Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет.Сіз шектеулі CSS қолдауы бар шолғыш нұсқасын пайдаланып жатырсыз.Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз).Оған қоса, тұрақты қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Бірден үш слайдтан тұратын карусельді көрсетеді.Бір уақытта үш слайд арқылы жылжу үшін «Алдыңғы» және «Келесі» түймелерін пайдаланыңыз немесе бір уақытта үш слайд арқылы жылжу үшін соңында сырғытпа түймелерін пайдаланыңыз.
Металл гидридтері (MH) үлкен сутегі сыйымдылығына, төмен жұмыс қысымына және жоғары қауіпсіздікке байланысты сутегі сақтау үшін ең қолайлы материал топтарының бірі ретінде танылған.Дегенмен, олардың сутегіні баяу қабылдау кинетикасы сақтау өнімділігін айтарлықтай төмендетеді.MH қоймасынан жылуды тезірек шығару оның сутегін қабылдау жылдамдығын арттыруда маңызды рөл атқаруы мүмкін, нәтижесінде сақтау өнімділігі жақсарады.Осыған байланысты бұл зерттеу MH сақтау жүйесінің сутегін қабылдау жылдамдығына оң әсер ету үшін жылу беру сипаттамаларын жақсартуға бағытталған.Жаңа жартылай цилиндрлік катушка алғаш рет сутегін сақтау үшін әзірленді және оңтайландырылды және ішкі ауа ретінде жылу алмастырғыш (HTF) ретінде біріктірілді.Әртүрлі қадам өлшемдеріне сүйене отырып, жаңа жылу алмастырғыш конфигурациясының әсері талданады және әдеттегі бұрандалы катушкалар геометриясымен салыстырылады.Сонымен қатар, оңтайлы мәндерді алу үшін MG және GTP сақтаудың жұмыс параметрлері сандық түрде зерттелді.Сандық модельдеу үшін ANSYS Fluent 2020 R2 пайдаланылады.Бұл зерттеудің нәтижелері MH сақтау резервуарының өнімділігін жартылай цилиндрлік катушкалар жылу алмастырғышын (SCHE) пайдалану арқылы айтарлықтай жақсартуға болатындығын көрсетеді.Кәдімгі спиральды катушкалар жылу алмастырғыштармен салыстырғанда сутегінің сіңірілу ұзақтығы 59% -ға азаяды.SCHE катушкаларының арасындағы ең аз қашықтық сіңіру уақытының 61%-ға қысқаруына әкелді.SHE пайдаланатын MG қоймасының жұмыс параметрлеріне келетін болсақ, барлық таңдалған параметрлер сутегін сіңіру процесінің, әсіресе HTS-ке кіретін жердегі температураның айтарлықтай жақсаруына әкеледі.
Қазба отындарына негізделген энергиядан жаңартылатын энергияға жаһандық көшу бар.Жаңартылатын энергияның көптеген түрлері қуатты динамикалық түрде қамтамасыз ететіндіктен, жүктемені теңестіру үшін энергияны сақтау қажет.Бұл мақсатта сутегі негізіндегі энергия қоймасы көп назар аударды, әсіресе сутегі өзінің қасиеттері мен тасымалдануы арқасында «жасыл» балама отын және энергия тасымалдаушысы ретінде пайдаланылуы мүмкін.Сонымен қатар, сутегі қазба отындарымен салыстырғанда массаның бірлігіне жоғары энергия мазмұнын ұсынады2.Сутегі энергиясын сақтаудың төрт негізгі түрі бар: сығылған газ қоймасы, жер асты қоймасы, сұйық қойма және қатты қойма.Сығылған сутегі автобустар мен жүк көтергіштер сияқты жанармай жасушаларында қолданылатын негізгі түрі болып табылады.Дегенмен, бұл қойма сутегінің төмен көлемді тығыздығын қамтамасыз етеді (шамамен 0,089 кг/м3) және жоғары жұмыс қысымымен байланысты қауіпсіздік мәселелері бар3.Қоршаған ортаның төмен температурасы мен қысымындағы түрлендіру процесіне негізделген сұйықтық қоймасы сутегін сұйық күйде сақтайды.Бірақ сұйылтылған кезде энергияның шамамен 40% жоғалады.Сонымен қатар, бұл технология қатты күйдегі сақтау технологияларымен салыстырғанда энергия мен еңбекті көп қажет ететіні белгілі.Қатты сақтау қоймасы сутегін сіңіру және десорбция арқылы сутегіні шығару арқылы қатты материалдарға қосу арқылы сутегін сақтайтын сутегі экономикасы үшін қолайлы нұсқа болып табылады.Металл гидриді (MH), қатты материалды сақтау технологиясы, сутегінің жоғары сыйымдылығы, төмен жұмыс қысымы және сұйық қоймамен салыстырғанда төмен құнының арқасында отын ұяшықтарын қолдануда соңғы уақытта қызығушылық тудырады және стационарлық және мобильді қолданбаларға жарамды6,7 жылы Сонымен қатар, MH материалдары үлкен сыйымдылықты8 тиімді сақтау сияқты қауіпсіздік қасиеттерін қамтамасыз етеді.Дегенмен, МГ өнімділігін шектейтін мәселе бар: МГ реакторының төмен жылу өткізгіштігі сутегінің баяу сіңірілуіне және десорбциясына әкеледі.
