Kiitos vierailustasi Nature.comissa.Käytät selainversiota, jossa on rajoitettu CSS-tuki.Parhaan kokemuksen saamiseksi suosittelemme käyttämään päivitettyä selainta (tai poistamaan Yhteensopivuustila käytöstä Internet Explorerissa).Lisäksi jatkuvan tuen varmistamiseksi näytämme sivuston ilman tyylejä ja JavaScriptiä.
Näyttää kolmen dian karusellin kerralla.Käytä Edellinen- ja Seuraava-painikkeita siirtyäksesi kolmen dian läpi kerrallaan tai käytä lopussa olevia liukusäädinpainikkeita siirtyäksesi kolmen dian läpi kerrallaan.
Metallihydridit (MH) on tunnustettu yhdeksi sopivimmista materiaaliryhmistä vedyn varastointiin niiden suuren vedyn varastointikapasiteetin, alhaisen käyttöpaineen ja korkean turvallisuuden vuoksi.Niiden hidas vedynottokinetiikka heikentää kuitenkin suuresti varastointikykyä.Nopeampi lämmönpoisto MH-varastosta voisi olla tärkeä rooli sen vedynottonopeuden lisäämisessä, mikä parantaa varastointitehoa.Tässä suhteessa tämän tutkimuksen tavoitteena oli parantaa lämmönsiirto-ominaisuuksia, jotta se vaikuttaisi positiivisesti MH-varastojärjestelmän vedynottonopeuteen.Uusi puolisylinterinen patteri kehitettiin ja optimoitiin ensin vedyn varastointia varten ja se liitettiin sisäiseksi ilma-lämmönvaihtimeksi (HTF).Eri nousukokojen perusteella analysoidaan uuden lämmönvaihdinkonfiguraation vaikutusta ja sitä verrataan perinteiseen kierukkageometriaan.Lisäksi MG:n ja GTP:n varastoinnin toimintaparametreja tutkittiin numeerisesti optimaalisten arvojen saamiseksi.Numeeriseen simulointiin käytetään ANSYS Fluent 2020 R2:ta.Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että MH-varastosäiliön suorituskykyä voidaan parantaa merkittävästi käyttämällä puolisylinterimäistä lämmönvaihdinta (SCHE).Verrattuna perinteisiin spiraalikierukkalämmönvaihtimiin, vedyn absorption kesto lyhenee 59 %.Pienin etäisyys SCHE-käämien välillä johti 61 %:n lyhenemiseen absorptioajassa.Mitä tulee SHE:tä käyttävän MG-varaston toimintaparametreihin, kaikki valitut parametrit parantavat merkittävästi vedyn absorptioprosessia, erityisesti lämpötilaa HTS:n sisääntulossa.
Maailmanlaajuisesti ollaan siirtymässä fossiilisiin polttoaineisiin perustuvasta energiasta uusiutuvaan energiaan.Koska monet uusiutuvan energian muodot tuottavat tehoa dynaamisesti, energian varastointi on välttämätöntä kuormituksen tasapainottamiseksi.Vetypohjainen energian varastointi on herättänyt paljon huomiota tähän tarkoitukseen, etenkin koska vetyä voidaan ominaisuuksiensa ja siirrettävyytensä ansiosta käyttää "vihreänä" vaihtoehtoisena polttoaineena ja energian kantajana.Lisäksi vedyllä on myös korkeampi energiapitoisuus massayksikköä kohti verrattuna fossiilisiin polttoaineisiin2.Vetyenergian varastointia on neljää päätyyppiä: painekaasuvarasto, maanalainen varasto, nestevarasto ja kiintoainevarasto.Puristettu vety on tärkein tyyppi, jota käytetään polttokennoajoneuvoissa, kuten linja-autoissa ja trukeissa.Tämä varasto tarjoaa kuitenkin pienen vedyn irtotiheyden (noin 0,089 kg/m3) ja siihen liittyy korkeaan käyttöpaineeseen liittyviä turvallisuusongelmia3.Alhaisessa ympäristön lämpötilassa ja paineessa tapahtuvaan konversioprosessiin perustuen nestevarasto varastoi vetyä nestemäisessä muodossa.Kuitenkin nesteytettynä noin 40 % energiasta menetetään.Lisäksi tämän tekniikan tiedetään olevan energia- ja työvoimavaltaisempi verrattuna puolijohdevarastointitekniikoihin4.Kiinteiden aineiden varastointi on varteenotettava vaihtoehto vetytaloudelle, joka varastoi vetyä sisällyttämällä vetyä kiinteisiin materiaaleihin absorption kautta ja vapauttamalla vetyä desorption kautta.Metallihydridi (MH), kiinteiden aineiden varastointitekniikka, on viime aikoina kiinnostava polttokennosovelluksissa suuren vetykapasiteetin, alhaisen käyttöpaineen ja nesteiden varastointiin verrattuna alhaisten kustannusten vuoksi, ja se soveltuu kiinteisiin ja liikkuviin sovelluksiin6,7 In Lisäksi MH-materiaalit tarjoavat myös turvallisuusominaisuuksia, kuten tehokkaan suuren kapasiteetin varastoinnin8.On kuitenkin olemassa ongelma, joka rajoittaa MG:n tuottavuutta: MG-reaktorin alhainen lämmönjohtavuus johtaa vedyn hitaaseen absorptioon ja desorptioon.
