыделением анализ возможных режимов и оптимизация
процесса
3.4.4.1. Влияние распределения теплового потока по длине реактора
3.4.4.2. ТК запасание энергии в каталитическом реакторе с равномерным тепловыделение по объему анализ вариантов 1 и 2
3.4 ТК запасание энергии в изотермическом каталитическом
реакторе с объемным тепловыделением оптимальный реактор .
3.4.4.3.1. Распределение теплоподвода по длине реактора, обеспечивающее его изотермичность
3.4.4.3.2. Энергонапряженность процесса ТК запасания в изотермическом
реакторе. Общая оцепка
3.5 Заключение и приложения.
ГЛАВА 4. ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО СВЕТА В РЕАКТОРАХ С ПРОЗРАЧНОЙ СТЕНКОЙ.
4.1. Теоретический анализ эффективности преобразования СЭ в
тепло в идеальном ТХ приемнике.
4.1.1. Модель идеального ТХ приемникапреобразователя СЭ
4.1.2. Передача тепла от приемника СЭ к катализатору и ее влияние
на эффективность преобразования СЭ в реакторах с прозрачной я непрозрачной стенками приемника
4.2. Сравнительное исследование ТК запасания при прямом
облучении катализатора через прозрачную стенку
4.2.1. Сравнительное исследование теплофизическнх свойств
модельных приемников СЭ с прозрачной и непрозрачной стенками
4.2.2. Сравнительное исследование ТК преобразования световой энергии при прямом облучении катализатора через прозрачную
н непрозрачную стенки приемника.
. Математическое моделирование процесса ТК преобразования
СЭ в проточном каталитическом реакторе с прозрачной стенкой
.1. Зависимость энергонапряженности процесса ТК запасании
солнечной энергии от степени конверсии метана.
Щ 4.3.2. Влияние интенсивности теплоподвода в слой катализатора
4.4. Заключение
ГЛАВА 5. КОМПОЗИТЫ СОЛЬ В ПОРИСТОЙ МАТРИЦЕ ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ЗАПАСАНИЯ
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ТЕПЛА
5.1. Обший подход
5.2. Сорбционные свойства композитов на основе галогенцдов
щелочных и щелочноземельных металлов
5.2.1. Хлорид кальция
5.2.1.1. Хлорид кальция в силикагеле КСК ССВ1 Л
Ф 5.2.1.2. Хлорид кальция в силикагеле КСМ ССВ1М.
5.2.1.3. Хлорид кальция в МСМ ССВ1МСМ
5.2.1.4. Хлорид кальцин в оксиде алюминия ССВ1А.
5.2.1.5. Хлорид кальция в пористом угле Снбунит ССВ1У.
5.2.1.6. Хлорид кальция в расширенном вермикулите ССВ1 В .
5.2.2. Бромид лития
5.2.2.1. Бромид лития в силикагеле КСК ССВ2Л.
5.2.2.2. Бромид лития в расширенном графите ССВ2РГ.
5.2 Бромид лития в пористом утле Снбунит ССВ2У.
5.2.2.4. Бромид лития в оксиде алюминия ССВ2А
5.2.3. Хлорид лития в силикагеле КСК ССВЗЛ .
5.2.4. Энергоаккумулируюшая способность композитов.
5.2.5. Сравнение сорбционных свойств галогенидов в массивном и
дисперсном состоянии
5.3. Теплопроводность композитов соль в пористой матрице.
5.3.1. Влияние количества сорбированной воды.
.1.1. Теплопроводность композита 1I
.1.2. Теплопроводность композитов ССВ2Л и 4I
.1.3. Расчет теплопроводности по модели ЛыковаБьюрстрема.
5.3.2. Влияние природы и количества соли .
5 Влияние природы матрицы.
5.4. Анализ практических приложений композитных сорбентов
соль в матрице.