Экзотермиялық және эндотермиялық реакциялар кезінде дұрыс жылу беру MH реакторларының өнімділігін арттырудың кілті болып табылады.Сутекті жүктеу процесі үшін максималды сақтау сыйымдылығымен қажетті жылдамдықпен сутегі тиеу ағынын бақылау үшін түзілетін жылуды реактордан шығару керек.Оның орнына разряд кезінде сутегінің бөліну жылдамдығын арттыру үшін жылу қажет.Жылу және масса беру өнімділігін жақсарту үшін көптеген зерттеушілер жұмыс параметрлері, MG құрылымы және MG11 оңтайландыруы сияқты көптеген факторларға негізделген дизайн мен оңтайландыруды зерттеді.MG 12,13 қабаттарына көбік металдары сияқты жылу өткізгіштігі жоғары материалдарды қосу арқылы MG оңтайландыруын жасауға болады.Осылайша, тиімді жылу өткізгіштігін 0,1-ден 2 Вт / мК10 дейін арттыруға болады.Бірақ қатты материалдарды қосу MN реакторының қуатын айтарлықтай төмендетеді.Жұмыс параметрлеріне келетін болсақ, жақсартуларға MG қабаты мен салқындатқыш сұйықтықтың (HTF) бастапқы жұмыс жағдайларын оңтайландыру арқылы қол жеткізуге болады.МГ құрылымын реактордың геометриясына және жылу алмастырғыштың конструкциясына байланысты оңтайландыруға болады.MH реакторының жылу алмастырғышының конфигурациясына қатысты әдістерді екі түрге бөлуге болады.Бұл MO қабатына орнатылған ішкі жылу алмастырғыштар және MO қабатын жабатын сыртқы жылу алмастырғыштар, мысалы, қанаттар, салқындатқыш курткалар және су ванналары.Сыртқы жылу алмастырғышқа қатысты Kaplan16 реактор ішіндегі температураны төмендету үшін салқындатқыш суды күрте ретінде пайдаланып, MH реакторының жұмысын талдады.Нәтижелер 22 дөңгелек финді реактормен және табиғи конвекциямен салқындатылған басқа реактормен салыстырылды.Олар салқындатқыш күртенің болуы MH температурасын айтарлықтай төмендетеді, осылайша сіңіру жылдамдығын арттырады деп айтады.Патил мен Гопалдың17 сумен қапталған MH реакторының сандық зерттеулері сутегі беру қысымы мен HTF температурасы сутегінің сіңіру және десорбция жылдамдығына әсер ететін негізгі параметрлер екенін көрсетті.
