Тема 6. Структура и функции инженерной деятельности. Методы инженерного творчества

Контрольные вопросы

Преимущества и недостатки пламенных реакторов

Известно несколько типов пламенных реакторов [22, 23]. Одним из таких типов является диффузионный пламенный реактор, в котором процессы горения лимитированы скоростью взаимной диффузии окислителя и топлива. Максимальная температура пламени обычно находится в вершине

факела пламени, где происходит плавление агломератов и их последующий срыв с факела, в результате чего температура быстро падает и коагуляция частиц продолжается без спекания, способствуя получению больших агломератов, состоящих из исходных частиц. Таким образом получают большое количество наноразмерных керамических материалов, в том числе TiO₂ и SiO₂. Преимущество диффузионного пламенного реактора заключается в обеспечении стабильного пламени при различных условиях синтеза.

Преимуществом реактора горения низкого давления с плоским пламенем (рис.6.2). заключается в использовании реактора с горячими стенками, что позволяет увеличить производительность. Пиролиз и конденсация происходят в газовой фазе и это устраняет загрязнение материала в результате столкновения со стенками реактора. Используя данный реактор, успешно синтезировали различные керамические оксиды, такие как TiО₂, SiO₂ и AL₂O₃. В качестве прекурсоров для получения TiO₂ использовали TiCl₄, для SiO₂ – SiCl₄, а также металлоалкильные прекурсоры, алкоксиды металлов, газообразные гидриды металлов, например силан, в качестве источника кремния для получения SiO₂. Хлориды наиболее широко применяются в качестве прекурсоров. Способ получения керамических порошков с их использованием называется хлоридным процессом. Высокое давление паров хлоридов и их безопасность при работе с ними являются причинами их использования в качестве перспективных прекурсоров. Недостатком при работе с использованием хлоридов является образование кислотных газов и загрязнение отходами галогенов.

Пламенные процессы используют в промышленности для получения промышленных керамических порошков, таких как SiO₂, TiO₂ и т.п., в связи с низкой стоимостью получения по сравнению с другими способами. Недостатком пламенного синтеза является сложность контролирования размера частиц (исходных и агломератов), морфологии и состава.

1. Основные положения техники конденсации газа для получения наноча-

стиц непосредственно из пересыщенного пара металлов.

2. Схема типовой установки для получения наночастиц из пересыщенного

пара.

3. Термическое испарение. Схема установки, используемой в процессе ис-

парения газового потока (FGE).

4. Технология напыления наночастиц, особенности процесса.

5. Лазерное испарение. Области применения метода.

6. Преимущества и недостатки метода газовой конденсации для получе-

ния наночастиц непосредственно из пересыщенного пара.

7. Нитрид алюминия и перспективы его применения.

8. Синтез наноразмерных порошков нитрида алюминия.

9. Метод синтеза нанокристаллического порошка AlN в потоке аммиака.

10. Рентгенографические и электронно-микроскопические результаты ис-

следования свойств азотирования алюминия.

11. Условия синтеза чистых наночастиц нитрида алюминия.

12. Парафазовый синтез в реакторе с усиленным потоком азота путем азо-

тирования алюминия

13. Схема реактора для азотирования алюминия.

14. Зависимость удельной поверхности порошка AlN от давлении в реак-

торе с усиленным потоком азота.

15. Зависимость размера зерен кристаллитов порошка от давления в реакторе.

16. Влияние скорости потока азота в реакторе на удельную поверхность

порошка AlN и размеры зерен кристаллитов.

17. Сравнительная характеристика зависимости азотирования в среде азота

нанокристаллического алюминия и промышленного алюминия (рент-

гено-дифракционный анализ).

18. Что представляют собой прекурсоры?

19. Распылительный пиролиз (термолиз растворов аэрогеля).

20. Виды установок, применяемые для распыления. Факторы влияющие на

характеристики частиц.

21. Схема и работа установки для пиролиза распылением.

22. Физико-химические основы термохимического разложения метало–

органических прекурсоров.

23. Типы пламенных реакторов, преимущества и недостатки.

24. Схема и работа реактора горения с плоским пламенем.

25. Хлоридный процесс, преимущества и недостатки.

Успехи ремесленничества в решении инженерно-технических задач неоспоримы, и все же этот путь развития технического творчества – тупиковый!

Но не разобравшись в прошлом, нельзя осмыслить диалектику сегодняшних перемен в инженерном деле.