Дзякуй за наведванне Nature.com.Вы выкарыстоўваеце версію браўзера з абмежаванай падтрымкай CSS.Для найлепшага вопыту мы рэкамендуем вам выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer).Акрамя таго, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стыляў і JavaScript.
Адлюстроўвае карусель з трох слайдаў адначасова.Выкарыстоўвайце кнопкі «Папярэдні» і «Наступны», каб перамяшчацца па трох слайдах адначасова, або выкарыстоўвайце кнопкі паўзунка ў канцы, каб перамяшчацца па трох слайдах адначасова.
Гідрыды металаў (МГ) прызнаны адной з найбольш прыдатных груп матэрыялаў для захоўвання вадароду з-за іх вялікай ёмістасці для захоўвання вадароду, нізкага працоўнага ціску і высокай бяспекі.Аднак іх млявая кінетыка паглынання вадароду значна зніжае прадукцыйнасць захоўвання.Хутчэйшы адвод цяпла з назапашвальніка MH можа адыграць важную ролю ў павышэнні хуткасці паглынання вадароду, што прывядзе да паляпшэння прадукцыйнасці назапашвання.У сувязі з гэтым, гэта даследаванне было накіравана на паляпшэнне характарыстык цеплааддачы, каб станоўча паўплываць на хуткасць паглынання вадароду сістэмай захоўвання MH.Новая паўцыліндрычная спіраль была ўпершыню распрацавана і аптымізавана для захоўвання вадароду і ўключана ў якасці ўнутранага паветранага цеплаабменніка (HTF).Грунтуючыся на розных памерах кроку, эфект новай канфігурацыі цеплаабменніка аналізуецца і параўноўваецца са звычайнай геаметрыяй спіральнай змеявіка.Акрамя таго, для атрымання аптымальных значэнняў былі лікавана даследаваны працоўныя параметры захоўвання МГ і ГТП.Для лікавага мадэлявання выкарыстоўваецца ANSYS Fluent 2020 R2.Вынікі гэтага даследавання паказваюць, што прадукцыйнасць рэзервуара для захоўвання MH можа быць значна палепшана пры выкарыстанні паўцыліндрычнага змеявіка цеплаабменніка (SCHE).У параўнанні са звычайнымі спіральнымі цеплаабменнікамі працягласць паглынання вадароду скарачаецца на 59%.Найменшая адлегласць паміж шпулькамі SCHE прывяла да скарачэння часу паглынання на 61%.Што датычыцца працоўных параметраў захоўвання МГ з выкарыстаннем ТВЭ, то ўсе выбраныя параметры прыводзяць да значнага паляпшэння працэсу паглынання вадароду, асабліва тэмпературы на ўваходзе ў ВТВ.
Адбываецца глабальны пераход ад энергіі, заснаванай на выкапнёвым паліве, да аднаўляльных крыніц энергіі.Паколькі многія віды аднаўляльнай энергіі забяспечваюць энергію дынамічна, захоўванне энергіі неабходна для балансавання нагрузкі.Назапашванне энергіі на аснове вадароду прыцягнула вялікую ўвагу для гэтай мэты, асабліва таму, што вадарод можа быць выкарыстаны ў якасці «зялёнага» альтэрнатыўнага паліва і энерганосьбіта дзякуючы сваім уласцівасцям і партатыўнасці.Акрамя таго, вадарод таксама прапануе больш высокае ўтрыманне энергіі на адзінку масы ў параўнанні з выкапнёвым палівам2.Існуе чатыры асноўных тыпу захоўвання вадароднай энергіі: захоўванне сціснутага газу, падземнае захоўванне, захоўванне вадкасці і захоўванне цвёрдага рэчыва.Сціснуты вадарод - гэта асноўны тып, які выкарыстоўваецца ў аўтамабілях на паліўных элементах, такіх як аўтобусы і пагрузчыкі.Аднак гэта сховішча забяспечвае нізкую насыпную шчыльнасць вадароду (прыкладна 0,089 кг/м3) і мае праблемы з бяспекай, звязаныя з высокім працоўным ціскам3.На аснове працэсу пераўтварэння пры нізкіх тэмпературы і ціску навакольнага асяроддзя сховішча вадкасці будзе захоўваць вадарод у вадкай форме.Аднак пры звадкаванні губляецца каля 40% энергіі.Акрамя таго, вядома, што гэтая тэхналогія больш энергаёмістая і працаёмкая ў параўнанні з тэхналогіямі цвёрдацельнага захоўвання4.Захоўванне ў цвёрдых рэчывах - гэта жыццяздольны варыянт для вадароднай эканомікі, якая захоўвае вадарод шляхам уключэння вадароду ў цвёрдыя матэрыялы шляхам паглынання і вызвалення вадароду праз дэсорбцыю.Гідрыд металу (МГ), тэхналогія захоўвання цвёрдых матэрыялаў, у апошні час выклікае цікавасць у прымяненні паліўных элементаў з-за высокай ёмістасці вадароду, нізкага працоўнага ціску і нізкай кошту ў параўнанні з захоўваннем вадкасці, і падыходзіць для стацыянарных і мабільных прымянення6,7 У акрамя таго, матэрыялы MH таксама забяспечваюць такія ўласцівасці бяспекі, як эфектыўнае захоўванне вялікай ёмістасці8.Аднак існуе праблема, якая абмяжоўвае прадукцыйнасць МГ: нізкая цеплаправоднасць рэактара МГ прыводзіць да павольнага паглынання і дэсорбцыі вадароду.
