1598005420-e4dffbb6ff09e4f6675580849e63fa88 (811210), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Этот споссб использовав в ЭУ фирмы «Пратт эид Уитни» (США) космическо(о иазпачеиия, в которои применены модифицироваииые средиетемпературиые ТЭ Бэкоиэ (200-- 260'С) со щелочным электролитом (70 — -8Г!«7«КОН). Удалеиие воды продувкой водорода осуществляется также в ЭХГ иа осиове низкотемпературных ТЭ этой же фирмы, предваэпзчеипых для питания рэкет и спутииков в течение 5 — 60 мии (рабочая плотность тока до 2!6 3,9 А/см»; отвод теплоты — испзреиием запасеииой воды из фитилей, размещенных между ТЭ).
Система с открытым циклом может быть использоваиз для удаления воды в аварийных случаях при отказах основной системы с замкнутым циклом илп при работе из пиковых нагрузках. Так, во время полета космического корабля «Джемини-7» после воэиикиовеиия иеиспрзвиости в системе иакоплеиия воды в одной иэ батарей ТЭ вода уносилась потоком кислорода. В случае аварии ЭХГ па основе ТЭ с щелочным электролитом целесообразно использова(ь для удзлеиия воды оба реагеита с целью их полного использования. Системы с открытым циклом, в которых для удаления воды используется воздух, целссообрззпо выделить особо в связи с их многообразием, Воздушиые СУВ в свою очередь можно классифицировать по рззличиым признакам: способу регулирования баланса воды; способу поддержания постояииой кратности циркуляции (или коэффициента избытка воздуха); типу ТЭ (со свободиым или связапиым электролитом, кислым или щелочиым электролитом); уровпю рабочей температуры ТЭ; иззиачеиию ЭХГ (электромобиль, эиергосизбжепие зрмейской аппаратуры, электростанция); типу топлива и системы хранения и по;(готовки топлива и т.
д. Примеры разработок. в ЭХГ мощпостью 6 кВт для электромобиля фирмы «Юипоп карбайд» (США) удаление воды осуществляется потоками воздуха и водорода. Атмосферный воздух, подаваемый в ЭХГ вентилятором, охлаждает сиачзла водородиый конденсатор, затем радиатор, далее через поглотитель СО» попадает в батарею ТЭ с цирку- лиру(ощим электролитом, увлажненный в ТЭ воэчух Выбрасывается в атмосферу; в ЭХГ с номинальной мощностью 2,5 кВт фирмы «Эиерджи коиверши» (Англия) образуюшзяся вода удаляется потоком воздуха, расход которого пропорциоиалеи току нагрузки. Воздух, очищепиый от масла, пыли и СОЫ подается в батарею ТЭ ротационным компрессоРом.
причем ток является датчиком для электродвигателя. Раздача воздуха по ТЭ пэраллельиая. Выходящий "оэдух попадает в ловушку электролита и затем выбрасывается в атмосферу через коптрольиый клапан, поддержпвщощий избыточное давление воздуха из выходе около 0,0075 МПа; е!7 в ЭХГ с циркулирующим электролитом мощностью 5 кВт фирмы «хКэггэрзль д'электриситэ» (Франция) воздух, выходящий из батареи ТЭ, проходит через устройство, соединенное с системой удаления СОа, что позволяет стабилизировать температуру и концентрацию КОН в уловителе СОа и не допустить чрезмерного повыигения концентрации КОН в ТЭ при рабочей температуре 90 †100 . Регулирование баланса воды достигается зз счет возможности изменения коццептрации электролита от 6 до !2 и.
КОН; в ЭХГ фирмы «Пратт энд Уитшг» (США) мощностью 500 Вт на основе ТЭ с асбестовой матрицей, пропитанной 30о!о-ным раствором КОН, воздух нагнетается в воздушные камеры ТЭ вентилятором, часть влажного воздуха, выходящего из ТЭ, возвращается на вход вентилятора для повторного использования; в ЭХГ фирмы «Аллнс-Чалмерс» (США) мощностью 5 кВт воздух подается в батарею ТЭ компрессором при абсолютном давлении 0,14 МПз. Выходящий из ТЭ воздух попадает в конденсатор, где из него удаляется вода для использования в генераторе водорода, получаемого из углеводородов, и в скруббере СОх.
В ЭУ с длительным временем работы (неделя и более) выгодно применять СУВ с залгкнугым циклом. В общем виде СУВ с замкнутым циклом содержит поверхности испарения (поверхности электродов ТЭ), конденсатор, устройство для отделения жидкой фазы от газообразной, устройство для создания потока газа в контуре и регулирующее устройство, обеспечивающее баланс образующейся и отводимой воды.
