1598005420-e4dffbb6ff09e4f6675580849e63fa88 (811210), страница 78
Текст из файла (страница 78)
Или его бл б.окон играют зпзявлеиип его хзр ктеря~ти~, птиц ции ре мов ра оты н в подтверждении соответствия ЭХГ т еб ва вытекающим из его назначения тре ованиям, ЭХГ 'Г подвергается ряду контрольных прове ок Р Верон н нспыт нп ЭХГ р р о пщескпм на уда о. и Г го примепепия), клнмзгичегкнм, тепловым, па по- з> жаро- и взрывобезопаспость н ресурсным нсп >и с задзнныи графиком нагрузки и выб анпымп е> давлениям и темперзтурам фикси уют и В ходе ресурсных испытаний периодически нли р араметры., позволяющис определить элект ич* скпе и непрерывно эксплуатационные характеристики ЭХГ, б пения этих параметров во з е , на л>одают за хо времени и по результатам судят о с- сурсоспособпости, надежности, экономичности, рс- кости и др>тнх качссгиах ЭХГ.
чности, мощности, эпсргоем- В качестве примера рассмотрим методы оп еделсния нерпой хзрактеристикя (ВАХ) ЭХГ я х характеристик, ояа содержит исходные данные ряда других хз акте ис ., р с р спит и показателей и представляет б нные для получения 'чнкшпо (>(() завися чю от я а ЭХГ, щ. о от ряда параметров --времени работы ' р ц н электролита С, давлений 404 т р, параметров окружающей среды, а таиже от предысто- рни, последовательности изменения сопроп>вленпя нагрузки в ходе снятия ВАХ и ряда других факторов. При постоянном режиме работы ВАХ снимают периодически через 100 — 200 ч при фиксированных зна>еииях Т, Р и С путем непосредственного измерения (( прн нссколькнх дискретных значениях У, охватывающих весь рабоч»й диапазон нагрузок.
В рез»льтате получают семейстно ВАХ, позволяющих судить о работоспособности ЭХГ в .гечеянс всего ресурса. Прн определении оптимальных режимов работы ВАХ снимают, варьируя значения Т, Р и С. С повышенпем нагрузки температура в зоне реакции, определяющая ее скорость, павышаегся, несмотря на постоянную температуру теплоноапсля, отводящего избыточную теплоту. Это вносит некоторую погрешность в ВАХ, зависящую от системы теплоотвода н способа снятия ВАХ. Если ВАХ нужна кзк показатель поведецпя ЭХГ на различных нагрузочных режимах, го пои снятии ес необходима некоторая выдержка па каждом нагр>зочном рея<их>е для создания установившегося теплового режима. Если же с помощью ВАХ требуется определить внутреннее сопротивление ЭХГ, то длн исключения влияния неустановившейся температуры целесообразно снимать ВАХ кратковременными импульсами, выдерживая в ннтерзалах постоянный режем с фнкспрованной, например помнпальпой, нагрузкой В зависимости от назначения ЭХГ илн из других эксплуатационных сообра>кений в ходе ресурспьщ испытаний выдерживают постоянными мощность, ток нагрузки, сопротивление нагрузки либо напряжение.
Нередко на весь период ресурсных нспьмапнй задают график нагрузки, а также определяют последовательность, перно. дячпость и обьем кратковременных испыганпй и измерений, выполняемых в ходе ресурсных испытаннй. Более полное представление о деталях испытаний н некоторых нх особенностях дает привозима>й ниже обзор некоторых результатов испытаний ЭХГ, прг,веденных в различных странах 10.2.2. Обзор нокс торых резупьтвтов испытаний ЭХГ В качестве иллюстрации приведем иекоторые'характериые результаты испытаний ЭХГ, опубликоваииыс в печати или доложен >ые иа международных коифереи- ПНЯХ.