Oikea lämmönsiirto eksotermisten ja endotermisten reaktioiden aikana on avain MH-reaktorien suorituskyvyn parantamiseen.Vetylatausprosessia varten syntyvä lämpö on poistettava reaktorista, jotta vedyn latausvirtausta voidaan ohjata halutulla nopeudella suurimmalla varastointikapasiteetilla.Sen sijaan lämpöä tarvitaan lisäämään vedyn kehittymisen nopeutta purkauksen aikana.Lämmön- ja massansiirron tehokkuuden parantamiseksi monet tutkijat ovat tutkineet suunnittelua ja optimointia useiden tekijöiden, kuten toimintaparametrien, MG-rakenteen ja MG11-optimoinnin, perusteella.MG-optimointi voidaan tehdä lisäämällä korkean lämmönjohtavuuden materiaaleja, kuten vaahtometalleja, MG-kerroksiin 12,13.Siten tehollista lämmönjohtavuutta voidaan nostaa 0,1:stä 2 W/mK10:een.Kiinteiden materiaalien lisääminen kuitenkin vähentää merkittävästi MN-reaktorin tehoa.Käyttöparametrien osalta parannuksia voidaan saada aikaan optimoimalla MG-kerroksen ja jäähdytysnesteen (HTF) alkukäyttöolosuhteet.MG:n rakenne voidaan optimoida reaktorin geometrian ja lämmönvaihtimen rakenteen ansiosta.MH-reaktorilämmönvaihtimen konfiguraation suhteen menetelmät voidaan jakaa kahteen tyyppiin.Nämä ovat MO-kerrokseen sisäänrakennettuja sisäisiä lämmönvaihtimia ja MO-kerroksen peittäviä ulkoisia lämmönvaihtimia, kuten lamellit, jäähdytysvaipat ja vesihauteet.Ulkoisen lämmönvaihtimen osalta Kaplan16 analysoi MH-reaktorin toimintaa käyttämällä jäähdytysvettä vaippana alentamaan reaktorin sisälämpötilaa.Tuloksia verrattiin 22 pyöreäripaiseen reaktoriin ja toiseen luonnollisella konvektiolla jäähdytettyyn reaktoriin.He väittävät, että jäähdytysvaipan läsnäolo alentaa merkittävästi MH:n lämpötilaa, mikä lisää absorptionopeutta.Patil ja Gopal17 vesivaipallisen MH-reaktorin numeeriset tutkimukset ovat osoittaneet, että vedyn syöttöpaine ja HTF-lämpötila ovat avainparametreja, jotka vaikuttavat vedyn oton ja desorption nopeuteen.
Lämmönsiirtopinta-alan lisääminen lisäämällä MH:n sisäänrakennettuja ripoja ja lämmönvaihtimia on avain parantamaan MH18:n lämmön ja massan siirtokykyä ja siten myös varastointikykyä.Useita sisäisiä lämmönvaihdinkokoonpanoja (suora putki ja spiraalikäämi) on suunniteltu kierrättämään jäähdytysnestettä MH19,20,21,22,23,24,25,26-reaktorissa.Sisäisen lämmönvaihtimen avulla jäähdytys- tai lämmitysneste siirtää paikallista lämpöä MH-reaktorin sisällä vedyn adsorptioprosessin aikana.Raju ja Kumar [27] käyttivät useita suoria putkia lämmönvaihtimina parantaakseen MG:n suorituskykyä.Niiden tulokset osoittivat, että absorptioajat lyhenivät, kun suoria putkia käytettiin lämmönvaihtimina.Lisäksi suorien putkien käyttö lyhentää vedyn desorptioaikaa28.Suuremmat jäähdytysnesteen virtausnopeudet lisäävät vedyn lataamisen ja purkamisen nopeutta29.Jäähdytysputkien määrän lisäämisellä on kuitenkin positiivinen vaikutus MH-suorituskykyyn pikemminkin kuin jäähdytysnesteen virtausnopeuteen30,31.Raju ym.32 käyttivät LaMi4.7Al0.3:a MH-materiaalina tutkiessaan moniputkilämmönvaihtimien suorituskykyä reaktoreissa.He raportoivat, että toimintaparametreilla oli merkittävä vaikutus absorptioprosessiin, erityisesti syöttöpaineeseen ja sitten HTF:n virtausnopeuteen.Absorptiolämpötila osoittautui kuitenkin vähemmän kriittiseksi.
MH-reaktorin suorituskykyä parantaa entisestään spiraalikierukkalämmönvaihtimen käyttö johtuen sen paremmasta lämmönsiirrosta suoriin putkiin verrattuna.Tämä johtuu siitä, että toisiosykli voi paremmin poistaa lämpöä reaktorista25.Lisäksi kierreputket tarjoavat suuren pinta-alan lämmön siirtymiselle MH-kerroksesta jäähdytysnesteeseen.Kun tämä menetelmä otetaan käyttöön reaktorin sisällä, myös lämmönvaihtoputkien jakautuminen on tasaisempaa33.Wang et ai.34 tutki vedyn oton keston vaikutusta lisäämällä kierukkamaista kelaa MH-reaktoriin.Niiden tulokset osoittavat, että kun jäähdytysnesteen lämmönsiirtokerroin kasvaa, imeytymisaika lyhenee.Wu et ai.25 tutki Mg2Ni-pohjaisten MH-reaktorien ja kierrelämmönvaihtimien suorituskykyä.Heidän numeeriset tutkimuksensa ovat osoittaneet reaktioajan lyhenemisen.Lämmönsiirtomekanismin parantaminen MN-reaktorissa perustuu pienempään ruuvin nousun ja ruuvin nousun väliseen suhteeseen sekä dimensiottomaan ruuvin nousuun.Melloulin et al.21:n kokeellinen tutkimus, jossa käytettiin käämikäämiä sisäisenä lämmönvaihtimena, osoitti, että HTF-aloituslämpötilalla on merkittävä vaikutus vedyn oton ja desorptioajan parantamiseen.Erilaisten sisäisten lämmönvaihtimien yhdistelmiä on tehty useissa tutkimuksissa.Eisapur et ai.35 tutki vedyn varastointia käyttämällä kierukkakierukkalämmönvaihdinta, jossa on keskellä oleva paluuputki parantaakseen vedyn absorptioprosessia.Heidän tulokset osoittivat, että kierreputki ja keskipalautusputki parantavat merkittävästi lämmönsiirtoa jäähdytysnesteen ja MG:n välillä.Kierreputken pienempi nousu ja suurempi halkaisija lisäävät lämmön ja massan siirtonopeutta.Ardahaie et ai.36 käytti litteitä kierreputkia lämmönvaihtimina parantamaan lämmönsiirtoa reaktorin sisällä.He raportoivat, että absorption kesto lyheni lisäämällä litistetyn spiraaliputken tasojen määrää.Erilaisten sisäisten lämmönvaihtimien yhdistelmiä on tehty useissa tutkimuksissa.Dhau et ai.37 paransi MH:n suorituskykyä käyttämällä kierukkalämmönvaihdinta ja ripoja.Heidän tulokset osoittavat, että tämä menetelmä lyhentää vedyn täyttöaikaa kertoimella 2 verrattuna tapaukseen, jossa ei ole ripoja.Rengasrivat yhdistetään jäähdytysputkiin ja rakennetaan MN-reaktoriin.Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että tämä yhdistetty menetelmä tarjoaa tasaisemman lämmönsiirron verrattuna MH-reaktoriin ilman ripoja.Eri lämmönvaihtimien yhdistäminen vaikuttaa kuitenkin negatiivisesti MH-reaktorin painoon ja tilavuuteen.Wu et al.18 vertailivat erilaisia lämmönvaihdinkokoonpanoja.Näitä ovat suorat putket, rivat ja spiraalikelat.Kirjoittajat raportoivat, että spiraalikelat tarjoavat parhaat parannukset lämmön ja massan siirtoon.Lisäksi kaksoiskeloilla on parempi vaikutus lämmönsiirtoon verrattuna suoriin putkiin, kierreputkiin ja suoriin putkiin yhdistettyihin putkiin.Sekhar et al.40 osoitti, että samanlainen parannus vedyn oton suhteen saavutettiin käyttämällä spiraalikäämiä sisäisenä lämmönvaihtimena ja ripattua ulkoista jäähdytysvaippaa.