MH ішіне салынған қалқандар мен жылу алмастырғыштарды қосу арқылы жылу беру аймағын ұлғайту жылу және масса алмасу өнімділігін, демек, MH18 сақтау өнімділігін жақсартудың кілті болып табылады.MH19,20,21,22,23,24,25,26 реакторындағы салқындатқышты айналдыруға арналған бірнеше ішкі жылу алмастырғыш конфигурациялары (түзу түтік және спиральды катушкалар) жасалған.Ішкі жылу алмастырғышты пайдаланып, салқындату немесе қыздыру сұйықтығы сутегі адсорбция процесі кезінде MH реакторының ішіндегі жергілікті жылуды тасымалдайды.Раджу мен Кумар [27] MG өнімділігін жақсарту үшін жылу алмастырғыш ретінде бірнеше түзу түтіктерді пайдаланды.Олардың нәтижелері жылу алмастырғыш ретінде түзу түтіктерді пайдаланған кезде сіңіру уақытының қысқарғанын көрсетті.Сонымен қатар, түзу түтіктерді қолдану сутегінің десорбциялану уақытын қысқартады28.Салқындатқыш сұйықтықтың жоғары ағыны сутегінің зарядталуы мен разрядының жылдамдығын арттырады29.Дегенмен, салқындатқыш түтіктердің санын көбейту салқындатқыштың ағынының жылдамдығына қарағанда MH өнімділігіне оң әсер етеді30,31.Raju және т.б.32 реакторлардағы көп құбырлы жылу алмастырғыштардың өнімділігін зерттеу үшін MH материалы ретінде LaMi4.7Al0.3 пайдаланды.Олар жұмыс параметрлері сіңіру процесіне, әсіресе беру қысымына, содан кейін HTF ағынының жылдамдығына айтарлықтай әсер еткенін хабарлады.Дегенмен, сіңіру температурасы онша маңызды емес болып шықты.
MH реакторының өнімділігі түзу түтіктермен салыстырғанда жылу берудің жақсаруына байланысты спиральды катушкалы жылу алмастырғышты қолдану арқылы одан әрі жақсарады.Себебі қайталама цикл реактордан жылуды жақсырақ алып тастай алады25.Сонымен қатар, спиральды түтіктер MH қабатынан салқындатқышқа жылу беру үшін үлкен бетті қамтамасыз етеді.Бұл әдісті реактор ішіне енгізгенде жылу алмасу түтіктерінің таралуы да біркелкі болады33.Ван т.б.34 MH реакторына спиральді катушка қосу арқылы сутегін қабылдау ұзақтығының әсерін зерттеді.Олардың нәтижелері көрсеткендей, салқындатқыштың жылу беру коэффициенті жоғарылаған сайын сіңіру уақыты азаяды.Ву және т.б.25 Mg2Ni негізіндегі MH реакторлары мен катушкалы жылу алмастырғыштардың өнімділігін зерттеді.Олардың сандық зерттеулері реакция уақытының қысқаруын көрсетті.MN реакторындағы жылу беру механизмін жетілдіру бұранда қадамының бұранда қадамына және өлшемсіз бұранда қадамына кішірек қатынасына негізделген.Mellouli және т.б.21 орамды орамды ішкі жылу алмастырғыш ретінде пайдаланған эксперименттік зерттеу HTF іске қосу температурасының сутегін қабылдау және десорбция уақытын жақсартуға айтарлықтай әсер ететінін көрсетті.Әртүрлі ішкі жылу алмастырғыштардың комбинациясы бірнеше зерттеулерде жүргізілді.Эйсапур және т.б.35 сутегіні сіңіру процесін жақсарту үшін орталық қайтару түтігі бар спиральды катушкалар арқылы жылу алмастырғышты пайдаланып сутегі қоймасын зерттеді.Олардың нәтижелері спиральды түтік және орталық қайтару құбыры салқындатқыш пен MG арасындағы жылу беруді айтарлықтай жақсартатынын көрсетті.Спиральды түтіктің кішірек қадамы және үлкен диаметрі жылу мен масса алмасу жылдамдығын арттырады.Ardahaie және т.б.36 реактор ішіндегі жылу алмасуды жақсарту үшін жылу алмастырғыш ретінде жалпақ спиральды түтіктерді пайдаланды.Олар спиральды түтіктердің тегістелген жазықтықтарының санын көбейту арқылы сіңіру ұзақтығы қысқарғанын хабарлады.Әртүрлі ішкі жылу алмастырғыштардың комбинациясы бірнеше зерттеулерде жүргізілді.Дхау және т.б.37 орамды жылу алмастырғыш пен қанаттар арқылы MH өнімділігін жақсартты.