Работа выполнена качественно, с учетом всех пожеланий
Информация о работе
Подробнее о работе
Моделирование электрического поля в объеме электролита и расчет параметров ионисторов
- 100 страниц
- 2015 год
- 386 просмотров
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
Современная наука и техника широко использует перезаряжаемые источники электрического тока. Поэтому очень актуальной в настоящее время является проблема создания источников тока с высокой удельной энергией и мощностью. К перезаряжаемым накопителям и источникам тока относят электрические конденсаторы и так называемые вторичные химические источники тока, т.е. аккумуляторы.
Энергонакопительные конденсаторы с двойным электрическим слоем на основе жидких электролитов созданы в конце 60-х годов, а конденсаторы с двойным электрическим слоем на основе твердого электролита (ионисторы) созданы в начале 70-х годов; промышленное производство этого типа конденсаторов организовано в начале 80-х годов.
По электрическим параметрам и функциям конденсаторы с двойным электрическим слоем относят к классу приборов, занимающих промежуточное положение между аккумуляторами и электрическими конденсаторами.
Конденсаторы с двойным электрическим слоем на основе твердого электролита (ионисторы) разрабатывают и применяют до настоящего времени, несмотря на относительно низкую (в сравнении с другими типами накопителей энергии) удельную энергоёмкость и высокую стоимость.
Обработка растворов магнитными и электрическими полями является одним из перспективных направлений прикладной электрической химии. Значительная часть работ в этой области преимущественно относится к исследованию влияния протекающего в растворе электрического тока. В исследуется воздействие стороннего магнитного поля на движущийся раствор электролита, приводящее к возникновению в растворе циркулирующих ионных токов и плотного ионного, т.е. двойного электрического слоя.
Исследования воздействия стороннего статического электрического поля на свойства объема электролита осуществлялись в меньшей степени. Это, в частности, объясняется существованием теории ДЭС, согласно которой стороннее статическое электрическое поле проникает в слой электролита на расстояние порядка дебаевского радиуса.
В данной дипломной работе будет рассматриваться задача расчёта ЭМП и диффузии в конечном объёме электролита.
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1 Общие сведения о перезаряжаемых источниках электрического тока 9
1.2 Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы) 11
1.2.1 История создания конденсаторов с двойным электрическим слоем (ионисторов) 11
1.2.2 Общее представление о строении двойного электрического слоя 15
1.2.2.1 Уравнение Пуассона – Больцмана и его решение 15
1.2.2.2 Уравнение электродиффузии Нернста-Планка 20
1.2.3 Принципы функционирования ионисторов 22
1.3 Типы ионисторов 31
1.3.1 Твердотельные ионисторы. Электролит, используемый в твердотельных ионисторах 32
1.3.2 Материалы для создания катодов твёрдотельных ионисторов 33
1.3.3 Материалы для создания анодов твердотельных ионисторов 34
2. РАСЧЕТ ЭМП ИОНИСТОРА 36
2.1 Постановка задачи расчета эмп ионистора 36
2.2 Решение системы 40
2.3 Численная реализация и результаты расчетов 42
2.3.1 Метод конечных разностей 42
2.3.2 Применение метода 48
2.3.3 Модельный расчет 53
3 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 56
3.1 Анализ опасных и вредных факторов при эксплуатации лабораторной установки для электролиза 56
3.1.1 Идентификация возможных опасностей и вредностей 56
3.1.2 Опасность поражения электрическим током 56
3.1.3 Химический фактор 62
3.1.4 Освещение в помещениях 62
3.1.5 Микроклимат в учебных помещениях 65
3.1.7 Шум и вибрация 66
3.2 Разработка технических и организационных мер по уменьшению влияния опасностей и вредностей на организм человека 67
3.2.1 Расчет искусственного освещения 69
3.2.2. Защита от шума 71
3.3 Чрезвычайные ситуации 73
4 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 79
4.1 Технико-экономическое обоснование необходимости разработки программы для расчета ёмкости двойного слоя ионистора 79
4.2 Оценка трудоемкости разработки программного модуля 80
4.2.1 Календарное планирование 83
4.2.2 Стоимостная оценка проекта 85
4.2.3 Формирование цены разработки 91
4.3 Оценка научно-технической результативности инженерных решений задачи 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 96
В данной дипломной работе была поставлена краевая задача для расчёта ЭМП и диффузии в конечном объёме электролита.
Также была разработана программа для решения задачи методом конечных разностей на языке программирования высокого уровня Microsoft Visual Studio C# 2008 Express Edition.
Был решен ряд тестовых задач для проверки корректности работы программы. Численное решение, полученное с помощью полученного алгоритма сравнивалось с аналитическим решением. Расхождение результатов составляет примерно 10%.
Результаты проведенных исследований и вычислений могут применяться при расчетах электротехнических устройств с перекрывающимися ДЭС, например, суперконденсаторов (ионисторов).
В разделе безопасности жизнедеятельности рассматриваются вопросы защиты от вредного воздействия на человека при работе с лабораторной установкой, а также возможные чрезвычайные ситуации и способы защиты от них.
В экономической части сделана оценка затрат труда на разработку программного модуля, оценка затрат машинного времени на расчёты, программирование и отладку, оценка научно-технической результативности инженерных решений, произведён расчёт себестоимости машиночаса, расчёт единовременных затрат на разработку программного модуля.
В.Т. Ренне. Электрические конденсаторы. Госэнергоиздат, 1959 г.
2. А. Burke. (University of California-Devis) Key Issues for the Implementation and Marketing of Ultracapacitors in Vehicle Applications. 14th ISDLC.