Yllä mainituista esimerkeistä spiraalikäämien käyttö sisäisinä lämmönvaihtimina tarjoaa paremmat lämmön- ja massansiirron parannukset kuin muut lämmönvaihtimet, erityisesti suorat putket ja rivat.Siksi tämän tutkimuksen tavoitteena oli kehittää spiraalikäämiä edelleen lämmönsiirtokyvyn parantamiseksi.Ensimmäistä kertaa on kehitetty uusi puolisylinterimäinen kela, joka perustuu perinteiseen MH-kierrekelaan.Tämän tutkimuksen odotetaan parantavan vedyn varastoinnin suorituskykyä harkitsemalla uutta lämmönvaihdinrakennetta, jossa on parempi lämmönsiirtovyöhykejärjestely, joka saadaan aikaan vakiotilavuudella MH-patjaa ja HTF-putkia.Tämän uuden lämmönvaihtimen varastointikykyä verrattiin sitten tavanomaisiin kierukkakierukkalämmönvaihtimiin, jotka perustuivat eri patterin nousuihin.Olemassa olevan kirjallisuuden mukaan käyttöolosuhteet ja käämien etäisyys ovat tärkeimmät MH-reaktorien suorituskykyyn vaikuttavat tekijät.Tämän uuden lämmönvaihtimen suunnittelun optimoimiseksi tutkittiin käämin etäisyyden vaikutusta vedyn sisäänottoaikaan ja MH-tilavuuteen.Lisäksi uusien puolisylinterimäisten kelojen ja käyttöolosuhteiden välisen suhteen ymmärtämiseksi tämän tutkimuksen toissijaisena tavoitteena oli tutkia reaktorin ominaisuuksia eri toimintaparametrialueiden mukaan ja määrittää kullekin toiminnalle sopivat arvot. -tilassa.parametri.
Vetyenergian varastointilaitteen suorituskykyä tässä tutkimuksessa tutkitaan kahden lämmönvaihdinkokoonpanon (mukaan lukien spiraaliputket tapauksissa 1-3 ja puolisylinteriputket tapauksissa 4-6) ja toimintaparametrien herkkyysanalyysin perusteella.MH-reaktorin toimivuutta testattiin ensimmäistä kertaa käyttämällä spiraaliputkea lämmönvaihtimena.Sekä jäähdytysnesteöljyputki että MH-reaktoriastia ovat ruostumatonta terästä.On huomattava, että MG-reaktorin mitat ja GTF-putkien halkaisijat olivat kaikissa tapauksissa vakioita, kun taas GTF:n askelkoot vaihtelivat.Tässä osiossa analysoidaan HTF-käämien jakokoon vaikutusta.Reaktorin korkeus ja ulkohalkaisija olivat vastaavasti 110 mm ja 156 mm.Lämpöä johtavan öljyputken halkaisijaksi on asetettu 6 mm.Katso lisäosasta lisätietoja MH-reaktorin piirikaaviosta, jossa on kierreputket ja kaksi puolisylinterimäistä putkea.
KuvassaKuvassa 1a on esitetty MH-spiraaliputkireaktori ja sen mitat.Kaikki geometriset parametrit on annettu taulukossa.1. Heliksin kokonaistilavuus ja ZG:n tilavuus ovat vastaavasti noin 100 cm3 ja 2000 cm3.Tästä MH-reaktorista syötettiin ilmaa HTF:n muodossa huokoiseen MH-reaktoriin alhaalta spiraaliputken kautta ja vetyä syötettiin reaktorin yläpinnalta.
Metallihydridireaktorien valittujen geometrioiden karakterisointi.a) kierreputkimaisella lämmönvaihtimella, b) puolisylinterimäisellä putkimaisella lämmönvaihtimella.
Toisessa osassa tarkastellaan puolisylinteriputkeen perustuvan MH-reaktorin toimintaa lämmönvaihtimena.KuvassaKuvassa 1b on esitetty MN-reaktori kahdella puolisylinterimäisellä putkella ja niiden mitat.Taulukossa 1 on lueteltu kaikki puolisylinterimäisten putkien geometriset parametrit, jotka pysyvät vakioina, lukuun ottamatta niiden välistä etäisyyttä.On huomattava, että puolisylinterimäinen putki tapauksessa 4 suunniteltiin siten, että kierreputkessa oli vakiotilavuus HTF-putkea ja MH-seosta (vaihtoehto 3).Mitä tulee kuvioonKuvassa 1b ilmaa syötettiin myös kahden puolisylinterimäisen HTF-putken pohjalta ja vetyä syötettiin MH-reaktorin vastakkaisesta suunnasta.
Lämmönvaihtimen uudesta suunnittelusta johtuen tämän osan tarkoituksena on määrittää sopivat alkuarvot MH-reaktorin toimintaparametreille yhdessä SCHE:n kanssa.Kaikissa tapauksissa ilmaa käytettiin jäähdytysaineena lämmön poistamiseksi reaktorista.Lämmönsiirtoöljyistä ilma ja vesi valitaan yleisesti MH-reaktorien lämmönsiirtoöljyiksi niiden alhaisten kustannusten ja vähäisten ympäristövaikutusten vuoksi.Magnesiumpohjaisten metalliseosten korkean käyttölämpötila-alueen vuoksi tässä tutkimuksessa jäähdytysnesteeksi valittiin ilma.Lisäksi sillä on myös paremmat virtausominaisuudet kuin muilla nestemäisillä metalleilla ja sulailla suoloilla41.Taulukossa 2 on lueteltu ilman ominaisuudet lämpötilassa 573 K. Tämän osan herkkyysanalyysissä käytetään vain parhaita MH-SCHE-suorituskykyvaihtoehtojen konfiguraatioita (tapauksissa 4–6).Tämän osan arviot perustuvat erilaisiin toimintaparametreihin, mukaan lukien MH-reaktorin alkulämpötila, vedyn latauspaine, HTF:n sisääntulolämpötila ja HTF-nopeutta muuttamalla laskettu Reynoldsin luku.Taulukko 3 sisältää kaikki herkkyysanalyysissä käytetyt toimintaparametrit.
