Отзыв ведущей организации (1025732), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Интервалы исследований по давлению и температуре достаточно широки и охватывают типичный диапазон этих параметров, характерных для таких систем. Автор представил сравнение различных адсорбентов по адсорбции метана. Наилучшие результаты показали широкопористые адсорбенты с большим объемом микропор (АУ-1 и АУ-6). На основе полученных данных по адсорбции автор построил изостеры (линии постоянной адсорбции). Из научно-тсхнической литературы известно, что изостеры обычно образуют прямые в координатах "1п1'-1! Г.
Полученные в настоящей работе аппромаксимационные прямые линии для изостер, свидетельствует о правильности и научной обоснованности данного подхода. Это позволяет автору сопоставить набор равновесных давлений и температур для каждого отдельного значения адсорбции. Также были рассчитаны дифференциальные мольные изостерическис теплоты адсорбции. При этом автор, по нашему мнению, вполне обоснованно пренебрег деформацией самого адсорбснта, поскольку, как показали исследования отечественных и зарубежных исследователей, вклад деформации в величины теплоты адсорбции очень незначителен и не влияет на конечный резуль- тат.
Полученные значения теплот адсорбции имеют принципиальное значение, поскольку определяют одну из основных проблем технической реализации адсорбционных систем аккумулирования — выделение теплоты при заправке и»оглощение теплоты при выдаче ранее адсорбированного газа. В конце главы автор путем аппроксимации полученных эксперименташ— ных данных распространяет их на более широкую область давлений и температур, включая области, не охваченные напрямую в экспериментах. По заявлению автора, с которым мы согласны, данная операция, несмотря на ряд упрощений и пренебрежений, снижающих точность результатов, является необходимой, поскольку без нее невозможен дальнейший анализ процессов.
В четве той главе освещены прикладные задачи и резульгаты анализа экспериментальных данных по адсорбции метана. Автор обоснованно устанавливает взаимосвязь между прочностными характеристиками баллонов и максимальным количеством аккумулированного газа с учетом возможного нагрева баллонов. Аналогично связываются с прочностными характеристиками баллонов и относительная полезная масса аккумулируемого метана. Данный подход, по нашему мнению, вполне уместен, поскольку при последующем анализе низкотемпературных систем аккумулирования может возникнуть иллюзия высокой эффективности охлаждения в связи с резким ростом количества газа. Однако, затем во избежание чрезмерного повышения давления в баллоне в последующей операции выдачи адсорбированпого газа и обусловленных этим его потерь, ставится вопрос об ограничении (сии>кении) количества аккумулируемого при заправке газа, что, конечно, уменьшает положительный эффект от понижения температуры.
Хотя автор делает акцент в работе именно на заправочные процессы, в работе представлены и некоторые данные, характеризующие этап выдачи газа, например, зависимости остаточного количества газа от типа адсорбепта и температуры нагрева. Определенные аккумулирующие и термодинамические характеристики в форме энтальпии суммарной системы автор собирает в номограммы, которые могут быть использованы для графического решения задач, определения крайних и промежуточных состояний адсорбционной системы в различных процессах. Автор отмечает, что номограммы построены с некоторой погрешностью, поскольку не учитывают, как уже упоминалось выше, деформацию адсорбента и распространяются на ряд областей„ в которых измерения пе проводились.
Отметим, что номограммы строятся только под конкретный адсорбент с конкретной насыпной плотностью. Также отметим, что номограммы пригодны только для равновесных процессов и нри их построении не учитывалась тепло- емкость баллонов. Несмотря на указанные недостатки, номограммы, по нашему мнению, могут быть использованы в инженерных расчетах. Автор представил свой вариант классификации адсорбциопных систем. Хотя данный результат не является основным, он полезен для понимания дальнейшего анализа и общего восприятия работы.
Автор отметил 14 вариантов возможного усовершенствования адсорбциопных систем, причем данный список, по его мнению, ими не исчерпывается. Автор сформулировал критерии, определяющие эффективность адсорбционных систем, в которые включил количество аккумулируемого газа, затраты энергии и т.н. "критерий безопасности".
Хотя основными являются первые два критерия, при оптимизации прямой заправки учитывалась также величина давления и массовые характеристики системы. К сожалению, сам критерий безопасности автором сводится лишь к одному показателю — снижению давления, при этом не дается хоть сколько-нибудь значимых цифровых оценок этого параметра. Далее в диссертации приводится анализ прямой заправки без затрат энергии, Данный тип заправки всегда считался достоинством адсорбционных систем, поскольку это единственная система, которая может быть эффективно заправлена от имеющегося рядом газопровода среднего либо высокого давления без применения компрессоров и холодильных машин.
Следует отметить, что в действительности затраты энергии, конечно, имеют место, но они на порядок меньше, чем для систем КПГ или СПГ. Анализ прямой заправки завершается определением наиболее оптимальных областей по давлению заправки при различных температурах и используемых адсорбентах. Оптимизация производится по количеству газа, то.шее по избытку газа по сравнению со сжатым газом. После рассмотрения процесса прямой заправки следует логическое продолжение в виде анализа компрессионной заправки (с затратами энергии). В данном разделе используется авторский подход к определению конкурентоспособности систем.
