Автореферат (1025730)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. На сегодняшний день актуальной задачейявляется постепенное сокращение использования нефти и переход наальтернативные виды топлива, среди которых особенное место занимаетприродный газ и составляющий его основу метан. Он дешевый в странах,занимающихся его добычей, в том числе в РФ, с точки зрения экологииотносительно безопасный и уже повсеместно используется в качестве топлива.Основным препятствием для использования природного газа (метана), вчастности на транспорте, является несовершенство систем хранения. Насегодняосновноераспространениеполучилисистемысжатого(компримированного) газа (КПГ): природный газ сжимается до давления20 МПа и выше и закачивается в баллоны.

Основными недостатками являютсямалое количество запасаемого газа (от 220 до 260 м3(нтд)/м3 сосуда, где1 м3(нтд) – 1 м3 газа при нормальных температуре 20 °С и давлении 101325 Па)и повышенные требования безопасности, что ограничивает их применение впределах городов. Другим распространенным способом является хранение всжиженном состоянии (СПГ – сжиженный природный газ). Система отличаетсязначительным количеством запасаемого метана (от 470 до 570 м³(нтд)/м³),однако дороже и требует более высоких мер безопасности, связанных сдренажем испаряющегося метана, теплоизоляцией и высокой плотностьюиспаряющегося (холодного) метана, который стелется по земле.Для использования в городских условиях целесообразны болеебезопасные условия заправки и хранения, которые обеспечиваютадсорбционные системы аккумулирования. Системы отличаются пониженнымдавлением (по сравнению с КПГ) и адсорбированным («связанным»)состоянием, что существенно уменьшает скорость выхода газа приразгерметизации.Данная работа посвящена исследованию аккумулирующих иэнергетических характеристик ряда адсорбентов, пригодных для использованияв адсорбционных системах хранения.

В работе анализируются различныеспособы повышения эффективности адсорбционного аккумулирования, как засчет выбора адсорбента, так и за счет энергосберегающей организациипроцесса заправки и подбора режимов аккумулирования/хранения.Цель работы. Целью работы является исследование свойствадсорбционных систем аккумулирования природного газа (метана) с цельюповышения их эффективности.Основные задачи:1. Экспериментальное исследование адсорбции метана на рядеуглеродных микропористых адсорбентов различного происхождения иструктурно-энергетических характеристик в широких областях давлений итемператур (от 0 до 25 МПа и от 178 до 360 К), включающих и докритическую,исверхкритическуюобластьравновесногогаза;определение1термодинамических свойств данных адсорбентов на основе полученныхрезультатов.2. Определение термодинамических свойств адсорбционных систем иобобщение результатов в номограммы, применимые для расчетов процессов вадсорбционных системах.3.

Анализаккумулирующихиэнергетическиххарактеристикохлаждаемых и неохлаждаемых адсорбционных систем.4. Анализ применения многоступенчатой заправки (с помощьюнескольких уровней давления) для повышения энергоэффективностиадсорбционных систем.Научная новизна:1. Впервые получены экспериментальные данные по адсорбции метана вширокой области давлений (от 0 до 25 МПа) и температур (от178 до 360 К), включающей докритическую и сверхкритическую областиравновесного газа, на ряде микропористых углеродных адсорбентов,различающихсяпроисхождениемиструктурно-энергетическимихарактеристиками.2.

Проведена оптимизация параметров состояния адсорбционнойсистемы аккумулирования метана по адсорбционной активности метана наисследованных адсорбентах.3. Впервые построены термодинамические номограммы в интервалахтемператур от 180 до 400 К и давлений от 100 Па до 25 МПа, позволяющиерассчитывать основные процессы в адсорбционных системах аккумулированияметана.4. Впервые термодинамически обосновано применение низкихтемпературдляповышенияэнергоэффективностихарактеристикадсорбционных систем аккумулирования метана, а также для понижениядавления заправки.Практическая значимость работы:1.

Результаты экспериментального исследования адсорбции метана наряде углеродных адсорбентов применимы для разработки стационарных имобильных хранилищ природного газа на основе адсорбционных технологий.2. Предложена и обоснована технология многоступенчатой заправки (наразных уровнях давлений) адсорбционной системы, обеспечивающейсущественную экономию затраченной энергии; указаны области эффективногоприменения.3. Сформулированы рекомендации по выбору способа храненияприродного газа (метана) (сжатый газ или адсорбционная системааккумулирования), типа и режимов заправки, числа ступеней заправки ивозможности охлаждения.Внедрение результатов работы.Результаты работы использовались для выполнения научноисследовательской работы в рамках федеральной целевой программы«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно2технического комплекса России на 2007-2013 годы» по теме «Разработкатехнических основ и создание энергосберегающей адсорбционной системыпитания автомобилей природным газом (метаном) для эксплуатации в условияхгорода» (Государственный контракт № 16.516.12.6006 от 23.09.2011 г.).Предложенные в рамках работы технологии многоступенчатой инизкотемпературной заправок легли в основу выполняемого в МГТУ им.

Н.Э.Баумана проекта в рамках реализации федеральной целевой программы«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2014 – 2020 годы» по теме: «Разработкаи исследование адсорбционной системы аккумулирования природного газа сповышеннойпожаровзрывобезопасностьюиэнергоэффективностью»(Соглашение № 14.577.21.0125 о предоставлении субсидии от 20.10.2014 г.).Достоверность и обоснованность полученных результатов.Достоверность полученных экспериментальных данных подтверждаетсяприменением аттестованных измерительных средств, апробированных методикизмерения, воспроизводимостью и хорошим соответствием результатов,получаемых различными экспериментальными методами на различныхустановках, а также использованием классических термодинамическихзависимостей.На защиту выносятся:1. Результаты экспериментального исследования равновесной адсорбцииметана на ряде активных углей различного происхождения и структурноэнергетических характеристик в широком диапазоне давлений (до 25 МПа) итемператур (от 178 до 360 К).2.

Номограммы термодинамических свойств адсорбционных системаккумулированного метана, основанных на исследованных адсорбентах.3. Результаты анализа эффективности неохлаждаемой и охлаждаемойадсорбционной системы аккумулирования метана; рекомендации по выборуоптимальных областей давлений и температур заправки на основе различныхкритериев.4. Результаты анализа применения многоступенчатой заправки дляповышения эффективности адсорбционных систем аккумулирования метана.Апробация работы.Основные результаты работы были представлены в виде устных истендовых докладов на следующих конференциях: на XIV Всероссийскомсимпозиуме «Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости иадсорбционной селективности» (Москва, 2010); на второй Международнойнаучной конференции «Промышленные газы» (Москва, 2011); на XIМеждународной конференции «Современные проблемы адсорбции» (Москва,2011); на III Всероссийской молодежной конференции с элементами научнойшколы (Москва, 2012), на Всероссийской конференции с международнымучастием «Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости иадсорбционной селективности (Москва, 2014), на II Всероссийскойконференции с международным участием «Актуальные проблемы теорииадсорбции, пористости и адсорбционной селективности» (Москва, 2015).3Личный вклад автора заключается в проведении экспериментальныхисследований адсорбции, обработке результатов, в построении расчетныхтермодинамических номограмм адсорбционных систем с исследованнымиадсорбентами, а также в предложении, обосновании и анализе различныхспособов повышения эффективности адсорбционных систем.Публикации: по результатам диссертации опубликовано 5 научныхстатей в журналах, рекомендуемых ВАК, 1 доклад, тезисы докладов – 5.Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырехглав, выводов и списка литературы.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации