Iter...U(1)....Wu,Bт....Wi,Вт....Wd,Вт..Wsum,Bт.....G,%....Tn,a

866 39.53 1046.68 515.64 531.04 3953.23 20.93 100.00

• Сумарна генерована потужність ХДС буде також меншою за теоретичну (395310⁴), бо меншою буде робоча напруга (39.53 501).

• Форма графіків розподілу залежить від співвідношення поздовжніх R_K+R_E і поперечних R_П опорів електричного кола витоків струму. На рис.4 наведені графіки для умови, коли опір колектора R_K більший в 10 разів, ніж в першому прикладі (рис.3). Видно, що в середині групи струми витоку практично не генеруються, а зона генерації зміщена до крайніх елементів, на що вказує і формула (3) для n_E . Інтегральний струм, генерований на крайніх елементах групи, циркулює через всю групу.

Рис.4. Розподіл струмів витоку в групі з підвищеним колекторним опором.

Можна також звернути увагу на те, що значно зменшились втрати енергії (втричі), локальні струми ( (і_У)_МАХ 2.5А) і інтегральний струм ((І_У)_МАХ 18А), зросла напруга (93.36В).

4. Завдання

Перша група завдань – інженерна оптимізація конструкції групи елементів (серія електролізерів, батарея ХДС). Для виконання індивідуального завдання по конкретному технічному об’єкту потрібно з літературних джерел (підручники, довідники,тощо) перш за все визначити

–ЕРС або напругу розкладу (Е) процесу,який здійснюється в системі;

–робочу напругу номінальну U і номінальний струм І_Е;

–внутрішній опір елемента, R_E . Його підраховують за формулою (1);

–опори R_П та R_К, їх також підраховують за виразами (1) як величини, що залежать від конструктивних розмірів системи циркуляції електроліту.

Конструктивні параметри і є метою оптимізаційних конструктивних розрахунків. Розміри –довжини і площі перетину каналів для циркуляції (L_K,S_K), (L_П,S_П) приблизно пропорційні габаритам самих електрохімічних елементів, але допускають варіації в широких межах. В межах цих варіацій і «випробовують» на математичній моделі різні комбінації їх значень, порівнюючи значення втрат енергії на струмах витоку

.

Це оптимізаційні розрахунки: повністю «заборонити» виникнення струмів витоку неможливо, тому шукають таку комбінацію конструктивних параметрів, при якій струми витоку і втрати енергії не перевищують деякого дозволеного максимального рівня.

Друга група завдань – вивчення електричних і енергетичних властивостей кола витоків струму. Для них можна використати як базовий варіант наведену таблицю даних вхідного файла, і вирішувати окремі завдання спільного характера – як саме впливає той чи інший фактор на енергетику струмів витоку і характер їх розподілу в групі.

Всі одержані результати – прокоментувати і зробити висновки.

4.1. Вивчити вплив кількості елементів N в групі елементів (електроліз) на енергетику струмів витоку. R_K=0.01 Ом. N= 10…100. Побудувати графіки:

залежність максимального інтегрального струму (рис.1), максимального локального струму (рис.2), сумарних витрат енергії (рис.3) від N . Розрахувати значення n_E , за формулами (5,7) – максимальні значення інтегрального струму і втрати енергії , порівняти їх з модельними даними.

4.2. Вивчити вплив опору колектора в групі елементів на енергетику струмів витоку. R_K=0.001…20 Ом. N= 30. Побудувати графіки:

залежність максимального інтегрального струму (рис.1), сумарних витрат енергії, витрат в поздовжніх і поперечних опорах (рис.2, графіки на одному рисунку) від R_К .

4.3. Вивчити вплив перехідного опору R_П в групі елементів на енергетику струмів витоку. R_П=0.001…20 Ом. N= 25. Побудувати графіки:

залежність максимального інтегрального струму (рис.1), сумарних витрат енергії, витрат в поздовжніх і поперечних опорах (рис.3, графіки на одному рисунку) від R_К .

4.4. Визначити, як впливає характер робочого режиму (робоча напруга U₀) в групі елементів на енергетику струмів витоку. N=20. E= 1.23B, U₀=1.5….3B. Побудувати графіки: залежність максимального інтегрального струму (рис.1), сумарних витрат енергії, витрат в поздовжніх і поперечних опорах (рис. 2, графіки на одному рисунку) від U₀.

4.5. Перевірити відповідність результатів моделювання і теоретичних формул (5,6,7) для умовної групи електролізерів N=1000. Варіативні параметри - опори колектора і перехідних каналів. Обирати значення в межах R_П= 01…20 та R_К=0.01-10.

Література.

1. Кошель Н.Д. Моделирование на ЭВМ элементов электрохимической технологии. –Киев: УМК ВО. -1992.С. 162-169.

2. Кошель М.Д. Теоретичні основи електрохімічної енергетики. Дніпропетровськ, УДХТУ. –2002. С.244-255, 333-336.