Tässä osiossa kuvataan kaikki tarvittavat ohjausyhtälöt jäähdytysnesteiden vedyn absorptioon, turbulenssiin ja lämmönsiirtoon.
Vedynottoreaktion ratkaisun yksinkertaistamiseksi tehdään ja esitetään seuraavat oletukset;
Absorption aikana vedyn ja metallihydridien termofysikaaliset ominaisuudet ovat vakioita.
Vetyä pidetään ihanteellisena kaasuna, joten paikalliset lämpötasapainoolosuhteet43,44 otetaan huomioon.
missä \({L}_{kaasu}\) on säiliön säde ja \({L}_{heat}\) on säiliön aksiaalinen korkeus.Kun N on alle 0,0146, säiliössä oleva vetyvirtaus voidaan jättää huomioimatta simulaatiossa ilman merkittävää virhettä.Nykyisen tutkimuksen mukaan N on paljon pienempi kuin 0,1.Siksi painegradienttivaikutus voidaan jättää huomiotta.
Reaktorin seinät olivat kaikissa tapauksissa hyvin eristettyjä.Siksi reaktorin ja ympäristön välillä ei ole lämmönvaihtoa 47.
On hyvin tunnettua, että Mg-pohjaisilla lejeeringeillä on hyvät hydrausominaisuudet ja suuri vedyn varastointikapasiteetti jopa 7,6 painoprosenttiin8.Kiinteän olomuodon vedyn varastointisovelluksissa nämä seokset tunnetaan myös kevyinä materiaaleina.Lisäksi niillä on erinomainen lämmönkestävyys ja hyvä prosessoitavuus8.Useista Mg-pohjaisista lejeeringeistä Mg2Ni-pohjainen MgNi-seos on yksi sopivimmista vaihtoehdoista MH-varastointiin jopa 6 paino-% vedyn varastointikapasiteetin ansiosta.Mg2Ni-seokset tarjoavat myös nopeamman adsorptio- ja desorptiokinetiikan verrattuna MgH48-seokseen.Siksi Mg2Ni valittiin metallihydridimateriaaliksi tässä tutkimuksessa.
Energiayhtälö ilmaistaan 25:nä perustuen vedyn ja Mg2Ni-hydridin väliseen lämpötasapainoon:
X on metallin pinnalle imeytyneen vedyn määrä, yksikkö on \(paino\%\), laskettuna kineettisestä yhtälöstä \(\frac{dX}{dt}\) absorption aikana seuraavasti49:
missä \({C}_{a}\) on reaktionopeus ja \({E}_{a}\) on aktivointienergia.\({P}_{a,eq}\) on tasapainopaine metallihydridireaktorin sisällä absorptioprosessin aikana, joka saadaan van't Hoffin yhtälöstä seuraavasti25:
Missä \({P}_{ref}\) on 0,1 MPa:n vertailupaine.\(\Delta H\) ja \(\Delta S\) ovat vastaavasti reaktion entalpia ja entropia.Seosten Mg2Ni ja vety ominaisuudet on esitetty taulukossa.4. Nimetty luettelo löytyy lisäosasta.
Nestevirtausta pidetään turbulenttina, koska sen nopeus ja Reynoldsin luku (Re) ovat 78,75 ms-1 ja 14 000.Tässä tutkimuksessa valittiin saavutettavissa oleva k-ε turbulenssimalli.On huomattava, että tämä menetelmä tarjoaa paremman tarkkuuden verrattuna muihin k-ε-menetelmiin ja vaatii myös vähemmän laskenta-aikaa kuin RNG k-ε50,51 -menetelmät.Katso lisäosasta lisätietoja lämmönsiirtonesteiden perusyhtälöistä.
Aluksi MN-reaktorin lämpötila oli tasainen ja keskimääräinen vetypitoisuus oli 0,043.Oletetaan, että MH-reaktorin ulkoreuna on hyvin eristetty.Magnesiumpohjaiset seokset vaativat tyypillisesti korkeita reaktiokäyttölämpötiloja vedyn varastoimiseksi ja vapauttamiseksi reaktorissa.Mg2Ni-seos vaatii lämpötila-alueen 523–603 K maksimaalista absorptiota varten ja lämpötila-alueen 573–603 K täydellistä desorptiota varten52.Muthukumarin ym.53 kokeelliset tutkimukset osoittivat kuitenkin, että Mg2Ni:n maksimivarastointikapasiteetti vedyn varastointiin voidaan saavuttaa 573 K:n käyttölämpötilassa, mikä vastaa sen teoreettista kapasiteettia.Siksi tässä tutkimuksessa MN-reaktorin alkulämpötilaksi valittiin lämpötila 573 K.
Luo eri ruudukkokokoja validointia ja luotettavia tuloksia varten.KuvassaKuva 2 näyttää keskilämpötilan valituissa kohdissa vedyn absorptioprosessissa neljästä eri elementistä.On syytä huomata, että vain yksi tapaus kustakin kokoonpanosta valitaan ruudukon riippumattomuuden testaamiseen samanlaisen geometrian vuoksi.Samaa yhdistämismenetelmää käytetään muissa tapauksissa.Valitse siksi vaihtoehto 1 kierreputkelle ja vaihtoehto 4 puolisylinteriputkelle.KuvassaKuvat 2a, b esittävät reaktorin keskilämpötilaa vaihtoehdoille 1 ja 4.Kolme valittua paikkaa edustavat petin lämpötilan ääriviivoja reaktorin ylä-, keski- ja alaosassa.Valittujen paikkojen lämpötilakäyrien perusteella keskilämpötila muuttuu vakaaksi ja näyttää vähän muutosta elementtinumeroissa 428 891 ja 430 599 tapauksissa 1 ja 4.Siksi nämä ruudukkokoot valittiin lisälaskennallisiin laskelmiin.Yksityiskohtaiset tiedot keskimääräisestä pedin lämpötilasta vedyn absorptioprosessissa eri kennokokoille ja peräkkäin jalostetuille verkoille molemmissa tapauksissa on annettu lisäosassa.
Keskimääräinen pedin lämpötila vedyn absorptioprosessin valituissa kohdissa metallihydridireaktorissa, jossa on erilaiset ruudukkoluvut.(a) Keskilämpötila valituissa paikoissa tapauksessa 1 ja (b) Keskilämpötila valituissa paikoissa tapauksessa 4.
