Энергетические установки на основе электрохимических генераторов морских подводных объектов

Содержание книги "Энергетические установки на основе электрохимических генераторов морских подводных объектов "

Введение
1. Использование новейших водородных технологий
1.1. Общие положения водородной энергетики
1.2. Преимущества использования водородной энергетики
1.3. Стратегия внедрения водорода и топливных элементов в энергетику
1.4. Развитие водородной энергетики в России
2. Топливные элементы как источник энергии электрохимических генераторов
2.1. Основы термодинамики топливных элементов
2.2. Топливные элементы с щелочным электролитом
2.2.1. Принцип работы щелочных топливных элементов
2.2.2. Разновидности электролитов и электродов в щелочных топливных элементах
2.2.3. Зарубежные воздухонезависимые энергоустановки на основе щелочных топливных элементов
2.2.4. Отечественные воздухонезависимые энергоустановки на топливных элементах со щелочным электролитом
2.3. Топливные элементы с твердополимерным электролитом
2.3.1. Принцип работы твердополимерных топливных элементов
3. Энергетические установки морских подводных объектов, использующих электрохимическое преобразование энергии
3.1. Общие сведения об энергетических установках с ЭХГ
3.2. Вариант атомной подводной лодки с регенеративным ЭХГ
3.3. Регенеративные водородно-кислородные топливные элементы
3.4. Классификация и схема энергетической установки с водородно-кислородным регенеративным топливным элементом
3.5. Концепция размещения электрохимической энергоустановки на базе топливных элементов в энергоотсеке АНПА
3.6. Большой необитаемый подводный аппарат (БНПА) разработки АО «ЦКБ «Лазурит»
4. Характеристики работы электрохимического генератора в составе АНПА
4.1. Краткое описание математической модели требуемой энергоемкости ЭХГ
4.2. Расчетные исследования показателей ЭХГ в функции параметров АНПА
4.3. Имитационное моделирование работы ЭХГ
4.4. Расчетные исследования энергоотсека с ЭХГ для АНПА
5. Гибридные энергетические установки автономных необитаемых подводных аппаратов
5.1. Предпосылки к внедрению гибридных энергетических установок на АНПА
5.2. Структурная схема гибридной системы электропитания АНПА-ПА
5.3. Особенности работы гибридной системы электропитания АНПА-ПА
5.4. Методика расчета энергоемкости установки АНПА-ПА
5.4.1. Расчетные исследования показателей ЭУ с ЭХГ в функции параметров АНПА
5.5. Методика расчета гибридной энергоустановки АНПА-ПА
6. Системы хранения водорода в свободном виде (газообразном и криогенном)
6.1. Выбор типа реагентов в системах хранения воздухонезависимых энергоустановок с ЭХГ морских подводных объектов
6.2. Хранение газообразного водорода
6.3. Микробаллонная система хранения водорода
6.4. Криогенное хранение водорода
7. Системы хранения водорода в связанном состоянии
7.1. Система генерации водорода из метанола
7.2. Система генерации водорода из боргидрида натрия
7.2.1. Определение концентраций твердых частиц в воде при работе энергоустановки на боргидриде натрия
7.2.2. Экспериментальное определение концентрации примесей в морской воде
7.3. Система генерации водорода из аммиака
7.4. Системы генерации водорода из гидридов металлов
7.4.1. Режимы работы интерметаллидного накопителя
7.4.1.1. Определение характеристик интерметаллидного слоя при тепловых воздействиях
7.4.1.2. Описание термосорбционных процессов при взаимодействии интерметаллидного соединения с водородом
7.4.1.3. Расчетный анализ режимов работы интерметаллидного аккумулятора водорода
7.4.1.4. Исследование динамических режимов работы системы хранения с интерметаллидным накопителем водорода
7.5. Система получения водорода из дизельного топлива
7.5.1. Определение возможности вымораживания двуокиси углерода в воздухонезависимой энергоустановке с ЭХГ
7.5.1.1. Моделирование процессов охлаждения и замораживания
7.5.1.2. Исходные зависимости для расчета процесса вымораживания двуокиси углерода
7.5.1.3. Результаты расчета процесса вымораживания двуокиси углерода
7.5.2. Определение возможности растворения двуокиси углерода в абсорбере
7.5.2.1. Модели и методы расчета тепломассообменных процессов в абсорберах
7.5.2.2. Дифференциальный подход к расчету тепломассообменных аппаратов
7.5.2.3. Интегральный подход к расчету тепломассообменных аппаратов
7.5.2.4. Ячеечный подход к расчету тепломассообменных аппаратов
7.5.3. Основы инженерного расчета абсорберов и сатураторов
7.5.3.1. Методика расчета абсорберов
7.5.3.2. Цифровой двойник сатуратора системы очистки газа
7.5.4. Упрощенная имитационная модель топливного процессора в составе воздухонезависимых энергетических установок
7.5.5. Определение характеристик каталитического реактора топливного процессора
8. Процесс отвода теплоты и воды от батареи топливных элементов водородно-кислородного ЭХГ
8.1. Теоретические основы расчета теплового баланса энергоустановки на основе ЭХГ для МПО
8.2. Использование «внутреннего» метода энергетического баланса для нахождения характеристик тепловых процессов в энергоотсеке АНПА
8.2.1. Определение количества теплоты, выходящей в энергоотсек с БТЭ
8.2.2. Расчет теплопередачи через корпус отсека с БТЭ к забортной воде при движении АНПА
8.2.3. Расчет площади поверхности корпуса отсека с БТЭ в режиме «зависания» при естественной конвекции забортной воды