Олардың нәтижелері бұл әдістің сутегімен толтыру уақытын қанаттары жоқ корпуспен салыстырғанда 2 есе қысқартатынын көрсетеді.Сақина тәрізді қанаттар салқындатқыш түтіктермен біріктіріліп, MN реакторына салынған.Бұл зерттеудің нәтижелері бұл аралас әдіс қанаттары жоқ MH реакторымен салыстырғанда біркелкі жылу беруді қамтамасыз ететінін көрсетеді.Дегенмен, әртүрлі жылу алмастырғыштарды біріктіру MH реакторының салмағы мен көлеміне теріс әсер етеді.Wu et al.18 әртүрлі жылу алмастырғыш конфигурацияларын салыстырды.Оларға түзу түтіктер, қанаттар және спиральды катушкалар жатады.Авторлар спиральды катушкалар жылу мен массаны беруде ең жақсы жақсартуларды қамтамасыз ететінін хабарлайды.Сонымен қатар, түзу түтіктермен, ширатылған түтіктермен және ширатылған түтіктермен біріктірілген түзу түтіктермен салыстырғанда, қос катушкалар жылу беруді жақсартуға жақсы әсер етеді.Sekhar және басқалардың зерттеуі.40 сутегінің сіңірілуін жақсартуға ішкі жылу алмастырғыш ретінде спиральды катушкалар мен қанатты сыртқы салқындатқыш кеудешенің көмегімен қол жеткізілгенін көрсетті.
Жоғарыда келтірілген мысалдардың ішінен спиральды катушкаларды ішкі жылу алмастырғыш ретінде пайдалану басқа жылу алмастырғыштарға, әсіресе түзу құбырлар мен қанаттарға қарағанда жақсы жылу және масса алмасуды жақсартуды қамтамасыз етеді.Сондықтан бұл зерттеудің мақсаты жылу беру өнімділігін жақсарту үшін спиральды катушканы одан әрі дамыту болды.Кәдімгі MH сақтау бұрандалы катушкасының негізінде алғаш рет жаңа жартылай цилиндрлік катушкалар әзірленді.Бұл зерттеу MH төсеніштері мен HTF түтіктерінің тұрақты көлемімен қамтамасыз етілген жылу беру аймағының жақсырақ орналасуы бар жаңа жылу алмастырғыш конструкциясын қарастыру арқылы сутегі сақтау өнімділігін жақсартады деп күтілуде.Содан кейін бұл жаңа жылу алмастырғыштың сақтау өнімділігі әртүрлі катушкалар қадамдарына негізделген әдеттегі спиральды катушкалар жылу алмастырғыштармен салыстырылды.Қолданыстағы әдебиеттерге сәйкес, жұмыс жағдайлары және катушкалар аралығы МГ реакторларының өнімділігіне әсер ететін негізгі факторлар болып табылады.Осы жаңа жылу алмастырғыштың дизайнын оңтайландыру үшін катушкалар аралығының сутегін қабылдау уақыты мен MH көлеміне әсері зерттелді.Сонымен қатар, жаңа жарты цилиндрлік катушкалар мен жұмыс жағдайлары арасындағы байланысты түсіну үшін осы зерттеудің екінші мақсаты әртүрлі жұмыс параметрлерінің диапазондарына сәйкес реактордың сипаттамаларын зерттеу және әрбір жұмыс үшін сәйкес мәндерді анықтау болды. режимі.параметр.
Бұл зерттеудегі сутегі энергиясын сақтау құрылғысының өнімділігі екі жылу алмастырғыш конфигурациясына (соның ішінде 1-3 корпустардағы спиральды түтіктер және 4-6 корпустардағы жартылай цилиндрлік түтіктер) және жұмыс параметрлерінің сезімталдық талдауы негізінде зерттеледі.MH реакторының жұмыс қабілеттілігі бірінші рет жылу алмастырғыш ретінде спиральды түтік арқылы сыналған.Салқындатқыш май құбыры да, MH реакторының ыдысы да тот баспайтын болаттан жасалған.Айта кету керек, MG реакторының өлшемдері мен GTF құбырларының диаметрі барлық жағдайларда тұрақты болды, ал ГТФ қадам өлшемдері әртүрлі болды.Бұл бөлім HTF катушкаларының қадам өлшемінің әсерін талдайды.Реактордың биіктігі мен сыртқы диаметрі сәйкесінше 110 мм және 156 мм болды.Жылу өткізгіш мұнай құбырының диаметрі 6мм деп белгіленген.Спиральды түтіктер мен екі жартылай цилиндрлік түтіктері бар MH реакторының схемасы туралы толық ақпаратты Қосымша бөлімнен қараңыз.
