Тепломасообмін при термолізі й ерозії конденсованої фази у високотемпературних гетерогенних системах - Автореферат

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. І.І. Робота виконана в Науково-технічному центрі вугільних енерготехнологій НАН України та Мінпаливенерго України Захист відбудеться “18 ”жовтня 2000 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д41.051.01 в Одеському державному університеті ім. І.І.Мечникова за адресою: Україна, 65026, Одеса, вул.Пастера, 27 (Велика фізична аудиторія). З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Одеського державного університету ім.Підвищенню ефективності та збільшенню ресурсу конструкційних матеріалів у таких енерготехнологічних системах можуть сприяти розробка нових методів синтезу функціональної електрокераміки зі стабілізованого діоксиду цирконію кубічної модифікації (ZRO2-[СКМ]) та дослідження краплинно-парової ерозії металевих анодів у сильнострумових дугових розрядах з метою оптимізації режимів їх роботи. При цьому, тепломасообмін в методах синтезу електрокераміки із ZRO2-[СКМ] є обов?язковою умовою одержання кінцевого продукту, а в дугових розрядах - призводить до ерозії та руйнування електродних матеріалів. У цьому аспекті становить інтерес розробка фізико-хімічних основ одержання електрокераміки з ZRO2-[СКМ] із градієнтними властивостями при обєднанні в однім циклі стадії синтезу порошкового матеріалу із заданими характеристиками шляхом термолізу водяних розчинів солей (ТВРС) і стадії утворення функціональних градієнтних матеріалів (ФГМ) шляхом твердофазового спікання термолізних частинок. Подальший розвиток теорії процесів ерозії з фазовими переходами “тверде тіло-розплав-пара” в анодній плямі (АП) на базі модельних сильнострумових дугових розрядів у плазмі розширить можливості дослідженнь ерозії стінки в області опорних плям уніполярних дуг при зриві струму в токамаку та може бути застосований для рішення оптимізаційних задач щодо роботи анода в електророзрядному устаткуванні. Дослідження, подані в дисертаційній роботі, проводилися в Науково-технічному центрі вугільних енерготехнологій НАН України і Мінпаливенерго України у рамках держбюджетних науково-дослідних робіт “Розробка фізико-технічних основ МГД-генераторів для технологічних установок” № д/р 01.90.0007441 (1990-1993), рішення Бюро ВФТПЕ АН УРСР - Протокол №1, §3 від 08.01.90; “Розробка фізико-хімічних основ ефективних екологічно чистих високотемпературних енерготехнологічних процесів” № д/ р 0196400682 (1994-1997), рішення Бюро ВФТПЕ НАН України - Протокол №2, §15 від 08.02.94; “Вивчення фізико-хімічних процесів у гетерогенних системах” № д/р 0100U002996 (1998-2001), рішення Бюро ВФТПЕ НАН України - Протокол №3, §16, п.1 від 17.03.98, а також проекту № 3.2/095 (1995) ДКНТ України “Дослідження процесу термолізу водносольових розчинів в окислювально-відновлювальному середовищі плазми продуктів згоряння та конверсії метану”.Показано, що ефективність застосування ТВРС у потоках продуктів згоряння для синтезу електрокераміки з ZRO2-[СКМ] із градієнтними властивостями визначається тепловим режимом, газодинамікою потоку та умовами змішання конденсованої і газової фаз, що потребує створення модельного опису процесів тепломасообміну при термолізі. При формуванні електрокераміки ефективність переносу термолізних оксидних частинок на бічну поверхню основи в турбулентних струмінях визначається за критерієм неузгодженості кчг швидкостей пульсаційного руху частинки vч (м/с) і газу vг (м/с), який у стоксовому режимі обтікання частинки турбулентним молом дорівнює: , , (2) де - відносна маса дисперсної фази в молу; Оскільки теплові режими ТВРС у експериментах відповідають умові Віт<1 (див. табл.1), тому часи випаровування крапель та нагрівання оксидних частинок в високотемпературніх потоках продуктів згоряння СН4-П-О2 сумішей визначаються згідно з моделью безградієнтного нагрівання. У третьому розділі вивчено вплив термолізу на характеристики і структуру матеріалів зі стабілізованого ZRO2; виконано дослідження складу і властивостей порошків, що утворюються при ТВРС для сумішей ZROCL2.8H2O-CACL2 і Zr(SO4)2-MGSO4.7Н2О; визначена тривалість реакцій твердофазового синтезу ZRO2-[СКМ]; виконано порівняльний аналіз складу матеріалів, які одержані при ТВРС у потоках продуктів згоряння та при термічному розкладі спільно кристалізованих сумішей солей в повітряному середовищі; наведені результати застосування ТВРС у процесах моделювання газодисперсних потоків; розроблені та експериментально підтверджені фізико-хімічні основи нового методу одержання ФГМ із ZRO2-[СКМ] шляхом твердофазового спікання термолізних частинок; досліджені склад і структура покриттів й механізм їх утворення; доведена принципова можливість застосування методу для одержання твердого оксидного електроліту в паливних елементах.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