Правільны цеплаабмен падчас экзатэрмічных і эндатэрмічных рэакцый з'яўляецца ключом да паляпшэння прадукцыйнасці рэактараў MH.Для працэсу загрузкі вадароду выпрацаванае цяпло павінна быць выдалена з рэактара, каб кантраляваць паток загрузкі вадароду з жаданай хуткасцю з максімальнай ёмістасцю захоўвання.Замест гэтага патрабуецца цяпло, каб павялічыць хуткасць вылучэння вадароду падчас разраду.Каб палепшыць прадукцыйнасць цепла- і масаабмену, многія даследчыкі вывучалі канструкцыю і аптымізацыю на аснове шматлікіх фактараў, такіх як працоўныя параметры, структура MG і аптымізацыя MG11.Аптымізацыя MG можа быць зроблена шляхам дадання матэрыялаў з высокай цеплаправоднасцю, такіх як пенапласт, да слаёў MG 12,13.Такім чынам, эфектыўную цеплаправоднасць можна павялічыць з 0,1 да 2 Вт/мК10.Аднак даданне цвёрдых матэрыялаў значна зніжае магутнасць рэактара MN.Што тычыцца працоўных параметраў, паляпшэнняў можна дасягнуць шляхам аптымізацыі пачатковых умоў працы пласта MG і цепланосбіта (HTF).Канструкцыю МГ можна аптымізаваць за кошт геаметрыі рэактара і канструкцыі цеплаабменніка.Што тычыцца канфігурацыі цеплаабменніка рэактара MH, метады можна падзяліць на два тыпу.Гэта ўнутраныя цеплаабменнікі, убудаваныя ў пласт MO, і знешнія цеплаабменнікі, якія пакрываюць пласт MO, такія як рэбры, кашулі астуджэння і вадзяныя ванны.Што датычыцца вонкавага цеплаабменніка, Kaplan16 прааналізаваў працу рэактара MH з выкарыстаннем астуджальнай вады ў якасці кашулі для зніжэння тэмпературы ўнутры рэактара.Вынікі параўноўвалі з рэактарам з 22 круглымі рэбрамі і іншым рэактарам, астуджаным натуральнай канвекцыяй.Яны сцвярджаюць, што наяўнасць кашулі астуджэння істотна зніжае тэмпературу MH, тым самым павялічваючы хуткасць паглынання.Лікавыя даследаванні рэактара MH з вадзяной рубашкай, праведзеныя Пацілам і Гопалам17, паказалі, што ціск падачы вадароду і тэмпература HTF з'яўляюцца ключавымі параметрамі, якія ўплываюць на хуткасць паглынання і дэсорбцыі вадароду.
Павелічэнне плошчы цеплаабмену шляхам дадання рэбер і цеплаабменнікаў, убудаваных у MH, з'яўляецца ключом да паляпшэння прадукцыйнасці цепла- і масаабмену і, такім чынам, прадукцыйнасці захоўвання MH18.Для цыркуляцыі цепланосбіта ў рэактары MH19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 было распрацавана некалькі ўнутраных канфігурацый цеплаабменніка (прамая труба і спіральны змеявік).Выкарыстоўваючы ўнутраны цеплаабменнік, астуджальная або награвальная вадкасць будзе перадаваць лакальнае цяпло ўнутры рэактара MH падчас працэсу адсорбцыі вадароду.Раджу і Кумар [27] выкарыстоўвалі некалькі прамых трубак у якасці цеплаабменнікаў, каб палепшыць характарыстыкі MG.Іх вынікі паказалі, што час паглынання скарачаецца, калі прамыя трубы выкарыстоўваюцца ў якасці цеплаабменнікаў.Акрамя таго, выкарыстанне прамых трубак скарачае час дэсорбцыі вадароду28.Больш высокая хуткасць патоку астуджальнай вадкасці павялічвае хуткасць зарадкі і разрадкі вадароду29.Аднак павелічэнне колькасці астуджальных трубак станоўча ўплывае на характарыстыкі MH, а не на хуткасць патоку астуджальнай вадкасці30,31.Раджу і інш.32 выкарыстоўвалі LaMi4.7Al0.3 у якасці матэрыялу MH для вывучэння прадукцыйнасці шматтрубных цеплаабменнікаў у рэактарах.Яны паведамілі, што працоўныя параметры аказалі істотны ўплыў на працэс паглынання, асабліва ціск падачы, а затым хуткасць патоку HTF.Аднак тэмпература паглынання апынулася менш крытычнай.
Прадукцыйнасць рэактара MH дадаткова паляпшаецца за кошт выкарыстання спіральнага цеплаабменніка з-за яго лепшай цеплааддачы ў параўнанні з прамымі трубамі.Гэта таму, што другасны цыкл можа лепш адводзіць цяпло ад рэактара25.Акрамя таго, спіральныя трубы забяспечваюць вялікую плошчу паверхні для перадачы цяпла ад пласта MH да цепланосбіта.Калі гэты метад укараняецца ўнутры рэактара, размеркаванне цеплаабменных труб таксама становіцца больш раўнамерным33.Ван і інш.34 вывучаў уплыў працягласці паглынання вадароду шляхам дадання спіральнай шпулькі ў рэактар MH.Іх вынікі паказваюць, што па меры павелічэння каэфіцыента цеплааддачы цепланосбіта час паглынання памяншаецца.Ву і інш.25 даследаваў прадукцыйнасць рэактараў MH на аснове Mg2Ni і спіральных цеплаабменнікаў.Іх лікавыя даследаванні паказалі скарачэнне часу рэакцыі.Удасканаленне механізму цеплаабмену ў рэактары МН заснавана на меншым стаўленні кроку шруб да кроку шруб і беспамерным кроку шруб.Эксперыментальнае даследаванне, праведзенае Mellouli et al.21 з выкарыстаннем спіралі ў якасці ўнутранага цеплаабменніка, паказала, што пачатковая тэмпература HTF значна ўплывае на паляпшэнне паглынання вадароду і часу дэсорбцыі.Камбінацыі розных унутраных цеплаабменнікаў былі праведзены ў некалькіх даследаваннях.Эйсапур і інш.35 вывучалі захоўванне вадароду з выкарыстаннем спіральнага цеплаабменніка з цэнтральнай зваротнай трубкай для паляпшэння працэсу паглынання вадароду.Іх вынікі паказалі, што спіральная труба і цэнтральная зваротная труба значна паляпшаюць цеплаабмен паміж цепланосбітам і МГ.Меншы крок і большы дыяметр спіральнай трубкі павялічваюць хуткасць цепла- і масаабмену.Ardahaie і інш.36 выкарыстоўвалі плоскія спіральныя трубы ў якасці цеплаабменнікаў для паляпшэння цеплаабмену ўнутры рэактара.Яны паведамілі, што працягласць паглынання была скарочана за кошт павелічэння колькасці сплясканых плоскасцей спіральных трубак.Камбінацыі розных унутраных цеплаабменнікаў былі праведзены ў некалькіх даследаваннях.Дхау і інш.37 палепшыў прадукцыйнасць MH, выкарыстоўваючы спіральны цеплаабменнік і рэбры.Іх вынікі паказваюць, што гэты метад скарачае час запаўнення вадародам у 2 разы ў параўнанні з корпусам без рэбраў.Кольцавыя рэбры аб'яднаны з трубкамі астуджэння і ўбудаваны ў рэактар MN.Вынікі гэтага даследавання паказваюць, што гэты камбінаваны метад забяспечвае больш раўнамерную цеплаперадачу ў параўнанні з рэактарам MH без рэбраў.Аднак аб'яднанне розных цеплаабменнікаў негатыўна адаб'ецца на вазе і аб'ёме рэактара MH.Wu et al.18 параўноўвалі розныя канфігурацыі цеплаабменнікаў.Сюды ўваходзяць прамыя трубкі, рэбры і спіральныя спіралі.Аўтары паведамляюць, што спіральныя змеявікі забяспечваюць лепшае паляпшэнне цепла- і масаабмену.Акрамя таго, у параўнанні з прамымі трубамі, спіральнымі трубамі і прамымі трубамі ў спалучэнні з спіральнымі трубамі двайныя змеявікі лепш уплываюць на паляпшэнне цеплааддачы.Даследаванне Sekhar et al.40 паказалі, што падобнае паляпшэнне паглынання вадароду было дасягнута з выкарыстаннем спіральнай змеявіка ў якасці ўнутранага цеплаабменніка і рэбрыстай вонкавай кашулі астуджэння.
З прыкладаў, згаданых вышэй, выкарыстанне спіральных змеявікоў у якасці ўнутраных цеплаабменнікаў забяспечвае лепшае паляпшэнне цепла- і масаабмену, чым іншыя цеплаабменнікі, асабліва прамыя трубы і рэбры.Такім чынам, мэтай гэтага даследавання было далейшае развіццё спіральнай змеявіка для паляпшэння характарыстык цеплаперадачы.Упершыню новая паўцыліндрычная шпулька была распрацавана на аснове звычайнай назапашвальнай спіральнай шпулькі MH.Чакаецца, што гэта даследаванне палепшыць прадукцыйнасць захоўвання вадароду за кошт разгляду новай канструкцыі цеплаабменніка з лепшай кампаноўкай зоны цеплаабмену, якая забяспечваецца пастаянным аб'ёмам пласта MH і труб HTF.Затым прадукцыйнасць захоўвання гэтага новага цеплаабменніка была параўнана са звычайнымі спіральнымі цеплаабменнікамі на аснове рознага кроку змеявіка.Згодна з існуючай літаратуры, умовы працы і адлегласць паміж шпулькамі з'яўляюцца асноўнымі фактарамі, якія ўплываюць на прадукцыйнасць рэактараў MH.Каб аптымізаваць канструкцыю гэтага новага цеплаабменніка, быў даследаваны ўплыў адлегласці змеявіка на час паглынання вадароду і аб'ём МН.Акрамя таго, каб зразумець ўзаемасувязь паміж новымі паўцыліндрычнымі змеявікамі і ўмовамі працы, другаснай мэтай гэтага даследавання было вывучэнне характарыстык рэактара ў адпаведнасці з рознымі дыяпазонамі працоўных параметраў і вызначэнне адпаведных значэнняў для кожнай працы рэжым.параметр.
Прадукцыйнасць вадароднага назапашвальніка энергіі ў гэтым даследаванні даследуецца на аснове дзвюх канфігурацый цеплаабменніка (у тым ліку спіральных труб у выпадках 1-3 і паўцыліндрычных труб у выпадках 4-6) і аналізу адчувальнасці працоўных параметраў.Упершыню была праверана працаздольнасць рэактара МГ з выкарыстаннем у якасці цеплаабменніка спіральнай трубы.Як алейная труба астуджальнай вадкасці, так і корпус рэактара MH зроблены з нержавеючай сталі.Варта адзначыць, што памеры рэактара МГ і дыяметр труб ГТФ ва ўсіх выпадках былі нязменнымі, а памеры кроку ГТФ вар'іраваліся.У гэтым раздзеле аналізуецца ўплыў памеру кроку шпулек HTF.Вышыня і вонкавы дыяметр рэактара складалі 110 мм і 156 мм адпаведна.Дыяметр цеплаправоднай алейнай трубы ўстаноўлены на 6 мм.Глядзіце дадатковы раздзел для атрымання падрабязнай інфармацыі аб прынцыповай схеме рэактара MH са спіральнымі трубамі і дзвюма паўцыліндрычнымі трубамі.
На мал.1а паказаны спіральны трубчасты рэактар MH і яго памеры.Усе геаметрычныя параметры прыведзены ў табл.1. Агульны аб’ём спіралі і аб’ём ЗГ роўны адпаведна 100 см3 і 2000 см3.З гэтага MH-рэактара паветра ў выглядзе HTF падавалася ў кіпры MH-рэактар знізу праз спіральную трубку, а вадарод уводзіўся з верхняй паверхні рэактара.
Характарыстыка выбраных геаметрый металагідрыдных рэактараў.а) са спіральна-трубчастым цеплаабменнікам, б) з паўцыліндрычным трубчастым цеплаабменнікам.
У другой частцы разглядаецца праца рэактара МГ, заснаванага на паўцыліндрычнай трубе ў якасці цеплаабменніка.На мал.1б паказаны рэактар MN з двума паўцыліндрычнымі трубамі і іх памеры.У табліцы 1 прыведзены ўсе геаметрычныя параметры полуцилиндрических труб, якія застаюцца нязменнымі, за выключэннем адлегласці паміж імі.Варта адзначыць, што паўцыліндрычная труба ў выпадку 4 была распрацавана з пастаянным аб'ёмам трубы HTF і сплаву MH у спіральнай трубе (варыянт 3).Што тычыцца мал.1b, паветра таксама ўводзіўся з ніжняй часткі дзвюх паўцыліндрычных трубак HTF, а вадарод - з процілеглага кірунку рэактара MH.
У сувязі з новай канструкцыяй цеплаабменніка, мэтай гэтага раздзела з'яўляецца вызначэнне адпаведных пачатковых значэнняў для працоўных параметраў рэактара MH у спалучэнні з SCHE.Ва ўсіх выпадках у якасці цепланосбіта для адводу цяпла ад рэактара выкарыстоўвалася паветра.Сярод алеяў для цеплапераносаў паветра і ваду звычайна выбіраюць у якасці алеяў для цеплапераносаў для рэактараў MH з-за іх нізкага кошту і нізкага ўздзеяння на навакольнае асяроддзе.У сувязі з высокім дыяпазонам працоўных тэмператур сплаваў на аснове магнію ў якасці цепланосбіта ў гэтым даследаванні было абранае паветра.Акрамя таго, ён таксама мае лепшыя характарыстыкі цякучасці, чым іншыя вадкія металы і расплаўленыя солі41.У табліцы 2 пералічаны ўласцівасці паветра пры тэмпературы 573 К. Для аналізу адчувальнасці ў гэтым раздзеле прымяняюцца толькі лепшыя канфігурацыі параметраў прадукцыйнасці MH-SCHE (у выпадках з 4 па 6).Ацэнкі ў гэтым раздзеле заснаваны на розных працоўных параметрах, уключаючы пачатковую тэмпературу рэактара MH, ціск загрузкі вадароду, тэмпературу на ўваходзе ў HTF і лік Рэйнальдса, разлічаны шляхам змены хуткасці HTF.Табліца 3 змяшчае ўсе працоўныя параметры, якія выкарыстоўваюцца для аналізу адчувальнасці.
