Науково-технічні основи газогідратної технології (термодинаміка та кінетика процесів, схемні рішення)
Loading...
Date
2012
Authors
Клименко, В. В.
Klymenko, V.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
Дисертацію присвячено розробці науково-технічних основ газогідратної технології, яка дозволяє на якісно новому рівні вирішувати проблеми енергоресурсозбереження та екології. Основними процесами цієї технології є утворення і плавлення газогідратів та льодогазгідратних капсул (ЛГК). У роботі наведено результати комплексних експериментальних і теоретичних досліджень термодинаміки та кінетики цих процесів. Запропоновано на основі теорії розчинів удосконалену методику розрахунків термодинамічних характеристик процесу гідратоутворення за даними фазової рівноваги, доцільність застосування якої перевірено експериментально. Розроблено модель молекулярно-коагуляційного механізму, яка дозволяє визначити основні фізичні закономірності процесу гідратоутворення та прогнозувати напрямки його інтенсифікації в умовах масової кристалізації, характерної для газогідратних технологічних установок. Установлено, що швидкість процесу масового плавлення газогідратів з безконтактним теплообміном визначається умовами теплообміну, практично не залежить від кінетики розкладення газогідратів і може розраховуватися з рівняння теплопередачі. На основі гіпотези ізотропної турбулентності та комплексних досліджень запропоновано і апробовано методику розрахунку конвективного теплообміну з трифазними системами як при утворенні газогідратів в умовах масової кристалізації, так і при масовому плавленні газогідратів при механічному перемішуванні. Показано доцільність використання газогідратної суспензії як холодоносія у техніці «помірного» холоду. Розроблено фізичні моделі утворення та плавлення ЛГК, поставлено та розв’язано крайові задачі нестаціонарної теплопровідності для цих процесів. На підставі отриманих рішень та результатів експериментальних досліджень запропоновано методики визначення часу утворення та плавлення ЛГК .Обгрунтовано та захищено авторськими свідоцтвами і патентами нові схемні рішення енергоресурсозберігаючих технологій застосування газогідратів та льодогазгідратних капсул для виробництва та акумулювання холоду, видобування і підготовки природного газу, запобігання викидам в атмосферу екологічно небезпечних газів, зберігання рослинної продукції, виробництва безалкогольних напоїв, утилізації СО2, при заморожуванні продукції перед сублімаційною сушкою, кутеруванні м’яса і м’ясопродуктів. Енерговитрати в реальних термодинамічних холодильних циклах, які включають процеси утворення та плавлення газогідратів, менше на 20-30 %, ніж у звичайному термодинамічному циклі парокомпресійної холодильної машини, а ексергетичний к.к.д.ex систем охолодження з холодильними машинами і газогідратними холодоакумуляторами в 1,2÷1,5 раза вище, ніж з традиційними холодоакумуляторами. Розроблено макетний зразок газогідратного акумулятора природного холоду та проведено його промислові випробовування в складі системи охолодження кагата цукрового буряка. Підтверджено працездатність холодоакумулятора та ефективність його застосування в запропонованій системі охолодження: внаслідок зменшення втрати маси та цукристості буряка при його збереженні вихід цукру збільшився на 0,5% .
Кінцеві результати досліджень надано у вигляді виразів, рекомендацій і методик, необхідних для проектування основних процесів та апаратів газогідратної технології з урахуванням задач енерго- та ресурсозбереження.
Description
Keywords
газогідрати, водогазгідратна суспензія, льодогазгідратні капсули, кінетика процесів, охолодження, заморожування, плавлення, теплообмін, фазові рівноваги, термодинамічний цикл, ексергетичний к.к.д., холодоакумулятор
Citation
Клименко, В. В. Науково-технічні основи газогідратної технології (термодинаміка та кінетика процесів, схемні рішення) : автореф. дис. ... док. техн. наук : спец. 05.14.06 "Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика" / Василь Васильович Клименко ; Нац. академ. наук України, Ін-т. газу. - К., 2012. - 40 с.