Сорбционные свойства композитных поглотителей аммиака на основе дисперсных хлоридов щелочноземельных металлов

• Автор: Веселовская, Жанна Вячеславовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Сорбционные холодильные машины

1.1.1. Общее устройство и базовый цикл СХМ

1.1.2. Пути повышения эффективности СХМ

1.1.3. Аммиак хладагент для СХМ

1.2. Однокомпонентные сорбенты аммиака

1.2.1. Классификация сорбционных процессов

1.2.2. Изотермы, изобары и изостеры сорбции

1.2.3. Абсорбенты аммиака

1.2.4. Адсорбенты аммиака
1.2.5. Хемосорбенты аммиака
1.2.6. Многокомпонентные сорбенты аммиака
Цели и задачи диссертационной работы
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Используемые вещества
2.2. Приготовление композитных сорбентов
2.3. Физикохимические методы исследования КСПМ
2.3.1 Исследование пористой струкгуры
2.3.2. Определение фазового состава методом РФА
2.3.3 Дифференцирующее растворение
2.4 Методика исследования сорбционного равновесия
2.5 Методика измерения кинетики сорбции
2.6. Устройство прототипа сорбционного холодильника и методика тестирования сорбента
Глава 3. СОРБЦИОННОЕ РАВНОВЕСИЕ КОМПОЗИТНЫХ СОРБЕНТОВ С АММИАКОМ
3.1. Изостеры сорбции аммиака. Теплоты и энтропии сорбции аммиака
3.1.1. Композитные сорбенты на основе СаС1г
3.1.2. Композитные сорбенты на основе 2
3.1.3. Композитные сорбенты на основе ВаСЬ
3.2. Сорбционная емкость композитов
3.3. Сорбционное равновесие композитов с аммиаком
3.3.1. Влияние пористой структуры матрицы
3.3.2. Влияние содержания соли
3.3.3. Влияние чистоты аммиака
3.4. Оценка эффективности сорбционного холодильника на основе композитных сорбентов аммиака
Глава 4. КИНЕТИКА СОРБЦИИ И ДЕСОРБЦИИ АММИАКА В КВАЗИИЗОБАРИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
4.1. Выбор условий проведения экспериментов
4.2. Кинетические кривые сорбции и десорбции
4.3. Расчт коэффициента теплоотдачи
Глава 5. ИСПЫТАНИЕ КОМПОЗИТНОГО СОРБЕНТА В ПРОТОТИПЕ СОРБЦИОННОГО ХОЛОДИЛЬНИКА
5.1. Выбор экспериментальных условий
5.2. Определение тепловых потоков в прототипе 5
5.3. Кинетические кривые сорбции
5.4. Определение эффективности прототипа холодильника
5.5. Определение коэффициента теплоотдачи
5.6. Моделирование работы прототипа СХМ и рекомендации по оптимизации цикла
Заключение
Выводы
Благодарности
Литература


В каскадных циклах внутреннее рекуперированное тепло, которое используется для подогрева и регенерации сорбента в одном из реакторов, всегда имеет более низкую температуру, чем тепло внешнего источника. Для того чтобы повысить температурный потенциал тепла рекуперации, требуется также увеличивать конечную температуру десорбции в цикле, поэтому каскадные циклы, как правило, требуют наличия источника тепла с температурой 0 0С , , , . В каскадных циклах адсорберы могут использовать одну и ту же рабочую пару сорбентхладагент , или разные пары. В последнем случае обычно предлагают применять один и тот же хладагент и адсорберы с различными поглотителями , , , , но также возможны варианты каскадных циклов с использованием нескольких хладагентов , . Таким образом, в системе с несколькими адсорберами можно добиться повышения значений холодильного коэффициента и удельной холодильной мощности, но при этом нужно также учитывать, что усложнение устройства ведт к повышению его себестоимости и является источником дополнительных проблем, если требуется, чтобы СХМ была компактной. В холодильной технике аммиак известен как хладагент 7. По своим физикохимическим характеристикам аммиак подходит для использования как в компрессионных, так и в сорбционных холодильных машинах. Уже много лет его применяют в качестве хладагента в крупных холодильных установках. Аммиак ядовит, несколько огнеопасен и, при некоторых условиях, является взрывчагым веществом, но изза превосходных тепловых характеристик в настоящее время он является доминирующим хладагентом в области производства продуктов. Маслодельни, фабрики по производству мороженого, фабрики по замораживанию пищевых продуктов, устройства для охлаждения и хранения свежих фруктов, склады низкотемпературного хранения, обработка рыбы, птины и мяса, большие винные заводы, льдоделатсльные комбинаты и заводы по химической обработке все основные отрасли промышленности используют аммиак в качестве хладагента в своих холодильных системах. Достоинством аммиака по сравнению с использующимися в компрессионных холодильниках галоидоуглеродами фреонами является тот факт, что этот газ не обладает озоноразрушающей способностью и не имеет прямого вклада в увеличение парникового эффекта. Энергетическая эффективность использования аммиака в холодильном оборудовании столь же высока, как и при применении фреона , а ряде случаев даже превышает ее. Кроме того, стоимость аммиака значительно ниже стоимости галоидопроизводных углеводородов, а также по сравнению с галоидопроизводными углеводами, аммиак имеет более высокий коэффициент теплоотдачи. При конструировании холодильных установок необходимо учитывать высокую химическую активность аммиака. Хотя чистый аммиак не проявляет коррозийной активности по отношению ко всем металлам холодильных систем, он опасен для цветных металлов, например меди и латуни, при поглощении влаги. Следовательно, данные металлы или другие медные сплавы нельзя использовать в системах использующих аммиак в качестве хладагента. В связи с этим, все детали аммиачных СХМ, как правило, изготавливают из нержавеющей стали. Отличительной особенностью аммиака по сравнению с другими хладагентами для СХМ водой, метанолом и др. Рис. Таким образом, аммиачные СХМ не требуют для функционирования постоянного использования дорогостоящего вакуумного оборудования. Благодаря своим физикохимическим характеристикам, аммиак является привлекательным хладагентом для всех основных приложений СХМ глубокой заморозки продуктов Тс С, получения льда Тс 4С и кондиционирования воздуха Тс С. Причем в области глубокой заморозки аммиак, по сути, не имеет конкурентов среди экологически безопасных хладагентов. Основные физикохимические характеристики аммиака представлены в Табл. Необходимо также отметить, что для описания свойств аммиака в газовом состоянии далеко не всегда можно пользоваться уравнением состояния идеального газа Клапейрона Менделеева. Р давление, Т температура, т масса, М молярная масса, Я газовая постоянная, 2Р,Т коэффициент сжимаемости газа, который является показателем неидеальности газа.