У гэтым раздзеле апісаны ўсе неабходныя ўраўненні кіравання працэсам паглынання вадароду, турбулентнасці і цеплааддачы цепланосбітаў.
Каб спрасціць рашэнне рэакцыі паглынання вадароду, зроблены і прадстаўлены наступныя дапушчэнні;
Падчас паглынання цеплафізічныя ўласцівасці вадароду і гідрыдаў металаў нязменныя.
Вадарод лічыцца ідэальным газам, таму ўлічваюцца мясцовыя ўмовы цеплавой раўнавагі43,44.
дзе \({L}_{gas}\) - радыус рэзервуара, а \({L}_{heat}\) - восевая вышыня рэзервуара.Калі N менш за 0,0146, паток вадароду ў баку можна ігнараваць пры мадэляванні без істотнай памылкі.Згодна з сучаснымі даследаваннямі, N значна ніжэйшы за 0,1.Такім чынам, эфектам градыенту ціску можна занядбаць.
Ва ўсіх выпадках сценкі рэактара былі добра ізаляваны.Такім чынам, цеплаабмен 47 паміж рэактарам і навакольным асяроддзем адсутнічае.
Добра вядома, што сплавы на аснове магнію валодаюць добрымі характарыстыкамі гідрагенізацыі і высокай ёмістасцю для захоўвання вадароду да 7,6 мас.%8.З пункту гледжання прыкладанняў для захоўвання вадароду ў цвёрдым стане, гэтыя сплавы таксама вядомыя як лёгкія матэрыялы.Акрамя таго, яны валодаюць выдатнай тэрмаўстойлівасцю і добрай перапрацоўкай8.Сярод некалькіх сплаваў на аснове Mg сплаў MgNi на аснове Mg2Ni з'яўляецца адным з найбольш прыдатных варыянтаў захоўвання MH з-за ёмістасці захоўвання вадароду да 6% па масе.Сплавы Mg2Ni таксама забяспечваюць больш хуткую кінэтыку адсорбцыі і дэсорбцыі ў параўнанні са сплавам MgH48.Такім чынам, Mg2Ni быў абраны ў якасці металгідрыднага матэрыялу ў гэтым даследаванні.
Ураўненне энергіі выяўляецца як 25 на аснове цеплавога балансу паміж вадародам і гідрыдам Mg2Ni:
X — колькасць вадароду, паглынутага паверхняй металу, адзінка \(вага\%\), разлічаная з кінетычнага ўраўнення \(\frac{dX}{dt}\) падчас паглынання наступным чынам49:
дзе \({C}_{a}\) - хуткасць рэакцыі, а \({E}_{a}\) - энергія актывацыі.\({P}_{a,eq}\) — гэта раўнаважны ціск у металагідрыдным рэактары падчас працэсу паглынання, які вызначаецца ўраўненнем Вант-Гофа наступным чынам25:
Дзе \({P}_{ref}\) - эталонны ціск 0,1 МПа.\(\Delta H\) і \(\Delta S\) - энтальпія і энтрапія рэакцыі адпаведна.Уласцівасці сплаваў Mg2Ni і вадароду прадстаўлены ў табл.4. З названым спісам можна азнаёміцца ў дадатковым раздзеле.
Паток вадкасці лічыцца турбулентным, таму што яго хуткасць і лік Рэйнольдса (Re) складаюць 78,75 мс-1 і 14000 адпаведна.У гэтым даследаванні была абраная дасягальная мадэль турбулентнасці k-ε.Адзначаецца, што гэты метад забяспечвае больш высокую дакладнасць у параўнанні з іншымі метадамі k-ε, а таксама патрабуе меншага часу вылічэнняў, чым метады RNG k-ε50,51.Падрабязнасці асноўных ураўненняў для цеплапераносных вадкасцей глядзіце ў дадатковым раздзеле.
Першапачаткова тэмпературны рэжым у рэактары МН быў раўнамерным, а сярэдняя канцэнтрацыя вадароду складала 0,043.Мяркуецца, што знешняя мяжа рэактара MH добра ізаляваная.Сплавы на аснове магнію звычайна патрабуюць высокіх працоўных тэмператур рэакцыі для захоўвання і выдзялення вадароду ў рэактары.Для сплаву Mg2Ni неабходны тэмпературны дыяпазон 523–603 К для максімальнага паглынання і тэмпературны дыяпазон 573–603 К для поўнай дэсорбцыі52.Аднак эксперыментальныя даследаванні Мутукумара і інш.53 паказалі, што максімальная ёмістасць Mg2Ni для захоўвання вадароду можа быць дасягнута пры працоўнай тэмпературы 573 К, што адпавядае яго тэарэтычнай ёмістасці.Такім чынам, тэмпература 573 K была абраная ў якасці пачатковай тэмпературы рэактара MN у гэтым даследаванні.
Стварыце розныя памеры сеткі для праверкі і надзейных вынікаў.На мал.2 паказвае сярэднюю тэмпературу ў выбраных месцах працэсу паглынання вадароду з чатырох розных элементаў.Варта адзначыць, што толькі адзін выпадак кожнай канфігурацыі выбіраецца для праверкі незалежнасці ад сеткі з-за падобнай геаметрыі.Такі ж метад стварэння сеткі прымяняецца і ў іншых выпадках.Таму выбірайце варыянт 1 для спіральнай трубы і варыянт 4 для паўцыліндрычнай трубы.На мал.2а, б паказана сярэдняя тэмпература ў рэактары для варыянтаў 1 і 4 адпаведна.Тры выбраныя месцы ўяўляюць сабой контуры тэмпературы пласта ў верхняй, сярэдняй і ніжняй частцы рэактара.На аснове контураў тэмпературы ў выбраных месцах сярэдняя тэмпература становіцца стабільнай і паказвае невялікія змены ў нумарах элементаў 428 891 і 430 599 для выпадкаў 1 і 4 адпаведна.Такім чынам, гэтыя памеры сеткі былі выбраны для далейшых разлікаў.Падрабязная інфармацыя аб сярэдняй тэмпературы пласта для працэсу паглынання вадароду для розных памераў вочак і паслядоўна ўдакладненых сетак для абодвух выпадкаў прыведзена ў дадатковым раздзеле.
