Теоретичні і експериментальні шляхи створення систем зберігання і подання водню на основі твердих речовин для двигунових та енергетичних установок літальних апаратів

23. Абрамов Ю.А., Соловей В.В., Кривцова В.И. Металлогидридные системы в легкогазових устройствах динамических систем // Ракетно-космічна техніка: Зб. наук. пр.- Харків: ХВУ, 1999. - Вип. 1. - С.49 -53.

24. Кривцова В.И. К выбору системы хранения и подачи водорода и водородсодержащих газов для двигательных установок // Авіаційно - космічна техніка і технологія: Зб. наук. пр. - Харьков: ГАКУ ім. Н.Е. Жуковського "ХАІ" . - 2000. - Вип. 15. - С.76 - 80.

25. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И., Росоха В.Е. Алгоритм обеспечения требуемого уровня пожарной безопасности объектов//Проблемы пожарной безопасности.- Харьков: ФОЛИО, 2000. - Вып. 7. - С.3 - 6.

26. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И. Математические модели процессов в газогенераторах на комбинированном топливе // Системи обробки інформації: Зб. наук. пр. - Харків: НАНУ, НАНМ, ХВУ, 2000. - Вип. 1(7). - С. 33 -37.

27. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И. Формализация описания двухфазных процессов генерации водородсодержащего рабочего тела в энергоустановках // Вестник Харьковского государственного автомобильно-дорожного технического университета: Сб. науч. тр. - Харьков: ХГАДТУ, 2000. - Вып. 12 -13. - С.68 - 71.

28. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И. Переходные процессы в газогенераторах на комбинированном топлив // Інформаційно - керуючі системи на залізничному транспорті. - Харків: ХДАЗТ, 2000. - № 2 (23). - С.3-6.

29. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И. Динамические характеристики газогенераторов на основе обратимых гидридов интерметалидов // Вісті академії інженерних наук України . - № 4/2000. - Спец. вип. - С.63 - 72.

30. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И. Пожаровзрывоопасность систем хранения и подачи водорода на основе гидрореагирующих составов // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. - 2000. - Спец. вип. - С.36 -40.

31. Абрамов Ю.А., Соловей В.В., Кривцова В.И. Пожаровзрывоопасность систем хранения и подачи водорода на основе обратимых гидридов інтерметалідів // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. - 2000. - Вип.8. - С.3 -9.

32. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И. Обобщенные модели переходных процессов в генераторах водорода // Проблемы машиностроения. - 2000. - Т.3. - №1-2. - С.103 - 108.

33. Федорович О.Е. Кривцова В.И. Методика получения вариантов модульного состава системы хранения и подачи водорода для двигательных установок // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: Сб. науч. тр. - Харьков: НАКУ им. Н.Е. Жуковского "ХАИ", 2001. - Вып.24 (1). - С. 91 - 94.

34. Абрамов Ю.А., Соловей В.В., Кривцова В.И. Исследование процессов генерации водорода на основе самораспространяющегося высотемпературного синтеза интерметалидов // Проблемы машиностроения. - 2000. - Т.4. - № 3 - 4.- С. 81 - 89.

35. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И., Шаповалова Е.А. Алгоритм синтеза бортовых систем хранения и подачи водорода // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. трудов, 2001. - Вып. 9. - С. 12 - 21.

36. А.с. № 1087679, СССР / Способ работы теплового двигателя // Балыбердин В.В., Кривцова В.И., Канило П.М., Пучков С.П. СССР; Опубл. В БИ 27.02.83.

37. А.с. № 1123345, СССР / Пусковое устройство энергоустановок // Балыбердин В.В., Кривцова В.И., Попович В.А., Безверхая Н.Ю. (СССР); Опубл. В БИ 27.10.83.

38. А.с. № 1536694 (СССР) / Способ работы газогенератора // Калекин О.Ю., Соловей В.В., Кривцова В.И. (СССР); Опубл. В БИ 29.11.88.