Суретте.1а MH спиральды түтік реакторын және оның өлшемдерін көрсетеді.Барлық геометриялық параметрлер кестеде берілген.1. Спиральдың жалпы көлемі және ZG көлемі сәйкесінше шамамен 100 см3 және 2000 см3.Осы MH реакторынан кеуекті MH реакторына төменнен спиральды түтік арқылы HTF түріндегі ауа жіберілді, ал сутегі реактордың үстіңгі бетінен енгізілді.
Металл гидридті реакторлар үшін таңдалған геометрияларды сипаттау.а) спиральды құбырлы жылу алмастырғышпен, б) жартылай цилиндрлік құбырлы жылу алмастырғышпен.
Екінші бөлімде жылу алмастырғыш ретінде жартылай цилиндрлік түтікке негізделген MH реакторының жұмысы қарастырылады.Суретте.1b екі жартылай цилиндрлік түтіктері бар MN реакторын және олардың өлшемдерін көрсетеді.1-кестеде олардың арасындағы қашықтықты қоспағанда, тұрақты болып қалатын жартылай цилиндрлік құбырлардың барлық геометриялық параметрлері келтірілген.Айта кету керек, 4-жағдайдағы жартылай цилиндрлік түтік HTF түтігінің тұрақты көлемімен және ширатылған түтіктегі MH қорытпасымен жобаланған (3 нұсқа).сур.1b, ауа да екі жартылай цилиндрлік HTF түтіктерінің түбінен, ал сутегі MH реакторының қарама-қарсы жағынан енгізілді.
Жылу алмастырғыштың жаңа дизайнына байланысты бұл бөлімнің мақсаты SCHE-мен біріктірілген MH реакторының жұмыс параметрлері үшін сәйкес бастапқы мәндерді анықтау болып табылады.Барлық жағдайларда ауа реактордан жылуды кетіру үшін салқындатқыш ретінде пайдаланылды.Жылу тасымалдағыш майлардың ішінде, әдетте, төмен құны және қоршаған ортаға әсері төмен болғандықтан, MH реакторлары үшін жылу тасымалдағыш майлар ретінде ауа мен су таңдалады.Магний негізіндегі қорытпалардың жұмыс температурасының жоғары диапазонына байланысты осы зерттеуде салқындатқыш ретінде ауа таңдалды.Сонымен қатар, ол басқа сұйық металдар мен балқытылған тұздарға қарағанда жақсы ағыс сипаттамаларына ие.2-кестеде ауаның 573 К температурадағы қасиеттері берілген. Осы бөлімдегі сезімталдықты талдау үшін MH-SCHE өнімділік опцияларының ең жақсы конфигурациялары ғана (4-тен 6-ға дейінгі жағдайларда) қолданылады.Бұл бөлімдегі бағалаулар әртүрлі жұмыс параметрлеріне, соның ішінде MH реакторының бастапқы температурасына, сутегі жүктеу қысымына, HTF кіріс температурасына және HTF жылдамдығын өзгерту арқылы есептелген Рейнольдс санына негізделген.3-кесте сезімталдықты талдау үшін пайдаланылатын барлық жұмыс параметрлерін қамтиды.
Бұл бөлімде сутегінің жұтылуы, турбуленттілігі және салқындатқыш сұйықтықтардың жылу алмасуы процесіне қажетті барлық басқару теңдеулері сипатталған.
Сутекті қабылдау реакциясының шешімін жеңілдету үшін келесі жорамалдар жасалады және қамтамасыз етіледі;
Абсорбция кезінде сутегі мен металл гидридтерінің термофизикалық қасиеттері тұрақты болады.
