Энергосберегающие термодинамические циклы в химико-технологических системах

• Автор: Окунев, Борис Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 195 с. : 52 ил.

Содержание
Обозначения
Введение
Глава 1. Термодинамические циклы регенеративных теплообменных процессов
1. 1. Аналитическое решение классической задачи о
регенеративном теплообмене в аппарате с обычной структурой слоя
1.2. Математическая модель регенеративного теплообменника
1.3. Выбор критериев оптимизации циклического процесса
1.4. Изменение термодинамической эффективности в зависимости от настраиваемых параметров системы
Глава 2. Термодинамические циклы адсорбционно-десорбционных процессов
2.1. Адсорбционно-десорбционные циклы для получения холода
2.2. Рабочие пары адсорбции
2.3. Селективные композитные сорбенты воды.
2.4. Макрокинетические особенности адсорбционных холодильных циклов.
2.5. Макрокинетическая модель адсорбции воды, учитывающая взаимообусловленность совместного тепло- и массопереноса в гранулах адсорбента и присутствие несорбируемого компонента в газовой фазе
2.6. Моделирование экспериментов, в которых адсорбция и десорбция инициировались быстрым изменением температуры подложки
2.7. Моделирование экспериментов, в которых адсорбция

инициировалась быстрым изменением давления водяного пара
2.8. Моделирование экспериментов в присутствии
несорбируемого компонента, когда адсорбция инициировалась быстрым изменением температуры подложки
2.9. Математическое моделирование адсорбционно-
десорбционного холодильного цикла с использованием солнечной радиации на стадии десорбции
2.10. Математическое моделирование адсорбционно-десорбционного холодильного цикла с использованием жидкого теплоносителя на стадии десорбции
2.11. Детальный анализ производства энтропии и усовершенствование термодинамического цикла
адсорбционной холодильной установки
Глава 3. Термодинамические циклы процессов
конверсии углеводородного сырья
3.1 Способы конверсии природного газа
3.2 Выражение максимальной работы химического процесса через функцию Гиббса и эксергию. Адиабаты-изоэнтропы процесса паровой конверсии метана
3.3. Ступенчатое приближение к адиабатно-изоэнтропной траектории
3.4. Адиабаты-изоэнтропы процесса углекислотной конверсии метана
3.5 Схема конверсии метана с отбором энергии от транзитного потока водяного пара
3.6. Термодинамическое обоснование схемы конверсии метана
с отбором эксергии от транзитного потока водяного пара
3.7. Вопрос о предельной эффективности термодинамических

циклов для энергоустановок с турбомашинами, осуществляющих последовательное преобразование химической энергии топлива в тепловую, механическую и затем электрическую форму энергии
3.8. Адиабаты-изотермы процесса углекислотной конверсии метана
3.9. Цикл окисления продуктов углекислотной конверсии метана
Глава 4. Одновременное повышение термодинамической эффективности процессов и компактности контактного устройства за счет оптимизации геометрических параметров аппарата, элементов контактного слоя и введения иерархических структур
4.1. Размещении активного материала в диффузорной и конфузорной секциях контактных аппаратов
4.2. Оценка уменьшения объема аппарата при заполнении диффузора и конфузора активным материалом
4.3. Численный анализ влияния геометрических параметров контактного слоя на эффективность и компактность терморегенеративной установки
4.4. Гетерогенные реактора с иерархической структурой конвективного транспорта реагентов
Общие выводы Цитируемая литература

Суммируя вышеизложенное, можно сказать, что АХМ позволяют эффективно преобразовывать тепловую энергию различной температуры в холод. При этом, чем выше температура источника энергии, тем выше достижимый СОР, что согласуется с термодинамическими основам работы тепловых машин. СОР равный 0,9 позволяет АХМ конкурировать с парокомпрессионными охлаждающими установками. Для определения первичных энергозатрат на охлаждение в случае парокомпрессионных холодильных установок необходимо умножить их КПД на КПД производства и передачи электроэнергии, составляющий не более 26% (около 32% - КПД электростанций; 8% потери в установке; 12% потери передачи). Итоговый КПД по тепловой энергии составит 0,8-1,3, что сопоставимо с таковым для АХМ.
Разработка эффективных АХМ, использующих солнечную радиацию на стадии регенерации адсорбента, привлекает внимание многих групп исследователей в связи перспективностью практического применения АХМ для охлаждения пищевых и медицинских продуктов и кондиционирования воздуха, прежде всего, у потребителей, находящихся вне систем централизованного электроснабжения. Одной из возможных областей применения является хранение медицинских препаратов и вакцин представителями Всемирной организации здравоохранения в труднодоступных местностях [62]. Помимо этого, солнечные АХМ перспективны для сглаживания летних сезонных пиков потребления электроэнергии, приходящихся на период максимальной солнечной активности, причем большая доля электроэнергии расходуется именно на охлаждение и кондиционирование. В отличие от традиционных парокомпрессионных холодильников, АХМ не нуждаются в электрической или механической энергии, а потребляют лишь тепловую энергию. Они экологически безопасны (в качестве хладагента вместо фреонов используют воду или другие безопасные вещества), просты по конструкции и в эксплуатации. При использовании вне систем централизованного электроснабжения, парокомпрессионные холодильники нуждаются в источнике