Моделирование теплообменных процессов в металлогидридных установках

Autor: Chorna, N. A., Hanchyn, V. V.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Journal of Mechanical Engineering; Том 21, № 4 (2018); 63-70
Проблемы машиностроения; Том 21, № 4 (2018); 63-70
Проблеми машинобудування; Том 21, № 4 (2018); 63-70
ISSN: 2411-0779
0131-2928
Popis: Hydrogen as an environmentally friendly energy carrier is increasingly used in various sectors of the economy of industrialized countries, primarily to improve the environmental situation. Regardless of the field of application, metal hydride installations are energy conversion facilities, which is why the development of the scientific and technical principles of their creation is a new scientific direction of industrial heat and power engineering. The paper considers the peculiarities of the heat and mass exchange process in a hydrogen-metal system, which takes place in metal-hydride installations. A mathematical model of non-stationary heat and mass exchange processes in metal hydride complex-design devices is proposed. The results of the calculation and theoretical research performed by the authors about the prospects of using modern metal hydride technologies are presented. On the basis of the calculation and theoretical research, the influence of the accuracy of setting the heat transfer factor on the dynamics of hydrogen desorption is analyzed. The main factors that influence the choice of the geometric dimensions of a metal hydride element are identified. One of the peculiarities of the model is its versatility, which makes it possible to use it in modeling various types of energy-converting metal-hydride installations, as well as optimizing the design and operating modes of the designed metal-hydride systems. The introduction of the proposed technological solutions for creating metal hydride equipment opens up prospects of creating a wide range of specialized energy conversion installations, which will increase the level of utilizing secondary energy resources at different industrial enterprises, create real prerequisites for reducing thermal pollution of the environment and be an important step towards the implementation of Ukraine’s economic integration into the Pan-European system.
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.
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.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: