Дослідження властивостей композитних адсорбційних матеріалів «силікагель – кристалогідрат» для теплоакумулюючих пристроїв

Heat energy storage is one of the most common technical solutions in the conditions of operation of low-potential and renewable energy sources. Adsorption heat energy storage devices based on the composite media “silica gel – salt” are the most effective in these conditions. The technique and technology of sol-gel synthesis of the composite adsorption materials “silica gel – sodium sulfate” and “silica gel – sodium acetate” have been developed. A special feature of this technique is a two-stage process involving the formation of silicon phase nuclei in the interaction of aqueous solutions of silicate glass and sulphuric or acetic acids in the presence of a polymeric quaternary ammonium salt and subsequent coarsening of the particles with the gradual addition of solutions of silicate glass and the corresponding acids. The essence of the technology consists in successive stages of formation and integration of the silicic phase nuclei, hydrolysis of functional OH- groups, filtration and drying of the fine precipitate. A qualitative difference in the adsorption properties of the synthesized composites and the mechanical mixture of salt – silica gel with sorption capacity inferior to them on average by 30% is revealed by differential thermal analysis. The processes of application of the composite adsorption materials “silica gel – sodium sulfate” and “silica gel – sodium acetate” obtained by the sol-gel method have been studied. A qualitative difference in the kinetics of adsorption of water by the composite adsorbents is shown as compared to massive salts. It is established that the amount of heat of adsorption of water vapor by the composite adsorbents of the materials “silica gel – sodium sulfate” and “silica gel – sodium acetate” is approximately 30 % greater than the linear superposition of salt and silica gel.Изучены процессы применения композитных адсорбционных материалов «силикагель – сульфат натрия» и «силикагель – ацетат натрия», полученных золь – гель методом. С помощью дифференциально-термического анализа выявлено качественное отличие адсорбционных свойств синтезированных композитов и механической смеси соль – силикагель, адсорбционная емкость которой уступает им в среднем на 30 %. Установлено, что теплоты адсорбции водяного пара композитными адсорбентами материалов «силикагель – натрий сульфат» и «силикагель – натрий ацетат» примерно на 30% больше, чем линейная суперпозиция соли и силикагеляВивчено процеси застосування композитних адсорбційних матеріалів «силікагель – натрій сульфат» та «силікагель – натрій ацетат», отриманих золь – гель методом. За допомогою диференційно-термічного аналізу виявлено якісну відмінність адсорбційних властивостей синтезованих композитів та механічної суміші сіль – силікагель, сорбційна ємність якої поступається їм в середньому на 30 %. Встановлено, що теплоти адсорбції водяної пари композитними адсорбентами матеріалів «силікагель – натрій сульфат» та «силікагель – натрій ацетат» близько на 30 % більше, ніж лінійна суперпозиція солі та силікагел

Процеси експлуатації адсорбційного регенератора теплоти та вологи на основі композитного адсорбенту «Силікагель–натрій сульфат»

Процеси експлуатації адсорбційного регенератора теплоти та вологи на основі композитного адсорбенту «Силікагель–натрій сульфат» = Оperational processes of adsorptive heat-moisture regenerator based on composite “Silicagel– sodium sulphate” / О. А. Бєляновська, Р. Д. Литовченко, М. П. Сухий, О. О. Єрьомін, М. В. Губинський, І. В. Суха // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2020. – № 2 (480). – С. 48–57.Анотація. Робота присвячена дослідженню процесів експлуатації адсорбційного регенератора теплоти і вологи на основі композитного адсорбенту «силікагель–натрій сульфат» для системи припливно-викидної вентиляції житлового приміщення. Розвинуто методику визначення експлуатаційних характеристик адсорбційного регенератора теплоти та вологи, що передбачає: обчислення обсягу повітря, яке пройшло через шар теплоакумулюючого матеріалу, концентрації води в повітрі на виході з теплового акумулятора, адсорбції, теплоти адсорбції, кінцевої температури холодного повітря, температури повітря після змішування холодного повітря з вулиці і теплого повітря у приміщенні під час подачі, розрахунок концентрації води в повітрі на виході з теплового акумулятора, обсягу повітря, яке пройшло через шар теплоакумулюючого матеріалу, кінцевої температури теплого повітря, температури повітря після змішування холодного повітря з вулиці і теплого повітря із приміщення під час викиду, абсолютної вологості після змішування холодного повітря на вулиці та теплого повітря із приміщення під час викиду, визначення температурного коефіцієнта корисної дії, розрахунок вологісного коефіцієнта корисної дії, сумарної адсорбції і часу досягнення максимальної адсорбції, обчислення втрат тиску під час проходження повітря через щар адсорбенту та потужність вентилятора. Показана кореляція експериментально визначених та розрахованих температур повітря й абсолютної вологості повітря біля кінців регенератора, які встановлено всередині вентильованого приміщення та назовні. Проведено моделювання процесів експлуатації адсорбційних регенераторів теплоти і вологи на основі композитів «силікагель–натрій сульфат» в умовах типової системи вентиляції житлових приміщень. Максимальні значення температурних коефіцієнтів корисної дії встановлено за швидкості вологого повітря приблизно 0,22–0,32 м/с і часу перемикання потоків до 5 хвилин. Уперше проаналізовано основні чинники, які впливають на експлуатаційні характеристики адсорбційного регенератора теплоти та вологи. Уперше розглянуто вплив конструктивних характеристик адсорбційного регенеруючого пристрою на його ефективність, а також потужності вентилятора. Результати проведеного дослідження можуть бути використані під час проєктування енергоефективних систем вентиляції і кондиціонування, а також модулів-осушувачів для житлових і складських приміщень.Abstract. The work is focused on the performance of the adsorptive regenerator of heat and moisture based on the composite adsorbent “silica gel – sodium sulphate” for the system of supply and exhaust ventilation of the living premise. The method of determining the operating characteristics of the adsorptive regenerator of heat and moisture is suggested. It involves the next stages: calculation of the volume of air that passed through the layer of heat-storage material, water concentration in the air at the outlet of the regenerator, adsorption, heat of adsorption, final cold air temperature, air temperature after mixing cold air from the street and warm air in the room when supplied, calculating the concentration of water in the air at the outlet of the heat accumulator, final temperature of warm air, air temperature after mixing cold air from the street and warm air from the room at emission, absolute humidity after mixing cold air outside and warm air from the room at emission, determination of temperature efficiency factor, calculation of moisture efficiency factor, total adsorption and time to reach maximum adsorption, calculation of pressure losses during the passage of air through the adsorbent layer and the power consumed by the fan. The correlation of experimentally determined and calculated air temperatures and absolute humidity at the ends of the regenerator, which are installed inside the ventilated room and outside, is shown. Modeling of processes of operation of adsorption regenerators of heat and moisture on the basis of composites “silica gel – sodium sulphate” under the conditions of a typical system of ventilation of premises is carried out. The maximal values of temperature efficiency are set at a humid air velocity of about 0,22–0,32 m/s and a flow switching time of up to 5 minutes. For the first time the main factors influencing the operational characteristics of the adsorption heat and moisture regenerators are analyzed. For the first time, the influence of the design characteristics of the adsorption regenerating device on its efficiency, as well as the power consumed by the fan is considered. The results of the study can be used in the design of energy-efficient ventilation and air conditioning systems, as well as dehumidifiers for residential and warehouse premises