39. А.с. № 1536693 (СССР) / Генератор водорода // Калекин О.Ю., Соловей В.В., Кривцова В.И., Кравченко О.В. (СССР); Опубл. В БИ 28.11.88.

40. Заявка на из. № 4696428 31-26, от 24.05.89. (СССР)/ Генератор водорода // Калекин О.Ю., Кривцова В.И., Кравченко О.В. (СССР); Полож. реш.от 30.10.89.

41. Патент № 2069164 РФ (приор. 26.06.91)/ Способ получения водорода // Подгорный А.Н., Соловей В.В., Кривцова В.И. (Украина); Опубл. в БИ 20.11.96 № 32.

42. Патент № 20949, від 06.08.93, (Україна)/ Спосіб генерування водню та пристрій для його здійснювання // Соловей В.В., Кривцова В.І., Івановський О.І. (Україна); Опубл. в БИ 27.02.98, № 1.

43. Заявка на вин. № 99010129 від 10.01.99 (Україна) / Спосіб одержання водню// Абрамов Ю.О., Кривцова В.І. (Україна); Поз.ріш. від 1.10.99.

44. Патент № 37122 від 23.03.2000 (Україна) / Система збереження і подачі водню // Абрамов Ю.О., Кривцова В.І., Росоха В.О. (Україна); Опубл. в Бюл. №3. - 16.04. 2001.

45. Патент № 37967 від 11.05.2000 (Україна) / Система збереження і подачі водню // Абрамов Ю.О., Кривцова В.І., Кривошеєв Б.Ф., Росоха В.О., Яновський В.Е. (Україна);Опубл. в Бюл. №4.-15.05 2001.

АНОТАЦІЇ

Кривцова В.І. Теоретичні і експериментальні шляхи створення систем зберігання і подання водню на основі твердих речовин для двигунових та енергетичних установок літальних апаратів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за фахом 05.07.05 - двигуни та енергоустановки літальних апаратів. - Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут", Харків, 2001.

Дисертація присвячена питанням створення систем зберігання і подання водню для двигунових і енергетичних установок тривало функціонуючих літальних апаратів. У роботі розглядаються процеси тривалого збереження і одержання водню як робочого тіла для енергетичної системи літального апарату. Теоретичними і експериментальними шляхами одержано комплекс термодинамічних, кінетичних, динамічних та інших характеристик і параметрів систем збереження і подачі водню на основі з'єднань, що реагують з водою, оборотних гідридів інтерметалідів і на основі самопоширюваного високотемпературного синтезу інтерметалідів. Розглянуто схемотехнічні рішення даних систем з урахуванням різних методів одержання водню і рівня пожежовибухонебезпеки і визначено області їхнього використання. Основні результати роботи знайшли застосування при розробці зразків нової техніки для тривало функціонуючих літальних апаратів із поліпшеними технічними характеристиками.

Ключові слова: система зберігання і подання водню, енергетична система, гідрид, кінетика, динаміка, характеристики.

водень бортовий збереження

V.I.Krivtsova. The theoretical and experimental ways of creation of hydrogen storage and supply systems on the base of solid reagents for engines and power plants for flying vehicles.

Thesis for doctor science degree in specialty 05.07.05 - engines and power plants - Zhukovsky National Aerospace University “Kharkov Aviation Institute”, Kharkov, 2001.

The doctor thesis is devoted to the problems of creation of hydrogen storing and supplies systems for engines and power plants of long-lived flying vehicles. The processes of hydrogen as the working media long-lived storing and generation for flying vehicle energy system were considered. The complex of thermo - dynamical, kinetic and dynamical characteristics and parameters of hydrogen storing and supply systems on the base of hydroreacting compositions, reversible intermetallides hydrides on the base of intermetallide self-propagating synthesis were obtained by means of theoretical and experimental methods. The scheme-technical decisions of the above systems have been done taking into account the different methods of hydrogen generation and level of fire and explosive safety and the areas of their use were determined as well. The main obtained results were used for elaboration of novel long operating flying vehicles with improved technical characteristics.

Key words: hydrogen storing and supply system, energy system, hydride, kinetic, dynamic, characteristics.

Кривцова В.И. Теоретические и экспериментальные пути создания систем хранения и подачи водорода на основе твердых веществ для двигательных и энергетических установок летательных аппаратов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.07.05 - двигатели и энергоустановки летательных аппаратов. - Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского "Харьковский авиационный институт", Харьков, 2001.

Диссертация посвящена вопросам создания систем хранения и подачи водорода для двигательных и энергетических установок длительно функционирующих летательных аппаратов. На основе проведенного анализа существующих систем хранения и подачи водорода определено, что для длительно функционирующих летательных аппаратов наиболее целесообразно хранение водорода в связанном состоянии в виде твердых веществ, в частности, в виде гидридов металлов и интерметаллидов. В работе рассматриваются различные методы выделения водорода из гидридов: термическим методом, методом гидролиза, а также с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза интерметаллидов. Определено, что использование термического метода разложения гидридов требует значительных затрат энергии, а скорость генерации водорода при этом лимитируется теплопроводностью исходного вещества. Наиболее эффективным с энергетической точки зрения является использование самораспространяющегося высокотемпературного синтеза интерметаллидов. Сущность метода заключается в использовании внутренней энергии, выделяющейся при синтезе интерметаллидов из металлических компонентов водородсодержащей смеси. Путем термодинамического анализа определены наиболее приемлемые составы применительно к организации процесса получения водорода на борту летательного аппарата и получены термодинамические характеристики данного процесса. Экспериментальным путем определен закон генерации водорода данным методом, который соответствует закону горения твердотопливных зарядов.

Обобщены сведения по тепломассовым характеристикам генерации водорода обратимыми металлогидридами, среди которых базовым является LaNi5Hx. Экспериментальным путем доказана тождественность значений эффективных теплоемкости и теплопроводности при скорости подвода тепловой энергии к гидридному аккумулятору, характерной для функционирования бортовых СХП. Показано, что для использования СХП такого типа на борту летательного аппарата необходимо располагать теплообменным устройством, обеспечивающем разность температуры (250 … 300) градусов. Показано, что использование СХП на основе обратимых гидридов интерметаллидов целесообразно для снижения уровня пожароопасности энергоустановки и получения активированного водорода.

Экспериментальным путем обосновано, что процесс генерации водорода методом гидролиза идентичен химическому и физическому кипению жидкостей, в связи с чем для описания данного процесса целесообразно использовать критерии подобия. Методом имитационного моделирования в комплексе с методом планирования эксперимента определено влияние термодинамических и физических характеристик на процесс выделения водорода, а также определены внутренние характеристики этого процесса. Экспериментальным путем выявлен диапазон рабочего давления при взаимодействии гидрореагирующих составов с водой и определено влияние пространственной ориентации реагирующей поверхности на кинетические характеристики процесса генерации.

Получены математические модели генераторов водорода на основе твердых веществ в нестационарном режиме их работы. Для квазипостоянного состава продуктов реакции произведена оценка устойчивости процессов генерации водорода и получены области допустимых значений параметров генераторов водорода для различных методов его выделения. Получены выражения для оценок быстродействия генераторов водорода различного типа.

На основе комплекса термодинамических, теплофизических, кинетических и других характеристик и параметров, полученных в работе, а также с учетом обеспечения требуемого уровня пожаровзрывобезопасности синтезированы обобщенные схемы СХП водорода на основе твердых веществ. Проведена оценка эффективности использования СХП для ДУ ЛА по критерию, учитывающему не только суммарную массу СХП), но и интегральные характеристики ДУ (суммарный импульс тяги двигателя).

Разработаны рекомендации по использованию СХП водорода на основе твердых веществ, ориентированных на работу в длительно функционирующих ЛА.

Ключевые слова: система хранения и подачи водорода, энергетическая система, гидрид, кинетика, динамика, характеристики.

Размещено на Allbest.ru