Tämän tutkimuksen Mg-pohjainen metallihydridireaktori testattiin Muthukumarin et al.53 kokeellisten tulosten perusteella.He käyttivät tutkimuksessaan Mg2Ni-seosta vedyn varastoimiseen ruostumattomiin teräsputkiin.Kupariripoja käytetään parantamaan lämmönsiirtoa reaktorin sisällä.KuvassaKuva 3a esittää absorptioprosessipedin keskilämpötilan vertailun kokeellisen tutkimuksen ja tämän tutkimuksen välillä.Tähän kokeeseen valitut käyttöolosuhteet ovat: MG:n alkulämpötila 573 K ja tulopaine 2 MPa.KuvastaKuvasta 3a voidaan selvästi osoittaa, että tämä kokeellinen tulos on kerrosten keskilämpötilan suhteen hyvässä linjassa nykyisen kanssa.
Mallin vahvistus.(a) Mg2Ni-metallihydridireaktorin koodin varmennus vertaamalla nykyistä tutkimusta Muthukumarin et al.52:n kokeelliseen työhön ja (b) spiraaliputken turbulenttivirtausmallin verifiointi vertaamalla nykyistä tutkimusta Kumarin et al. .Tutkimus.54.
Turbulenssimallin testaamiseksi tämän tutkimuksen tuloksia verrattiin Kumarin et al.54 kokeellisiin tuloksiin valitun turbulenssimallin oikeellisuuden varmistamiseksi.Kumar et al.54 tutki pyörteistä virtausta putki-in-pipe -spiraalilämmönvaihtimessa.Vettä käytetään kuumana ja kylmänä nesteenä, joka ruiskutetaan vastakkaisilta puolilta.Kuuman ja kylmän nesteen lämpötilat ovat 323 K ja 300 K.Reynoldsin luvut vaihtelevat välillä 3100 - 5700 kuumien nesteiden osalta ja 21 000 - 35 000 kylmien nesteiden osalta.Dekaaniluvut ovat 550-1000 kuumien nesteiden ja 3600-6000 kylmien nesteiden osalta.Sisäputken (kuumalle nesteelle) ja ulkoputken (kylmälle nesteelle) halkaisijat ovat 0,0254 m ja 0,0508 m.Kierukkakäämin halkaisija ja nousu ovat 0,762 m ja 0,100 m.KuvassaKuva 3b esittää kokeellisten ja nykyisten tulosten vertailun sisäputken jäähdytysnesteen eri Nusselt- ja Dean-lukupareille.Toteutettiin kolme erilaista turbulenssimallia, joita verrattiin kokeellisiin tuloksiin.Kuten kuvassa näkyy.Kuviossa 3b saavutettavan k-ε turbulenssimallin tulokset ovat hyvin sopusoinnussa kokeellisten tietojen kanssa.Siksi tässä tutkimuksessa valittiin tämä malli.
Tämän tutkimuksen numeeriset simulaatiot suoritettiin ANSYS Fluent 2020 R2:lla.Kirjoita UDF (User-Defined Function) ja käytä sitä energiayhtälön syöteterminä absorptioprosessin kinetiikan laskemiseen.PRESTO55-piiriä ja PISO56-menetelmää käytetään paine-nopeusviestintään ja paineenkorjaukseen.Valitse muuttujan gradientille Greene-Gauss-solukanta.Liikemäärä- ja energiayhtälöt ratkaistaan toisen asteen vastatuulen menetelmällä.Mitä tulee alirelaksaatiokertoimiin, paine-, nopeus- ja energiakomponentit on asetettu arvoihin 0,5, 0,7 ja 0,7.Turbulenssimallissa HTF:ään sovelletaan vakioseinätoimintoja.
Tässä osiossa esitellään numeeristen simulaatioiden tulokset MH-reaktorin parannetusta sisäisestä lämmönsiirrosta käyttämällä kierukkalämmönvaihdinta (HCHE) ja kierukkakierukkalämmönvaihdinta (SCHE) vedyn absorption aikana.HTF-pikin vaikutusta reaktoripedin lämpötilaan ja absorption kestoon analysoitiin.Absorptioprosessin tärkeimpiä toimintaparametreja tutkitaan ja esitetään herkkyysanalyysiosiossa.
Kierukoiden etäisyyden vaikutuksen selvittämiseksi lämmönsiirtoon MH-reaktorissa tutkittiin kolmea lämmönvaihdinkonfiguraatiota, joilla oli eri nousuja.Kolme erilaista jakoväliä, 15 mm, 12,86 mm ja 10 mm, on merkitty rungoksi 1, rungoksi 2 ja rungoksi 3.On huomattava, että putken halkaisija kiinnitettiin 6 mm:iin alkulämpötilassa 573 K ja kuormituspaineessa 1,8 MPa kaikissa tapauksissa.KuvassaKuva 4 esittää keskimääräistä kerroksen lämpötilaa ja vetypitoisuutta MH-kerroksessa vedyn absorptioprosessin aikana tapauksissa 1 - 3. Tyypillisesti metallihydridin ja vedyn välinen reaktio on eksoterminen absorptioprosessiin nähden.Siksi pedin lämpötila nousee nopeasti johtuen alkuhetkestä, jolloin vetyä syötetään ensimmäisen kerran reaktoriin.Pedin lämpötila nousee, kunnes se saavuttaa maksimiarvon, ja laskee sitten vähitellen, kun jäähdytysneste kuljettaa lämpöä pois, jonka lämpötila on alhaisempi ja joka toimii jäähdytysnesteenä.Kuten kuvassa näkyy.Kuviossa 4a kerroksen lämpötila nousee edellisestä selityksestä johtuen nopeasti ja laskee jatkuvasti.Absorptioprosessin vetypitoisuus perustuu yleensä MH-reaktorin petilämpötilaan.Kun kerroksen keskilämpötila laskee tiettyyn lämpötilaan, metallipinta absorboi vetyä.Tämä johtuu fysiorption, kemisorption, vedyn diffuusion ja sen hydridien muodostumisen kiihtymisestä reaktorissa.KuvastaKuvasta 4b voidaan nähdä, että vedyn absorptionopeus tapauksessa 3 on pienempi kuin muissa tapauksissa johtuen patterin lämmönvaihtimen pienemmästä askelarvosta.Tämä johtaa pidemmään putken kokonaispituuteen ja suurempaan lämmönsiirtoalueeseen HTF-putkille.Keskimääräisellä 90 % vetypitoisuudella tapauksen 1 absorptioaika on 46 276 sekuntia.Verrattuna imeytymisen kestoon tapauksessa 1, imeytymisen kesto tapauksissa 2 ja 3 lyheni 724 s ja 1263 s, vastaavasti.Täydentävä osa esittelee lämpötilan ja vetypitoisuuden ääriviivat valituille kohdille HCHE-MH-kerroksessa.
