WWW.NET.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Интернет ресурсы
 

«Резюме проекта, выполняемого в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического ...»

Резюме проекта, выполняемого

в рамках ФЦП

«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»

по этапу № 2

Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.579.21.0028

Тема: «Разработка нового способа получения теплораспределяющих материалов на основе природного графита для

энергосберегающих систем радиантного отопления и кондиционирования помещений.»

Приоритетное направление: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика Критическая технология: Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии Период выполнения: 05.06.2014 - 31.12.2016 Плановое финансирование проекта: 87.10 млн. руб.

Бюджетные средства 40.60 млн. руб., Внебюджетные средства 46.50 млн. руб.

Получатель: Закрытое акционерное общество "Институт новых углеродных материалов и технологий" Индустриальный партнер: Закрытое акционерное общество научно-производственное объединение «УНИХИМТЕК»

Ключевые слова: ГРАФИТ, ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, ТЕПЛОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ, ТЕРМОРАСШИРЕНИЕ, ТЕРМОЛИЗ,

ИНТЕРКАЛИРОВАНИЕ.

1. Цель проекта Целью настоящего проекта является создание научно-технических основ для принципиально новой технологии получения низкоплотных, листовых композиционных, теплораспределяющих материалов на основе природного графита, с уникальным сочетанием высоких значений прочности и теплопроводности, обеспечивающей снижение себестоимости графитовых теплораспределяющих материалов на 30-40% по сравнению с существующим мировым уровнем.



2. Основные результаты проекта Проведены экспериментальные исследования процессов получения образцов композиционных теплораспределяющих материалов ЛГМ и низкоплотных теплопроводящих материалов НГП, определены оптимальные параметры проведения процесса с использованием имеющегося у исполнителя оборудования. Разработан комплект эскизной конструкторской документации лабораторных технологических комплексов ЛТК ЛГМ и ЛТК НГП. Приобретены комплектующие.

Значения теплопроводности, теплоемкости и других параметров экспериментальных образцов ЛГМ и НГП соответствуют требованиям ТЗ, что создает предпосылки для успешной реализации предложенных технологий на опытных установках.

Подобран состав интеркалирующей смеси на основе азотной кислоты и карбамида, позволяющей "сухим способом" получать интеркалированый графит со степенью термического расширения не менее 350 мл/г и сыпучестью, обеспечивающей непрерывное и равномерное во времени дозирование. Определены физико-химические параметры процесса интеркалирования графита: теплоты реакций, состав интеркалированного графита, состав выделяющихся газов. Установлена взаимосвязь состава газовой фазы, выделяющейся при термолизе интеркалированного графита, и составом интеркалирующей смеси. Показано, что добавление карбамида приводит к снижению содержания оксидов азота в составе газовоздушных продуктов реакции, а использование каталитической системы позволяет довести объем вредных выбросов ниже уровня имеющего место в традиционной технологии, что позволит использовать существующие технологические площади и оборудование для реализации новой технологии. Разработан способ нейтрализации газовоздушных выбросов, состоящий в оптимальном сочетании состава интеркалирующей смеси, температурного режима термолиза и каталитического восстановления выделяющейся газовой фазы.

Предложенным способом были получены образцы низкоплотного теплопроводящего материала НГП с плотностью 0,1 г/см3, теплопроводностью в продольном направлении 12-15 Вт/(м*К), удельной теплопроводностью 0,012-0,015 Вт*м2/(кг*К), теплоемкостью 800 Дж/(кг*К), электросопротивлением (0,6-4,2)*10-5 Ом*м и прочностью 0,2-0,3 МПа. Упрочнение низкоплотных теплораспределяющих материалов НГП осуществляли путем пропитки полимерным связующим с последующей стадией отверждения и путем пиролиза углеводородов методом химической инфильтрации. Показано, что пропитка материала раствором связующего приводит к ухудшению его внешнего вида и механических свойств, при этом не отражаясь на теплопроводности. Насыщение низкоплотных материалов пиролитическим углеродом позволяет повысить модуль упругости c 2,9 МПа до 6,0 МПа, при этом практически не изменяя температуро- и теплопроводность НГП.

Результаты экспериментальных исследований легли в основу создания комплекта эскизной конструкторской документации ЛТК НГП, уникальность которого состоит в возможности прямого термолиза интеркалированного графита и нейтрализации газовоздушных выбросов, что делает производство материалов более технологичным, менее затратным ввиду отсутствия необходимости утилизации жидких отходов и экологически безопасным.

На основе анализа литературы, выбран ряд полимерных и неорганических клеев для обеспечения адгезии между тонкой фольги из нержавеющей стали и продуктами прокатки терморасширенного графита. Для снижения содержания клея в ЛГМ была оценена возможность использования перфорированной стали. Критерием качества адгезионного взаимодействия между стальным и графитовым компонентом является был выбран характер области разрушения при испытаниях на отрыв.

