Моделювання тепломасообмінних процесів у металогідридних установках
Ключові слова:
енергоперетворювальні установки, тепломасообмінні процеси, водень, металогідрид, математичне моделюванняАнотація
Водень як екологічно чистий енергоносій знаходить все більш широке використання в різних сферах економіки індустріально розвинених країн, в першу чергу, для поліпшення екологічної ситуації. Металогідридні установки незалежно від області застосування є енергоперетворювальними об’єктами, тому розробка науково-технічних принципів їх утворювання – новий науковий напрям промислової теплоенергетики. У роботі розглянуто особливості процесу тепломасообміну в системі «водень-метал», що протікає в металогідридних установках. Запропоновано математичну модель нестаціонарних процесів тепломасообміну стосовно металогідридних пристроїв складної конструкції. Наведено результати розрахунково-теоретичних досліджень, виконаних авторами щодо перспектив застосування сучасних металогідридних технологій. На підставі розрахунково-теоретичного дослідження проаналізований вплив точності задання коефіцієнта тепловіддачі на динаміку десорбції водню. Виділені основні чинники, що впливають на вибір геометричних розмірів металогідридного елемента. Особливістю моделі є її універсальність, що дає можливість застосування її під час моделювання різних типів енергоперетворювальних металогідридних установок, оптимізації конструкції та режимів роботи проектованих металогідридних пристроїв. Впровадження запропонованих технологічних рішень зі створення металогідридного устаткування відкриє перспективи широкого кола спеціалізованих енергоперетворювальних установок. Це дозволить підвищити рівень використання вторинних енергетичних ресурсів на підприємствах різних галузей, створить реальні передумови для зменшення теплового забруднення навколишнього середовища й буде важливим кроком на шляху реалізації програми інтеграції економіки України в єдину загальноєвропейську систему.Посилання
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].
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 N. A. Chorna, V. V. Hanchyn
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи і передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензійного договору (угоди).
- Автори мають право самостійно укладати додаткові договори (угоди) з неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установи або на персональних веб-сайтах) рукопису роботи як до подачі цього рукопису в редакцію, так і під час її редакційної обробки, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії і позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