Вместо конденсатора и устройства для разделения фзз может быть использован реактор для химического поглощения паров воды, Системы с замкнутым циклом различаются способом раздачи газов по ТЭ батареи (параллельная, последовательная), уровнем рабочей температуры ТЭ (срсдне- и низкотемпературные), количеством контуров (одноконтурные и двухконтурные), способом регулирования баланса воды, способом поддержания циркуляции газа. Наиболее разработаны системы с параллельной раздачей реагентов по ТЭ батзреи, На устройство системы сильное влияние оказывзет уровень температуры ТЭ. Характерной особенностью средпетемперзтурной СУВ (200 — 250'~.) является ее тесная связь с системой тер- 2!8 морегулирования вследствие переноса водородом значительного количества тепла за счет своей теплоемкости. Примеры разработок среднетекпературных систем: в ЭХГ мошностью 5 кцг, созданном Бэконом, обраэуюшееся топ.ю снимается эа счет тсплоемкости Н» н избыточного удаления НэО; система циркуляции водорода включается периодвчесин при повышении температуры батареи выше предварительно установленной, избыточно удаленная иода возвращается в электролнтный контур по снгиалу дифференциального датчика давлений на электродах; давление реагентов 2,0 — К0 МПа, массовая концентрация электролита 45»га КОН 15.51; в ЭХГ фирмы «Пратт энд Уитни» (ОГЦА), использованном для энергоснабхгения космического корабля «Аполлон», система удаления воды и теплоты достигла технического совсршеяства; цнркулкруюшвй водород удаляет только образующуюся воду, при этом баланс воды достигается благодаря воэможности иэменепня массовой концентрации электролита от 70 до 85»гч КОН; теплота переносится нэ батареи в конденсатор эа счет теплосмкости вод~рода, температура батареи поддерживается регулированием расхода водорода через регенератиапый теплообменннк.
Для ТЭ, работающих при температуре ниже 100'С, целесообрззно использовать двухконтурную СУВ, так кзк для переноса теплоты зз счет теплоемкости водорода требуется значительное увеличение расхода циркулнруюгцего водорода. Ничкотемпературные двухконтурные СУВ с контуром циркуляции Па использованы, например, в ЭХГ фирмы «Пратт энд Уитни» (США) космического назначения для проектов, которые последовали за проектом «Аполлон», и в ЭХГ для глубоководного аппарата (батарея на основе ТЭ с матричным электролитом, образующаяся теплота удаляется потоком хладоагента), в ЭХГ фирмы «Юнион карбайд» для электромобиля «Электровэп» (теплота удаляется циркулирующим электролитом).
Вместо контура циркуляции водорода может быть использован контур циркуляции кисло. рода. Низкотемпературные двухконтурные СУВ, предложенные в патентной литературе, различаются способами регулирования баланса воды, устройством агрегатов, входящих в состав системы. Однако низкотемпературная СУВ может быть выполнена и как одноконтурная, но в отличие от одноконтурпых среднетемпературных систем в этом случае отвод теплоты из ТЭ целесообразно осуществлять за счет испарения избытошого количества воды, возвращая ее в электролит в жидком виде. Возвращение воды в электролнтную камеру происходит, например, через пористую пластину, внутреннее капиллярное давление в которой пре ышзет разность давлений между газовой и элект- 2!9 ролитной камерой, по сигналу поплавкового клапана, установленного в элсктролитцой камере ТЭ.
Тепловой баланс ТЭ поддерживается регулированием частоты вращения электродвигателя водородного вентилятора по сигналу термопары, находящейся в электролите. Преимуществом одноконтурной низкотемпературной СУВ перед двухконтурной является упрощение конструкции системы и ТЭ за счет упразднения системы терморегулирования батареи. В системе с химическим поглощением воды вместо конденсатора и устройства для разделения фаз установлен реактор для химического поглощения паров воды, например Реактор с гидридом лития, который, поглощая воду, генерирует водород.
Баланс воды в этой системе контролируется посредством изменения расхода циркулирующего водорода по сигналу датчика давления газа в контуре. В особую группу следует выделить СУВ с последовательной раздачей реагентов по ТЭ батареи. Особенность указанной системы заключается в том, что ТЭ и конденсаторы соединены последовательно по газу таким ~ бразом, что газ, выходящий пз предыдущего ТЭ. прохолит в последующий через конденсатор, В отличие от СУВ с замкнутым циклом в этой СУВ расход газа, циркулируюгцего между элементом и конденсатором, переменен, в то же время систему нельзя считать системой с открытым циклом в связи с тем, что газ не выбрасывается в окружающее пространство.
В системе с последовательной раздачей газа отсутствует насос для циркуляции газа н направленный поток газа создается вследствие снижения давления реагента в результате его потребления на Реакцию в ТЭ. Баланс образующейся и удаляемой воды в ЭХГ с циркулирующим электролитом обеспечивается термостатированием ТЭ и конденсаторов и выбором пх числа. Преимущество данной системы: отсутствие потребления энергии па собственные нужды, бесшумность работы, высокая надежность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
