химический каталог




Применение водорода для автомобильных двигателей

Автор А.И.Мищенко

в.

Наиболее рациональной схемой аккумулятора, которая прошла опробывание на ряде автомобилей [28, 47, 51], является схема в виде трубчатого теплообменника. Элементом, определяющим динамику выделения водорода в такой схеме, является гидридный патрон — герметичная трубка, заполненная интерметаллическим соединением, например FeTi. Для определения конструктивных параметров гидридного патрона (диаметр и длина), обеспечивающих функциональную работоспособность автомобильного аккумулятора, были проведены теоретические и экспериментальные исследования тепломассопереноса в слое гидрида и динамики процесса обратимой сорбции водорода.

Интерметаллид в процессе многократного гидрирования разрушается и уже после 10—15 циклов представляет мелко-Дисперсную систему с размером частиц 2—4 мкм. В такой системе на скорость обратимой сорбции водорода оказывают влияние следующие параметры: скорость процессов диссоциации молекулы водорода при сорбции или рекомбинации его атомов при десорбции у поверхности частиц металлогидрида; скорость Диффузии атомов водорода внутри кристаллической решетки интерметаллида; вынужденная конвекция водорода в пустотах между частицами; скорость фазового перехода интерметаллид — гидрид и наоборот.

Согласно исследованиям [48], три первых фактора не оказывают решающего влияния на скорости сорбции и десорбции водорода, в то время как фазовый переход гидрид — интерме-таллид является определяющим для процесса обратимой с°рбцим. Фазовый переход сопровождается практически Мгновенным выделением больших количеств тепла (например, д'1я LaNis 1,55 • 106 Дж/кг Н2), в результате чего фактором,

7*

лимитирующим скорость сорбции — десорбции, становится скорость теплопередачи в гидриде. Таким образом, исследова-ние тепломассообмена в слое мелкодисперсного металлогидрц. да является важнейшей задачей для оптимальной организации теплопереноса и, следовательно, управления скоростью выделения водорода из гидрида в соответствии с режимом работы двигателя.

Рассмотрим задачу нестационарного теплообмена в плоском неограниченном слое мелкодисперсного металлогидрида с учетом фазового перехода. На поверхностях, ограничивающих слой, задаются граничные условия первого рода. Целью решения является получение пространственно-временных полей температуры и описание массообмена в слое.

Составление, анализ и решение полной системы дифференциальных уравнений, описывающих все виды переноса тепла и массы в подобной системе с учетом нелинейности теплофизиче-ских свойств, встречает большие трудности. В случаях, когда математическую модель процесса удается получить, даже при упрощении физической природы, результаты, как правило, бывают громоздкими, трудноприменимыми в инженерной практике.

Для решения рассматриваемой задачи был избран метод элементарных балансов [71. Расчетные уравнения по этому методу получаются на базе гипотезы теплопроводности Фурье, закона сохранения энергии, второго начала термодинамики. Применительно к данной задаче метод был дополнен внутренним источником тепла, обусловленным фазовым переходом гидрид — интерметаллид [4, 6].

Такие достоинства метода элементарных балансов, как простота, наглядность, приспособленность к расчету на ЭЦВМ, оправдывают, на наш взгляд, апробацию его в рассматриваемом случае. Упрощения, которые при этом необходимы, в определенной мере будут влиять на степень адекватности модели реальному процессу. Однако накопленный опыт исследования процессов тепломассообмена в мелкодисперсных средах и известные возможности метода позволяют надеяться, что такое влияние будет в допустимых пределах.

Допущения, продиктованные необходимостью упрощения физического механизма процесса, сводятся к следующим.

1. Поскольку характерные размеры слоя значительно превосходят диаметр частиц (б ^> d4), слой мелкодисперсного металлогидрида рассматривается как сплошная однородная среда с эффективными значениями теплофизических свойств.

2. Частицы монолитны (без вторичной пористости), имеют сферическую форму, одинаковый размер и образуют плотную хаотическую упаковку (структуру первого порядка [181)> соответствующую, согласно имеющимся экспериментальным

100

данным [51, пористости П = 0,375. Это допущение необходимо для выбора зависимостей, аппроксимирующих теплофизиче-ские свойства слоя.

3. Кф = / (Т), а Сэф = / (Хн2), поскольку для рассматриваемых условий, по имеющимся литературным данным [5, 251,

дТ " др ' дТ " дХн

/У ЛТ ' ЛУ ?/

дХНг " дТ ' dXHj " dp ¦

При этом в интервале температур и давлений, характерных для процессов обратимой сорбции в металлогидридах, можно допустить

<^Ф ~о ~^*-~0

dp ~ ' дХ

н,

где — эффективная теплопроводность слоя; Сэф — эффективная теплоемкость слоя; рТ — давление и температура водорода в слое; ХНг — концентрация водорода в гидриде.

4. Теплота фазовых переходов учитывается введением в модель процесса равномерно распределенных в слое объемных источников тепла.

5. Фазовый переход от нулевой до максимальной концент

страница 37
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

Скачать книгу "Применение водорода для автомобильных двигателей" (1.58Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
дизайн мебели обучние москва
сантехника онлайн обнинск
ремонт катализатора jeep
Рекомендуем кликнуть и получить скидку в KNS по промокоду "Галактика" - Lenovo IdeaPad B5010 80QR004DRK - офис продаж на Дубровке.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)