Связующие, обеспечивающие когезионный характер разрушения, являются подходящими для получения ЛГМ и представлены акриловым клеем и эпоксидной смолой. Эпоксидная смола обеспечивает прочность к отрыву 0,12-0,14 МПа как к гладкой, так и к перфорированной стали, при содержании в ЛГМ 4,2-4,5 масс.%.Прочность к отрыву для образцов ЛГМ с акриловым связующим с использованием гладкой стали в 2 раза ниже, чем с перфорированой. Показано, что при использовании листов из терморасширенного графита толщиной менее 0,5 мм возможно получение композиционных теплораспределяющих материалов ЛГМ без добавления связующего.

Получены образцы композиционных теплораспределяющих материалов ЛГМ плотностью 1,4-1,6 г/см3, теплопроводностью вдоль листа 400-440 Вт/(м*К), удельной теплопроводностью 0,24 Вт*м/(кг*К), теплоемкостью 1300 Дж/(кг*К), прочностью на разрыв 21-27 МПа, электросопротивлением (6,2-6,6)*10-6 Ом*м. Показано, что теплопроводность материала ЛГМ определяется максимальным значением теплопроводности компонента, в данном случае прокатанного терморасширенного графита.

Проведено исследования роли покрытий на свойства материалов ЛГМ на примере фосфата цинка и медной пленки. Показано, что добавление фосфата цинка повышает термическую устойчивость материалов на 150-200 оС, что позволяет рассматривать возможность высокотемпературного применения материалов ЛГМ. Модифицирование поверхности ЛГМ медной пленкой повышает теплопроводность материала на 5-10%.

На основании результатов экспериментальных исследований были скорректированы исходные данные для создания лабораторных технологических комплексов ЛТК ЛГМ и ЛТК НГП. Разработаны эскизные проекты ЛТК с учетом возможностей Индустриального партнера. В основу комплекса ЛТК НГП взята линия по получению компактированного терморасширенного графита, модернизация которой для целей реализации проекта будет включать разработку реактора интеркалирования и системы очистки газовоздушных выбросов, модернизацию системы подачи и дозации интеркалированного графита, реактора термолиза. Для ЛТК НГП приобретены комплектующие - система охлаждения для реактора интеркалирования, компрессоры для подачи сжатого воздуха, составлен список комплектующих и покупных для приобретения на следующих этапах проекта.

За основу ЛТК ЛГМ взята линия по получению листов из продуктов термолиза интеркалированного графита шириной до 1500 мм. Планируется модернизировать существующую линию в части реактора термолиза для обеспечения возможности вспенивания "сухого продукта" и создать одну из двух предложенных линий по производству ЛГМ. Обе линии являются полностью автоматизированными и включают узел подачи графитового и металлического компонента, узел нанесения клея, узел термообработки и резки. В одном варианте в качестве исходных материалов используют листы из прокатанного терморасширенного графита и нержавеющей стали, а в другом рулоны. Целесообразность одного или другого варианта будет определена на этапе 3. На текущем этапе приобретены некоторые комплектующие - составная часть узла нанесения клея и компрессоры - и составлен список покупных комплектующих на следующий этап.

В результате экспериментальных исследований впервые предложен состав интеркалирующей смеси, позволяющей проводить прямой термолиз интеркалированного соединения графита минуя стадию промывки водой.





Характеристики полученных образцов низкоплотного теплопроводящего материала НГП и композиционного теплораспределяющего материала ЛГМ и узлы разрабатываемых ЛТК НГП и ЛТК НГП полностью соответствуют требованиям Технического задания.

Патентные исследования и анализ современной литературы, проведенные на 1-ом этапе, показали, что создание технологий получения теплораспределяющих материалов на основе терморасширенного графита в мире развивается достаточно стабильно.

На территории РФ по данному направлению конкурентов нет как среди отечественных, так и среди иностранных компаний.

Все это создает благоприятный режим для развития данного направления на территории РФ, а также для защиты создаваемых технических решений. Лидеры в производстве графитовых материалов SGL Carbon и Mersen уделяют особое внимание получению материалов, аналогичных ЛГМ и НГП. Преимуществом разрабатываемых материалов является отсутствие жидких и твердых кислотосодержащих отходов при получении интеркалированного графита, снижение расходов кислоты для интеркалирования графита, отсутствие связующего при получении НГП, высокие значения теплопроводности за счет использования высоких ступеней интеркалированных соединений графита.

3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки В отчетном периоде РИД не были созданы.

4. Назначение и область применения результатов проекта Основными областями применения результатов работ являются: 1) Создание производства теплораспределяющих материалов в Российской Федерации. Разработанные технологические приемы могут лицензироваться для организации производства зарубежом В краткосрочной перспективе теплораспределяющие материалы в первую очередь предназначены для изготовления нового (второго) поколения потолочных теплораспределящих радиантных панелей для систем типа «холодный потолок».

