Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Транспортировка сжиженного азота на кремниевом носителе"

Работа на тему: Транспортировка сжиженного азота на кремниевом носителе
Оценка: отлично.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Базовая кафедра расходометрии нефти и газа

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК
Заведующий кафедрой

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа
ТРАНСПОРТИРОВКА СЖИЖЕННОГО АЗОТА НА КРЕМНИЕВОМ НОСИТЕЛЕ

03.03.02 Физика
Профиль «Фундаментальная физика»

Тюмень 2022 год

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1. СТРУКТУРА АЭРОГЕЛЯ 6
1.2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЭРОГЕЛЯ 7
1.3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЭРОГЕЛЯ 8
1.3.1. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ 8
1.3.2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА… 9
1.4. ВИДЫ АЭРОГЕЛЕЙ 11
1.5. ПРИМЕНЕНИЕ АЭРОГЕЛЯ 12
ГЛАВА 2. ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ АЭРОГЕЛЯ 14
2.1. ЗОЛЬ – ГЕЛЬ ПРОЦЕСС 14
2.2. СТАРЕНИЕ ГЕЛЯ 15
2.3. СВЕРХКРИТИЧЕСКАЯ СУШКА 16
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 20
3.1. ФИЗИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 20
3.2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ… 21
3.3. УСТАНОВКА ДЛЯ СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ СУШКИ 23
3.4. РЕАГЕНТЫ 28
3.5. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЭРОГЕЛЯ 29
3.6. ПРОПИТКА АЭРОГЕЛЯ СЖИЖЕННЫМ АЗОТОМ 35
3.7. РАСЧЕТЫ 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 38

