Диссертация (Разработка и исследование энергоэффективных процессов адсорбционного аккумулирования метана), страница 5

практически полное отсутствие газа в контакте садсорбентом и отсутствие адсорбата внутри адсорбента;-для газа: 273,15 К и 101325 Па.Энтальпия газа рассчитывалась по выражениям, указанным в [3], а затемпереводилась к указанной точке отсчета.4.4.НомограммыаккумулирующихитермодинамическихсвойствадсорбентовВданномразделерассчитаныипостроеныномограммыаккумулирующих и термодинамических свойств адсорбентов. В качестве осейбыли выбраны: mуд (в кг/м3) и Vуд (в м3(нтд)/м3) – удельное количествоаккумулируемого метана, hΣ – удельная энтальпия полной адсорбционнойсистемы (с газовой составляющей), приведенная к массе адсорбента (кДж/кг) ик объему системы (кДж/дм3 или МДж/м3).

Учет газовой составляющейприводит к ограничению в насыпной плотности адсорбента (или порозности) –она должна соответствовать таблице адсорбентов (Таблице 5).На Рисунках с 4.4 по 4.9 представлены номограммы для всехисследованных адсорбентов АУ-1, АУ-2, АУ-4, АУ-5, АУ-6 и АУ-7. Наномограммах приведены изотермы от 180 до 400 К и изобары от 100 Па до25 МПа. Номограммы носят технический характер, т.е. пригодны длятехнических расчет. Погрешность номограмм ориентировочно от 3 до 10-15%,большие значения соответствуют высоким давлениям и низким температурам.На данных номограммах одновременно отражены и аккумулирующие, итермодинамические свойства адсорбционных систем.

Угол наклона прямой наномограмме характеризует отношение между изменениями количества газа иэнтальпии данной системы в процессе, заданном выбранной прямой.ɇɨɦɨɝɪɚɦɦɚɚɤɤɭɦɭɥɢɪɭɸɳɢɯɢɬɟɪɦɨɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɢɯɫɜɨɣɫɬɜɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚȺɍɊɢɫɭɧɨɤɇɨɦɨɝɪɚɦɦɚɚɤɤɭɦɭɥɢɪɭɸɳɢɯɢɬɟɪɦɨɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɢɯɫɜɨɣɫɬɜɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚȺɍɊɢɫɭɧɨɤɇɨɦɨɝɪɚɦɦɚɚɤɤɭɦɭɥɢɪɭɸɳɢɯɢɬɟɪɦɨɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɢɯɫɜɨɣɫɬɜɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚȺɍɊɢɫɭɧɨɤɇɨɦɨɝɪɚɦɦɚɚɤɤɭɦɭɥɢɪɭɸɳɢɯɢɬɟɪɦɨɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɢɯɫɜɨɣɫɬɜɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚȺɍɊɢɫɭɧɨɤɇɨɦɨɝɪɚɦɦɚɚɤɤɭɦɭɥɢɪɭɸɳɢɯɢɬɟɪɦɨɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɢɯɫɜɨɣɫɬɜɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚȺɍɊɢɫɭɧɨɤɇɨɦɨɝɪɚɦɦɚɚɤɤɭɦɭɥɢɪɭɸɳɢɯɢɬɟɪɦɨɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɢɯɫɜɨɣɫɬɜɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚȺɍɊɢɫɭɧɨɤɊɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɨɫɧɨɜɧɵɟ ɪɚɜɧɨɜɟɫɧɵɟ ɩɪɨɰɟɫɫɵ ɩɪɨɢɫɯɨɞɹɳɢɟ ɜɚɞɫɨɪɛɰɢɨɧɧɨɣɫɢɫɬɟɦɟ1) ɢɡɨɛɚɪɧɵɣ ɩɪɨɰɟɫɫ, P=constɂɡɨɛɚɪɧɵɣ ɩɪɨɰɟɫɫ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɡɭɟɬɫɹ ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɟɦ ɫɨɜɟɪɲɚɟɦɨɣ ɜɧɟɲɧɟɣɬɟɯɧɢɱɟɫɤɨɣ ɪɚɛɨɬɵ ɧɚɞ ɚɞɫɨɪɛɰɢɨɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɨɣ ©ɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚɞɫɨɪɛɚɬɝɚɡªɈɛɵɱɧɨɩɪɢɷɬɨɦɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬɢɡɦɟɧɟɧɢɟɤɨɥɢɱɟɫɬɜɚɚɤɤɭɦɭɥɢɪɭɟɦɨɝɨɝɚɡɚɬɟɜɯɨɞɢɬɢɥɢɜɵɯɨɞɢɬɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɨɟɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨɝɚɡɚɨɛɥɚɞɚɸɳɟɝɨɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɨɣɷɧɬɚɥɶɩɢɟɣ ȼ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɵɣ ɡɚɤɨɧ ɬɟɪɦɨɞɢɧɚɦɢɤɢ ɞɥɹ ɚɞɫɨɪɛɰɢɨɧɧɨɣɫɢɫɬɟɦɵɫɩɨɞɜɨɞɹɳɢɦɢɬɪɭɛɨɩɪɨɜɨɞɚɦɢɛɭɞɟɬɡɚɩɢɫɚɧɜɫɥɟɞɭɸɳɟɦɜɢɞɟ'h6 ˜ mɚɞɫ Q H g ɝɞɟ ¨hȈ±ɢɡɦɟɧɟɧɢɟɭɞɟɥɶɧɨɣɷɧɬɚɥɶɩɢɢɩɨɥɧɨɣɚɞɫɨɪɛɰɢɨɧɧɨɣɫɢɫɬɟɦɵɩɪɢɜɟɞɟɧɧɚɹɤɦɚɫɫɟɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚmɚɞɫ±ɦɚɫɫɚɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚQ ±ɬɟɩɥɨɬɚɩɨɞɜɟɞɟɧɧɚɹɫɨɡɧɚɤɨɦɩɥɸɫɤɫɢɫɬɟɦɟɢɥɢɨɬɜɟɞɟɧɧɚɹɫɨɡɧɚɤɨɦɦɢɧɭɫɢɡɧɟɟHg1±ɷɧɬɚɥɶɩɢɹɜɯɨɞɹɳɟɝɨɢɥɢɜɵɯɨɞɹɳɟɝɨɝɚɡɚ H g mg ˜ hgɫɪ ɝɞɟmg1±ɦɚɫɫɚɜɯɨɞɹɳɟɝɨɜɵɯɨɞɹɳɟɝɨɝɚɡɚhg1.ɫɪ ± ɫɪɟɞɧɹɹ ɭɞɟɥɶɧɚɹ ɷɧɬɚɥɶɩɢɹ ɜɯɨɞɹɳɟɝɨɜɵɯɨɞɹɳɟɝɨ ɢɡ ɫɢɫɬɟɦɵɝɚɡɚ¨hȈ ɢ mg1 ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬɫɹ ɧɚɩɪɹɦɭɸ ɢɡ ɧɨɦɨɝɪɚɦɦɵ ɩɨ ɧɚɱɚɥɶɧɵɦ ɢɤɨɧɟɱɧɵɦ ɬɨɱɤɚɦ ɩɪɨɰɟɫɫɚ mɚɞɫ ± ɞɨɥɠɧɚ ɛɵɬɶ ɢɡɜɟɫɬɧɚ ɞɥɹ ɤɨɧɤɪɟɬɧɨɣɡɚɞɚɱɢ ȼɟɥɢɱɢɧɚ hg1.