Автореферат
Автореферати дисертацій arrow Хімічна технологія. Харчове виробництво arrow Удосконалення процесу та реактора по виробництву водню з води з допомогою сплавів, одержуваних з неорганічної частини вугілля
Меню
Головна сторінка
Реклама
Автореферати дисертацій
Бібліотечна справа
Біологічні науки
Будівництво
Воєнна наука. Військова справа
Гірнича справа
Держава та право. Юридичні науки
Економіка. Економічні науки
Електроніка. Обчислювальна техніка
Енергетика
Загальні роботи по техніці
Загальнонаукове знання
Історія. Історичні науки
Культура. Наука. Освіта
Легка промисловість
Математика. Механіка
Медицина. Медичні науки
Мистецтво. Мистецтвознавство
Науки про землю
Політика. Політичні науки
Природничі науки в цілому
Релігія
Сільське та лісове господарство
Соціологія. Демографія
Технологія металів. Машинобудування
Транспорт
Фізика. Астрономія
Філологічні науки
Філософські науки. Психологія
Хімічна технологія. Харчове виробництво
Хімічні науки
Художня література
Реклама


Удосконалення процесу та реактора по виробництву водню з води з допомогою сплавів, одержуваних з неорганічної частини вугілля

Анотації 

Трошенькін В.Б. Удосконалення процесу та реактора по виробництву водню з води з допомогою сплавів, одержуваних з неорганічної частини вугілля. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.13 – машини та апарати хімічних виробництв. -Харківський державний політехнічний університет, Харків, 1999р.

   У дисертації викладено теоретичні та експериментальні результати дослід-ження процесу виробництва водню з води із використанням сплавів феросиліко-алюмінію (ФСА), одержуваних з неорганічної частини низькокалорійного вугілля, а також ряду стандартних сплавів на основі алюмінію та кремнію. Зміною структури та складу сплавів збільшено швидкість і повноту реакції. Експериментальні дані узагальнено рівняннями Єрофеєва, Фольмера та критеріального вигляду.
   Встановлено, що сполучення основної екзотермічної реакції (витіснення водню) з паралельною ендотермічною (закипання води) відбувається в умовах пошарової взаємодії речовин при значному впливі гідродинаміки та режиму відшарування оксидного шару на інтенсивність теплообміну між ними. При цьому швидкість виробництва ентропії в хімічній системі, яка обумовлена зниженням потенціалу Гіббса, сімбатна швидкості виробництва ентропії в дисипатівній структурі.
   У першому наближенні запропонованої методики водневі реактори розраховувалися як випарники, у другому - як газліфти. Розроблена технологія дозволяє скоротити витрати реагентів на одиницю маси водню, що виробляється, на 15¸ 20%. Останнє є особливо важливим для автономних споживачів, таких як метеостанції.
   Ключові слова: водень, модель процесу, енергія Гіббса, надшвидке гарту-вання, газогенератор.

Troshenkin V.B. Improving of process and reactor for generation of hydrogen from water by using the alloys which gets from inorganical part of coals. - Manuscript.

Thesis for candidates degree by speciality 05.05.13 – machines and equipment of chemical industry.

   The dissertation is devoted to researching for process of getting the hydrogen from water by using the alloys (Fe-Si-Al) which gets from inorganical part of low-calorie coal & with help of standard industrial alloys based on aluminum & silicium. The speed & plenitude of process increased by modifying the composition & structure of alloys. Experimental data bank generalized by Erofeev's, Folmer's & criterional equations.
   Is placed, that the conjugation of two reactions (generation of hydrogen and boiling up of water) occurs in conditions of level-by-level interaction of substances at significant influence of hydrodynamics and mode оf oxid’s exfoliation on intensity of heat-mass exchange. Thus, the speed of entropy’s production in the chemical system caused by lowering of Gibbses potential, follow the speed of entropy’s production in dissipative structure.
   The hydrogen generators calculate as evaporators in first approximation & as gas-lifts in second. Developed technology allows to reduce the quantity of reagents on 15¸ 20%. It is very important for autonomous objects such as meteorological stations.
   Key words: hydrogen, model of process, Gibbs's energy, rapid quenching, gas-generator.

Трошенькин В.Б. Совершенствование процесса и реактора по производству водорода из воды с помощью сплавов, получаемых из неорганической части углей. -Рукопись

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.13 - машины и аппараты химических производств.-Харьковский государственный политехнический университет, Харьков, 1999г.

