Кінетика процесів фазових перетворень у системі "CO₂-H₂O - газові гідрати CO₂"
Вантажиться...
Дата
2009
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Одес. держ. акад. холоду
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 - Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика.
У дисертаційній роботі розглянуто перспективи використання газових гідратів, газгідратних капсул і поршнів для різних технологічних процесів, а саме стискування газів, їхнього збереження в гідратному стані, зниження вологовмісткості газів, опріснення води, концентрування водяних органічних розчинів, виробництва та акумулювання холоду, розділення газових сумішей, транспортування газу, очищення газових трубопроводів. На підставі проведеного аналізу літературних даних аргументовано актуальність дослідження кінетики процесів гідратоутворення, утворення та плавлення ЛГ капсул CO₂. В результаті експериментальних досліджень визначено р і Т параметри трифазної рівноважної термодинамічної системи "CO₂ - H₂O - CO₂-nH₂O" отримано рівняння залежності "тиск-температура" для цієї системи, обговорено результати експериментів, отримано вирази для розрахунку стандартних змін ΔU°, ΔН° й ΔS° при утворенні гідрату CO₂ і його розчинення у воді, визначено склад гідрату CO₂. Експериментально досліджено кінетику процесу гідратоутворення CO₂ у воді і водноетаноловому розчині. Для обробки результатів експериментальних досліджень по кінетиці гідратоутворення було обрано напівемпіричне рівняння А. Vysniauskas і Р. R. Bichnoi, отримане на основі розробленої ними моделі механізму процесу гідратоутворення. Для С02 на підставі експериментальних даних для цього рівняння було визначено енергію активації ΔЕ=-125,409 кДж/моль, та константи А,ξ, β, γ. Порівняння швидкості гідратоутворення CO₂ і СН4 показує, що для CO₂ вона значно вища. На нашу думку, це пов'язано з тим, що коефіцієнт дифузії С02 у воді (водяних розчинах) суттєво вищий, ніж метану. Досліджено вплив добавок етанолу на швидкість гідратоутворення CO₂. У результаті експериментів встановлено, що при додаванні етанолу до приблизно 10% за об'ємом води швидкість гідратоутворення CO₂ підвищується приблизно у 2,8 раза, а при більших концентраціях зменшується. На основі експериментальних даних, оброблених методом найменших квадратів, запропоновано вид залежності для розрахунку швидкості гідратоутворення у водноетаноловому розчині. Розроблено математичну модель охолодження і заморожування ВГ суспензії у замкнутому об'ємі, наведено наближені рішення задачі визначення часу цього процесу аналітичним і чисельним методом, виконано аналіз цих рішень. У зв’язку з наявністю нелінійної умови Стефана задача визначення часу утворення ЛГ капсул точного аналітичного рішення не має. Тому вона розв'язувалась приблизним аналітичним методом з використанням перетворення Лейбензона, який передбачає посилання на відомі закони розподілу температур у твердій і рідкій частинах ЛГ капсул. Зіставлення отриманих результатів наближених аналітичних рішень з експериментальними даними показало наявність значної похибки, у зв'язку з чим рішення виконувалося також чисельним методом сіток по неявній схемі різниць. Експерименти показали, що значення часу замороження ВГ суспензії добре співпадають із відповідними значеннями отриманими при моделюванні. Експериментально підтверджено можливість одержання монолітних ЛГ капсул CO₂. Для спрощення використання результатів математичного моделювання й експериментальних даних нами запропоновано рівняння, яке описує кореляційно-регресивний зв'язок між τ3, m, ΔT,2 і α в безрозмірному вигляді. На основі розробленої фізичної моделі процесу плавлення ЛГ капсул та експериментальних даних отримано рівняння для розрахунку коефіцієнта тепловіддачі газоводяної суміші до поверхні капсул.
Розроблено технологічні рішення по застосуванню ЛГ капсул CO₂. при виробництві безалкогольних напоїв та для утилізації CO₂ із сатураторних газів цукрового виробництва. Впровадження технологічної лінії виробництва безалкогольних напоїв із застосуванням ЛГ капсул CO₂ продуктивністю 100 тис. декалітрів у рік зменшить втрати CO₂ на 17,8 тис. кг у рік, що, у свою чергу, зменшить на цю величину викиди CO₂ в атмосферу.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 - Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. В диссертационной работе экспериментально определено р и Т параметры трехфазной равновесной термодинамической системы "CO₂ - H₂O - CO₂ nH₂O" и получено уравнение их связи, уточнены стандартные изменения ΔU°, ΔH° и ΔS° процесса гидратообразования CO₂, состав гидрата. Экспериментально исследовано кинетику процесса гидратообразования CO₂ в воде и водноэтаноловом растворе и получено уравнения для определения их скорости. Определено концентрацию этанола (10 объемных %), при которой достигается максимальное значение скорости гидратообразования (в 2,8 раза больше, чем в воде). Разработано математическую модель охлаждения и замораживания ВГ суспензии и получено уравнение для расчета времени образования ЛГ капсул CO₂. Экспериментально подтверждено возможность получения монолитных ЛГ капсул CO₂. На основе разработанной физической модели процесса плавления ЛГ капсул и экспериментальных данных получено уравнение для расчета коэффициента теплоотдачи і uазоводяной смеси к поверхности капсул. Разработано технологические решения по применению ЛГ капсул CO₂ при производстве безалкогольных напитков и для утилизации CO₂ из сатураторных газов сахарного производства Внедрение технологической линии производства безалкогольных напитков с применением ЛГ капсул CO₂ производительностью 100 тыс. декалитров в год уменьшит потери CO₂ на 17,8 тыс. кг в год, которые, в свою очередь, уменьшит на эту величину выбросы CO₂ в атмосферу.