Kelojen välisen etäisyyden vaikutus kerroksen keskilämpötilaan ja vetypitoisuuteen.(a) Keskimääräinen pedin lämpötila kierrekäämillä, (b) vetypitoisuus kierukkakäämillä, (c) keskimääräinen pedin lämpötila puolisylinterimäisillä keloilla ja (d) vetypitoisuus puolisylinterikäämillä.
MG-reaktorin lämmönsiirto-ominaisuuksien parantamiseksi suunniteltiin kaksi HFC:tä vakiotilavuudelle MG:lle (2000 cm3) ja spiraalilämmönvaihtimelle (100 cm3) vaihtoehdossa 3. Tässä jaksossa tarkastellaan myös reaktorien välisen etäisyyden vaikutusta. kelat 15 mm kotelolle 4, 12,86 mm kotelolle 5 ja 10 mm kotelolle 6. KuvassaKuvat 4c, d esittävät vedyn absorptioprosessin keskimääräisen kerroksen lämpötilan ja pitoisuuden alkulämpötilassa 573 K ja kuormituspaineessa 1,8 MPa.Kuvan 4c keskimääräisen kerroslämpötilan mukaan pienempi kelojen välinen etäisyys tapauksessa 6 laskee lämpötilaa merkittävästi verrattuna kahteen muuhun tapaukseen.Tapauksessa 6 alhaisempi pedin lämpötila johtaa korkeampaan vetypitoisuuteen (katso kuva 4d).Vedyn ottoaika vaihtoehdossa 4 on 19542 s, mikä on yli 2 kertaa pienempi kuin HCH:ta käyttävissä vaihtoehdoissa 1-3.Lisäksi tapaukseen 4 verrattuna absorptioaika lyheni myös 378 s ja 1515 s tapauksissa 5 ja 6 pienemmillä etäisyyksillä.Täydentävä osa esittelee lämpötilan ja vetypitoisuuden ääriviivat valituille kohdille SCHE-MH-kerroksessa.
Kahden lämmönvaihdinkokoonpanon suorituskyvyn tutkimiseksi tässä osassa piirretään ja esitetään lämpötilakäyrät kolmessa valitussa paikassa.Tapauksen 3 HCHE:tä sisältävä MH-reaktori valittiin vertailuun tapauksen 4 SCHE:tä sisältävään MH-reaktoriin, koska sillä on vakio MH-tilavuus ja putken tilavuus.Tämän vertailun käyttöolosuhteet olivat 573 K:n alkulämpötila ja 1,8 MPa:n kuormituspaine.KuvassaKuvat 5a ja 5b esittävät kaikki kolme valittua lämpötilaprofiilien sijaintia tapauksissa 3 ja 4, vastaavasti.KuvassaKuva 5c esittää lämpötilaprofiilia ja kerroskonsentraatiota 20 000 sekunnin vedynoton jälkeen.Kuvan 5c rivin 1 mukaan lämpötila TTF:n ympärillä vaihtoehdoista 3 ja 4 laskee jäähdytysnesteen konvektiivisen lämmönsiirron vuoksi.Tämä johtaa korkeampaan vetypitoisuuteen tämän alueen ympärillä.Kahden SCHE:n käyttö johtaa kuitenkin korkeampaan kerrospitoisuuteen.Nopeammat kineettiset vasteet havaittiin HTF-alueen ympäriltä tapauksessa 4. Lisäksi 100 %:n maksimipitoisuus havaittiin myös tällä alueella.Reaktorin keskellä sijaitsevasta linjasta 2 kotelon 4 lämpötila on merkittävästi alhaisempi kuin kotelon 3 lämpötila kaikissa paikoissa paitsi reaktorin keskellä.Tämä johtaa maksimivetypitoisuuteen tapaukselle 4 lukuun ottamatta aluetta lähellä reaktorin keskustaa kaukana HTF:stä.Tapauksen 3 keskittyminen ei kuitenkaan muuttunut paljon.Suuri ero kerroksen lämpötilassa ja pitoisuudessa havaittiin linjalla 3 lähellä GTS:n sisäänkäyntiä.Kerroksen lämpötila tapauksessa 4 laski merkittävästi, mikä johti korkeimpaan vetypitoisuuteen tällä alueella, kun taas tapauksen 3 pitoisuusviiva vaihteli edelleen.Tämä johtuu SCHE:n lämmönsiirron kiihtyvyydestä.Yksityiskohdat ja keskustelu MH-kerroksen ja HTF-putken keskilämpötilan vertailusta tapauksen 3 ja kotelon 4 välillä on esitetty lisäosassa.
Lämpötilaprofiili ja pedin pitoisuus valituissa paikoissa metallihydridireaktorissa.(a) valitut paikat tapaukselle 3, (b) valitut paikat tapaukselle 4 ja (c) lämpötilaprofiili ja kerroskonsentraatio valituissa paikoissa 20 000 sekunnin jälkeen vedynottoprosessille tapauksissa 3 ja 4.
KuvassaKuvio 6 esittää keskimääräisen kerroksen lämpötilan (katso kuva 6a) ja vetypitoisuuden (katso kuvio 6b) vertailun HCH:n ja SHE:n absorptiolle.Tästä kuvasta voidaan nähdä, että MG-kerroksen lämpötila laskee merkittävästi johtuen lämmönvaihtoalueen kasvusta.Enemmän lämmön poistaminen reaktorista johtaa korkeampaan vedyn ottonopeutta.Vaikka kahdella lämmönvaihdinkokoonpanolla on samat tilavuudet verrattuna HCHE:n käyttöön vaihtoehtona 3, SCHE:n vedynottoaika vaihtoehtoon 4 perustuen pieneni merkittävästi 59 %.Yksityiskohtaisempaa analyysiä varten vetypitoisuudet molemmille lämmönvaihdinkonfiguraatioille on esitetty erillisinä kuviossa 7. Tämä kuva osoittaa, että molemmissa tapauksissa vety alkaa imeytyä alhaalta HTF-sisääntulon ympäriltä.Korkeampia pitoisuuksia havaittiin HTF-alueella, kun taas pienempiä pitoisuuksia havaittiin MH-reaktorin keskellä sen etäisyyden lämmönvaihtimesta johtuen.10 000 sekunnin kuluttua vetypitoisuus tapauksessa 4 on merkittävästi korkeampi kuin tapauksessa 3. 20 000 sekunnin kuluttua reaktorin keskimääräinen vetypitoisuus on noussut 90 prosenttiin tapauksessa 4 verrattuna 50 prosenttiin vedyn tapauksessa 3. Tämä voi johtua kahden SCHE:n yhdistämisen korkeampaan tehokkaaseen jäähdytyskapasiteettiin, mikä johtaa alhaisempaan lämpötilaan MH-kerroksen sisällä.Tämän seurauksena MG-kerroksen sisään putoaa tasapainoisempi paine, mikä johtaa nopeampaan vedyn absorptioon.
