УДК 532.542.2: 544.6.076
М. Д. Д и е в , Д. Н. И л ь м о в,
A. П. К у б ы ш к и н
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ
В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ ВОДЫ В УСЛОВИЯХ
МИКРОГРАВИТАЦИИ
На основе численного моделирования проведено исследование гидро-
динамических особенностей течения воды в гидравлическом трак-
те твердополимерного электролизера в условиях микрогравитации.
Изучены пространственная структура течения и величины основ-
ных гидродинамических параметров в системе каналов электро-
лизера. Полученные данные являются исходными для дальнейшего
изучения процессов массопереноса, в том числе связанных с двух-
фазностью реального течения.
Ключевые слова
:
электролиз, получение кислорода, ламинарное течение,
массообмен, микрогравитация.
В настоящее время электролиз воды — это основнойспособ снаб-
жения кислородом экипажейкосмических аппаратов. Наиболее пер-
спективными являются электролизные установки на основе исполь-
зования твердополимерных ионообменных мембран. Создание такой
установки для кислородообеспечения в условиях космоса нуждается
в анализе особенностеймассообменных процессов при микрограви-
тации. В настоящейработе рассматривается электролизер с твердопо-
лимерноймембраной.
Электролизер состоит из секцийили ячеек, собранных в блок. Каж-
дая секция содержит два электрода с расположенноймежду ними ио-
нообменноймембраной. Электроды представляют собойпластины из
пористого металла. С внешних сторон электродов расположены щеле-
видные полости для подачи воды и выведения газов. Внешние поверх-
ности электродов являются проницаемыми стенками этих полостей. В
межэлектродном пространстве расположены электропроводящие ме-
таллические вставки, передающие механическую нагрузку. Вода по-
дается в одну из полостей, в нашем случае в катодную полость. Элек-
трохимические реакции протекают на границах между электродами и
мембраной. Образующиеся газообразные продукты разложения воды
(кислород и водород) эвакуируются через поры электродов в полости
и затем удаляются из электролизера. Подводящие и отводящие коллек-
торные каналы пронизывают блок перпендикулярно секциям и соеди-
нены с межэлектродными полостями небольшими прорезями. Таким
образом, гидравлическийтракт системы состоит из межэлектродных
полостей, соединенных через прорези с подводящими (отводящими)
каналами коллекторов.
Процессы массопереноса в гидравлическом тракте электролизе-
ра определяют подвод исходного вещества (воды) и отвод продукта
38 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 3
