19._Отзыв_оппонента_-_Потапов (Разработка и исследование энергоэффективных процессов адсорбционного аккумулирования метана)

ОТЗЫВ официального оппонента кандидата технических наук Потапова Сергея Владимировича на диссертационную работу соискателя Стриженова Евгения Михайловича на тему «Разработка и исследование энергоэффективных процессов адсорбционного аккумулирования метана», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.04.03 - Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения Акт альность выполненной иссе та ионной аботы Диссертационную работу отличает ориентация на очень актуальную сегодня задачу использования природного газа на транспорте.

Общеизвестно, что в России запущена программа по переводу транспорта на газ. При этом на данный момент в пределах г. Москвы нет ни одной АГНКС (автомобильной газонаполнительной компрессорной станции). Причины в дороговизне станций и высоких нормативах по безопасности: станции должны быть расположены на определенных расстояниях от жилых и прочих объектов. Развитие адсорбционного аккумулирования природного газа, как и других технических газов, может решить проблемы хранения в сжатом и сжиженном состояниях. Это одна из самых быстроразвивающихся областей не только в области хранения метана и водорода, но и в адсорбции в общем.

Вопрос энергосбережения в области адсорбционного аккумулирования технических газов обойден вниманием в научно-технической литературе. При этом одна из самых основополагающих проблем современной техники. Тем более это удивительно в связи с представленными в работе результатами, доказывающими высокую энергоэффективность адсорбционного способа аккумулирования. Таким образом, диссертационная работа очень актуальна в связи в поставленной острой проблемой перевода транспорта на газ, которая может быть решена с помощью адсорбционного метода, и нехваткой данных в литературе по термодинамике и энергоэффективности адсорбционного аккумулирования, способам заправки.

Ба чная новизна Считаю, что научная новизна корректно представлена в диссертационной работе и заключается в следующем: - получены новые данные по адсорбции метана на нескольких адсорбентах, причем полученные данные охватывают широкий диапазон давлений и температур, обычно недостижимый в рамках использования одного экспериментального стенда; — проведена оптимизация по оптимальным областям аккумулирования метана на адсорбентах, оптимизация выполнялась по избытку метана по сравнению со сжатым состоянием; построены номограммы, объединяющие адсорбционные (аккумулирующие) и термодинамические характеристики адсорбционных систем; аналоги данных номограмм в литературе не встречаются; термодинамически обосновано применение низких температур для снижения затрат энергии и давления заправки; хотя сама по себе низкотемпературная заправка не обладает новизной, но термодинамический анализ данного типа заправки представляется новым исследованием.

Из новизны я бы дополнительно отметил многоступенчатую заправку. Как подчеркнул автор работы, данный способ заправки встречается в литературе, но только в применении к КПГ (компримированному природному газу). В отношении адсорбционного аккумулирования данный способ отличается новизной. Также к новизне отчасти можно отнести хорошо проработанную классификацию адсорбционных систем по способу заправки и выдачи газа и классификацию различных способов повышения различных показателей эффективности. Хотя данный результат не является основным в работе.

Результаты работы образуют достаточный научно-технический задел для проработки намеченных направлений многоступенчатой, низкотемпературной и прямой заправок, разработки и проектирования топливных адсорбционных систем и, в первую очередь, заправочных станций. Для внедрения результатов требуется еще значительный объем дополнительных исследований, но без оглядки на результаты данной работы внедрять их нецелесообразно. Результаты работы не дают однозначного ответа, при каком давлении и температуре следует осуществлять заправку, но в работе намечены и обоснованы различные области режимов, которые могут быть выбраны оптимальными при реализации той или иной задачи.

Для каждой основной практической задачи в работе представлены свои рекомендации по режимам заправки. В работе отмечено, что результаты работы уже внедряются на уровне проекта прикладных научных исследований в рамках федеральной целевой программы. остове ность и обоснованность пол чеиных ез льтатов Считаю, что достоверность и обоснованность полученных результатов представлена в работе достаточно корректно, за исключением некоторых замечаний к работе, указанных ниже. В работе используются доказанные и обоснованные подходы, известные термодинамические зависимости, табличные данные.

