Методы расчета и перспективы улучшения эксплуатационных параметров тяговых и стационарных свинцовых аккумуляторов

• Автор: Юдилевич, Семен Рувимович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

1 .Обзор литературы.

1.1. Основные эксплуатационные параметры свинцового аккумулятора

1.1.1. Емкость аккумуляторов

1.1.2. Ресурс срок службы и наработка.

1.1.3. Саморазряд.

1.2. Специфические параметры свинцового аккумулятора

1.2.1. Тепловой режим свинцового аккумулятора.

1.2.2. Компенсационный объем погружных свинцовых аккумуляторов, работающих при избыточном гидростатическом давлении
1.3. Особенности конструкций и эффективность использования внутреннего объема свинцовых аккумуляторов
1.4. Влияние электролита на электрические характеристики и срок службы свинцового аккумулятора

1.5. Заключение по разделу

Экспериментальная часть
2. Разработка методов расчета тепловых процессов тяговых аккумуляторов большой мощности, оборудованных системой охлаждения.
2.1. Методика исследований
2.2. Определение динамики выделения тепла в процессе работы тягового аккумулятора большой мощности СМН.
2.2.1. Расчет количества тепла, выделяющегося при заряде после длительного разряда и при часовом рларяде.
2.2.2. Экспериментальное определение количества тепла, выделяющегося при заряде и разряде аккумулятора СМН
2.3. Внутриаккумуляторная система охлаждения и ее расчет
2.3.1. Расчет теплотехнических показателей холодильников.
2.3.2. Разработка алгоритма и методы расчета теплового режима тяговых аккумуляторов большой мощности.
2.4. Расчеты тепловых режимов аккумуляторов СМП и сравнительная оценка эффективности работы системы охлаждения
2.4.1. Влияние температуры охлаждающего агента.
2.4.2. Влияние расхода охлаждающей воды
2.4.3. Зависимость теплового режима заряда аккумулятора от температуры электролита перед началом заряда.
2.4.4. Последовательное соединение холодильников и их влияние на тепловой режим аккумулятора
2.4.5. Эффективность использования охлаждения при часовом разряде и при выполнении непрерывного цикла заряд часовой разряд заряд
2.4.6. Экспериментальная проверка тепловых режимов аккумуляторов .
2.4.7. Температура электролита и массообменная циркуляция
в аккумуляторе
2.5. Перспективы усовершенствования внутриаккумуляторнй системы охлаждения
2.6. Заключение по разделу.
3. Определение компенсационного объема погружного свинцового аккумулятора
3.1. Методика исследования.
3.2. Расчет компенсационного объема погружного аккумулятора
3.3. Определение компенсационного объема в барокамере
3.4. Заключение по разделу.
4. Методы оптимизации эксплуатационных параметров свинцовых аккумуляторов
4.1. Методика исследований.
4.2. Вывод уравнения для расчета оптимального количества
электролита
4.3. Баланс объемных изменений активных материалов при работе свинцового аккумулятора
4.4. Использование электролита по высоте аккумулятора
4.5. Особенности саморазряда свинцовых аккумуляторов с монопанцирными положительными электродами
4.6. Заключение по разделу.
5. Выводы
Литература


В работе показано, что предельное фактическое значение КИАМ, как положительного, так и отрицательного электродов, при самых благоприятных условиях не превышает , что не является предельным значением с точки зрения исходной пористости активных масс, и равной для положительной активной массы , а для отрицательной. Влияние пористости активных масс возрастает по мере увеличения разрядного тока, особенно на коротких режимах разряда, когда электролит максимально приближен к активным материалам электродов, и практически отсутствуют диффузионные ограничения. Значительное влияние на КИАМ оказывает контактная поверхность между токоотводом и активной массой. Особенно большое значение величина контактной поверхности имеет для положительного электрода, активная масса которого по данным Кренеля и Ли имеет, примерно, в раз большее сопротивление по сравнению с отрицательной активной массой 5. В.С. Лызлов, впервые предложивший методику расчета свинцового аккумулятора, базировался на гипотезе большой значимости контактной поверхности 9. КИАМ. С другой стороны, работами Е. А.Белицкого было показано, по такой жсткой зависимости не существует, и х кратное сокращение контактной поверхности практически не сказывается на величине КИАМ положительной активной массы 2. В отрицательных электродах роль контактной поверхности не столь существенна, что делает возможным использовать меггаллопластмассовые рештки даже в стартерных аккумуляторах. Отвод тока в тисах решетках обеспечивается несколькими металлическими вертикальными элементами , . Зависимость контактного сопротивления положительных электродов от их конструкции и состава сплава как, фактора, определяющего сопротивление переходного слоя между активным материалом и токоотводом, и тем самым оказывающего влияние на процесс разряда, изучалась Мицкой К. Калабеком М. Зависимость мкости и КИАМ пластин стартерных аккумуляторов от толщины пластин изучалась И. А. Селицким и Лгченко . В этой работе показано, что с увеличением толщины положительных пластин от 1,1 до 5,5 мм удельная мкость, а следовательно и КИАМ, уменьшается на всех режимах разряда. Принципиально иная зависимость мкости от толщины электрода отмечена у отрицательных электродов. В пределах от 1,1 до 3,3 мм удельная мкость практически не изменяется. При дальнейшем увеличении толщины электродов до 4,4 мм при плотности тока 9 Адм3 удельная емкость активной массы несколько ниже, чем у более тонких электродов. Электролит свинцового аккумулятора является активным материалом и также определяет его емкость. Электрохимический эквивалент серной кислоты, определяющий ее потребление в процессе разряда составляет 3, гАч. При этом электрическая емкость зависит от начальной и конечной концентрации серной кислоты плотности электролита и количества электролита в аккумуляторе. Выбор номинальной концентрации электролита аккумулятора в заряженном состоянии определяется его назначением и, кав правило, находится в пределах . Концентрация электролита в колше разряда не должна быть чрезмерно низкой, т. Кроме того, в аккумуляторах, работающих вне обогреваемых помещений, плотность электролита не должна опускаться ниже значений, при которых электролит может замерзнуть, т. Сг 1П. С ростом температуры величина температурного коэффициента емкости снижается. Для стационарных аккумуляторов значение п при ти часовом режиме разряда составляет 0,6 для разрядов ниже С и 0, для разрядов при температуре выше С . На самом деле это изменение происходит постепенно и, повидимому, изменяется по закону, близкому к линейному, а приведенные величины относятся к крайним значениям рабочего диапазона температур 3. В работах Семененко М. Г. , сделан теоретический анализ влияния структуры активных материалов положительного и отрицательного электродов на эффективность их использования в зависимости от интенсивности разряда. На предложенных упрощенных моделях автор демонстрирует зависимость емкостных характеристик положительной активной массы от степени ее однородности. Одновременно расчет показывает, что согласно принятой модели отрицательный электрод работает достаточно равномерно по глубине. Предложенные модели можно условно рассматривать, как один из вариантов подхода к теоретическому расчету электрохимических характеристик свинцового аккумулятора.