Сярэдняя тэмпература пласта ў выбраных кропках працэсу паглынання вадароду ў металагідрыдным рэактары з рознымі нумарамі сеткі.(a) Сярэдняя тэмпература ў выбраных месцах для выпадку 1 і (b) Сярэдняя тэмпература ў выбраных месцах для выпадку 4.
Металгідрыдны рэактар на аснове Mg у гэтым даследаванні быў пратэставаны на аснове эксперыментальных вынікаў Мутукумара і інш.53.У сваім даследаванні яны выкарыстоўвалі сплаў Mg2Ni для захоўвання вадароду ў трубах з нержавеючай сталі.Медныя рэбры выкарыстоўваюцца для паляпшэння цеплаабмену ўнутры рэактара.На мал.3а паказвае параўнанне сярэдняй тэмпературы пласта працэсу паглынання паміж эксперыментальным даследаваннем і гэтым даследаваннем.Умовы працы, абраныя для гэтага эксперыменту: пачатковая тэмпература MG 573 К і ціск на ўваходзе 2 МПа.З мал.3а можна выразна паказаць, што гэты эксперыментальны вынік добра ўзгадняецца з цяперашнім адносна сярэдняй тэмпературы пласта.
Праверка мадэлі.(a) Праверка кода металгідрыднага рэактара Mg2Ni шляхам параўнання бягучага даследавання з эксперыментальнай працай Muthukumar et al.52 і (b) праверка мадэлі турбулентнага патоку спіральнай трубы шляхам параўнання бягучага даследавання з даследаваннем Kumar et al. .Даследаванне.54.
Каб праверыць мадэль турбулентнасці, вынікі гэтага даследавання былі параўнаны з эксперыментальнымі вынікамі Кумара і інш.54, каб пацвердзіць правільнасць абранай мадэлі турбулентнасці.Кумар і інш.54 вывучалі турбулентны паток у спіральным цеплаабменніку тыпу "труба ў трубе".Вада выкарыстоўваецца як гарачая і халодная вадкасці, якія ўпырскваюцца з процілеглых бакоў.Тэмпературы гарачай і халоднай вадкасці роўныя 323 К і 300 К адпаведна.Лічбы Рэйнальдса вар'іруюцца ад 3100 да 5700 для гарачых вадкасцей і ад 21 000 да 35 000 для халодных вадкасцей.Лічбы дэкана 550-1000 для гарачых вадкасцяў і 3600-6000 для халодных вадкасцяў.Дыяметры ўнутранай трубы (для гарачай вадкасці) і вонкавай трубы (для халоднай вадкасці) роўныя 0,0254 м і 0,0508 м адпаведна.Дыяметр і крок спіральнай шпулькі 0,762 м і 0,100 м адпаведна.На мал.3b паказвае параўнанне эксперыментальных і бягучых вынікаў для розных пар лікаў Нусельта і Дзіна для астуджальнай вадкасці ва ўнутранай трубцы.Тры розныя мадэлі турбулентнасці былі рэалізаваны і параўнаны з эксперыментальнымі вынікамі.Як паказана на мал.3б, вынікі дасягальнай мадэлі турбулентнасці k-ε добра адпавядаюць эксперыментальным дадзеным.Такім чынам, гэтая мадэль была абраная ў гэтым даследаванні.
Лікавае мадэляванне ў гэтым даследаванні было выканана з дапамогай ANSYS Fluent 2020 R2.Напішыце вызначаную карыстальнікам функцыю (UDF) і выкарыстоўвайце яе ў якасці ўваходнага члена ўраўнення энергіі для разліку кінетыкі працэсу паглынання.Схема PRESTO55 і метад PISO56 выкарыстоўваюцца для сувязі паміж ціскам і хуткасцю і карэкцыі ціску.Выберыце базу ячэйкі Грына-Гаўса для зменнага градыенту.Ураўненні імпульсу і энергіі вырашаюцца метадам другога парадку супраць ветру.Што тычыцца каэфіцыентаў недастатковай рэлаксацыі, кампаненты ціску, хуткасці і энергіі роўныя 0,5, 0,7 і 0,7 адпаведна.Стандартныя функцыі сценкі прымяняюцца да HTF у мадэлі турбулентнасці.
У гэтым раздзеле прадстаўлены вынікі лікавага мадэлявання паляпшэння ўнутранай цеплааддачы рэактара MH з выкарыстаннем спіральнага цеплаабменніка (HCHE) і спіральнага цеплаабменніка (SCHE) падчас паглынання вадароду.Прааналізаваны ўплыў смалы HTF на тэмпературу пласта рэактара і працягласць паглынання.Асноўныя працоўныя параметры працэсу абсорбцыі вывучаны і прадстаўлены ў раздзеле аналізу адчувальнасці.
Каб даследаваць уплыў адлегласці змеявіка на цеплаабмен у рэактары MH, былі даследаваны тры канфігурацыі цеплаабменніка з розным крокам.Тры розныя крокі 15 мм, 12,86 мм і 10 мм пазначаюцца корпусам 1, корпусам 2 і корпусам 3 адпаведна.Варта адзначыць, што ва ўсіх выпадках дыяметр трубы быў зафіксаваны на 6 мм пры пачатковай тэмпературы 573 К і ціску нагрузкі 1,8 Мпа.На мал.4 паказвае сярэднюю тэмпературу пласта і канцэнтрацыю вадароду ў пласце MH падчас працэсу паглынання вадароду ў выпадках з 1 па 3. Як правіла, рэакцыя паміж гідрыдам металу і вадародам з'яўляецца экзатэрмічнай адносна працэсу паглынання.Такім чынам, тэмпература пласта хутка павышаецца з-за пачатковага моманту, калі вадарод упершыню ўводзіцца ў рэактар.Тэмпература пласта павялічваецца, пакуль не дасягне максімальнага значэння, а затым паступова зніжаецца, калі цяпло адводзіцца цепланосбітам, які мае больш нізкую тэмпературу і дзейнічае як астуджальнік.Як паказана на мал.4а, з-за папярэдняга тлумачэння, тэмпература пласта хутка ўзрастае і бесперапынна зніжаецца.Канцэнтрацыя вадароду для працэсу абсорбцыі звычайна заснавана на тэмпературы пласта рэактара MH.Калі сярэдняя тэмпература пласта падае да пэўнай тэмпературы, паверхня металу паглынае вадарод.Гэта звязана з паскарэннем працэсаў фізісарбцыі, хемасорбцыі, дыфузіі вадароду і адукацыі яго гідрыдаў у рэактары.З мал.4b відаць, што хуткасць паглынання вадароду ў выпадку 3 ніжэй, чым у іншых выпадках з-за меншага значэння кроку цеплаабменніка змеявіка.Гэта прыводзіць да большай агульнай даўжыні трубы і большай плошчы цеплааддачы для труб HTF.Пры сярэдняй канцэнтрацыі вадароду 90% час паглынання для выпадку 1 складае 46 276 секунд.У параўнанні з працягласцю паглынання ў выпадку 1 працягласць паглынання ў выпадках 2 і 3 скарацілася на 724 с і 1263 с адпаведна.У дадатковым раздзеле прадстаўлены контуры тэмпературы і канцэнтрацыі вадароду для выбраных месцаў у слоі HCHE-MH.