ɫɪ ɥɢɛɨ ɢɡɜɟɫɬɧɚ ɥɢɛɨ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɩɨ ɩɪɨɦɟɠɭɬɨɱɧɵɦɬɨɱɤɚɦ ɩɪɨɰɟɫɫɚ ɜ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɟ ɫ ɞɢɚɝɪɚɦɦɨɣ ɢ ɫɜɨɣɫɬɜɚɦɢ ɝɚɡɚ Ɍɚɤɢɦɨɛɪɚɡɨɦ ɦɨɠɧɨ ɪɚɫɫɱɢɬɚɬɶ ɬɟɩɥɨɬɭ Q Ʌɢɛɨ ɟɫɥɢ ɢɡɜɟɫɬɧɚ ɬɟɩɥɨɬɚ Q, ɦɨɠɧɨɨɩɪɟɞɟɥɢɬɶ¨hȈɉɪɢɱɟɦ ɟɫɥɢ ɭɞɟɥɶɧɚɹ ɷɧɬɚɥɶɩɢɹ ɜɯɨɞɹɳɟɝɨ ɢɥɢ ɜɵɯɨɞɹɳɟɝɨ ɝɚɡɚ ɧɟɦɟɧɹɟɬɫɹ hg1=hg1.ɫɪ ɧɚɩɪɢɦɟɪ ɟɫɥɢ ɜ ɫɢɫɬɟɦɟ ɡɚɩɪɚɜɤɢ ɝɚɡ ɩɨɞɜɨɞɢɬɫɹ ɱɟɪɟɡɞɪɨɫɫɟɥɶ ɢ ɧɚɱɚɥɶɧɚɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɢ ɞɚɜɥɟɧɢɟ ɩɟɪɟɞ ɞɪɨɫɫɟɥɟɦ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵ ±Ɋɢɫɭɧɨɤ ± ɧɚ ɪɢɫɭɧɤɟ ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɚ ©ɤɥɚɫɫɢɱɟɫɤɚɹª ɫɯɟɦɚ ɜɨɡɦɨɠɧɨɣɡɚɩɪɚɜɤɢ ɚɞɫɨɪɛɰɢɨɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɬɨ ɦɨɠɧɨ ɩɨɫɬɪɨɢɬɶ ɧɚ ɧɨɦɨɝɪɚɦɦɟ ɢɡɧɚɱɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɩɪɹɦɭɸ VDE Ɋɢɫɭɧɨɤ ɩɨɫɬɭɩɚɸɳɟɝɨ ɝɚɡɚ ɩɨɞɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɵɦɭɝɥɨɦɤɜɟɪɬɢɤɚɥɢx/y hg1/ȡpɝɞɟhg1ɜɵɪɚɠɚɟɬɫɹɜɤȾɠɤɝɝɚɡɢȡp ɜ ɤɝɚɞɫɦ ȼ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɩɪɢɜɟɞɟɧɧɚɹ ɤ ɦɚɫɫɟ ɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚ ɬɟɩɥɨɬɚ qɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɧɚɩɪɹɦɭɸ ɤɚɤ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɵɣ ɨɬɪɟɡɨɤ ɬD ɦɟɠɞɭ ɨɬɥɨɠɟɧɧɨɣɩɪɹɦɨɣ ɢ ɤɨɧɟɱɧɨɣ ɬɨɱɤɨɣ ɢɡɨɛɚɪɧɨɝɨ ɩɪɨɰɟɫɫɚ Vɬ Ⱦɥɹ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹɜɟɥɢɱɢɧɵ ɬɟɩɥɨɬɵ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ ɩɨɥɭɱɟɧɧɭɸ ɜɟɥɢɱɢɧɭ ɭɦɧɨɠɢɬɶ ɧɚ ɦɚɫɫɭɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚɊɢɫɭɧɨɤɋɯɟɦɚɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɟɦɨɣɜɤɚɱɟɫɬɜɟɩɪɢɦɟɪɚɫɢɫɬɟɦɵɡɚɩɪɚɜɤɢɚɞɫɨɪɛɟɪɚɡɚɩɨɥɧɟɧɧɨɝɨɢɫɫɥɟɞɭɟɦɵɦɚɞɫɨɪɛɟɧɬɨɦ2) ɢɡɨɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɣ ɩɪɨɰɟɫɫ, T=constɂɡɨɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɟ ɩɪɨɰɟɫɫɵ ɩɪɨɯɨɞɹɬ ɜɞɨɥɶ ɢɡɨɬɟɪɦ ɧɚ ɧɨɦɨɝɪɚɦɦɟɈɩɢɫɚɧɧɨɟ ɞɥɹ ɢɡɨɛɚɪɧɨɝɨ ɩɪɨɰɟɫɫɚ ɬɚɤɠɟ ɢɦɟɟɬ ɦɟɫɬɨ ɟɫɥɢ ɧɟ ɫɨɜɟɪɲɚɟɬɫɹɜɧɟɲɧɹɹɬɟɯɧɢɱɟɫɤɚɹɪɚɛɨɬɚ±ɬɟɞɚɜɥɟɧɢɟɧɚɜɯɨɞɟɜɞɪɨɫɫɟɥɶɊɢɫɭɧɨɤ135не меняется.