3. Кузнецов В.П. и др. Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): разработка и производство. Ж. Компоненты и технологии, №6, 2005 г.
4. Кузнецов В.П. и др. Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): новые разработки. Ж. Электрическое питание, №2, 2006 г.
5. B.E. Conway. (University of Ottawa, Canada). Pseudocapacitanse; its Nature and Relation to Double Layer Capacitance of Electrochemical Capacitors. 14th ISDLC.
6. В.П. Кузнецов и др. Ионисторы - электрохимические твердотельные элементы. Электронная промышленность, №8, 1975, с. 42-44.
7. Укше Е.А., Букун Н.Г. Твердые электролиты / Е.А. Укше. - М.: Наука, 1977. - 175 с.
8. Гуревич Ю.Я. Твердые электролиты / Ю.Я. Гуревич. - М.: Наука, 1986. - 176 с.
9. Кузнецов В.П. и др. Разработка и исследование ионисторов на твердом электролите RbAg4I5. - Технический отчет по НИР «Барьер-73», 1974, № гос. Рег. У05501.
10. П. Саймон, Ю. Гогоци. Материалы для электрохимических конденсаторов. Nature Materials, 2008, vol 7.
11. Кузнецов В.П., Компан М.Е. Ёмкостные характеристики нанопористых углеродных материалов в ионисторах на основе твердого электролита RbAg4I5. Ж. Электрохимия, 2009, том 45, №5, с. 574-577
12. Рычагов А.Ю. Физико-химические свойства электродов на основе высокодисперсного углерода в условиях работы электрохимических конденсаторов: диссертация на соискание ученой степени кандидата наук: 02.00.05 / Рычагов А.Ю. - М., 2008. - 252 с.: ил. РГБ ОД.
13. Дьячков П.И. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применение. - М.: Биком, 2006. - 293 с.
14. Морозов С.В., Новоселов К.С., Гейм А.К. «Электронный транспорт в графене» УФН 178 776-780 (2008)
15. Дамаскин Б.В., Петрий О.А. Электрохимия. - М.: Высш. шк., 1987. - 295 с.
16. Некрасов С.А. Биофизическая аномалия, вызванная присутствием стороннего электростатического поля./ Научное обозрение. № 4, 2012.
17. Некрасов С.А. Моделирование массо- и электропереноса в потоке электролита при воздействии магнитного поля // Изв. вузов. Электромеханика. - 2003. - № 2. - С. 22-24.
18. Некрасов С.А. Ионный перенос в потоке электролита при воздействии магнитного поля // Изв. РАН Электрохимия. - 2012- № 12.
19. Некрасов С.А. Расчет электростатического поля в конечном объеме водного раствора// Изв. вузов. Электромеханика. - 2012. - №1.С. 7-11.
20. Некрасов С.А. Расчет электростатического поля в объеме водного раствора.// Журнал физической химии (РАН), 2012, том 86, № 11, с. 1 – 5.
21. Nekrasov S.A. Calculating the Electrostatic Field in the Bulk of an Aqueous Solution // Russian Journal of Physical Chemistry A, 2012, Vol. 86, No. 11, pp. 1730–1733.
22. Некрасов С.А. Исследование электрического поля в аквариуме с водой, находящимся между обкладками конденсатора // Журнал Электричество. - 2012. - №1.С. 7-11.
23. Бахвалов Ю.А. Математическое моделирование: учеб. пособие для вузов / Юж. – Рос. гос. техн. ун–т./Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. – 132с.
24. Самарский А.А., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений / М.: Наука, главная редакция физико-математической литературы, 1978. – 592с.
25. Пирумов У.Г. Численные методы: учеб. пособие / М.: изд-во МАИ, 1998. – 188с.
26. Долин П.А. основы техники безопасности в электроустановках: учебное пособие для вузов. – М.: Знак, 2000. – 440с.
27. Охрана труда в электроустановках /Под ред. Б. А. Князевского.– М.: Энергоатомиздат, 1983.– 335 с.
28. Шуцкий С.В., Сельницын Р.С., Cидоров А.Ф., Ситчихин Н.А. Обобщенный показатель опасности несинусоидальных токов. Изв вузов. Энергетика, 1989.№12.
29. http://www.kornienko-ev.ru/BCYD/page232/page381/index.html – Безопасность жизнедеятельности.
30. СП 52.13330.2011. Естественное и искусственное освещение. Актуальная редакция СНиП 23-05-95*.– М.: Мин. регионального развития РФ, 2011.– 70 с.
31. ГОСТ 12.1.038 – 82. ССБТ. Электробезопасность. Предельно допусти мые значения напряжений прикосновения и токов.– 7 с.
32. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем.–4–е изд. Перераб. И доп.—М.: Энергоиздат. 1986–480с.
33. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы». Москва 2003.
34. ГОСТ 12.1.003-83(1999) «ССБТ Шум. Общие требования безопасности»
35. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. – 7 – е изд., переаб. И доп. – М.: энергоатомиздат, 2002 – 222с.
36. Нормы пожарной безопасности НПБ 105-03 "Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности"
37. Справочная книга для проектирования электрического освещения / под редакцией Г. М. Кнорринга. Ленинград, 1976.
38. Справочная книга по светотехнике / под редакцией Ю. Б. Айзенберга. Москва, 1983.
39. http://bgd.alpud.ru/_private/Svet_pr/Raschet_6/IV_6_Raёschet_isk.htm
– Безопасность жизнедеятельности
40. ГОСТ 12.1.019-2009 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты».
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