Уплыў адлегласці паміж шпулькамі на сярэднюю тэмпературу пласта і канцэнтрацыю вадароду.(a) Сярэдняя тэмпература пласта для спіральных змеявікоў, (b) канцэнтрацыя вадароду для спіральных змеявікоў, (c) сярэдняя тэмпература пласта для паўцыліндрычных змеявікоў і (d) канцэнтрацыя вадароду для паўцыліндрычных змеявікоў.
Для паляпшэння характарыстык цеплаабмену рэактара MG былі распрацаваны два ГФУ для пастаяннага аб'ёму MG (2000 см3) і спіральны цеплаабменнік (100 см3) варыянту 3. У гэтым раздзеле таксама разглядаецца ўплыў адлегласці паміж шпулькі 15 мм для корпуса 4, 12,86 мм для корпуса 5 і 10 мм для корпуса 6. На мал.4c,d паказваюць сярэднюю тэмпературу пласта і канцэнтрацыю працэсу паглынання вадароду пры пачатковай тэмпературы 573 К і ціску нагрузкі 1,8 МПа.Згодна са сярэдняй тэмпературай пласта на мал. 4c, меншая адлегласць паміж шпулькамі ў выпадку 6 значна зніжае тэмпературу ў параўнанні з двума іншымі выпадкамі.Для выпадку 6 больш нізкая тэмпература пласта прыводзіць да больш высокай канцэнтрацыі вадароду (гл. мал. 4d).Час паглынання вадароду ў варыянце 4 складае 19542 с, што больш чым у 2 разы менш, чым у варыянтах 1-3 з выкарыстаннем ГХЦГ.Акрамя таго, у параўнанні з выпадкам 4, час паглынання таксама скараціўся на 378 с і 1515 с у выпадках 5 і 6 з меншымі адлегласцямі.У дадатковым раздзеле прадстаўлены контуры тэмпературы і канцэнтрацыі вадароду для выбраных месцаў у слоі SCHE-MH.
Каб вывучыць прадукцыйнасць дзвюх канфігурацый цеплаабменніка, у гэтым раздзеле пабудаваны і прадстаўлены тэмпературныя крывыя ў трох выбраных месцах.Рэактар MH з HCHE з выпадку 3 быў абраны для параўнання з рэактарам MH, які змяшчае SCHE ў выпадку 4, таму што ён мае пастаянны аб'ём MH і аб'ём трубы.Працоўнымі ўмовамі для гэтага параўнання былі пачатковая тэмпература 573 К і ціск нагрузкі 1,8 МПа.На мал.5а і 5б паказваюць усе тры выбраныя пазіцыі тэмпературных профіляў у выпадках 3 і 4 адпаведна.На мал.5c паказвае тэмпературны профіль і канцэнтрацыю пласта пасля 20000 с паглынання вадароду.Згодна з лініяй 1 на мал. 5c, тэмпература вакол TTF з варыянтаў 3 і 4 зніжаецца за кошт канвектыўнага цеплаабмену цепланосбіта.Гэта прыводзіць да больш высокай канцэнтрацыі вадароду вакол гэтай вобласці.Аднак выкарыстанне двух SCHE прыводзіць да больш высокай канцэнтрацыі пласта.Больш хуткія кінэтычныя рэакцыі былі знойдзены вакол вобласці HTF у выпадку 4. Акрамя таго, максімальная канцэнтрацыя 100% таксама была выяўлена ў гэтай вобласці.З лініі 2, размешчанай у сярэдзіне рэактара, тэмпература корпуса 4 значна ніжэйшая за тэмпературу корпуса 3 ва ўсіх месцах, акрамя цэнтра рэактара.Гэта прыводзіць да максімальнай канцэнтрацыі вадароду для выпадку 4, за выключэннем вобласці паблізу цэнтра рэактара ад HTF.Аднак канцэнтрацыя корпуса 3 асабліва не змянілася.Вялікая розніца ў тэмпературы і канцэнтрацыі пласта назіралася ў лініі 3 каля ўваходу ў ГТС.Тэмпература пласта ў выпадку 4 значна знізілася, што прывяло да самай высокай канцэнтрацыі вадароду ў гэтай вобласці, у той час як лінія канцэнтрацыі ў выпадку 3 усё яшчэ вагалася.Гэта звязана з паскарэннем цеплааддачы ЩЭ.Падрабязнасці і абмеркаванне параўнання сярэдняй тэмпературы пласта MH і трубы HTF паміж варыянтамі 3 і 4 прадстаўлены ў дадатковым раздзеле.
Тэмпературны профіль і канцэнтрацыя пласта ў выбраных месцах металагідрыднага рэактара.(a) Выбраныя месцы для выпадку 3, (b) Выбраныя месцы для выпадку 4 і (c) Тэмпературны профіль і канцэнтрацыя пласта ў выбраных месцах праз 20 000 с для працэсу паглынання вадароду ў выпадках 3 і 4.
На мал.На малюнку 6 паказана параўнанне сярэдняй тэмпературы пласта (гл. мал. 6а) і канцэнтрацыі вадароду (гл. мал. 6б) для паглынання ГХЦГ і СВЭ.З гэтага малюнка відаць, што тэмпература пласта МГ значна зніжаецца за кошт павелічэння плошчы цеплаабмену.Выдаленне большай колькасці цяпла з рэактара прыводзіць да больш высокай хуткасці паглынання вадароду.Хоць дзве канфігурацыі цеплаабменніка маюць аднолькавыя аб'ёмы ў параўнанні з выкарыстаннем HCHE ў якасці варыянту 3, час паглынання вадароду SCHE на аснове варыянту 4 быў значна скарочаны на 59%.Для больш дэталёвага аналізу канцэнтрацыі вадароду для дзвюх канфігурацый цеплаабменніка паказаны ў выглядзе ізаліній на малюнку 7. Гэты малюнак паказвае, што ў абодвух выпадках вадарод пачынае паглынацца знізу вакол ўваходу ў HTF.Больш высокія канцэнтрацыі былі знойдзены ў вобласці HTF, у той час як больш нізкія канцэнтрацыі назіраліся ў цэнтры рэактара MH з-за яго адлегласці ад цеплаабменніка.Праз 10 000 с канцэнтрацыя вадароду ў выпадку 4 значна вышэй, чым у выпадку 3. Праз 20 000 секунд сярэдняя канцэнтрацыя вадароду ў рэактары вырасла да 90% у выпадку 4 у параўнанні з 50% вадароду ў выпадку 3. Гэта можа быць з-за да больш высокай эфектыўнай магутнасці астуджэння пры аб'яднанні двух SCHE, што прыводзіць да больш нізкай тэмпературы ўнутры пласта MH.Такім чынам, больш раўнаважны ціск падае ўнутры пласта MG, што прыводзіць да больш хуткага паглынання вадароду.
