Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,682

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОГО РАЗГОНА В НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРАХ

Кукоз Ф.И., Галушкина Н.Н.

Явление теплового разгона довольно часто встречается в никель-кадмиевых батареях, стоящих в буферном режиме в современных самолетах. Тем не менее, природа данного явления до сих пор недостаточно изучена, не ясны причины и источники такого мощного выделения энергии в результате теплового разгона, которое вызывает резкое повышение температуры внутри аккумулятора до высоких значений, что, в свою очередь, приводит к прогоранию сепаратора между пластинами и вскипанию электролита.

В данной работе предлагается модель теплового разгона на основании экспериментальных данных из работы [1]. В модели мы не будем учитывать рассеивание тепла в межэлектродное пространство, то есть будем учитывать только движение тепла по телу электродов. Это оправдано на первом шаге, так как теплопроводность материала электродов намного выше теплопроводности воды. Следовательно, наша задача двухмерная. За начало отсчета возьмем точку замыкания электродов через дендрит. Кроме того, мы будем считать, что все свойства электродов изотропные. Таким образом, наша задача будет симметричной относительно точки замыкания электродов. В соответствии с этим воспользуемся полярной системой координат, тогда уравнение, описывающее тепловой разгон примет вид [1]:

                           (1)

При достаточно больших значениях R можно пренебречь первым слагаемым справа в уравнении (1), в этом случае получаем стандартное уравнение Бюргерса [2]:

.                                         (2)

Найдем решение уравнения (2) при граничных условиях

                                                      (3)

Получим

.           (4)

Решение уравнения (4) представляет собой движение температурного фронта по радиусу от точки замыкания электродов. Причем движение температурного фронта задается уравнением

R = T0×A×t + C,                                            (5)

где С - константа.

Следовательно, температурный фронт движется по радиусу от точки замыкания с постоянной скоростью, равной:

v = T0×A.                                                    (6)

Таким образом, предложенная модель качественно правильно описывает процесс теплового разгона и может быть использована как основа для последующих теоретических и экспериментальных исследований.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Галушкин Д.Н., Румянцев К.Е., Галушкин Н.Е. Исследование нестационарных процессов в щелочных аккумуляторах //Электрохимическая энергетика. – Шахты: ЮРГУЭС, 2001. – 112 с.

2. Додд Р., Эйлбек Дж., Гиббон Дж. Солитоны и нелинейные волновые уравнения.-М.: Мир, 1988.-695 с.


Библиографическая ссылка

Кукоз Ф.И., Галушкина Н.Н. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОГО РАЗГОНА В НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРАХ // Современные проблемы науки и образования. – 2006. – № 6.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=653 (дата обращения: 13.12.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252