   Диссертация посвящена усовершенствованию процесса получения водорода из воды с помощью сплавов и разработке методов расчета водородных реакторов.
   Дешевизна и значительные запасы высокозольных углей позволяют орга-низовать на их основе производство железоалюмокремниевых сплавов (ферросиликоалюминия – ФСА). Именно сплавы ФСА оказались наиболее пригодными для производства водорода. Кроме того в диссертации исследована активность чистого кремния, ферросилиция, а также ряда алюминиевых сплавов. В качестве эталона принят наиболее активный сплав алюминия с индием, галлием и оловом.
   Вначале методами термодинамики равновесных процессов доказано, что реакции алюминия и кремния с водой обладают высокой вероятностью и лишь реакция железа с водой снижает свою полноту с повышением температуры.
   В кинетических исследованиях, выполненных при температуре 70¸ 110° С, обнаружено влияние на скорость выделения водорода состава сплавов, причем решающее значение имеют примеси. Представление опытных данных в виде уравнений термодинамики неравновесных процессов позволило выявить отрицательное воздействие на течение реакции образующегося на частицах оксидного слоя. Устранить это влияние удается частично за счет изменения структуры сплавов, достигаемой сверхбыстрой закалкой.
   Известно, что при сверхбыстрой закалке формируется аморфная (стеклообразная) структура, которая характеризуется напряженным состоянием и отсутствием дальней симметрии в расположении атомов. С повышением температуры атомы получают возможность занять свое традиционное место в упорядоченной решетке кристалла и затем вступить в контакт с молекулами воды. Такая последовательность перемещений способствует отслоению продуктов реакции в момент образования водорода. Аморфное железо также вступает в реакцию, что обеспечивает практически 100% - е взаимодействие сплава.
   Аморфизация сплавов приводит к возрастанию скорости вытеснения водорода из воды до значений Wmax = 11,59× 10 -  3 м 3/(кг× с), что примерно втрое превышает скорость генерации водорода Wmax в процессе с кристаллическими сплавами. При этом обеспечивается полное взаимодействие с водой компонентов сплавов, включая железо. Кинетические данные обобщены уравнением Ерофеева.
   Изучение теплообмена от частицы реагирующего сплава к воде завершает лабораторную часть исследований. Послойное взаимодействие частицы сплава в условиях естественной циркуляции сопровождается значительным влиянием на теплоотдачу скорости омывания частицы потоком жидкости (в уравнении для сплава активированного алюминия (АГ5О5И5) число Рейнольса имеет степень 1,6 ). При этом температура реакционной поверхности равна температуре вскипания воды при установившемся в реакторе давлении.
   Установлено, что сопряжение двух реакций (образование водорода и вскипание воды) происходит в условиях послойного взаимодействия веществ при значительном влиянии гидродинамики и режима отслоения оксидного слоя на интенсивность тепломассообмена между ними. При этом скорость производства энтропии в химической системе, вызванная снижением потенциала Гиббса, симбатна скорости производства энтропии в диссипативной структуре.
   В последнем разделе изложены результаты испытаний стандартного водородного газогенератора АВГ-45. Этому предшествовали испытания кинетического реактора в режимах работы АВГ-45. Максимальная температура среды, развиваемая внутри реакторов, находилась в пределах 188¸ 370° С, максимальное давление водорода изменялось от 2,4 до 8,8 МПа. Помимо скорости и полноты реакции в оценке эффективности сплавов принимались во внимание условия выгрузки пульпы из аппаратов. По перечисленным показателям наилучшими характеристиками обладают сплавы, полученные из неорганической части угля ФСА 11 и ФСА 16. Применение этих сплавов позволяет на 15¸ 20% сократить расход реагентов на проведение процесса.
   Подобраны также режимы эксплуатации стандартного реактора на ферросилиции (ФС 75), чистом кремнии, алюминиевых сплавах САС-1 и АПВ, что значительно расширяет возможности водородных производств. Для установления общих закономерностей процесса кроме результатов испытаний генераторов объемом 1,13× 10 -  3 м 3 и 0,045 м 3 учтены данные проведеных в ИПМаш испытаний баллонных реакторов объемом 0,08 м 3 и 0,2 м 3. Подтверждено влияние на скорость образования водорода диаметра аппарата, что отражается на значениях коэффициента пропорциональности L в зависимостях скорости от располагаемых термодинамических потенциалов. Указанные уравнения дополнены критериальными, найденными в результате обобщения опытных данных по теплообмену.
   Разработана методика расчета газогенераторов. Расчет сводится к определению насколько выбранные геометрические размеры реактора и установленный уровень пульпы в аппарате способны обеспечить при заданном составе сплава требуемую производительность установки по водороду. Поскольку начальные режимы выделения водорода сопровождаются вскипанием части воды, то в первом приближении реактор рассчитывают как испаритель. С ростом давления водорода, кипение прекращается, подъемный канал реактора начинает действовать как газлифт, что и отражено во втором приближении расчета.
   В приложении диссертации имеются акты внедрения результатов работы в Институте проблем машинострения НАН Украины, Центральной аэрологической обсерватории Росгидромета и ОАО “УкрНИИхиммаш”.
   Ключевые слова: водород, модель процесса, энергия Гиббса, сверхбыстрая закалка, газогенератор.

Скачати автореферат дисертації безкоштовно (повна версія)
Удосконалення процесу та реактора по виробництву водню з води з допомогою сплавів, одержуваних з неорганічної частини вугілля

 
< Попередня   Наступна >

Всі права на опубліковані матеріали належать їх авторам. Матеріали розміщено виключно для ознайомлення.

Автореферати українських дисертацій. Скачай безкоштовно!