Макрокинетические параметры адсорбентов для тепловых насосов и разделения воздуха

• Автор: Павлов, Юрий Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

1.1. Введение

1.2. Адсорбционные системы для утилизации низко и средне потенциального тепла С Т 0 С

1.2 1. Композиционные селективные сорбенты воды ССВ

1.2.2. Влияние структуры матрицыносителя на свойства ССВ. .

1.3. Адсорбционные тепловые насосы для утилизации низкопотенциального тепла

1.4. Взаимосвязь физикохимических свойств композиционных адсорбентов воды и функциональных характеристик теплового адсорбционного насоса

1.5. Термическая проводимость плотных зернистых слоев адсорбентов.

1.5.1. Модель ЛыковаБьеструма

1.5.2. Модель Зенера Бауэра.

1.6. Методы теоретической обработки изотерм сорбции десорбции.

1.7. Диффузионные модели для моделирования адсорбционных систем.

1.7.1. Факторы, определяющие эффективность разделения в слое адсорбента.
1.7.2. Простые макрокинетические модели адсорбции в слое сорбента.
1.8. Выводы из литературного обзора.
2. Определение макрокинетических параметров слоев водосслсктивных адсорбентов
2.1. Оптимальная структура композиционных адсорбентов
.1. Предварительная характеризация образцов композиционных адсорбентов ССВ .
2 Измерение изотерм низкотемпературной адсорбции азота на композиционных адсорбентах ССВ
3. Результаты обработки изотерм структурные параметры композиционных
адсорбентов.
4. Оценка эффективности использования зерна адсорбента
2.2. Коэффициенты теплопроводности слоев композиционных адсорбентов воды .
2.2.1. Описание экспериментальной установки.
2.2.2. Эксперименты по определению коэффгщиентов теплопроводности слоев композиционных адсорбентов
2.2.3. Математическая обработка экспериментальных данных и полученные результаты
2.2.4. Уточненная математическая модель для описания процесса переноса теплоты в слое сорбента
2.3. Выводы к разделу 2
3. Экспериментальное обоснование квазиравновесной модели динамики адсорбции азота и кислорода на цеолитах
3.1. Определение норозности и гидравлического сопротивления слоя цеолита
3.2. Определение параметров изотерм адсорбции на цеолитах Х и СаА в интервале
температур 0С
. Определение параметров математической модели по данным динамических
экспериментов
3.3.1. Теоретические модели
3 3.2. Измерение характерных времен установления адсорбционного равновесия на цеолитах в кинетических экспериментах.
3.3.3. Измерение кривых проскока адсорбтива в динамических экспериментах.
3.3.4. Обсуждение результатов экспериментов
3.4. Выводы к разделу 3
4. Общие выводы
5. Список цитируемой литературы
Приложение.
Введение


Первыми синтезированными селективными сорбентами были сорбенты, состоящие из мелкопористого и крупнопористого силикагелей в качестве пористой матрицы и хлорида кальция в качестве гигроскопического вещества. Эти сорбенты обладают повышенной сорбционной способностью до 0. Количество тепла, которое может быть запасено и выделено в процессе сорбциидесорбции, составляет примерно кДж на 1 кг сухого сорбента ССВ1К силикагель хлорид кальция, а температура регенерации 0 0С. Характерный размер пор матрицыносителя и характерный размер кластеров или частиц импрегнированной соли позволяет отнести эти материалы к нанокомпозитам. Характеристики этих и некоторых других нанокомпозитов представлены в таблице 2 из работы 4. Схема фрагмента зерна композиционного адсорбспта из работы . Таблица 2. Характеристики композиционных адсорбентов из работы 4. ССВ1К СаСКСКГ нм 1 1 1. ССВ1АГ СаСДОЪ, нанокомпозиты 5 нм СаС 2Н
Особенности адсорбции воды на адсорбентах типа ССВ. Внедрение неорганических солей в поры матрицыносителя позволяет избежать этих трудностей. Например, в случае возникновения коррозионного раствора он будет удержан в порах матрицы капиллярными силами. Отметим ряд других преимуществ, которые дает использование композиционных адсорбентов типа неорганическая соль пористая матрица носитель. В условиях применения композиционного адсорбента вода поглощается в основном солью, удельная емкость композита соль в матрице меньше, чем чистой соли. НгО на 1 г сухого сорбента уже при относительной влажности , что существенно больше, чем для чистой матрицы. Композиционные сорбенты обладают невысокой температурой регенерации большая часть сорбированной воды может быть удалена путем нагревания сорбента до С. При нагревании до 0 0С удаляется практически вся сорбированная вода. В случае однокомпонентных твердых адсорбентов, каковыми являются традиционные промышленные адсорбенты силикагели, оксид алюминия, алюмосиликаты, пористые угли и цеолиты, основными способами изменения их адсорбционных свойств является варьирование текстуры материала и модификация поверхности. Для двухкомпонентных композиционных адсорбентов существует гораздо больше путей изменения их свойств, например, за счет варьирования химической природы, текстуры и количественного соотношения компонентов на стадии синтеза. Например, для ССВ на основе некоторых галоген и дов и сульфатов щелочных и щелочноземельных металлов исследованиями, проведенными в ИК СО РАН, показано, что, изменяя природу соли и текстурные параметры матрицы размер пор матрицы и условия синтеза, можно целенаправленно получать адсорбенты воды, физикохимические свойства которых изменяются в широких пределах ,8,,. Известно, что перевод вещества в ультрадисперсное состояние с размером частиц менее нм может привести к изменению его физико химических свойств вследствие доминирования поверхностных эффектов над объемными свойствами с. Можно ожидать, что импрегнированис соли в узкие поры матрицы силикагеля, что в некотором смысле эквивалентно ее диспергированию, вызовет появление новых особенностей при физикохимических превращениях в системе хлорид кальция вода силикагель, обусловленных влиянием поверхности раздела фаз на границе соль силикагель. Результаты исследований сорбционного равновесия водяного пара и фазовой диаграммы такой системы приведено, например, в работах 3,. Изобары сорбции содержат плато при равновесном количестве сорбированной воды моль воды на моль соли 2 и перегиб при 4 5. Изотермы сорбции воды также содержат отчетливое плато вблизи 2 и перегиб при 4 6, а также резкий рост поглощения воды в области капиллярной конденсации, что соответствует 6. На основании изобар авторы построили изостеры адсорбции и определили изостерические теплоты адсорбции воды . Было установлено, что при 2 величина ДНС существенно превышает теплоту испарения объемной фазы воды, что объясняется прочным связыванием молекул воды в одно и двухфазные гидраты. При 2 величина ДНС близка к теплоте парообразования объемных растворов СаСЬ как и следует ожидать для системы, влагопоглощающий компонент которой частично находится в виде жидкого раствора рис.