Принятые для упрощения расчетов значения КПД, термодинамического совершенства, свойств адсорбентов подтверждаются соответствующими ссылками на научно-техническую литературу. Ст а и со е жанне аботы Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 224 страницах текста, содержит бб рисунков, 14 таблиц и список литературы из 202 наименований. Во введении укезываетсл актуальность, цель и основные задачи работы, научная новизна, практическая значимость, внедрение результатов, достоверность и обоснованность полученных результатов, результаты, выносимые на защиту, апробация и личный вклад автора, публикации по теме диссертации.

В пе вой главе представлен обзор научно-технической литературы, включающий описание особенностей природного газа в качестве газомоторного топлива; историю развития и общее описание адсорбционных систем аккумулирования природного газа; детальное исследование синтезируемых и промышленных адсорбентов различных типов (углеродные адсорбенты, силикагели, цеолиты, металлорганические адсорбента); представленные в литературе термодинамические зависимости адсорбции метана; технические проблемы при реализации адсорбционных систем аккумулирования. На основании представленного обзора была сформулирована решаемая в диссертации проблема. Во вто ой главе представлены свойства объектов исследований: исследуемых адсорбентов, их структурно-энергетические характеристики, методы изготовления и т.д., а также свойства метана.

Представлены схемы трех экспериментальных стендов для исследования в различных областях по давлению и температуре. Исследования проводились с помощью и объемного, и гравиметрического способа. Рассчитаны погрешности измерений на данных стендах. В т етьей главе представлены результаты экспериментального исследования адсорбции на различных адсорбентах. Представлены изотермы адсорбции в логарифмических координатах. Форма изотерм соответствует ранее полученным изотермам на других адсорбентах, представленных в литературе.

Построены линейные изостеры. Определены изостерические дифференциальные молярные теплоты адсорбции. Для всех представленных результатов приведено соответствующее описание и обоснование формы кривых. На основе полученных результатов автором была проведена математическая обработка с использованием аппроксимации кривых и экстраполяции за пределы области измерений.

Автор представил достаточное обоснование данного подхода, поскольку для анализа в широких интервалах температур и давлений недостаточно только полученных экспериментальных данных. В четве той главе, самой обширной в работе, проводится анализ аккумулирующих и терм один амических свойств адсорбционных систем аккумулирования на основании полученньгх экспериментальных данных по адсорбции метана. Исследования достаточно объемы и включают в себя целый ряд отдельных небольших исследований: - количества аккумулированного газа; - аккумулирующих и массовых характеристик адсорбционной системы с позиции количества и полезной массы аккумулированного газа; — термодинамических свойств адсорбционных систем, включающих в себя адсорбент, адсорбат и адсорбтив (газовую составляющую); разработанных и построенных номограмм аккумулирующих и термодинамических свойств адсорбционных систем, их применение для расчета основных изопроцессов в адсорбционной системе; - в классификации адсорбционных систем по способам заправки, выдачи газа, по способам повышения их эффективности; прямой заправки адсорбционных систем без затрат энергии путем перепуска газа из газопровода высокого давления, поиск оптимальных областей заправки по наиболее распространенному подходу к оптимизации с помощью избытка газа по сравнению со сжатым газом; компрессионной заправки адсорбционной системы аккумулирования, которая включает в себя низкотемпературную и многоступенчатую заправки, а также их комбинацию друг с другом; в качестве критерия оптимизации используется коэффициент аккумулирования; показана зкономия в затратах энергии при различных типах заправки; Результаты работы представлены в 5 публикациях в журналах, включенных в перечень рецензируемых ведущих научных журналов и изданий.

Согласно последним данным, представленным в открытом доступе, данные публикации достаточно активно цитируются другими авторами, что также доказывает их научную ценность. От себя замечу, что в открытых источниках представлены и новые публикации автора по данной теме, не прошедшие срок апробации и не входящие в 5 упомянутых в диссертации публикаций, но в которых также раскрываются некоторые результаты диссертационной работы. Замечании по иссе та ионной аботе 1. В обзоре литературе (глава 1) нет отдельного пункта, посвященного адсорбционно-стимулированной деформации адсорбента, которая может в значительной степени определять термодинамику адсорбции. Число упомянутых автором работ по данному направлению невелико и следовало увеличить. 2.