Выпадак 3 і выпадак 4 Параўнанне сярэдняй тэмпературы пласта і канцэнтрацыі вадароду паміж дзвюма канфігурацыямі цеплаабменніка.
Параўнанне канцэнтрацыі вадароду праз 500, 2000, 5000, 10000 і 20000 с пасля пачатку працэсу паглынання вадароду ў выпадку 3 і выпадку 4.
Табліца 5 абагульняе працягласць паглынання вадароду для ўсіх выпадкаў.Акрамя таго, у табліцы таксама паказана час паглынання вадароду, выяўленае ў працэнтах.Гэты працэнт разлічваецца на аснове часу паглынання выпадку 1. З гэтай табліцы вынікае, што час паглынання рэактара MH з выкарыстаннем HCHE складае прыкладна ад 45 000 да 46 000 с, а час паглынання, уключаючы SCHE, складае прыкладна ад 18 000 да 19 000 с.У параўнанні з выпадкам 1, час паглынання ў выпадку 2 і выпадку 3 быў скарочаны толькі на 1,6% і 2,7% адпаведна.Пры выкарыстанні SCHE замест HCHE час паглынання значна скараціўся ад выпадку 4 да выпадку 6, з 58% да 61%.Відавочна, што даданне SCHE ў рэактар MH значна паляпшае працэс паглынання вадароду і прадукцыйнасць рэактара MH.Нягледзячы на тое, што ўстаноўка цеплаабменніка ўнутры рэактара MH зніжае ёмістасць захоўвання, гэтая тэхналогія забяспечвае значнае паляпшэнне цеплаабмену ў параўнанні з іншымі тэхналогіямі.Акрамя таго, памяншэнне значэння вышыні будзе павялічваць гучнасць SCHE, што прывядзе да памяншэння гучнасці MH.У выпадку 6 з самым высокім аб'ёмам SCHE аб'ёмная ёмістасць MH была зніжана толькі на 5% у параўнанні з выпадкам 1 з самым нізкім аб'ёмам HCHE.Акрамя таго, падчас паглынання выпадак 6 паказаў больш хуткую і лепшую прадукцыйнасць са скарачэннем часу паглынання на 61%.Таму выпадак 6 быў абраны для далейшага расследавання ў аналізе адчувальнасці.Варта адзначыць, што працяглы час паглынання вадароду звязаны з рэзервуарам для захоўвання, які змяшчае аб'ём MH каля 2000 см3.
Працоўныя параметры падчас рэакцыі з'яўляюцца важнымі фактарамі, якія станоўча або адмоўна ўплываюць на прадукцыйнасць рэактара MH у рэальных умовах.У гэтым даследаванні разглядаецца аналіз адчувальнасці для вызначэння адпаведных пачатковых рабочых параметраў для рэактара MH у спалучэнні з SCHE, і ў гэтым раздзеле даследуюцца чатыры асноўныя працоўныя параметры на аснове аптымальнай канфігурацыі рэактара ў выпадку 6. Вынікі для ўсіх працоўных умоў паказаны ў Малюнак 8.
Графік канцэнтрацыі вадароду ў розных умовах працы пры выкарыстанні цеплаабменніка з паўцыліндрычным змеявіком.(а) ціск загрузкі, (б) пачатковая тэмпература пласта, (с) лік Рэйнольдса астуджальнай вадкасці і (г) тэмпература астуджальнай вадкасці на ўваходзе.
На аснове пастаяннай пачатковай тэмпературы 573 К і хуткасці патоку цепланосбіта з лікам Рэйнольдса 14 000 былі выбраны чатыры розныя ціску нагрузкі: 1,2 МПа, 1,8 МПа, 2,4 МПа і 3,0 МПа.На мал.8a паказвае ўплыў ціску нагрузкі і SCHE на канцэнтрацыю вадароду з цягам часу.Час паглынання памяншаецца з павелічэннем ціску нагрузкі.Выкарыстанне прыкладзенага ціску вадароду 1,2 МПа з'яўляецца горшым варыянтам для працэсу паглынання вадароду, і працягласць паглынання перавышае 26 000 с для дасягнення 90% паглынання вадароду.Аднак большы ціск нагрузкі прывёў да зніжэння часу паглынання на 32-42% з 1,8 да 3,0 МПа.Гэта звязана з больш высокім пачатковым ціскам вадароду, што прыводзіць да большай розніцы паміж раўнаважным ціскам і прыкладзеным ціскам.Такім чынам, гэта стварае вялікую рухаючую сілу для кінетыкі паглынання вадароду.У пачатковы момант вадарод хутка паглынаецца з-за вялікай розніцы паміж раўнаважным ціскам і прыкладзеным ціскам57.Пры ціску нагрузкі 3,0 МПа за першыя 10 секунд хутка назапасілася 18% вадароду.У 90% рэактараў на апошняй стадыі вадарод захоўваўся 15460 с.Аднак пры ціску нагрузкі ад 1,2 да 1,8 МПа час паглынання значна скараціўся на 32%.Іншыя больш высокія ціскі мелі меншы ўплыў на паляпшэнне часу паглынання.Такім чынам, рэкамендуецца, каб ціск загрузкі рэактара MH-SCHE быў 1,8 МПа.У дадатковым раздзеле паказаны контуры канцэнтрацыі вадароду для розных ціскаў нагрузкі пры 15500 с.
