Синтез рідин з великим значенням температурного коефіцієнта поверхневого натягу — перспективний шлях енерго- та матеріалозбереження

Коротко розглянуто сутність нового науково-технологічного напряму “термомолекулярна енергетика”, де як нове робоче тіло використовуються гетерогенні ліофобні системи (ГЛС) “капілярно-пориста матриця + рідина”, які мають величезну вільну поверхневу енергією і за допомогою яких можна ефективно накопичувати, розсіювати і перетворювати енергію в термомеханічних системах. Показано важливу роль величини температурної похідної поверхневого натягу рідини dσ/dT при виборі функціонального призначення ГЛС для створюваної енерготехніки. На прикладі прямого термодинамічного циклу показано вирішальний вплив параметра dσ/dT на величину термічного ККД циклу і його термодинамічну компактність. Величини зазначених параметрів циклу зростають при збільшенні значення dσ/dT, а це означає, що синтезовані рідини з необхідними поверхневими властивостями (σ і dσ/dT) забезпечать економію палива і конструкційних матеріалів при розробленні двигунів, акумуляторів і дисипаторів енергії. Аналіз літературних даних з пошуку таких рідин показав нагальну необхідність синтезу рідин з широким спектром значень dσ/dT, що дасть можливість створювати високоефективну енерготехніку на базі принципів термомолекулярної енергетики.

Рік видання: 
2012
Номер: 
2
УДК: 
532.6; 539.2; 539.6; 541; 669; 536.7
С. 37—49. Іл. 5. Табл. 1. Бібліогр.: 37 назв.
Література: 