Объем потребления графитового материала может быть оценен следующим образом. При существующем уровне эффективности теплоотдачи для кондиционирования 4 м2офисного помещения требуется 1 м2 радиантных панелей. При существующем в настоящее время способе изготовления для производства 1 м2 радиантных панелей необходимо не менее 2.5 кг теплораспределяющего графитового материала. Для строительства одного офисного центра площадью 40000 м2 требуется не менее 25 тонн графитового материала. Ежегодно только в Финляндии вводится более 120000 м2 офисных центров такого типа с использованием потолочных панелей второго поколения. В долгосрочной перспективе успешной технологической реализации стоимость теплораспределяющего графитового материала может быть снижена до уровня 150-200 рублей за кг. С учетом стоимости технологической переработки, это делает стоимость графитовых панелей второго поколения сопоставимой со стоимостью комнатных радиаторов и потолочных панелей первого поколения, изготовленных из алюминия и стали. При этом графитовые теплораспределяющие панели имеют значительно меньший вес и намного проще в изготовлении. В этом случае, рынок теплораспределящих графитовых материалов может превысить 1000 тонн в год.

5. Эффекты от внедрения результатов проекта

Создание в России безотходного производства терморасширенного графита и графитовых материалов, не уступающих по техническим характеристикам мировым аналогам. Повышение конкурентоспособности российских материалов на мировом рынке. Создание предпосылок для энергоэффективных решений в сфере ЖКХ. Снижение себестоимости графитовых материалов на основе терморасширенного графита, автоматизация производства, снижение брака и улучшение качества продукции.

6. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Основными потребителями ожидаемых результатов являются:

ЗАО "НПО "УНИХИМТЕК" - индустриальный партнер по проекту. На основе данных исследования индустриальным партнером будет осуществлено создание нового производственного комплекса по выпуску теплораспределяющих материалов на основе природного графита. Разработанные научно- технические основы будут использоваться для создания не менее двух производственных линий: мощностью 600 т/год для композиционного листового материала и 200 т/год для низкоплотного теплораспределяющего материала.

Конечными потребителями выпускаемых материалов являются:

- Зарубежные производители радиантных панелей и технических решений для энергосбережения в ЖКХ, в частности компании Itula Oy, Sweсo (Финляндия), другие зарубежные производители.

- Отечественные компании, использующие графитовые материалы в качестве теплопроводящих и электропроводящих вставок индустриального применения - группа компаний «Энергопром» и др.

7. Наличие соисполнителей На отчетном этапе соисполнители не привлекались.

Закрытое акционерное общество "Институт новых углеродных материалов и технологий"

Похожие работы:

«1985 г. Июнь Том 146, вып. 2 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ ИАУК 535.375.54 ЭФФЕКТЫ СИЛЬНОГО АНГАРМОНИЗМА В СПЕКТРАХ ОПТИЧЕСКИХ ФОНОНОВ И ПОЛЯРИТОНОВ В. Ж. Агранович, И. И. Лалов СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 267 2. Метод функции Грина в теории бифононов: ферми-резонанс и структура спектра 271 а) Модельный гамильтониан 271 б)...»

«Входная диагностическая работа по обществознанию 9 класс Базовый уровень 1. В узком смысле общество это 1) добровольное объединение людей по интересам 2) часть материального мира 3) всё человечество 4) формы объединения людей 2. Какой признак характерен для индустриального общества?1) натуральное хозяйство 2) преобладание промышленного...»

«Приложение к свидетельству № 51589 Лист № 1 об утверждении типа средства измерений Всего листов 20 ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Системы газоаналитические POLYTRON-REGARD Назначение средства измерений Системы газоаналитические POLYT...»

«1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Обществознание для специальностей среднего профессионального образования 1.1. Область применения программы Программа учебной дисциплины "Обществознание" предназначена для изучения обществознания в учрежде...»

«Ордена Ленина и ордена Октябрьской революции Институт атомной энергии им. И" В* Курчатова В.Г. Кашпюс, Ю.Г. К е м р ю т ИАЭ-МЮ/П МИГРАЦИЯ МВЖДОУЗЖЛЬНЫХ АТОМОВ В ТЕПЛОВОМ ПИК! Масям1М1 УДК 8Э0.2 Ключевые слом: каскад атомных стоякноввни*, типовой пик, междоуаельнмй атом, та...»

«Судовождение / Shipping & Navigation 100 УДК 656.614.3.073.44: 656.61.052.74-48.34 OPTIMIZATION OF HIGH TONNAGE VESSEL ANCHORAGE BY INVERSE METHOD ОПТИМИЗАЦИЯ ПОСТАНОВКИ НА ЯКОРЬ КРУПНО ТОННАЖНОГО СУДНА С ПОМОЩ...»

«О ЦВЕТКЕ (Глава из особого сочинения о природе)9 Цветок в начале своем, пока он еще не раскрылся, представляется в виде распукольки (bouton). Каждый из них всегда утвержден на особом стебельке или ножке (pdi-celle), вершина коей, где помещаются несколькими кругами части цветка, называются ложем (receptacle)....»








 
2017 www.ne.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.