The dissertation on the competition of science academic candidate degree on the spesiality 05.14.06 - Technical termal physics and industrial heat - and - paver engineering. It is experimentally determined in the dissertation p and T paramétrés of the three - phase thermodynamical system "CO₂ - H₂O - CO₂-nH₂O" and it is received their tie equation, it is defined standard alterations ΔU°, ΔH° and ΔS° of the hydrate formation of CO₂ process, hydrate mix. It is experimentally studied hydrate formation of CO₂ process sin the water and water ethanol solution, a it is received the equation for their speed determining. It is determining ethanol concentration (10 volumetric %) by which maximum value of hydrate formation speed is gained (2,8 times faster campared to water). It is developed the mathematical model of cooling and freezing of watergashydrate suspension and it is received the equation for tame computation of forming icegas hydrate CO₂ capsules. It is experimentally confirmed the possibility of solid icegas hydrate CO₂ capsules receiving. On the basis of the developed physical model of the icegas hydrate capsules busion process and experimental data it is received the equation for value calculation of heat emission of gaswater mixture tavards capsules surface. It is developed the technological decisions on icegas hydrate capsules application while soft drinks production and carbon dioxide utilize out of saturator gases from sugas production. Introduction of technological line of soft drinks production using icegas hydrate CO₂ capsules which has productivity 100000 decalitre per year will laver losses of CO₂ to 17800 kg per year, which will in its turn laver CO₂ emission into the atmosphere to this very value.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 - Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. В диссертационной работе экспериментально определено р и Т параметры трехфазной равновесной термодинамической системы "CO₂ - H₂O - CO₂ nH₂O" и получено уравнение их связи, уточнены стандартные изменения ΔU°, ΔH° и ΔS° процесса гидратообразования CO₂, состав гидрата. Экспериментально исследовано кинетику процесса гидратообразования CO₂ в воде и водноэтаноловом растворе и получено уравнения для определения их скорости. Определено концентрацию этанола (10 объемных %), при которой достигается максимальное значение скорости гидратообразования (в 2,8 раза больше, чем в воде). Разработано математическую модель охлаждения и замораживания ВГ суспензии и получено уравнение для расчета времени образования ЛГ капсул CO₂. Экспериментально подтверждено возможность получения монолитных ЛГ капсул CO₂. На основе разработанной физической модели процесса плавления ЛГ капсул и экспериментальных данных получено уравнение для расчета коэффициента теплоотдачи і uазоводяной смеси к поверхности капсул. Разработано технологические решения по применению ЛГ капсул CO₂ при производстве безалкогольных напитков и для утилизации CO₂ из сатураторных газов сахарного производства Внедрение технологической линии производства безалкогольных напитков с применением ЛГ капсул CO₂ производительностью 100 тыс. декалитров в год уменьшит потери CO₂ на 17,8 тыс. кг в год, которые, в свою очередь, уменьшит на эту величину выбросы CO₂ в атмосферу.
The dissertation on the competition of science academic candidate degree on the spesiality 05.14.06 - Technical termal physics and industrial heat - and - paver engineering. It is experimentally determined in the dissertation p and T paramétrés of the three - phase thermodynamical system "CO₂ - H₂O - CO₂-nH₂O" and it is received their tie equation, it is defined standard alterations ΔU°, ΔH° and ΔS° of the hydrate formation of CO₂ process, hydrate mix. It is experimentally studied hydrate formation of CO₂ process sin the water and water ethanol solution, a it is received the equation for their speed determining. It is determining ethanol concentration (10 volumetric %) by which maximum value of hydrate formation speed is gained (2,8 times faster campared to water). It is developed the mathematical model of cooling and freezing of watergashydrate suspension and it is received the equation for tame computation of forming icegas hydrate CO₂ capsules. It is experimentally confirmed the possibility of solid icegas hydrate CO₂ capsules receiving. On the basis of the developed physical model of the icegas hydrate capsules busion process and experimental data it is received the equation for value calculation of heat emission of gaswater mixture tavards capsules surface. It is developed the technological decisions on icegas hydrate capsules application while soft drinks production and carbon dioxide utilize out of saturator gases from sugas production. Introduction of technological line of soft drinks production using icegas hydrate CO₂ capsules which has productivity 100000 decalitre per year will laver losses of CO₂ to 17800 kg per year, which will in its turn laver CO₂ emission into the atmosphere to this very value.
Опис
Скрипник, О. В.
Кінетика процесів фазових перетворень у системі "CO₂-H₂O - газові гідрати CO₂" [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.14.06 "Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика" / Скрипник Олександр Вікторович ; наук. кер. В. В. Клименко ; Одес. держ. акад. холоду. – Одеса : ОДАХ, 2009. – 21 с. : табл., рис.
Ключові слова
водогазгідратна суспензія, льодогазгідратні капсули CO₂, швидкість гідратоутворення, математична модель, охолодження і заморожування, плавлення, тепловіддача, водогазгидратная суспензия, льдогазгидратные капсулы CO₂, скорость гидратообразования, математическая модель, охлаждение и замораживание, плавление, теплоотдача, watergashydrate suspension, icegas hydrate capsule CO₂, speed of hydrate formation, mathematical model, cooling and freezing, fusion, heat emission