Tapaus 3 ja tapaus 4 Keskimääräisen pedin lämpötilan ja vetypitoisuuden vertailu kahden lämmönvaihdinkokoonpanon välillä.
Vetypitoisuuden vertailu 500, 2000, 5000, 10000 ja 20000 sekunnin kuluttua vedyn absorptioprosessin alkamisesta tapauksissa 3 ja 4.
Taulukossa 5 on yhteenveto vedyn oton kestosta kaikissa tapauksissa.Lisäksi taulukossa näkyy myös vedyn absorptioaika prosentteina ilmaistuna.Tämä prosenttiosuus on laskettu tapauksen 1 absorptioajan perusteella. Tästä taulukosta HCHE:tä käyttävän MH-reaktorin absorptioaika on noin 45 000 - 46 000 s ja absorptioaika SCHE mukaan lukien on noin 18 000 - 19 000 s.Tapaukseen 1 verrattuna absorptioaika tapauksen 2 ja 3 tapauksessa lyheni vain 1,6 % ja 2,7 %.Käytettäessä SCHE:tä HCHE:n sijasta absorptioaika lyheni merkittävästi tapauksesta 4 tapaukseen 6, 58 %:sta 61 %:iin.On selvää, että SCHE:n lisääminen MH-reaktoriin parantaa suuresti vedyn absorptioprosessia ja MH-reaktorin suorituskykyä.Vaikka lämmönvaihtimen asentaminen MH-reaktorin sisään vähentää varastointikapasiteettia, tämä tekniikka parantaa merkittävästi lämmönsiirtoa muihin teknologioihin verrattuna.Myös äänenkorkeuden arvon pienentäminen lisää SCHE:n äänenvoimakkuutta, mikä johtaa MH:n äänenvoimakkuuden laskuun.Tapauksessa 6, jossa oli suurin SCHE-tilavuus, MH-tilavuuskapasiteetti pieneni vain 5 % verrattuna tapaukseen 1, jossa oli pienin HCHE-tilavuus.Lisäksi absorption aikana tapaus 6 osoitti nopeampaa ja parempaa suorituskykyä absorptioajan lyhentyessä 61 %.Siksi tapaus 6 valittiin herkkyysanalyysin lisätutkimukseen.On huomattava, että pitkä vedynottoaika liittyy varastosäiliöön, jonka MH-tilavuus on noin 2000 cm3.
Toimintaparametrit reaktion aikana ovat tärkeitä tekijöitä, jotka vaikuttavat positiivisesti tai negatiivisesti MH-reaktorin suorituskykyyn todellisissa olosuhteissa.Tässä tutkimuksessa tarkastellaan herkkyysanalyysiä MH-reaktorin sopivien alkukäyttöparametrien määrittämiseksi yhdessä SCHE:n kanssa, ja tässä osiossa tarkastellaan neljää päätoimintaparametria optimaalisen reaktorin konfiguraation perusteella tapauksessa 6. Tulokset kaikista käyttöolosuhteista on esitetty kohdassa Kuva 8.
Kaavio vetypitoisuudesta erilaisissa käyttöolosuhteissa käytettäessä puolisylinterimäisellä patterilla varustettua lämmönvaihdinta.(a) latauspaine, (b) alustan alkulämpötila, (c) jäähdytysnesteen Reynolds-luku ja (d) jäähdytysnesteen tulolämpötila.
Perustuen vakioon 573 K:n alkulämpötilaan ja jäähdytysnesteen virtausnopeuteen Reynoldsin luvulla 14 000, valittiin neljä erilaista kuormituspainetta: 1,2 MPa, 1,8 MPa, 2,4 MPa ja 3,0 MPa.KuvassaKuva 8a esittää latauspaineen ja SCHE:n vaikutusta vetypitoisuuteen ajan kuluessa.Absorptioaika lyhenee kuormituspaineen kasvaessa.1,2 MPa:n vedyn paineen käyttäminen on pahin tapaus vedyn absorptioprosessille, ja absorption kesto ylittää 26 000 s vedyn 90 % absorption saavuttamiseksi.Kuitenkin korkeampi kuormituspaine johti 32-42 %:n lyhenemiseen absorptioajassa 1,8:sta 3,0 MPa:iin.Tämä johtuu vedyn korkeammasta alkupaineesta, mikä johtaa suurempaan eroon tasapainopaineen ja käytetyn paineen välillä.Siksi tämä luo suuren liikkeellepaneva voiman vedyn oton kinetiikalle.Alkuhetkellä vetykaasu imeytyy nopeasti tasapainopaineen ja käytetyn paineen välisen suuren eron vuoksi57.3,0 MPa:n latauspaineessa 18 % vetyä kerääntyi nopeasti ensimmäisten 10 sekunnin aikana.Vetyä varastoitiin 90 %:ssa reaktoreista loppuvaiheessa 15460 s.Kuitenkin kuormituspaineessa 1,2 - 1,8 MPa absorptioaika lyheni merkittävästi 32 %.Muilla korkeammilla paineilla oli vähemmän vaikutusta absorptioaikojen parantamiseen.Siksi MH-SCHE-reaktorin kuormituspaineeksi suositellaan 1,8 MPa.Täydentävä osa näyttää vetypitoisuuden ääriviivat eri kuormituspaineille 15500 s:n kohdalla.