Для примера рассмотрим лишь три группы ЭХГ: разработаииых по программе «Аполлон», предназначепиых для подводного прим>пения и для стациоиарпой энергетики. С одним нз наиболее показательных примеров разработки связаны результаты наземных н полетных испытаний ЭХГ фирмы «Пратт знд Уитни» (США) для >госмнческого корабля «Аполло». До )962 г эксперимен" ы проводияись на отдельных ТЭ. На рис. !0.2 показано улучшение характеристик экспериментадыюго ТЭ для «Аполло» в процессе его усонершснствовапия Рисунок (Оа нллюстрнруст влияние температуры ТЭ на удельную мощность прн Различных плотностях тока з ТЭ.
Рисунок !04 демонстрирует ухудшение характеристик ТЭ во времени с ростом количества при- 40В месей в потребляемом кислороде в регкиме работы без продувок. р . 10 5 показано влияние концентрации электролита па удельную мощность ТЭ прн различных давлениях электролита. Йз р .' о вана роль продувок прн различном содерясанин прпрнс 10.6 показана месой в кислороде а формировании ВАХ ТЭ. Раз аботкэ р о э ЭХГ, способного удовлетворять требованиям программы «Аполло», была начата фирмой в 1962 г. В основу был положен среднетемперзтурный ТЭ Бэкона с электролитон в ваде 7,0 00 4 ' а, Огча аВО а/гор,/гг ВГ! и,о о,об о,оо О ЦО бб г!О .г /ОО Лаарар О ы Ор а раба Цаалацтд«ЦЦЛ Р-.
Раз«та У,З, водяого раствора КОН Активная площадь электрода 0,037 мо. В батарею с напряжецяем 27- -3! В собирается последовательно 31 ТЭ. Водз с анода удаляется циркулирующим водородом. Йа рис. !О 7 приводятся результаты исследования массообменного равновесия з системе водоотвода. Батарея ТЭ «Аполло» мощностью 563 †14 Вт рассчитана па работу свыше 400 ч Масса батареи ТЭ беэ вспомогательных систем равна 100 кг, КПД вЂ” не менее 73%. Эиергоустаиовка «Апол- 406 Рнс. !02. Характеристика эг<спериментального ТЭ [7=260'С, давление 105,5 МПз). / — лучшно результаты и декабре 19а9 гз 2 — 1000-ч испытания залершились з декабре !960 г, Π— лучшно результаты з декабре 1960 гс 4 — лучшие результаты и оятябро 196! Рис.
10.4. Изменение рабочих характеристик ТЭ. Условия работы: средняя температура 204'С; электролит 73% КОН; нагрузка 18,5 Аг чистота; /— 99995%. 2 9999! с! . В 99 988 лог. !а ъ й Е /аа ч П7,0 з „0,5 Е с с г77 '/а гуг 'а Рис. ! 0.3. Изменение относительноя удельной мощности ТЭ в зависимости от температуры. / — для плотности токо 0,216 А/смй 2 — для плотности тока 0,188 Л/см', Π— для плотности тока 0,161 Л/см', 4 — лля плотности тока 0,1М А/см', Π— для плотности тана 0,108 А/см'. 10.5, Влияние концеятрз.
ции электролита на удельную мощность ТЭ при различных давлениях ! — 2,7 МПз: 2 — 0,4 МПз; Э— 0.1 МП«. 7,0 '- 790 й 50 в Е 89 а 70 а,д 0,7 а,б 50 гаа Мо гаа гба Рис. 10.6. Вольт-амперные ха- рантсристики ТЭ. / — после продувки; 2 — до про- дуляи. -- — — чистот« Оа 99,995%,' — — — — то жо 99,99!%; то же 99,988%, Рис. 10.7. Данные исследования массообменного равновесия. Зависимость концентрации КО1! от отношеннч мэссы циркулирующего Нз к массе Нь вступившего в реакцию.
