Моделирование теплообменных процессов в металлогидридных установках
Ключевые слова:
энергопреобразующие установки, тепломассообменные процессы, водород, металлогидрид, математическое моделированиеАннотация
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 образования – новое научное направление промышленной теплоэнергетики. В работе рассмотрены особенности процесса тепломассообмена в системе "водород-металл", который протекает в металлогидридных установках. Предложена математическая модель нестационарных процессов тепломассообмена в металлогидридных устройствах сложной конструкции. Представлены результаты рассчетно-теоретических исследований, выполненные авторами относительно перспектив применения современных металлогидридных технологий. На основании рассчетно-теоретического исследования проанализировано влияние точности задания коэффициента теплоотдачи на динамику десорбции водорода. Выделены основные факторы, которые влияют на выбор геометрических размеров металлогидридного элемента. Особенностью модели является ее универсальность, которая дает возможность применения при моделировании различных типов энергопреобразующих металлогидридных установок, оптимизации конструкции и режимов работы проектируемых металлогидридных систем. Внедрение предлагаемых технологических решений по созданию металлогидридного оборудования открывает перспективы широкого круга специализированных энергопреобразующих установок, что позволит повысить уровень использования вторичных энергетических ресурсов на предприятиях разных областей, создаст реальные предпосылки для уменьшения теплового загрязнения окружающей среды и будет важным шагом на пути реализации программы интеграции экономики Украины в единую общеевропейскую систему.
Библиографические ссылки
Solovey, V. V., Ivanovskiy, A. I., & Chernaya, N. A. (2010). Energosberegayushchiye tekhnologii generatsii i energotekhnologicheskoy pererabotki vodoroda [Energy saving generation technologies and energy technology processing of hydrogen]. Kompressor. i energ. mashinostroyeniye − Compressor and Power Engineering, no. 2 (20), pp. 21–24 [in Russian].
Solovey, V. V., Ivanovskiy, A. I., & Chernaya, N. A. (2009). Primeneniye termosorbtsionnykh kompressorov dlya komprimirovaniya vodoroda. VEB-MPG-2009: Sb. tr. 6-go mezhdunar. simp. (Moskva. 5–6 noyab. 2009) [Application of thermo-sorption compressors for hydrogen compression. VEB-MPG-2009: Proceedings of the 6th International Symposium (Moscow, November 5–6, 2009)].Moscow, pp. 79–92. [in Russian].
Matsevityy, Yu. M., Solovey, V. V., & Chernaya, N. A. (2006). Povysheniye effektivnosti metallogidridnykh elementov teploispolzuyushchikh ustanovok [Increasing the efficiency of metal hydride elements of heat-using facilities]. Problemy Mashinostroyeniya – Journal of Mechanical Engineering, vol. 9, no. 2, pp. 85–93 [in Russian].
Solovei, V. V., Chorna, N. A., & Koshelnik, O. V. (2011). Rozrobka naukovo-tekhnichnykh pryntsypiv stvorennia teplovykorystovuiuchykh metalohidrydnykh system [Development of scientific and technical principles for the creation of heat-utilizing metal-hydride systems]. Energosberezheniye. Energetika. Energoaudit − Energy saving. Power engineering. Energy audit, no. 7 (89), pp. 67–73 [in Ukrainian].
Koshelnik, O. V. & Chorna, N. A. (2012). Rozrobka ta analiz skhem vysokoefektyvnykh vodnevykh enerhoperetvoriuiuchykh ustanovok [Development and analysis of schemes of high-efficiency hydrogen power transforming plants]. Visnyk NTU ''KhPI''. Ser.: Enerhetychni ta Teplotekhnichni Protsesy i Ustatkuvannya − Bulletin of the NTU ''KhPI''. Series: Power and Heat Engineering Processes and Equipment, no. 7, pp. 170–174 [in Ukrainian].