MH-reaktorin sopivan alkulämpötilan valinta on yksi tärkeimmistä vedyn adsorptioprosessiin vaikuttavista tekijöistä, koska se vaikuttaa hydridin muodostusreaktion liikkeellepanevaan voimaan.SCHE:n vaikutuksen tutkimiseksi MH-reaktorin alkulämpötilaan valittiin neljä eri lämpötilaa vakiolatauspaineella 1,8 MPa ja Reynoldsin luvulla 14 000 HTF.KuvassaKuva 8b esittää vertailun eri aloituslämpötiloista, mukaan lukien 473K, 523K, 573K ja 623K.Itse asiassa, kun lämpötila on korkeampi kuin 230 °C tai 503K58, Mg2Ni-lejeeringillä on tehokkaat ominaisuudet vedyn absorptioprosessissa.Vedyn ruiskutuksen alkuhetkellä lämpötila kuitenkin nousee nopeasti.Tämän seurauksena MG-kerroksen lämpötila ylittää 523 K. Siksi hydridien muodostuminen helpottuu lisääntyneen absorptionopeuden ansiosta53.KuvastaKuvasta 8b voidaan nähdä, että vety imeytyy nopeammin, kun MB-kerroksen alkulämpötila laskee.Alhaisemmat tasapainopaineet esiintyvät, kun alkulämpötila on alhaisempi.Mitä suurempi paine-ero tasapainopaineen ja käytetyn paineen välillä on, sitä nopeampi on vedyn absorptioprosessi.Alkulämpötilassa 473 K vety imeytyy nopeasti jopa 27 % ensimmäisten 18 sekunnin aikana.Lisäksi absorptioaikaa lyhennettiin 11 %:sta 24 %:iin alhaisemmassa alkulämpötilassa kuin 623 K:n alkulämpötilassa. Absorptioaika alimmassa alkulämpötilassa 473 K on 15 247 s, mikä on samanlainen kuin parhaassa. kotelon latauspaine kuitenkin alkulämpötilan reaktorin lämpötilan lasku johtaa vedyn varastointikapasiteetin laskuun.MN-reaktorin alkulämpötilan tulee olla vähintään 503 K53.Lisäksi alkulämpötilassa 573 K53 voidaan saavuttaa maksimi vedyn varastointikapasiteetti 3,6 painoprosenttia.Vedyn varastointikapasiteetin ja absorption keston osalta lämpötilat välillä 523-573 K lyhentävät aikaa vain 6 %.Siksi MH-SCHE-reaktorin alkulämpötilaksi ehdotetaan lämpötilaa 573 K.Alkulämpötilan vaikutus absorptioprosessiin oli kuitenkin vähemmän merkittävä verrattuna kuormituspaineeseen.Täydentävä osa näyttää vetypitoisuuden ääriviivat eri alkulämpötiloissa 15500 s:ssa.
Virtausnopeus on yksi hydrauksen ja dehydrauksen pääparametreista, koska se voi vaikuttaa turbulenssiin ja lämmön poistoon tai syöttöön hydrauksen ja dehydrauksen aikana59.Suuret virtausnopeudet luovat pyörteisiä faaseja ja johtavat nopeampaan nestevirtaukseen HTF-letkun läpi.Tämä reaktio johtaa nopeampaan lämmönsiirtoon.HTF:n eri tulonopeudet lasketaan Reynoldsin lukujen 10 000, 14 000, 18 000 ja 22 000 perusteella.MG-kerroksen alkulämpötilaksi asetettiin 573 K ja kuormituspaineeksi 1,8 MPa.Tulokset kuvassaKuva 8c osoittaa, että korkeamman Reynolds-luvun käyttäminen yhdessä SCHE:n kanssa johtaa korkeampaan sisäänottoasteeseen.Kun Reynoldsin luku kasvaa 10 000:sta 22 000:een, absorptioaika lyhenee noin 28-50 %.Absorptioaika Reynoldsin luvulla 22 000 on 12 505 sekuntia, mikä on vähemmän kuin erilaisissa alkulatauslämpötiloissa ja -paineissa.Vetypitoisuuden ääriviivat eri Reynolds-lukuille GTP:lle 12500 s:ssa on esitetty lisäosassa.
SCHE:n vaikutus HTF:n alkulämpötilaan analysoidaan ja esitetään kuviossa 8d.MG:n alkulämpötilassa 573 K ja vedyn kuormituspaineessa 1,8 MPa tähän analyysiin valittiin neljä alkulämpötilaa: 373 K, 473 K, 523 K ja 573 K. 8d osoittaa, että jäähdytysnesteen lämpötilan lasku sisääntulossa johtaa absorptioajan lyhenemiseen.Verrattuna perustapaukseen, jossa tulolämpötila oli 573 K, absorptioaika lyheni noin 20 %, 44 % ja 56 % tulolämpötiloissa 523 K, 473 K ja 373 K.Kohdassa 6917 s GTF:n alkulämpötila on 373 K, vetypitoisuus reaktorissa on 90 %.Tämä voidaan selittää parantuneella konvektiivisella lämmönsiirrolla MG-kerroksen ja HCS:n välillä.Alemmat HTF-lämpötilat lisäävät lämmön haihtumista ja lisäävät vedyn ottoa.Kaikista toimintaparametreista MH-SCHE-reaktorin suorituskyvyn parantaminen HTF:n tulolämpötilaa nostamalla oli sopivin menetelmä, koska absorptioprosessin päättymisaika oli alle 7000 s, kun taas muiden menetelmien lyhin absorptioaika oli enemmän. yli 10 000 s.Vetypitoisuuden ääriviivat esitetään GTP:n eri alkulämpötiloilla 7000 sekunnin ajan.
Tämä tutkimus esittelee ensimmäistä kertaa uuden puolisylinterimäisen lämmönvaihtimen, joka on integroitu metallihydridivarastoyksikköön.Ehdotetun järjestelmän kykyä absorboida vetyä tutkittiin erilaisilla lämmönvaihtimen konfiguraatioilla.Toimintaparametrien vaikutusta metallihydridikerroksen ja jäähdytysnesteen väliseen lämmönvaihtoon tutkittiin, jotta löydettiin optimaaliset olosuhteet metallihydridien varastointiin uudella lämmönvaihtimella.Tämän tutkimuksen tärkeimmät tulokset on tiivistetty seuraavasti:
Puolisylinterimäisellä kierukkalämmönvaihtimella lämmönsiirtokyky paranee, koska sen lämpö jakautuu tasaisemmin magnesiumkerrosreaktorissa, mikä johtaa parempaan vedyn imeytymisnopeuteen.Edellyttäen, että lämmönvaihtoputken ja metallihydridin tilavuus pysyy ennallaan, absorption reaktioaika lyhenee merkittävästi 59 % verrattuna tavanomaiseen kierukka-lämmönvaihtimeen.
Postitusaika: 15.1.2023