5.4.1. Сорбционные тепловые насосы и бесфреоновыс холодильники
5.4.2. Запасание тепловой энергии в открытых системах
5.4.3. Осушка газов
5.4.4. Активная тепловая защита
5.5. Заключение и приложения
6 ВЫВОДЫ
Благодарности
ЛИТЕРАТУРА


Среднетемпературные источники тепла с потенциалом от 0 до 0С мы в данной работе не рассматривали. Ниже мы рассмотрим ТХ процессы, которые могут быть перспективны для запасания тепла в двух упомянутых температурных диапазопах. Доя запасания высокотемпературного тепла используют в основном каталитические процессы тип 2 и За или процессы разложения гидроксидов металлов и неорганических солей тип и Зв. Рассмотрим оба типа процессов более подробно. В Таблице приведены термодинамические характеристики некоторых каталитических процессов, потенциально перспективных для ТХ запасания энергии. Многие из них имеют близкие аналоги в традиционной химической промышленности. В первую очередь, это относится к процессу паровой конверсии метана ПКМ который составляет основу крупнотоннажного процесса получения водорода в производстве аммиака. Данный процесс отличается высокой селективностью как прямой, так и обратной реакций, благоприятными термодинамическими характеристиками, наличием высокоактивных и дешевых катализаторов. В связи с этим он рассматривается в качестве одного из наиболее перспективных для аккумулирования ядерной и концентрированной солнечной энергии. Вместе с тем, адаптация этой и других каталитических реакций к условиям запасания тепла от конкретного энергоисточника может предъявлять специфические требования к используемому катализатору, характеру тепло и массоиереноса и другим параметрам процесса см. Раздел 1. Протекание процессов 6 по термодинамике возможно в области низких температур, но на практике для их протекания необходима активация прочных химических связей, поэтому в силу кинетических причин они протекают при гораздо более высоких температурах, чем предсказывает термодинамика, что позволяет использовать их для запасания высокотемпературного тепла. При этом в обратном процессе получается низкотемпературное тепло с потенциалом Т Т. Эффективность превращения запасенного тепла в работу соответственно тоже падает. Таблица . Г. СН4НгсЗНзС0 2. СН4Со2НС0 0. БОзСгОгШОг . СтвПгЫ2С0 . СтвСССО 0. СбНгоСгЗН2 . СДпСНзгсС6Н5СНзЗН2 . ШчгМ2Н2 . СНэОНгН2СО . ЗН2 С 8. Н2СН2СОСНэг . Пока мы сформулировали общие требования к энергозаласающим реакциям, а более детальное рассмотрение условий эффективною запасания . ТХ преобразователя энергии в Разделе 1. ПКМ, разложения аммиака РА и триохсида серы, а также дегидрирования цпклогексана. Ниже мы рассмотрим основные характеристики этих и некоторых других каталитических процессов, перспективных для ТХ запасания энергии, условия их проведения, катализаторы и пр. Среди реакций, приведенных в Таблице , процесс ПКМ наиболее хорошо изучен и широко применяется в химической промышленности для получения синтезгаза и водорода. Полный термодинамический анализ этого процесса дан в работах ,. СН4 Н2О о СО ЗН2 6. С Н2 . СН4 СО2 о 2СО Н2 7. СК, С Н2 . СО С С 2. Н С о Н2 СО 1. Взаимодействие метана с водородом идет с увеличением объема системы до двух молей продуктов на один моль реагентов, поэтому реакцию желательно вести при пониженном давлении. Наряду с основными продуктами оксидом и диоксидом углерода и водородом возможно появление углерода. Последний процесс является нежелательным, гак как коксообразование на поверхности катализатора приводит к его дезактивации и механическому разрушению. Один из предложенных в литературе механизмов этого процесса включает образование углерода пиролиз метана по реакции 1 как первую стадию конверсии метана с последующей стадией расходования образующегося углерода по реакции 1. Обе эти стадии сильно эидотермичяы. Поэтому, по мнению авторов работы , если выделяющейся в слое катализатора теплоты достаточно лишь для проведения реакции 1, то создаются благоприятные условия для образования свободного углерода. Следовательно, интенсификация теплоподвода в зону протекания каталитической реакции т. Косвенным подтверждением этой гипотезы является то, что кокс откладывается на катализаторе даже в той области температур, давлений и соотношений парметан, ш, где. Это означает, что локальные условия на поверхности отличаются от средних по объему, т.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.229, запросов: 121