Сутегі идеалды газ болып саналады, сондықтан жергілікті жылулық тепе-теңдік жағдайлары43,44 есепке алынады.
мұндағы \({L}_{газ}\) резервуардың радиусы, ал \({L}_{жылу}\) резервуардың осьтік биіктігі.N 0,0146-дан аз болғанда, резервуардағы сутегі ағынын маңызды қатесіз модельдеуде елемеуге болады.Қазіргі зерттеулерге сәйкес N 0,1-ден әлдеқайда төмен.Сондықтан қысым градиентінің әсерін елемеуге болады.
Реактор қабырғалары барлық жағдайда жақсы оқшауланған.Сондықтан реактор мен қоршаған орта арасында жылу алмасу 47 болмайды.
Mg негізіндегі қорытпалар жақсы гидрогенизациялық сипаттамаларға ие және 7,6 масса 8 дейін сутекті сақтау қабілеті жоғары екені белгілі.Қатты күйдегі сутегін сақтау қолданбалары тұрғысынан бұл қорытпалар жеңіл материалдар ретінде де белгілі.Сонымен қатар, олар тамаша ыстыққа төзімді және жақсы өңдеуге қабілетті8.Бірнеше Mg негізіндегі қорытпалардың ішінде Mg2Ni негізіндегі MgNi қорытпасы сутегінің салмағы 6% дейін сақтау қабілетіне байланысты MH сақтау үшін ең қолайлы нұсқалардың бірі болып табылады.Mg2Ni қорытпалары сонымен қатар MgH48 қорытпасымен салыстырғанда тезірек адсорбция мен десорбция кинетикасын қамтамасыз етеді.Сондықтан бұл зерттеуде металл гидридті материал ретінде Mg2Ni таңдалды.
Энергия теңдеуі сутегі мен Mg2Ni гидриді арасындағы жылу балансы негізінде 25 түрінде өрнектеледі:
X – металл бетінде жұтылған сутегінің мөлшері, бірлігі \(салмағы\%\), сіңіру кезінде \(\frac{dX}{dt}\) кинетикалық теңдеуінен келесідей есептелген49:
мұндағы \({C}_{a}\) - реакция жылдамдығы және \({E}_{a}\) - белсендіру энергиясы.\({P}_{a,eq}\) - сіңіру процесі кезіндегі металл гидридті реактор ішіндегі тепе-теңдік қысым, Вант-Хофф теңдеуі арқылы төмендегідей25 берілген:
Мұндағы \({P}_{ref}\) 0,1 МПа эталондық қысым.\(\Delta H\) және \(\Delta S\) сәйкесінше реакцияның энтальпиясы мен энтропиясы болып табылады.Mg2Ni және сутегі қорытпаларының қасиеттері кестеде берілген.4. Аты аталған тізімді қосымша бөлімде табуға болады.
Сұйықтық ағыны турбулентті болып саналады, өйткені оның жылдамдығы мен Рейнольдс саны (Re) сәйкесінше 78,75 мс-1 және 14000.Бұл зерттеуде қол жеткізуге болатын k-ε турбуленттілік моделі таңдалды.Бұл әдіс басқа k-ε әдістерімен салыстырғанда жоғары дәлдікті қамтамасыз ететіні, сонымен қатар RNG k-ε50,51 әдістеріне қарағанда аз есептеу уақытын қажет ететіні атап өтіледі.Жылу тасымалдағыш сұйықтықтарға арналған негізгі теңдеулер туралы мәліметтер алу үшін Қосымша бөлімді қараңыз.
Бастапқыда MN реакторында температуралық режим біркелкі болды, ал сутегінің орташа концентрациясы 0,043 болды.MH реакторының сыртқы шекарасы жақсы оқшауланған деп болжанады.Магний негізіндегі қорытпалар әдетте реакторда сутегін сақтау және босату үшін жоғары реакциялық жұмыс температурасын қажет етеді.Mg2Ni қорытпасы максималды сіңіру үшін 523–603 К температура диапазоны және толық десорбция үшін 573–603 К температура диапазоны қажет52.Дегенмен, Muthukumar et al.53 эксперименталды зерттеулері сутегі сақтау үшін Mg2Ni максималды сақтау сыйымдылығына 573 К жұмыс температурасында қол жеткізуге болатынын көрсетті, бұл оның теориялық сыйымдылығына сәйкес келеді.Сондықтан бұл зерттеуде MN реакторының бастапқы температурасы ретінде 573 К температурасы таңдалды.
