Пода Вадим Борисович. Тепломасообмін в глибоководних генераторах водню на основі гідрореагуючих речовин

brief description

Пода Вадим Борисович. Тепломасообмін в глибоководних генераторах водню на основі гідрореагуючих речовин: дис... канд. техн. наук: 05.14.06 / НАН України; Інститут проблем машинобудування ім. А.М.Підгорного. - Х., 2004

Пода В.Б. Тепломасообмін в глибоководних генераторах водню на основі гідрореагуючих речовин. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України, Харків, 2004.
Дисертація присвячена питанням розробки методу розрахунку глибоководних генераторів водню і створення системи зберігання і подачі водню для засобів підводної техніки, яка б мала мінімальні масогабаритні характеристики, найменше енергоспоживання і можливість використання на всіх глибинах Світового океану. У роботі обгрунтовано вибір системи з гідрореагуючими речовинами (ГРР), які мають розвантажений від зовнішнього тиску генератор водню за схемою "колокол" і заряд ГРР у вигляді вертикальних циліндричних стовпців. Розроблено експериментально-аналітичний метод розрахунку тепломасообмінних параметрів і характеристик системи. Експериментально досліджено процеси тепломасовіддачі вибраних ГРР на основі алюмінію і гідриду натрію і вертикальних стовпців ГРР під час їх роботи з водою і в умовах одностовпцевих моделей генераторів водню. Одержано математичні регресивні моделі, які увійшли до методу розрахунку системи. В натурних умовах досліджено повнорозмірні експериментальні зразки системи з багатостовпцевими генераторами. Визначена адекватність методу розрахунку фізичним моделям. Результати досліджень застосовані для розробок дослідно-промислових зразків системи.

1. Показана перспективність використання водню як робочого тіла і енергоносія для засобів підводної техніки, доказані незаперечні переваги застосування в підводній техніці систем зберігання і подачі водню, які використовують гідрореагуючі речовини і мають розвантажені від зовнішнього тиску корпуса генераторів. Ці СЗПВ мають найкращі масогабаритні показники, потребують мінімально можливу енергію для функціонування , практично не мають обмежень за глибиною використання.
2. Запропонована принципова схема СЗПВ з генератором водню відкритого типу, корпус якого виконаний за схемою "колокол". Обґрунтовано використання заряду ГРР в цих генераторах у вигляді вертикальних циліндричних стовпців.
3. Розроблено метод розрахунку запропонованої СЗПВ, який дозволяє визначити основні масо- і теплообмінні параметри і характеристики системи на різних режимах її роботи.
4. Сформульовано вимоги до ГРР, що можуть бути використані в генераторах водню відкритого типу; зроблено вибір найбільш перспективних ГРР на основі алюмінію, гідриду натрію і їх сполуки; експериментально досліджено масо-і теплообмінні характеристики реакції обраних ГРР з водою та установлено значення питомого газовиділення і швидкості масовіддачі, їх зміни за часом, а також температур поверхні зразків ГРР і коефіцієнтів тепловіддачі від поверхні зразків до води.
5. На моделях глибоководного генератора водню експериментально досліджено процеси тепломасовіддачі, що супроводжують реакцію вертикальних стовпців з швидкореагуючих ГРР з водою в умовах генератора. Дослідження дозволили виявити вплив на характеристики тепломасообміну міри обмеженості простору навколо стовпців, тиску, режиму роботи генератора і зміну цих характеристик за висотою стовпця і в часі. Одержано математичні регресивні моделі, що пов'язують основні показники процесів тепломасообміну з факторами, впливаючими на них, і які увійшли в загальний метод розрахунку системи.
6. Стендові дослідження моделей СЗПВ з одностовпцевими генераторами дозволили установити адекватність розробленого методу розрахунку на рівні відносної похибки 8 12 %.
7. Створені за допомогою розробленого методу розрахунку експериментальні і дослідно-промислові зразки СЗПВ для надання позитивної плавучості підводним засобам, проведені їх випробування в натурних умовах (в акваторії Чорного моря), підтверджена відповідність одержаних параметрів їх роботи розрахунковим.