Исследование теплофизических процессов в кислород - водородных генераторах импульсного типа

• Автор: Хрипунов, Константин Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Глава 1. Анализ существующих конструкций электрохимических
генераторов газа и направления по их совершенствованию
1.1. Тепломассоперенос в электрохимических системах
1.2. Теоретические аспекты разработки систем электрохимических
водородных газогенераторов
1.3. Анализ видов электрохимических газогенераторов
по конструкции и принципам тепломассообмена
1.4. Систематизация основных проблем и направлений совершенствования конструкций реакторов
1.5. Особенности процессов газовыделения на электродах
при электрохимических реакциях
1.6. Вопросы моделирования и оптимизации режимов тепломассопереноса в электрохимических водородных газогенераторах
Выводы по первой главе и постановка задачи исследований
Глава 2. Тепловые явления в электрохимических водородных газогенераторах в стационарных и нестационарных условиях
2.1. Взаимосвязь термокинетических эффектов реакций
с технологическими параметрами электрохимических процессов. Эффекты тепловыделения
2.2. Анализ источников тепловыделения
2.3. Процессы тепломассопереноса в электрохимической ячейке
в стационарных условиях

2.4. Импульсный электролиз как эффективный способ стабилизации теплового режима газогенератора. Перекрестные эффекты
2.5. Тепловые мощности электрохимической ячейки и их зависимость
от параметров импульсного тока. Фоновое напряжение
Основные результаты второй главы
Глава 3. Экспериментальное исследование теплового состояния
электрохимического газогенератора и влияющих факторов
3.1. Экспериментальное определение температуры по областям реактора при различных режимах питания
3.1.1. Экспериментальные установки для определения температуры электролита в приэлектродном слое (зоне реакции).
Конструкции термодатчиков
3.1.2. Построение температурных полей в электролизёрах
и исследование тепловых потоков электрохимических ячеек
3.2. Измерение объемов генерируемых газов и определение
их относительной дисперсности
3.3. Исследование влияния химического состава электролита
и режимов электролиза на равномерность токораспределения в электрохимической ячейке
3.4. Измерение токов и потенциалов на электродах
и в различных областях электролита
3.5. Оценка погрешности измерений
3.6. Разработка конструкции газогенератора
Основные результаты третьей главы
Глава 4. Математическое моделирование теплофизических процессов
в электрохимических газогенераторах

4.1. Исходная формулировка задачи о распределении тепловых
источников в электрохимической ячейке
4.2. Моделирование граничных условий
4.2.1. Граничное условие на полупроницаемой мембране
4.2.2. Приведение модели к безразмерному виду и разработка численного метода решения нелинейной задачи
4.2.3. Граничное условие на газогенерирующем электроде
4.3. Математическое моделирование плотности тепловых источников в электрохимической ячейке
4.3.1. Общие положения моделирования
k 4.3.2. Реактор с плоскими электродами
4.3.3. Реактор с двумя стержневыми электродами
4.3.4. Реактор с системой стержневых электродов
4.4. Расчет температурного поля в газогенераторе
численными методами
4.5. Определение средней температуры приэлектродного слоя
по технологическим параметрам процесса
Основные результаты четвертой главы
Основные результаты работы

Библиографический список
Приложение
Приложение
Замыкание системы (2.12) - (2.16), определяющее также взаимодействие полей, осуществляется кинетическими уравнениями, выражающими плотности потоков через термодинамические движущие силы. Поскольку носителями заряда являются только ионы, то плотность электрического тока непосредственно связана с плотностью потока ионов:
i=F'L*,J{0, (2.17)
где 2, - заряд i - го иона (в элементарных зарядах), F - число Фарадея.
Вместе с соотношением (2.17) связь электрических и диффузионных явлений осуществляет также хорошо выполняющееся в электролитах условие локальной электронейтральности [6,69]
5>,С, = 0. (2.18)
Соотношения (2.17), (2.18) и уравнение (2.12) существенно упрощаются в бинарных электролитах, которые рассматриваются в нашей работе [6, 91]. В этом случае, в силу уравнения (2.18), можно ввести одно поле концентраций электролита:
С С
С = — = —, (2.19)
п+ п_
где п+ и п_ - числа катионов и анионов, возникающих при диссоциации одной молекулы электролита, удовлетворяющие условию сохранения заряда
n+z++n_z_ = 0. (2.20)
В этом случае выражение (2.17) примет вид:
7 = +z_ J). (2.21)
Обозначим, следуя [18], полную плотность диффузионного потока как j так, чтобы с учетом выражения (2.19) уравнения (2.12) преобразовались к одному:
— + div ] = 0. (2.22)

Здесь предполагается полная диссоциация электролита, то есть отсутствие