МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАСООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В МЕТАЛЛОГИДРИДНЫХ УСТАНОВКАХ

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2018.04.063
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Выпуск Том 21, № 4, 2018 (декабрь)
Страницы 63-70

 

Авторы

Н. А. Черная, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: nataliyachernaya7@gmaіl.com, ORCID: 0000-0002-9161-0298

В. В. Ганчин, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), ORCID: 0000-0001-9242-6460

 

Аннотация

Водород как экологически чистый энергоноситель находит все более широкое применение в разных сферах экономики индустриально развитых стран, в первую очередь, для улучшения экологической ситуации. Металлогидридные установки независимо от области применения являются энергопреобразующими объектами, поэтому разработка научно-технических принципов их создания – новое научное направление промышленной теплоэнергетики. В работе рассмотрены особенности процесса тепломассообмена в системе «водород-металл», протекающего в металлогидридных установках. Предложена математическая модель нестационарных процессов тепломассообмену применительно к металлогидридным устройствам сложной конструкции. Приведены результаты расчетно-теоретических исследований, выполненных авторами относительно перспектив применения современных металлогидридных технологий. На основании расчетно-теоретического исследования проанализировано влияние точности задания коэффициента теплоотдачи на динамику десорбции водорода. Выделены основные чинники, влияющие на выбор геометрических размеров металлогидридного элемента. Особенностью модели является ее универсальность, что дает возможность применения ее во время моделирования различных типов энергопреобразующих металлогидридных установок, оптимизации конструкции и режимов работы проектируемых металлогидридных устройств. Внедрение предложенных технологических решений по созданию металлогидридного оборудования откроет перспективы широкого круга специализированных энергопреобразующих установок. Это позволит повысить уровень использования вторичных энергетических ресурсов на предприятиях различных отраслей, создаст реальные предпосылки для уменьшения теплового загрязнения окружающей среды и будет важным шагом на пути реализации программы интеграции экономики Украины в единую общеевропейскую систему.

 

Ключевые слова: энергопреобразующие установки, тепломассообменные процессы, водород, металлогидрид, математическое моделирование.

 

Литература

  1. Соловей В. В., Ивановский А. И., Черная Н. А. Энергосберегающие технологии генерации и энерготехнологической переработки водорода. Компрессор. и энерг. машиностроение. 2010. № 2 (20). С. 21–24.
  2. Соловей В. В., Ивановский А. И., Черная Н. А. Применение термосорбционных компрессоров для компримирования водорода. ВЭБ-МПГ-2009: Сб. тр. 6-го междунар. симп. (Москва, 5–6 ноября 2009). М., 2009. С. 79–92.
  3. Мацевитый Ю. М., Соловей В. В., Черная Н. А. Повышение эффективности металлогидридных элементов теплоиспользующих установок. Пробл. машиностроения. 2006. Т. 9. № 2. С. 85–93.
  4. Соловей В. В., Чорна Н. А., Кошельнік О. В. Розробка науково-технічних принципів створення тепловикористовуючих металогідридних систем Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. 2011. № 7 (89). С. 67–73.
  5. Кошельнік О. В., Чорна Н. А. Розробка та аналіз схем високоефективних водневих енергоперетворюючих установок. Вестник НТУ ХПИ. Серия: Энергетические и теплотехнические процессы и оборудование. 2012. № 7. С. 170–174.
  6. Соловей В. В., Кошельник А. В., Черная Н. А. Моделирование тепломассообменных процессов в металлогидридных теплоиспользующих установках. Пром. теплотехника. 2012. Т. 34. № 2. С. 48–53.
  7. Водень в альтернативній енергетиці та новітніх технологіях (за ред. В. В. Скорохода, Ю. М. Солоніна). К.: «КІМ», 2015. 294 с.
  8. Чорна Н. А. Удосконалення математичної моделі тепломасообмінних процесів у водневих металогідридних системах. Пробл. машиностроения. 2013. Т. 16. № 3. С. 68–72.
  9. Кошельнік О. В., Чорна Н. А. Перспективи використання водневих енергоперетворюючих систем для утилізації теплових вторинних енергоресурсів високотемпературних теплотехнологічних комплексів. Пробл. машиностроения. 2014. Т. 17. № 2. С. 46–53.
  10. Чорна Н. А., Зіпунніков М. М. Удосконалення моделі тепломасообмінних процесів у водневих металгідридних системах. Экология и пром-сть. 2015. № 4. С. 77–80.
  11. Мацевитый Ю. М. Обратные задачи теплопроводности: в 2 т. Т. Приложения. Киев: Наук. думка, 2003. 392 с.
  12. Самарский А. А., Вабищевич П. Н. Вычислительная теплопередача. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 784 с.
  13. Самарский А. А., Моисеенко Б. Д. Экономичная схема сквозного счета для многомерной задачи Стефана. Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1965. Т. 5. № 5. С. 816–827.
  14. Рояк М. Э., Соловейчик Ю. Г., Шурина Э. П. Сеточные методы решения краевых задач математической физики. Новосибирск: Изд-во Новосиб. техн. ун-та, 1998. 120 с.
  15. Ивановский А. И. Повышение эффективности сжатия водорода в металлогидридном термосорбционном компрессоре: дис. … канд. техн. наук / Ин-т проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины. Харьков, 1990.
  16. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. 416 с.

 

Поступила в редакцию 27 июня 2018 г.