Подсистема вывода продуктов реакции

Подсистема вывода продукта реакции (воды в случае кислородно-водородного ЭХГ) и поддержания постоян­ной концентрации электролита в достаточно узких пре­делах является одной из самых сложных подсистем ЭХГ. Вывод воды из ТЭ может быть организован многи­ми способами. Способы, нашедшие в настоящее время практическое применение, следующие:

а) динамический с параллельной раздачей водорода;

б) динамический с последовательной раздачей во­дорода;

в) статический.

Динамический способ вывода воды при параллельной раздаче водорода предусматривает циркуляцию водоро­да, который насыщается парами воды в ТЭ и, проходя через конденсатор, отдает эту воду посредством конден­сации. Этот способ вывода воды был предложен, пожа­луй, первым и в настоящее время чаще других применя­ется. Недостатками этого способа являются необходи­мость установки вентилятора или эжектора и сложность достижения равномерной раздачи в условиях возможно­го образования капель конденсата в подводящих трубо­проводах.

Динамический способ вывода воды с последователь­ной раздачей водорода предполагает использование по­тока водорода, идущего на реакцию, для вывода воды. Вода, испарившаяся в водород из ТЭ, конденсируется в специальных устройствах (конденсаторах), располо­женных схемно между ТЭ. Этот способ отвода воды не требует включения в схему ЭХГ вентилятора пли эжек­тора и диктует более мягкие требования к термоизоля­ции, однако требует организации водородного тракта с малцм гидравлическим сопротивлением.

200

Статический отвод воды предусматривает диффузный ее перенос из электролита в водяную камеру с более низкой температурой через пористые разделители. Ста­тический вывод воды может быть организован как вну­три каждого ТЭ, так и при общем для всех ТЭ электро­лите в специальном агрегате. Баланс воды в ТЭ может поддерживаться за счет регулирования температурными уровнями поверхностей испарений и конденсации, изме­нения расхода газа в контуре вывода воды, а также за счет так называемого саморегулирования. В случае вы­бора способа баланса воды за счет саморегулирования используются внутренние физические обратные связи процессов испарения и конденсации. Большую роль в ор­ганизации вывода воды играет выбор системы общего или раздельного электролита. Общий электролит дает возможность наиболее простого и надежного способа регулирования концентрации электролита, а также поч­ти снимает требование к равномерности вывода воды из ТЭ. Однако применение этого способа для ЭХГ с на­пряжением более 15—25 В становится практически не­возможным из-за:

снижения КПД по току;

возникновения процессов электрокоррозии деталей электролитного контура;

возникновения трудностей при организации контура электролита, связанных с требованием равномерной раздачи двухфазной среды (электролит + реагенты).

Поддержание постоянной концентрации электролита осуществляется принципиально разными способами и диктуется выбором способа вывода воды. При динами­ческой системе вывода воды и раздельном электролите поддержание постоянной концентрации электролита зна­чительно осложнено тем, что приходится регулировать объект с распределенными параметрами. Применение принципа саморегулирования и регулирования по како­му-либо обобщенному (как правило, косвенному) пара­метру не гарантирует поддержания концентрации элек­тролита в каждом из ТЭ в достаточно узких пределах. Вопрос устойчивости работы системы регулирования вывода воды в этом случае стоит особенно остро.

Применение схем с общим электролитом позволя­ет использовать систему регулирования вывода воды с жесткой отрицательной обратной связью. Это связано с тем, что концентрация электролита, его уровень или

объем являются обобщенными параметрами (для Всех

элементов) и установка датчиков или сигнализаторов, контролирующих эти параметры, позволяет построить систему регулирования. Исполнительными механизмами этой системы могут быть вентилятор водорода (для ди­намической системы вывода воды), задатчики темпера­туры контуров (основного и конденсата), устройство возврата воды и т. д.

Регуляторы позиционного и пропорционального зако­на регулирования обеспечивают приемлемую точность при их достаточной простоте.

Каждый из способов вывода и поддержания баланса воды имеет свои достоинства и недостатки, и регуляр­ного способа его выбора при синтезе генератора сегодня не существует.

Оставить комментарий