Необходимая для сброса теплота при изотермической заправкеопределяется также, как и в случае изобарного процесса – откладываетсяпрямая под углом x/y = hg1/ρp, и горизонтальный отрезок от построенной прямойдо конечной точки и определяет теплоту – отрезок 2т-а на Рисунке 4.11.Процесс изотермической заправки – 1-2т. В случае охлаждения до точки 2хотводимая теплота пропорциональна отрезку 2x-b.Рисунок 4.11Пример расчета с помощью номограммы для адсорбента АУ-13) изохорный процесс, mуд = constИзохорный процесс представляет собой горизонтальную линию наномограмме.

Подобный процесс встречается достаточно редко, в основном, прихранении газа без его потребления. В этом случае не совершается внешняяработа, а теплота, подводимая или отводимая, равна разности внутреннихэнергий. Удельная внутренняя энергия (в пересчете на кг адсорбента) легкопросчитывается из удельной энтальпии полной адсорбционной системы:u  h  P   h  P /  p ,(4.10)ɝɞɟP±ɞɚɜɥɟɧɢɟɫɢɫɬɟɦɵȣ ±ɭɞɟɥɶɧɵɣɨɛɴɟɦɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚȡp ±ɧɚɫɵɩɧɚɹɩɥɨɬɧɨɫɬɶɚɞɫɨɪɛɟɧɬɚɌɟɩɥɨɬɚQ 'u6 ˜ mɚɞɫ ( 'h6 'P / U p ) ˜ mɚɞɫ ɂɡɦɟɧɟɧɢɟɷɧɬɚɥɶɩɢɢɢɞɚɜɥɟɧɢɹɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬɫɹɩɨɧɨɦɨɝɪɚɦɦɟ4) ɚɞɢɚɛɚɬɧɵɣ ɩɪɨɰɟɫɫ, Q = 0 (ɛɟɡ ɬɟɩɥɨɨɛɦɟɧɚ ɫ ɨɤɪɭɠɚɸɳɟɣ ɫɪɟɞɨɣ)Ⱦɚɧɧɵɣ ɩɪɨɰɟɫɫ ɧɚ ɩɪɚɤɬɢɤɟ ɧɟɪɟɚɥɢɡɭɟɦ ɧɨ ɜ ɪɹɞɟ ɫɥɭɱɚɟɜɩɪɨɬɟɤɚɸɳɢɟ ɩɪɨɰɟɫɫɵ ɦɨɠɧɨ ɫɱɢɬɚɬɶ ɚɞɢɚɛɚɬɧɵɦɢ ɇɚɩɪɢɦɟɪ ɷɬɨ ɫɥɭɱɚɣɨɱɟɧɶ ɛɵɫɬɪɨɣ ɡɚɩɪɚɜɤɢ ɜ ɬɟɱɟɧɢɟ ɧɟɫɤɨɥɶɤɢɯ ɦɢɧɭɬ ȼ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟɬɟɩɥɨɨɛɦɟɧɨɦɫɨɤɪɭɠɚɸɳɟɣɫɪɟɞɨɣɦɨɠɧɨɩɪɟɧɟɛɪɟɱɶɋɚɦɵɣ ɩɪɨɫɬɨɣ ɫɥɭɱɚɣ ɟɫɥɢ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɢ ɞɚɜɥɟɧɢɹ ɝɚɡɚɩɟɪɟɞ ɞɪɨɫɫɟɥɟɦ ɚ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨ ɩɨɫɬɨɹɧɧɚ ɢ ɷɧɬɚɥɶɩɢɹ ȼ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟɜɨɡɜɪɚɳɚɟɦɫɹ ɤ ɨɩɢɫɚɧɧɨɦɭ ɞɥɹ ɢɡɨɛɚɪɧɨɝɨ ɩɪɨɰɟɫɫɚ ɩɨɫɬɪɨɟɧɢɸ ɩɪɹɦɨɣɩɨɫɬɭɩɚɸɳɟɝɨ ɝɚɡɚ x/y hg1/ȡp ɇɨ ɩɪɢ Q=0 ɢɡɦɟɧɟɧɢɟ ɷɧɬɚɥɶɩɢɢ ɩɨɥɧɨɣɚɞɫɨɪɛɰɢɨɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɬɨɥɶɤɨ ɷɧɬɚɥɶɩɢɟɣ ɜɯɨɞɹɳɟɝɨ ɢɥɢɜɵɯɨɞɹɳɟɝɨ ɝɚɡɚ 'h6mg 1mɚɞɫ˜ hg 1hg 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VɭɞɄɉȽ ɢɥɢm ɭɞɨɛɪ ˜ kT ˜ lȾ l ɄɉȽ m ɭɞɄɉȽ ɝɞɟ mɭɞ.ɨɛɪ ɢ Vɭɞ.ɨɛɪ ± ɭɞɟɥɶɧɵɟ ɦɚɫɫɚ ɜ ɤɝɦ ɢ ɨɛɴɟɦɧɨɟ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨɦɧɬɞɦɦɟɬɚɧɚɚɤɤɭɦɭɥɢɪɭɟɦɨɟɨɛɪɚɡɰɨɜɨɣɫɢɫɬɟɦɨɣlVȾ ɢ lȾ ± ɨɛɴɟɦɧɵɟ ɢ ɦɚɫɫɨɜɵɟ ɞɟɣɫɬɜɢɬɟɥɶɧɵɟ ɡɚɬɪɚɬɵ ɷɧɟɪɝɢɢ ɩɪɢɡɚɩɪɚɜɤɟɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨɜɤȾɠɦɧɬɞɢɤȾɠɤɝkT ± ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɭɱɢɬɵɜɚɸɳɢɣ ɢɡɦɟɧɟɧɢɟ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ ɨɤɪɭɠɚɸɳɟɣɫɪɟɞɵɜɞɚɧɧɨɣɪɚɛɨɬɟɜɨɜɫɟɯɫɥɭɱɚɹɯkT =1lV.ɄɉȽ ɢ lɄɉȽ – ɨɛɴɟɦɧɵɟ ɢ ɦɚɫɫɨɜɵɟ ɡɚɬɪɚɬɵ ɷɧɟɪɝɢɢ ɩɪɢ ɡɚɩɪɚɜɤɟɤɨɦɩɪɢɦɢɪɨɜɚɧɢɢɫɠɚɬɨɝɨɝɚɡɚɩɪɢɆɉɚVɭɞ.ɄɉȽ ɢ mɭɞ.ɄɉȽ – ɭɞɟɥɶɧɨɟ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɡɚɩɪɚɜɥɹɟɦɨɝɨ ɝɚɡɚ ɜ ɫɥɭɱɚɟɫɠɚɬɨɝɨɩɪɢɆɉɚɝɚɡɚɫɨɨɬɜɟɬɫɜɟɧɧɨɜɦɧɬɞɦɢɤɝɦɉɪɹɦɚɹ ɡɚɞɚɟɬɫɹ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɬɨɱɤɢ ɫɠɚɬɨɝɨ ɝɚɡɚ ɤɨɬɨɪɚɹ ɫɱɢɬɚɟɬɫɹ©ɮɢɤɫɢɪɨɜɚɧɧɨɣª ɩɪɢ ɥɸɛɵɯ ɞɚɜɥɟɧɢɹɯ ɜ ɢɫɬɨɱɧɢɤɟ ɝɚɡɚ ɢ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚɯɨɤɪɭɠɚɸɳɟɣɫɪɟɞɵɑɬɨɛɵ ɫɪɚɜɧɢɬɶ ɫɭɳɟɫɬɜɭɸɳɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɫ ©ɨɛɪɚɡɰɨɜɨɣª ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨɱɬɨɛɵ ɨɞɧɚ ɢɡ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤ ɛɵɥɚ ɨɞɢɧɚɤɨɜɨɣ ȼ ɞɚɧɧɨɣ ɪɚɛɨɬɟ ɩɪɟɞɥɚɝɚɟɬɫɹɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɬɶ ɫɥɟɞɭɸɳɢɣ ɤɪɢɬɟɪɢɣ ɨɩɬɢɦɢɡɚɰɢɢ ɤɨɬɨɪɵɣ ɦɨɠɧɨ ɧɚɡɜɚɬɶɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɨɦɚɤɤɭɦɭɥɢɪɨɜɚɧɢɹKȺVɭɞmɭɞVɭɞ.ɨɛɪ.mɭɞ.ɨɛɪ.