Разработка сорбирующего теплопроводящего изделия на основе полимерной матрицы с неорганическим сорбентом-наполнителем

• Автор: Ивачёв, Юрий Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Композиционные сорбционноактивные материалы.

1.2. Получение композиционных сорбционноактивных материалов на основе неорганических связующих.
1.3. Силикатные маетриалы, перспективные в качестве связующих, при получении сорбционноактивных материалов.
1.4. Проблема теплового загрязнения окружающей среды, перспективы использования вторичных энергоресурсов.

1.5. Состояние современной холодильной отрасли, альтернативные методы охлаждения.

1.5.1. Адсорбционный метод охлаждения

1.5.2. Различные схемы адсорбционных холодильных установок.

1.5.3. Классификация рабочих пар сорбентсорбат, используемых

в адсорбционных холодильниках

Выводы из аналитического обзора
Цели и задачи работы.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .
2.1. Методика получения композиционного адсорбционноактивного материала на основе силикагеля и золя кремневой кислоты
2.2. Методика получения адсорбционного элемента
2.3. Методика приготовления алюмосиликатного связующего
2.4. Методика регенерации сорбента теплопередающим элементом.
2.5. Методики исследования сорбционноактивного материала
2.5.1. Методика определения предельного объема адсорбционного пространства
2.5.2. Методика исследования кинетики адсорбции паров воды в статических условиях
2.5.3. Методика определения удельной поверхности
2.5.4. Методика определения прочности на раздавливание
2.5.5. Ртутная порометрия.
2.5.6. Термографический метод анализа.
2.5.7. Оценка ошибок измерения
2.6. Методика работы на экспериментальной адсорбционной холодильной установке
2.6.1. Описание экспериментальной установки.
2.6.2. Методика подготовки эксперимента.
2.6.3. Методика проведения эксперимента.
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОЗИЦИОННЫХ СОРБЦИОННОАКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Влияние количества вводимого связующего на свойства получаемых материалов.
3.2. Влияние дисперсности наполнителя на свойства получаемых материалов.
3.3. Влияние пропитки золем кремневой кислотына свойства композиционных сорбционноактивных материалов.
3.4. Импрегнирование композиционных сорбционноактивных материалов
хлористым литием.
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕГЕНЕРАЦИИ СОРБИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕГО
ЭЛЕМЕНТА.
4.1. Влияние массогабаритных параметров теплопередающего элемента на
процесс регенерации
4.2 Влияние теплоизоляции сорбента на процесс регенерации
4.3. Зависимость процесса регенерации от параметров теплоносителя
4.4 Сравнительный анализ результатов экспериментов с насыпной шихтой
различных силикагелей и блочным композиционным материалом
Выводы по главе
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА РАБОТЫ АДСОРБЦИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОРБИРУЮЩЕГО ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
5.1. Влияние параметров процесса регенерации на термодинамические характеристики установки
5.2. Влияние температуры испарителя на эффективность работы установки
5.3. Расчет параметров адсорбционного холодильника по заданным условиям
работы.
Выводы по главе
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
Библиография


Следует отметить, что использование различных комбинаций сорбентов и связующего, условий получения КСАМ позволяет создать широкий ассортимент высокодисперсных пористых КСАМ . Расширения ассортимента сорбционных материалов по составу, пористой структуре, свойствам и форме. Направленного регулирования сорбционных, кинетических, каталитических, прочностных, электрических, износостойких и прочих эксплуатационных свойств сорбционных материалов. При этом следует отметить, что использование матриц различной природы и состава позволяют придать КСАМ дополнительные полезные свойства углеродная матрица придает изделию дополнительную электропроводность и позволяет проводить регенерацию путем воздействия на него электрического тока неорганическая расширяет защитные свойства КСАМ, придает изделию хемосорбционные и каталитические свойства металлическая придает повышенную теплопроводность полимерная иолифункциональность и разнообразие форм. Более полная классификация КСАМ, учитывающая свойства и наполнителя и матрицы, а также физическую форму получаемых материалов, приведена ниже на рисунке 1. При этом следует отметить, что использование матриц различной природы и состава расширяет круг возможностей КСАМ, придавая им новые свойства углеродная матрица придает изделию дополнительную электропроводность и позволяет проводить регенерацию путем воздействия на него электрического тока неорганическая увеличивает защитные свойства КСАМ, придает изделию хемосорбционные и каталитические свойства металлическая повышает
теплопроводность полимерная придаст полифункциональность и разнообразие форм. Большой интерес представляет разработка композиционных сорбционноактивных материалов на основе неорганической матрицы, переходящей в сорбционноактивное состояние и неорганического пористого наполнителя вследствие широких возможностей эксплуатации таких материалов. Рисунок 1. Следует отметить, что одной из отличительных черт для высокомолекулярных органических соединений наряду с эластичностью является набухание в растворителях, что накладывает определенные ограничения на условия эксплуатации и сферу применения КСАМ с органической полимерной матрицей. Кроме того, ряд органических полимеров, а, следовательно, и КСАМ на их основе, подвержен термической деструкции при использовании в области повышенных температур. Также органические полимеры подвержены механической деструкции, или старению, в процессе эксплуатации. Наличие боковых групп различного вида, разветвленность полимеров органического и элементорганического происхождения ограничивает их применение в условиях агрессивных сред. С целью снятия подобных ограничений эксплуатационного характера были созданы связующие со специфическими свойствами на основе неорганических полимеров. Неорганические полимеры характеризуются тем, что их основная цепь состоит из неорганических атомов и не содержит органических боковых радикалов . Основные свойства полимеров, в первую очередь, эластичность и высокая анизотропия свойств, проявляются, когда связи вдоль цепи намного прочнее поперечных связей, образующихся вследствие межцепного взаимодействия любого происхождения. В неорганических полимерах связь между цепями обычно осуществляется благодаря электростатическим силам взаимодействия, энергия которых приблизительно одного порядка с энергией ковалентной связи. Ослабление связи между цепями позволяет получать эластичные полимеры полифосфонитрилхлорид. Неорганические полимеры имеют ряд отличительных особенностей по сравнению с прочими благодаря большим возможностям образования ковалентной связи. Различают неорганические гомоцепные и гетсроцспные полимеры . Первые были получены только для элементов IIIVI групп Периодической системы. Наибольшее практическое значение представляют полимеры, состоящие из элементов IV и VI групп. С увеличением номера ряда внутри каждой группы возрастает степень делокализации и обобщения электронов, резко снижается энергия асвязей между атомами одного и того же элемента, ухудшается способность элементов к образованию прочных связей.