/ — прн 26'С; 2 — при 60'С! О— темпеРатуРа нл иыход« нз нонденсзторз. 2 до 29 ч. В конце 1968 г. проходили испытания на «Аполло-'л/1Ь н е 779 ч и на «АполлолуП!» (облет Луны) в течение 440 ч, в течение ч и на « Начиная с «Аполло-Х» устанавливались по тр б р и бата еи ТЭ па кораблях (нз предыдущих — по одной батарее ТЭ) За 13 космнческик полетов кораблей «Аполло» было произведено 4369 кВт ч электроэнергии, ЭХГ в сумлте проработали в космосе 6325 ч, нз которых 476 ч — на лунной орбите, выработали 1580 кг воды, служившей для питья, приготовления пищи, охлаждения кабины.
Средний расход реагентов составил 0,36 кгу(кВт ч), П б на Л пе ЭХГ нырабатывал 885 кВт ч нз 1 кг массы энергосистемы, включая мзссу реагентов, емкостей, и . у трех модулеи. Во время испытаний выявлены отдельные неполадки Нз а «Аполло-л/!!» вышел из строя ТЭ. После полета «Аполло-1Х» отмечен ряд нарушений: в системе давления в баке Нз, в кондепсэгоре и в системе очистки конден- гч а Ца г 00 ° 687 сата от 1-!з. После полета «Апол- 0 10 ло-Х» (имитация высадки на Луну) также обнаружен ряд дефектов в системах термостатнрования конденсатора н очистки воды от Рнс 108 ХаРаьтеРкстнка тре" параллельных батаРей ТЭ ! — при подъеме; 2 — через 56 сут.
407 йо» состоит нэ трех батарей ТЭ, масса которых со вспомогательным оборудованием равна 335 кг. На рис. 10.8 показано изменение характеристики трех параллельных батарей ТЭ в эзиисимости от длительности их работы. Система «Аполло» прошла наземные испытания в 1965 г., после чего начались летные испытания на космических кораблях «Аполло-П» (эвгуст 1965 г.), 0,0 ~ ! «Аполло-1У» (ноябрь !967 г.), «Аполло-"л/!> (апрель 1968 г.). Почеты были продолж!цельностью от )1» 1!аслсду>ощис полеты, кроме «Аполло-Х111», сопровождалисЬ Пбсадкой па Луну. Дефектов, связанных с работой ЭХГ, не отмечена. Авария ва «Аполло-'ч>Н)» !взрыв кислородного бака, послуживший прнчяной досрочного возвращения корабля), свя>апз с сисгемой питания ЭХГ и вызвана нару>пением правил проверки системы подогревателя кислородз в баке.
Она могла Г>ыть предотвращена соответствующей блокировкой в системе проверки. Вг Вт 1В75 125О ОООО 525 гбоо ггоо 1ВОО 1ЧОО 7ООО го 24 Вг ОО 7575 72Ю Вт 525 гооо О 72 Щ М ч Рис 10.9. Профили нагрузоч- ных характеристик. 10ОО Рис. 10.10. Ступе>>ната>е про- 0 фили. 72 24 55 Ч Разработка ЭХГ для «Аполло» велась фирмой «Пратт эид Уитни» 10 лет. Для производства был создан завод площадью !6 000 м'.
В разработках участвовали 1000 чсл. За время разработок удельная масса снижена с 77 до 7,7 кгч>кВт, ресурс более чем удвоен !да !000 ч), вомипальпая мощность увеличена в 15 раз. В результате пспыганий ЭХГ для «Аполло» установлено, что ЭХГ этого >ипа может служить наде>квай ЭУ космических аппаратов для последу>ощах проектов: орбитальных станций, лунных станций, полетов на Марс и другие планеты и за пределы Солнечной системы В этом плане представляют интерес данные об испытаниях батареи ТЭ системы РСВА, закупленной у «Пратт энд Уитни» в исследовательском центре Льюисз. Испытания направлены на улучше- 408 \ Х ~Э!О О,о т ", О,О - го с 5~ Х с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