ВВЕДЕНИЕ
С каждым годом возрастает необходимость в энерго– и ресурсосбережении с использованием современных технологий. Для примера, согласно последнему прогнозу ООН (2020 год), в ближайшие 30 лет численность населения, возможно, увеличится на два миллиарда человек. Однако, на сегодняшний день каждый пятый житель Земли не имеет доступа к электроэнергии, а около трех миллиард человек используют дрова или другие биоматериалы. Для обеспечения достойных условий жизни людей возможно только с помощью ископаемых источников энергии.
Актуальностью данной дипломной работы выступает новый способ транспортировки сжиженного газа, в качестве транспортного носителя которого используется аэрогель или кремниевый носитель.
Известно, что газ – это один из важнейших источников генерации электроэнергии, на котором держится все коммунальное хозяйство: приготовление пищи, отопление, подогрев воды и тд. Например, природный газ отличный помощник в хозяйственной промышленности. Скажем, из метена производятся удобрения. Ни одно химическое предприятие производства пластмасс, резины, растворителей или химических удобрений не обходится без компонентов природного газа.
Особенно нужно выделить, газ является сырьем для масел и топлива высокого качества.
В результате бурного роста экономики ведущих стран, а также с фактом строительства больших мегаполисов идет прирост новых центров потребления газа.
Выбор оптимального теплоизоляционного материала с точки зрения структуры и теплофизических свойств во многом определяет эффективность использования тепла и экономию материалов, поэтому исследование теплопроводности тел неоднородной структуры является одной из актуальных задач на сегодняшний день.
В данной работе представлены результаты нового подхода к оценке коэффициента теплопроводности сверхпористых теплоизоляционных материалов, путем взвешивания образца и исследованием процесса удержания кремниевой структуры сверхпористого материала – аэрогеля.
В данной работе рассмотрена транспортировка сжиженного природного газа (далее по тексту сжиженный газ).
Сжиженный газ – это жидкое состояние газа (жидкость), полученное в результате охлаждения и конденсации или легкокипящая жидкость, имеющая плотность в интервале от 0,41 кг/л до 0,5 кг/л в зависимости от температуры, давления и состава. Переход в жидкую форму уменьшает объем газа 600 раз, поэтому сжижение производится, как правило, с целью компактного хранения и транспортировки газа.
В связи с тем, что у сжиженного газа очень низкая температура кипения, хранение в обычных условиях создает трудности и сжиженный природный газ должен перевозиться и храниться в специальном криогенном резервуаре. Для этого был получен материал, выступающий как емкость для хранения и теплоизоляционный материал одновременно.
В резервуаре газ быстро испаряется в открытом виде, поэтому при транспортировке сжиженного газа одно из основных назначений является доставить то количество газа, которое было изначально, учитывая испарение газа, что было и сделано в данной работе. Выход из ситуации – создание аэрогеля.
Аэрогель – это класс материалов, представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной. Такие материалы обладают уникальными свойствами: рекордно низкая плотность, чрезвычайно низкая теплопроводность, жаропрочность и так далее.
Было проведено множество экспериментальных работ, относящихся к созданиям и изменениям свойств аэрогеля.
Научной новизной исследования выступает новый способ транспортировки и хранения сжиженного азота для автотранспорта, ранее нигде
не использованный. И использование его как хранилище энергоносителя на транспорте.
Проблемой данного исследования является минимизации испарения газа в процессе транспортировки и хранении.
Объектом исследования выступает вещество – аэрогель.
Предметом исследования выступает свойства аэрогеля: чрезвычайно большое значение пористости, малое значение коэффициента теплопроводности.
В выпускной квалификационной работе использованы следующие методы исследования: теоретический анализ и синтез, эксперимент, измерение.
Цель исследования – доказать эффективность применения аэрогеля в процессе транспортировки и хранения сжиженного газа, путем анализа зависимости эффективной толщины стенки транспортного носителя от времени.
В связи с поставленной целью решению подлежат следующие задачи:
? Изучить научную литературу, касающуюся темы исследования;
? Собрать установку для процесса сверхкритической сушки;
? Получить форму аэрогеля;
? Построить зависимость толщины эффективного теплоизоляционного слоя аэрогеля от времени.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Aegerter M.A., Leventis N., Koebel M.M. Aerogels Handbook. 2011. 252 –
2. Bommel M., Hann A. Drying of silica aerogel with supercritical carbon dioxide. 1995. 78 – 82 c.
3. Chen Q., Wang H., Sun L. Preparation and Characterization of Silica Aerogel Microspheres. 2017. 2 с.
4. Comparative studies on the surface chemical modification of silica aerogels based on various organosilane compounds of the type RnSiX4n / A. Venkastewara Rao, G. M. Pajonk, S. D. Bhagat, P. Barboux. Journal Non-Crystalline Solids, 2004. 216–223 с.
5. Guise M., Hosticka B., Earp B. An experimental investigation of aerosol collection utilizing packed beds of silica aerogel microspheres. 1995. 317 – 322 c.
6. Jeffrey Brinker С., George Scherer W. The Physics and Chemistry of Sol – Gel Processing: Sol – Gel Scince. 1990. 414 – 415 с.
7. Maleki H., Duraes L., Portugal A. An overview on silica aerogels synthesis and different mechanical reinforcing strategies: Journal of Non-Crystalline Solids. 2014. 55-74
8. Nanoengineering strong silica aerogels / N. Leventis, C. Sotiriou – Leventis,
G. Zhang, A. Rawashdeh. 2002. 957 – 960 c.
9. Potter B.G., Zanotto E.D., Zwanziger J.W. An overview on silica aerogels synthesis and different mechanical reinforcing strategies: Journal of Non-Crystalline Solids. 2014. 56 – 60 с.
10. Randall J., Maeador M., Jana S. Tailoring mechanical properties of aerogels for aerospace application. 2011. 613 – 626 c.
11. Rao A., Bhagat S. Synthesis and physical properties of TEOS based silica aerogels prepared by two step sol – gel process. 2004. 945 – 952 c.
12. Scherer G., Smith D., Qiu X. Compression of aerogels. 1995. 316 – 320 c.
13. Schultz J., Jensen K., Kristiansen F. Solar Energy Materials. 2005. 275 –
14. Shi F.,Wang L., Liu J. Synthesis and characterization of silica aerogels by a novel fast ambient pressure drying process: Materials Letters. 2006. 3718–3722 с.
15. Silica at ultrahigh temperature and expanded volume / N. Holmes, H. Radousky, M. Moss, W. Nellis, S. Henning. 1984. 626 – 628 c.
16. Soleimani Dorcheh A., Abbasi M. Silica aerogel: synthesis, properties and characterization. 2008. 10 – 25 c.
17. Sol – gel processing parameters and carbon addition / M. Moner – Girona,
E. Roig, J. Esteve, E. Molins. 2001. 1 – 3 c.
18. Studies on rheological properties of methyltriethoxysilane dased flexible superhydrophobic silica aerogels / D. Nadargi, S. Latthe, H. Hirashima, A. Rao. 2009. 617 – 626 c.
19. Wang J., Petit D., Ren S. Transparent thermal insulation silica aerogels. 2020. 504 – 515 с.
20. Влияние структурных характеристик на теплопроводность пористых материалов на основе диоксида кремния: Успехи в химии и химической технологии / А.М. Каталевич, А.С. Абросименкова, С.А. Спиркин, А.Е. Лебедев, В.В. Бусыгин. Москва: сб. науч. тр. Том 7, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2013. 27
– 32 с.
21. Исследование влияния параметров процесса на кинетику сверхкритической сушки: Успехи в химии и химической технологии / О.И. Евтушенко, В.В. Бусыгин, А.Е. Лебедев, Н.В. Меньшутина. Москва: сб. науч. тр. Том 8, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2014. 104 – 107 с.
22. Ловская Д.Д., Лебедев А.Е., Каталевич А.М. Аэрогели – современные системы доставки лекарств: Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. Том 27. Москва: РХТУ им Д.И. Менделеева. 2013. 79 – 85 с.
23. Смирнов Б.М. Успехи физических наук: Аэрогели. Москва: 1987. 133 –
157 с.