Выбар адпаведнай пачатковай тэмпературы рэактара MH з'яўляецца адным з асноўных фактараў, якія ўплываюць на працэс адсорбцыі вадароду, паколькі ён уплывае на рухаючую сілу рэакцыі адукацыі гідрыду.Для вывучэння ўплыву SCHE на пачатковую тэмпературу рэактара MH былі выбраны чатыры розныя тэмпературы пры пастаянным ціску загрузкі 1,8 МПа і ліку Рэйнольдса 14 000 HTF.На мал.На малюнку 8b паказана параўнанне розных пачатковых тэмператур, у тым ліку 473K, 523K, 573K і 623K.Фактычна, калі тэмпература вышэй за 230°C або 503K58, сплаў Mg2Ni мае эфектыўныя характарыстыкі для працэсу паглынання вадароду.Аднак у пачатковы момант упырску вадароду тэмпература хутка расце.Такім чынам, тэмпература пласта MG будзе перавышаць 523 К. Такім чынам, адукацыя гидридов палягчаецца з-за павелічэння хуткасці паглынання53.З мал.З мал. 8б відаць, што вадарод паглынаецца хутчэй па меры зніжэння пачатковай тэмпературы слоя MB.Больш нізкія раўнаважныя ціскі ўзнікаюць, калі пачатковая тэмпература ніжэй.Чым большая розніца ціскаў паміж раўнаважным ціскам і прыкладзеным ціскам, тым хутчэй адбываецца працэс паглынання вадароду.Пры пачатковай тэмпературы 473 К вадарод хутка паглынаецца да 27% на працягу першых 18 секунд.Акрамя таго, час паглынання таксама скараціўся з 11% да 24% пры больш нізкай пачатковай тэмпературы ў параўнанні з пачатковай тэмпературай 623 К. Час паглынання пры самай нізкай пачатковай тэмпературы 473 К складае 15247 с, што падобна на лепшы корпус загрузкі ціску, аднак зніжэнне пачатковай тэмпературы тэмпературы рэактара прыводзіць да зніжэння ёмістасці захоўвання вадароду.Пачатковая тэмпература рэактара МН павінна быць не менш за 503 К53.Акрамя таго, пры пачатковай тэмпературы 573 K53 можа быць дасягнута максімальная ёмістасць для захоўвання вадароду 3,6 мас.%.З пункту гледжання ёмістасці для захоўвання вадароду і працягласці паглынання, тэмпература паміж 523 і 573 K скарачае час толькі на 6%.Такім чынам, у якасці пачатковай тэмпературы рэактара MH-SCHE прапануецца тэмпература 573 К.Аднак уплыў пачатковай тэмпературы на працэс паглынання быў менш значным у параўнанні з ціскам нагрузкі.У дадатковым раздзеле паказаны контуры канцэнтрацыі вадароду для розных пачатковых тэмператур пры 15500 с.
Хуткасць патоку з'яўляецца адным з асноўных параметраў гідрагенізацыі і дэгідравання, таму што яна можа ўплываць на турбулентнасць і адвод або паступленне цяпла падчас гідрагенізацыі і дэгідравання59.Высокія хуткасці патоку ствараюць турбулентныя фазы і прыводзяць да больш хуткага патоку вадкасці праз трубку HTF.Гэтая рэакцыя прывядзе да больш хуткай перадачы цяпла.Розныя хуткасці ўваходу для HTF разлічваюцца на аснове лікаў Рэйнальдса 10 000, 14 000, 18 000 і 22 000.Пачатковая тэмпература пласта MG была зафіксавана на 573 К, а ціск нагрузкі - 1,8 МПа.Вынікі на мал.8c паказвае, што выкарыстанне больш высокага ліку Рэйнальдса ў спалучэнні з SCHE прыводзіць да больш высокай хуткасці паглынання.Калі лік Рэйнальдса павялічваецца з 10 000 да 22 000, час паглынання памяншаецца прыкладна на 28-50%.Час паглынання пры ліку Рэйнольдса 22000 складае 12505 секунд, што менш, чым пры розных пачатковых тэмпературах і цісках загрузкі.Контуры канцэнтрацыі вадароду для розных лікаў Рэйнольдса для GTP пры 12500 с прадстаўлены ў дадатковым раздзеле.
Уплыў SCHE на пачатковую тэмпературу HTF прааналізаваны і паказаны на мал. 8d.Пры пачатковай тэмпературы МГ 573 К і ціску загрузкі вадароду 1,8 МПа для гэтага аналізу былі выбраны чатыры пачатковыя тэмпературы: 373 К, 473 К, 523 К і 573 К. 8d паказвае, што зніжэнне тэмпературы цепланосбіта на ўваходзе прыводзіць да скарачэння часу паглынання.У параўнанні з базавым варыянтам з тэмпературай на ўваходзе 573 К, час паглынання быў скарочаны прыблізна на 20%, 44% і 56% для тэмператур на ўваходзе 523 К, 473 К і 373 К адпаведна.Пры 6917 с пачатковая тэмпература ГТФ 373 К, канцэнтрацыя вадароду ў рэактары 90%.Гэта можна растлумачыць узмоцненым канвектыўным цеплаабменам паміж пластом MG і HCS.Больш нізкія тэмпературы HTF павялічаць рассейванне цяпла і прывядуць да павелічэння паглынання вадароду.Сярод усіх працоўных параметраў паляпшэнне прадукцыйнасці рэактара MH-SCHE за кошт павышэння тэмпературы на ўваходзе HTF было найбольш прыдатным метадам, паколькі час заканчэння працэсу абсорбцыі быў менш за 7000 с, у той час як самы кароткі час абсорбцыі іншых метадаў быў больш чым 10000 с.Прыведзены контуры канцэнтрацыі вадароду для розных пачатковых тэмператур ГТФ за 7000 с.
Гэта даследаванне ўпершыню прадстаўляе новы паўцыліндрычны змеевіковы цеплаабменнік, інтэграваны ў металагідрыдны назапашвальнік.Здольнасць прапанаванай сістэмы паглынаць вадарод была даследавана з рознымі канфігурацыямі цеплаабменніка.Даследаваны ўплыў працоўных параметраў на цеплаабмен паміж металагідрыдным пластом і цепланосбітам з мэтай пошуку аптымальных умоў захоўвання металагідрыдаў з выкарыстаннем новага цеплаабменніка.Асноўныя высновы гэтага даследавання абагульнены наступным чынам:
З паўцыліндрычным змеевіковым цеплаабменнікам прадукцыйнасць цеплаперадачы паляпшаецца, паколькі ён мае больш раўнамернае размеркаванне цяпла ў рэактары з магніевым пластом, што прыводзіць да лепшай хуткасці паглынання вадароду.Пры ўмове, што аб'ём цеплаабменнай трубкі і гідрыду металу застаецца нязменным, час рэакцыі паглынання значна скарачаецца на 59% у параўнанні са звычайным спіральным цеплаабменнікам.
Час публікацыі: 15 студзеня 2023 г