Кинетика и совершенствование аппаратурного оформления процессов синтеза углеродных нанотрубок : на примере метода газофазного химического осаждения на Ni-MgO катализаторах

• Автор: Аладинский, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И СПОСОБОВ СИНТЕЗА УНТ

1.1. Способы синтеза УНТ

1.2. Способ синтеза УНТ при пиролитическом разложении углеводородов

1.3. Основные процессы синтеза УНТ

1.4. Процесс объемного термического пиролиза

1.5. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА УНТ

2.1. Постановка задачи экспериментального исследования процесса синтеза

2.2. Основные технологические параметры
2.3. Качественные характеристики технологического процесса и полученного материала
2.4. Экспериментальное оборудование
2.5. Методика проведения экспериментов
2.6. Исследование кинетики процессов синтеза УНТ
2.7 Исследования влияние начальной температуры исходного
газообразного сырья на характеристики процессов синтеза УНТ
2.8. Выводы по главе
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА УНТ
3.1. Анализ экспериментальных кинетических зависимостей процесса синтеза УНТ
3.2. Математическое описание кинетики массообмена при синтезе УНТ
3.3. Методика расчета модельных коэффициентов математического описания кинетики массообмена при синтезе УНТ

3.4. Проверка адекватности математического описания кинетики массообмена при синтезе УНТ
3.5. Постановка и решение задачи расчета рационального режима синтеза УНТ
3.6. Выводы по Главе
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАГРЕВА ГАЗООБРАЗНОГО СЫРЬЯ
4.1. Постановка задачи математического моделирования процесса нагрева газообразного сырья
4.2. Задача переноса тепла газовым потоком в цилиндрическом канале
4.3. Задача теплопередачи в трехслойной цилиндрической стенке
4.4. Математическая модель процесса нагрева газообразного сырья
4.5. Выводы по главе
ГЛАВА 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРЕВАТЕЛЯ ГАЗООБРАЗНОГО СЫРЬЯ
5.1. Постановка задачи проектирования предварительного нагревателя газообразного сырья
5.2. Реализация решения уравнений задачи проектирования нагревателя газообразного сырья
5.3. Решение задачи оптимизации конструкции предварительного нагревателя
5.4. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. Исходный текст программы расчета кинетики процесса синтеза УНТ
Приложение Б. Листинг расчета коэффициентов критериального уравнения.

Приложение В. Исходный текст программы расчета основных конструктивных параметров предварительного нагревателя газообразного сырья

о пропан-бутановая смесь ГОСТ 20448-90; в инертный газ - аргон ГОСТ 10157-79.
2.2. Основные технологические параметры
Как правило, процесс газофазного химического осаждения характеризуется большим количеством параметров, влияющих на формирование конечного продукта [139, 140]:
- скорость подачи углеродсодержащего газа;
- начальная температура углеродсодержащего газа;
- состав газовой смеси;
- абсолютное давление ведения процесса;
- температура синтеза;
- продолжительность процесса;
- химический и гранулометрический состав катализатора.
Из-за большего количества управляющих параметров объем получаемых данных становиться слишком большим, эксперимент длиться очень долго, обработка данных затягивается до бесконечности и обходиться очень дорого. Поэтому при проведении экспериментальной работы были выбраны технологические параметры, существенно влияющие на процесс синтеза УНТ, исходя из опыта накопленного исследователями.
В связи с этим в данной работе планируется изучить влияние на процесс синтеза УНТ следующих технологических параметров:
- объемный расход (н.у.) газообразного сырья;
- температура в реакционной зоне;
- время проведения процесса синтеза УНТ;
- начальная температура газообразного сырья.
При планировании эксперимента был выбран метод сеток, что
сокращает количество экспериментов и упрощает нахождение кинетических