8.3. Расчет энергетического баланса рециркуляционной трассы пароводородной смеси энергоустановки с ЭХГ АНПА
8.3.1. Определение характеристик рециркуляционной пароводородной смеси
8.3.2. Определение коэффициентов теплоотдачи теплообменника-конденсатора со стороны пароводородной смеси
8.3.3. Теплопередача от пароводородной смеси к забортной воде
8.3.4. Исходные положения к разработке алгоритма энергетического расчета
8.4. Тепловой расчет энергетического отсека с ЭХГ при «зависании» АНПА
8.5. Результаты расчета энергетического (теплового) баланса энергоустановки на основе ЭХГ для АНПА
8.6. Определение объема емкости для хранения конденсата в теплообменнике-конденсаторе
8.7. Основные показатели работы системы термостатирования
8.7.1. Исходные теоретические положения
8.7.1.1. Струйное разбавление
8.7.1.2. Распределение осредненной скорости в осесимметричной затопленной струе
8.7.1.3. Диффузионное разбавление
8.7.1.4. Определение необходимой величины кратности разбавления
8.7.1.5. Расчеты температуры забортной воды при сбросе из трассы системы термостатирования ВНЭУ НАПЛ охлаждающей воды
9. Физические процессы, определяющие поведение газового пузыря в забортной воде
9.1. Особенности поведения газового пузыря в жидкости
9.2. Движение больших пузырей газа в жидкости
9.3. Физические основы охлаждения газовых пузырей в забортной воде
9.4. Физическое описание растворения пузырей газа в забортной воде
9.5. Теоретическое определение скорости растворения газа из пузырей
9.6. Процесс растворения газового пузыря, взвешенного в турбулентном потоке жидкости
9.7. Упрощенный анализ процесса растворения газового пузыря в забортной воде
10. Определение скорости всплытия газового пузыря и глубины, на которой происходит его полное растворение
10.1. Скорость всплытия одиночного газового пузыря в неподвижной жидкости
10.2. Решение задачи взаимодействия газового пузыря и окружающей его жидкости численным методом
10.3. Движение пузырей больших размеров
10.4. Дробление пузырей
10.5. Определение скоростей всплытия газовых пузырей при подъемном движении забортной воды
10.6. Определение скоростей всплытия газовых пузырей при опускном движении забортной воды
10.7. Расчет теплофизических и кинетических параметров затопленной двухфазной струи
11. Алгоритмы управления оборудованием топливного процессора воздухонезависимой энергетической установки
11.1. Алгоритмы функционирования регулятора давления в топливном процессоре воздухонезависимой энергетической установки
11.1.1. Выбор структуры и настроечных параметров регулятора давления
11.2. Алгоритмы управления процессом очистки рабочего газа от углекислого газа
11.2.1. Сравнительный анализ алгоритмов управления процессом очистки рабочего газа
11.2.2. Задача управления подачей воды в абсорбер посредством регулятора расхода с заданием, формируемым по параметрам внешней воды
11.2.3. Задача управления сливом газо-водяной смеси из абсорбера посредством регулятора постоянного давления
11.2.4. Управление сливом воды посредством регулятора уровня. Задача с использованием аналогового регулятора уровня
11.2.5. Задача с использованием дискретного регулятора уровня
11.3. Математическое моделирование работы системы очистки рабочего газа от углекислого газа
11.3.1. Моделирование работы насоса переменной производительности и электропривода
11.3.2. Моделирование работы регулирующих клапанов
11.3.3. Моделирование работы абсорбера
11.4. Имитационная модель блока предварительной очистки газов
11.4.1. Основные уравнения, используемые в процессе моделирования блока предварительной очистки газов
11.5. Схема локальной системы управления блоком предварительной очистки газа и алгоритм ее функционирования
11.5.1. Выбор схемы локальной системы управления БПО и алгоритмов ее функционирования
11.5.2. Разработка имитационной модели локальной системы управления блоком предварительной очистки газа
11.6. Исследование динамики совместной работы блока предварительной очистки газа с локальной системой управления на режимах с давлением внешней воды, близким к давлению в БПО
11.6.1. Моделирование и исследование динамики совместной работы БПО и ЛСУ при маневрировании
11.7. Алгоритмы управления сливом воды с целью поддержания уровня воды в абсорбере посредством регулятора давления
11.7.1. Задача управления сливом воды посредством регулятора давления с использованием ограничительных регуляторов уровня и коррекцией сигнала задания регулятору давления по сигналам от ограничительных регуляторов
11.8. Задачи управления сливом и подачей воды в абсорбер с целью его безотказной работы
11.8.1. Задача управления сливом воды регулятором постоянного давления. Отбор рабочего газа корректируется по уровню воды в абсорбере
11.8.2. Задача управления подачей воды в абсорбер посредством регулятора расхода с заданием, корректируемым по параметрам воды в абсорбере. Управление сливом воды с помощью регулятора уровня
11.9. Задача управления системой очистки рабочего газа с использованием электронасоса с нерегулируемой производительностью
11.9.1. Исходные уравнения к задаче управления системой очистки рабочего газа с нерегулируемым насосом и результаты расчета
Заключение
Список литературы
Список сокращений и условных обозначений