1. Ерошенко В.А. Предельный КПД или максимальная термодинамическая компактность тепловых двигателей? // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. — 1987. — № 2. — С. 125—133.
2. Пат. 1,254,811 А СССР (1981—ДСП) — РФ (1993), F 03 G 7/00. Гетерогенная термодинамическая система, способ Ерошенко преобразования тепловой энергии в механическую и устройство для его осуществления / В.А. Ерошенко; заявл. 24.07.1981 (ДСП); опубл. 30.09.1996, Бюл. № 3.
3. Пат. 1380357 А2 СССР (1983—ДСП) — РФ (1993), F 03 G 7/00. Способ Ерошенко преобразования тепловой энергии в механическую / В.А. Ерошенко; заявл. 30.11.1983 (ДСП); опубл. 30.09.1996, Бюл. № 3.
4. Ерошенко В.А. Необычные свойства одной сложной термодинамической системы // Докл. АН УССР. Сер. А. Физ.-мат. и техн. науки. — 1990. — № 10. — С. 79—82.
5. Ерошенко В.А. Термомолекулярная энергетика // Пром. теплотехника. — 1992. — 14, № 1-3. — С. 22—25.
6. V.A. Eroshenko, “Heterogeneous structure for accumulation or dissipation of energy, process to use it and associated devices”, Pat. WO 96/18040 France, F 15 B 1/04, F 16 F 9/00, 5/00, F 15 B 21/06, June 13, 1996.
7. V.A. Eroshenko et al., “A new paradigm of mechanical energy dissipation. Part. 2. Experimental investigation and effectiveness of a novel damper”, Proc. Mech. Engrs. Pt D. J. Automobile Engng., vol. 221, no. 3, pp. 301—312, 2007.
8. V.A. Eroshenko et al., “Les systèmes hétérogènes ‘eauzéolithe hydrophobe’: de nouveaux ressorts moléculaires”, vol. 3, pp. 111—119, 2002.
9. Пат. 1452262 СССР (1986—ДСП) — РФ (1993), А1 F03 G 7/00. Роторный тепловой двигатель Ерошенко / В.А. Ерошенко; заявл. 16.06.1986 (ДСП); опубл. 30.09.1996, Бюл. № 3.
10. L. Coiffard et al., “Thermomechanics of the movement of interface in heterogeneous lyophobic systems”, AIChE J., vol. 51, no. 4, pp. 1246—1257, 2005.
11. E.W. Washburn, “The Dynamics of Capillary Flow”, The Phys. Review, vol. 17, no. 3, pp. 273—283, 1921.
12. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. — М.: Мир 1979. — 568 с.
13. E.T. Whittaker, “Some disputed questions in the philosophy of the physical sciences”, Phil. Mag., vol. 33, no. 7, pp. 353—356, 1942.
14. Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
15. M. Trzpit et al., “The Pure Silica Chabazite: A High Volume Molecular Spring at Low Pressure for Energy Storage”, Chem. Letters, vol. 36, no 8, p. 980, 2007.
16. C.V. Suciu, “Novel and global approach of the complex and interconnected phenomena related tjo the contact line movement past a solide surface from hydrophobized silica gel”, J. of Colloid and Interface Science, vol. 283, pp. 196—214, 2005.
17. A. Galaitis, “Heterogeneous lyophobic system for accumulation, retrieval and dissipation of energy”, US Patent № 2006/0246288 A1, 2006.
18. Семенченко В.К. Поверхностные явления в металлах и сплавах. — М.: Гостехиздат, 1957. — 492 с.
19. Оно С., Кондо С. Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях. — М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963. — 292 с.
20. Найдич Ю.В. Контактные явления в металлических расплавах. — К.: Наук. думка, 1972. — 347 с.
21. Роулинсон Дж., Уидом Б. Молекулярная теория капиллярности. — М.: Мир, 1986. — 375 с.
22. Смирнов Б.М. Системы атомов с короткодействующим взаимодействием // УФН. — 1992. — 162, № 12. — С. 97—150.
23. K. Nogi et al., “The temperature coefficient of the surface tension of pure liquid metals”, Metallurgical Transactions B., vol. 178, pp. 163—170, 1986.
24. Задумкин С.Н. Приближенный расчет поверхностного натяжения металлов // ДАН СССР. — 1957. — 112, № 3. — С. 453—456.
25. Задумкин С.Н. Влияние ангармоничности колебаний ионов на поверхностное натяжение металлов // ЖФХ. — 1959. — 33, № 11. — С. 2601—2606.
26. Задумкин С.Н. Новый вариант статистической электронной теории поверхностного натяжения металлов //ФММ. — 1961. — 11, № 3. — С. 331—346.
27. Задумкин С.Н., Пугачевич П.П. Температурная зависимость поверхностного натяжения металлов // ДАН СССР. — 1962. — 146, № 6. — С. 1363—1366.
28. Хайдаров Г.Г. О связи поверхностного натяжения с теплотой парообразования // ЖФХ. — 1983. — № 10. — С. 2528—2530.
29. Сумм Б.Д. Новые корреляции поверхностного натяжения с объемными свойствами жидкостей // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. — 1999. — 40, № 6. — С. 400—405.
30. Жуховицкий Д.И. Энергетические характеристики поверхности малых кластеров // ЖФХ. — 2001. — 75, № 7. — С. 1159—1168.
31. Черевко А.Г. Независимый масштаб критических кластеров как основа для расчета поверхностного натяжения простых веществ // ТВТ. — 2009. — 47, № 6. — С. 954—957.
32. J.G. Kirkwood and F.P. Buff, “The Statistical Mechanical Theory of Surface Tension”, J. Chem. Physics, vol. 17, no. 3, pp. 338—343, 1949.
33. Смирнов Б.М. Процессы с участием кластеров и малых частиц в буферном газе // УФН. — 2011. — 181, № 7. — С. 713—745.
34. Смирнов Б.М. Энергетические процессы в макроскопических фрактальных структурах // Там же. — 1991. — 161, № 6. — С. 171—200.
35. Сумм Б.Д. Сеточная модель поверхностного слоя жидкости // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. — 1993. — 34, № 1. — С. 59—66.
36. Русанов А.И. Термодинамика поверхностных явлений. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1960. — 180 с.
37. Харламов Г.В., Онищук А.А., Пуртов П.А. Расчеты поверхностного натяжения малых капель методом молекулярной динамики // Оптика атмосферы и океана. — 2008. — 21, № 9. — С. 784—788.

Текст статтіРозмір
2012-2-5.pdf421.19 КБ