Автор сравнивает системы СПГ, КПГ и целевые уровни АПГ, считающиеся конкурентоспособными, с определением ряда так называемых «конкурентоспособных» систем, коэффициент аккумулирования (эффективности) которых принят равным единице. Далее в следующих разделах диссертации автор исследует низкотемпературную и многоступенчатую заправки с использованием сформулированного им коэффициента аккумулирования. Низкотемпературная заправка не отличается высокой энергоэффективностью (хотя в некоторых областях в идеализированных процессах данная заправка и является энергосберегающей). В результате автор формулирует целевую функцию низкотемпературной заправки как перспективной заправки с заменой компрессора природного газа на компрессор холодильного цикла.
При этом, по мнению автора, можно заметно увеличить безопасность заправочных станций. Нужно отметить, что автор рассматривал только идеализирова|шые процессы без ряда потерь, связанных с неполным охлаждением, разностью температур при тсплообмене, использованием «пиковых» аккумуляторов (компенсаторов давления) на заправочных станциях, с накоплением примесей из реального природного газа в адсорбенте и т.д.
Многоступенчатая заправка, по данным автора, является достаточно энергоэффективной системой. Энергосбережение достигается не только в сравнении со сжатым газом, но и с одноступенчатой заправкой, которая в свою очередь более энергоэффективна, чем система КПГ и сжатый газ. Хотя реализация многоступенчатой заправки требует значительного усложнения схемы, выгода в энергосбережении, по мнению автора, сможет окупить дополнительные за- траты.
В конце работы автор анализирует совместное применение пизкотсмпературной и многоступенчатой заправок. При этом достигается одновременно улучшение всех трех раисе сформулированных критериев эффективности: увеличения количества газа, уменьшения затрат энергии и уменьшения давления заправки. Интересный результат получен автором при расчете указанных выше заправок в случае применения специально уплотненного адсорбепта иа основе АУ-1.
В этом случае коэффициент аккумулирования может превысить 1 (или 100%) уже при давлении 3 МПа, т.е. адсорбциош|ая система аккумулирования даже при относительно низком давлении может быть конкурентоспособна с системами КПГ и СПГ (в области малых объемов). 3. Бяучняи новизна полученных резулыя10В и их достоверность - получены не представленные раисе в технической литературе экспериментальные данные по адсорбции метана в широкой области давлений (от 0 до 25 МПа) и температур (от 178 до 360 К), включающей докритическую и свсрхкритическую области равновесного газа, на ряде микропористых углеродных адсорбентов, различающихся происхождением и структурно-энергетическими характеристиками; - проведена оптимизация параметров состояния адсорбционпой системы аккумулирования метана по его адсорбционной емкости па исследованных адсорбентах; - построены термодинамические номограммы, позволяющие графически рассчитывать основные процессы в адсорбционпых системах аккумулирования метана, определять начальные, конечные и проме>куточные точки в равповес- ных процессах; - показана целесообразность применения низких температур для повьппсния энергоэффективности характеристик адсорбциоппых систем аккумулирования метана, а также для понижения давления заправки.
Достоверность и обоснованность полученных результатов обусловлены использованием известных закономерностей, справочников, ссылками на соответствующие публикации, согласованием результатов измерения адсорбции, полученных на различных стендах, 4. Практическая значимость результатов исследований и рекомендации но их использованию Практическая ценность работы определяется: а) новыми экспериментальными данными по адсорбции метана (глава 3), которые могут быть использованы как в разработках адсорбционпых систем аккумулирования и станций АПГ любых типов (стационарных, мобильных, газотопливных, для транспортирования газа), так и в системах очистки газов; б) результатами теоретического анализа экспериментальных данных по адсорбции метана (глава 4), который проводился для решения вполне конкретных прикладных задач: - результаты анализа количества аккумулируемого газа и относительной полезной массы метана позволяют проектировать емкости и баллоны, паиболес подходящие под адсорбциоппые системы аккумулирования; - разработанные номограммы могут напрямую использоваться специалистами при инженерных расчетах процессов, происходящих в системах аккумулирования, для выявления нарушений в работе данных систем, для разработки моделей заправки с учетом возникающих тепловых эффектов и т.д.; - результаты анализа оптимальных режимов при прямой заправке из газопровода, низкотемпературной и многоступенчатой заправках могут напрямую использоваться при проектировании заправочных станций ЛПГ соответствующих типов.
Отметим, что проектировать заправочные станции без проведения подобного анализа нецелесообразно, поскольку очевидных оптимальных режимов заправки адсорбционных систем аккумулирования це существует. Результаты диссертационной работы имеют значительную практи юскую ценность, поскольку они указьпзают преимущественные направления развития и разработки адсорбционных систем аккумулирования природного газа. Проведенная работа может считаться первым шагом па пути развития адсорбциоппых систем аккумулирования с позиции технической реализации при одновременном учете важнейшей на настоящий момент проблемы энергосбсре>кения. Потенциал систем АПГ с точки зрения их эпсргоэффектиьчюсти делает данные системы более конкурентоспособными в перспективе, чем системы КПГ и СПГ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
