Классификация систем термостатирования и отвода теплоты

Классификация систем термостатирования может быть проведена не аналогии с классификацией систем удаления воды, і. е.:

по физическому принципу, или способам удаления теплоты из зоны реакции;

по уровню рабочей температуры ТЭ (средне - и низ­котемпературные) ;

по степени разделения процессов тепло - и массопе- реноса (независимые в двухконтурных СУВ и совме­щенные в одноконтурных системах); по способу регулирования температуры и другим признакам.

Наиболее охватывающей является классификация по физическому принципу:

системы с циркулирующим электролитом; системы с циркуляцией специального хладоагента; системы, в которых теплота удаляется циркулирую­щим водородом; системы с теплопроводами;

системы с удалением теплоты испарением воды. Значительное распространение в разработках ЭХГ получили системы с циркулирующим электролитом. Электролит нагревается в батарее ТЭ и охлаждается в обычном теплообменнике, например типа жидкость — воздух, или в регенераторе электролита статического типа в результате испарения избыточной воды. Так как электролит является эффективным средством для отво­да теплоты и отвод теплоты происходит непосредствен­но из зоны реакции, то система с циркулирующим элек­тролитом обеспечивает равномерное распределение тем­пературы и концентрации электролита по ТЭ батареи и внутри ТЭ. Циркуляция электролита значительно облег­чает поддержание баланса воды; при загрязнении элек­тролита его легко заменить или очистить во внешнем контуре, что снижает требования к чистоте реагентов. Однако циркулирующий электролит выдвигает необхо­димость решения вопросов, связанных с шунтированием ТЭ по электролиту (токи утечки по электролиту, газо - выделение и перенос массы).

Системы с циркуляцией специального хладоагента (органическая диэлектрическая жидкость, дистиллиро­ванная вода) позволяют облегчить решение этой проб­лемы, однако введение в батарею ТЭ теплообменника с хладоагентом ухудшает удельные характеристики ба­тареи, влечет за собой появление значительного тепло­вого сопротивления между электродом и хладоагентом и возникновение неравномерности распределения темпе-

ратуры no поверхности электродов ТЭ. Данные систе­мы получили распространение в ЭХГ на основе низко­температурных ТЭ с капиллярной матрицей, разработан­ных фирмой «Пратт энд Уитни» для космического при­менения и глубоководных аппаратов, фирмой «Аллис - Чалмерс» и др. В патентной литературе предложены различные технические решения, позволяющие умень­шить недостатки системы.

Системы с удалением теплоты циркулирующим во­дородом целесообразно использовать в среднетемпера­турных ЭХГ. Системы удаления воды и теплоты в этом случае совмещены. (Более подробно см. раздел по ди­намическим СУВ). Водород, как и циркулирующий электролит, удаляет теплоту практически из зоны реак­ции ТЭ, однако в отличие от системы с циркулирующим электролитом в данной системе отсутствует проблема закорачивания ТЭ по электролиту.

В системах с теплопроводами удаление теплоты из ТЭ осуществляется за счет теплопроводности элементов конструкции ТЭ (электроды, электролит, корпус) или по специальному теплопроводу (например, магниевые теплопроводы в ЭХГ космического назначения фир­мы «Аллис-Чалмерс», охлаждаемые гелием). Предло­жена система с использованием тепловой трубы, погру­женной в электролит ТЭ, при этом температура кипе­ния термостатирующей жидкости лежит в области рабо­чих температур ТЭ.

В системах с удалением теплоты испарением воды термостатирование ТЭ достигается за счет испарения с поверхности электрода (в динамических СУВ), или в регенераторе электролита статического типа, или в си­стеме с выпаривателем необходимого избыточного ко­личества воды и возвращением этой воды в жидком ви­де обратно в электролит. (Более подробно см. подпара­граф 5.2.2.)

Комментарии закрыты.