Solovey, V. V., Koshelnik, A. V., & Chernaya, N. A. (2012). Modelirovaniye teplomassoobmennykh protsessov v metallogidridnykh teploispolzuyushchikh ustanovkakh [Modeling of heat and mass transfer processes in metal hydride heat-using installations]. Prom. teplotekhnika −Industrial Heat Engineering, vol. 34, no. 2, pp. 48–53 [in Russian].
Skorokhod, V. V. & Solonina, Yu. M. (Eds.). (2015). Voden v alternatyvnii enerhetytsi ta novitnikh tekhnolohiiakh [Hydrogen in alternative energy and new technologies]. Kyiv: ''KIM'', 294 p. [in Ukrainian].
Chorna, N. A. (2013). Udoskonalennia matematychnoi modeli teplomasoobminnykh protsesiv u vodnevykh metalohidrydnykh systemakh [Improving the mathematical model of heat and mass transfer processes in hydrogen metal hydride systems]. Problemy Mashinostroyeniya − Journal of Mechanical Engineering, vol. 16, no. 3, pp. 68–72 [in Ukrainian].
Koshelnik, O. V., & Chorna, N. A. (2014). Perspektyvy vykorystannia vodnevykh enerhoperetvoriuiuchykh system dlia utylizatsii teplovykh vtorynnykh enerhoresursiv vysokotemperaturnykh teplotekhnolohichnykh kompleksiv [Perspectives of using hydrogen energy-transfer systems for the utilization of thermal secondary energy resources of high-temperature thermal-technological complexes]. Problemy Mashinostroyeniya − Journal of Mechanical Engineering, vol. 17, no. 2, pp. 46–53 [in Ukrainian].
Chorna, N. A., & Zipunnikov, M. M. (2015). Udoskonalennia modeli teplomasoobminnykh protsesiv u vodnevykh metalhidrydnykh systemakh [Improvement of the model of heat and mass transfer processes in hydrogen metal hydride systems]. Ekologiya i prom-st – Ecology and Industry, no. 4, pp. 77–80 [in Ukrainian].
Matsevityy, Yu. M. (2003). Obratnyye zadachi teploprovodnosti: v 2 t. T. 2. Prilozheniya [Inverse problems of heat conduction: in 2 vols. Vol. 2. Appendices]: Prilozheniya. Kiyev: Naukova dumka, 392 p. [in Russian].
Samarskiy, A. A., & Vabishchevich, P. N. (2009). Vychislitelnaya teploperedacha [Computational heat transfer].Moscow: Knizhnyy dom "LIBROKOM", 784 p. [in Russian].
Samarskiy, A. A., & Moiseyenko, B. D. (1965). Ekonomichnaya skhema skvoznogo scheta dlya mnogomernoy zadachi Stefana. [An economical calculation continuous scheme for the multidimensional Stefan problem]. Zhurn. vychisl. matematiki. i mat. fiziki − Journal of Computational Mathematics and Mathematical Physics, vol. 5, no. 5, pp. 816–827 [in Russian].
Royak, M. E., Soloveychik, Yu. G., & Shurina, E. P. (1998). Setochnyye metody resheniya krayevykh zadach matematicheskoy fiziki [Grid methods for solving boundary value problems of mathematical physics].Novosibirsk: NSTU publisher, 120 p. [in Russian].
Ivanovskiy, A. I. (1990). Povysheniye effektivnosti szhatiya vodoroda v metallogidridnom termosorbtsionnom kompressore: dis. ... kand. tekhn. nauk / In-t problem mashinostroyeniya im. A. N. Podgornogo NAN Ukrainy [Increasing the efficiency of hydrogen compression in a metal hydride thermo sorption compressor (Thesis for the candidate of science degree in engineering)]Kharkov: A. N. Podgorny Institute of Mechanical Engineering Problems of NASU [in Russian].
Kutateladze, S. S. (1979). Osnovy teorii teploobmena [Fundamentals of the theory of heat transfer]. Moscow: Atomizdat, 416 p. [in Russian].
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2019 N. A. Chorna, V. V. Hanchyn
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