ТЕХНОЛОГІЯ ОТРИМАННЯ НОВИХ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ ТИПУ «СИЛІКАГЕЛЬ – КРИСТАЛОГІДРАТ»

This article is focused on sol-gel technology of industrial production of composite sorbents «silica gel – sodium sulphate» and «silica gel – sodium acetate», which includes the next stages: preparation of aqueous solution of silicate glass and polymer quaternary ammonium salt (PQAS), formation of nuclei of the silicate phase, formation of silicon-oxygen matrix, drying and fractionation of sorbent. According to the developed technology, sorbents were prepared with a granula size of 3 – 5 mm. Bulk density is stated to be of 0.72 g/cm3 and 0.65 g/cm3 for composites «silica gel – sodium sulphate» and ‘silica gel – sodium acetate’. It is shown that composite sorbents are characterized by high water adsorption at the level of 0.42 – 0.66 g/g. Temperatures of regeneration of composites «silica gel – sodium sulphate» and ‘silica gel – sodium acetate’ are stated to be of 90 °C and 60 °C. Heats of adsorption of composites «silica gel – sodium sulphate» and «silica gel – sodium acetate» are 2200 kJ/kg and 1400 kJ / kg, respectively.Статья посвящена золь-гель технологии промышленного производства композиционных сорбентов «силикагель – Na2SO4» и «силикагель – СН3СООNa», включающий следующие стадии: подготовка водного раствора силикатного стекла и полимерной соли четвертичного аммония (ПЧАС), формирование ядер силикатной фазы, образование кремний-кислородной матрицы, сушку и фракционирование сорбента. По разработанной технологии сорбенты готовились с размером гранул 3 - 5 мм. Насыпная плотность составляет 0.72 г/см3 и 0.65 г/см3 для композитов «силикагель – сульфат натрия» та «силикагель – ацетат натрия». Показано, что композиционные сорбенты характеризуются высокой адсорбционной емкостью на уровне 0,42 - 0,66 г воды/г адсорбента. Температура регенерации композитов «силикагель – сульфат натрия» и «силикагель – ацетат натрия» составляет 90°С и 60°С. Теплота адсорбции композитов «силикагель – сульфат натрия» и «силикагель – ацетат натрия» равна 2200 кДж/кг и 1400 кДж/кг.Стаття присвячена золь-гель технології промислового виробництва композиційних сорбентів «силікагель – Na2SO4» і «силікагель – СН3СООNa», що включає наступні стадії: підготовка водного розчину силікатного скла і полімерної солі четвертинного амонію (ПЧАС), формування ядер силікатної фази, утворення кремній-кисневої матриці, сушіння та фракціонування сорбенту. За розробленою технологією сорбенти готувалися з розміром гранул 3 – 5 мм. Насипна густина складає 0.72 г/см3 та 0.65 г/см3 для композитів «силікагель – натрій сульфат» та «силікагель – натрій ацетат». Показано, що композиційні сорбенти характеризуються високою адсорбційною ємністю на рівні 0.42 – 0.66 г води/г адсорбенту. Температура регенерації композитів «силікагель - натрій сульфат» і «силікагель - натрій ацетат» становить 90 °С і 60 °С. Теплота адсорбції композитів «силікагель – натрій сульфат» і «силікагель – натрій ацетат» дорівнює 2200 кДж/кг і 1400 кДж/кг.

ELECTROTHERMAL FLUIDIZED BED FURNACE FOR THERMAL TREATMENT OF RECYCLED BATTERY WASTES

ABSTRACT An innovative technology for processing selected recycled battery wastes from large format automotive lithium-ion batteries has been developed. One of the key steps of refining process is application of thermal treatment of granular matter in a new and improved modified electrothermal fluidized bed reactor at high temperature. The reactor design is based on fluidization and increase in electric resistance leading to higher temperatiures

STUDY OF AERODYNAMIC PROPERTIES OF CONTINUOUS HIGH TEMPERATURE REACTORS

N/