Тексеру және сенімді нәтижелер үшін әртүрлі тор өлшемдерін жасаңыз.Суретте.2 төрт түрлі элементтен сутегін сіңіру процесінде таңдалған орындардағы орташа температураны көрсетеді.Ұқсас геометрияға байланысты тордың тәуелсіздігін тексеру үшін әрбір конфигурацияның бір жағдайы ғана таңдалғанын атап өткен жөн.Дәл осындай торлау әдісі басқа жағдайларда қолданылады.Сондықтан спиральды құбыр үшін 1-нұсқаны және жартылай цилиндрлік құбыр үшін 4-нұсқаны таңдаңыз.Суретте.2a, b сәйкесінше 1 және 4 нұсқалары үшін реактордағы орташа температураны көрсетеді.Таңдалған үш орын реактордың жоғарғы, ортаңғы және төменгі жағындағы төсек температурасының контурларын көрсетеді.Таңдалған орындардағы температура контурларына сүйене отырып, орташа температура тұрақты болады және 1 және 4-жағдайлар үшін тиісінше 428,891 және 430,599 элемент нөмірлерінде шамалы өзгерісті көрсетеді.Сондықтан бұл тор өлшемдері одан әрі есептеулер үшін таңдалды.Әртүрлі ұяшық өлшемдері үшін сутегін сіңіру процесі үшін орташа төсек температурасы және екі жағдай үшін де ретімен тазартылған торлар туралы толық ақпарат қосымша бөлімде келтірілген.
Әртүрлі тор нөмірлері бар металл гидридті реактордағы сутегін сіңіру процесінің таңдалған нүктелеріндегі орташа қабат температурасы.(a) 1-жағдай үшін таңдалған орындардағы орташа температура және (b) 4-жағдай үшін таңдалған орындардағы орташа температура.
Бұл зерттеудегі Mg негізіндегі металл гидридті реактор Muthukumar et al.53 тәжірибелік нәтижелері негізінде сыналған.Өз зерттеулерінде олар сутекті тот баспайтын болаттан жасалған түтіктерде сақтау үшін Mg2Ni қорытпасын пайдаланды.Мыс қанаттары реактор ішіндегі жылу беруді жақсарту үшін қолданылады.Суретте.3а тәжірибелік зерттеу мен осы зерттеу арасындағы абсорбциялық процесс қабатының орташа температурасын салыстыруды көрсетеді.Бұл тәжірибе үшін таңдалған жұмыс жағдайлары: MG бастапқы температурасы 573 К және кіріс қысымы 2 МПа.Суреттен.3a бұл тәжірибелік нәтиже қабаттың орташа температурасына қатысты қазіргі нәтижемен жақсы сәйкес келетінін анық көрсетуге болады.
Модельді тексеру.(a) Ағымдағы зерттеуді Muthukumar et al.52 тәжірибелік жұмысымен салыстыру арқылы Mg2Ni металл гидридті реакторының кодтық тексеруі және (b) ағымдағы зерттеуді Кумар және т.б. .Зерттеу.54.
Турбуленттілік моделін сынау үшін осы зерттеу нәтижелері таңдалған турбуленттілік моделінің дұрыстығын растау үшін Кумар және т.б.54 эксперименттік нәтижелерімен салыстырылды.Кумар және т.б.54 құбырдағы спиральды жылу алмастырғыштағы турбулентті ағынды зерттеді.Су қарама-қарсы жақтан айдалатын ыстық және суық сұйықтық ретінде пайдаланылады.Ыстық және суық сұйықтықтың температурасы сәйкесінше 323 К және 300 К.Рейнольдс сандары ыстық сұйықтықтар үшін 3100-ден 5700-ге дейін, ал суық сұйықтықтар үшін 21000-нан 35000-ға дейін.Декан сандары ыстық сұйықтықтар үшін 550-1000 және суық сұйықтықтар үшін 3600-6000.Ішкі құбырдың (ыстық сұйықтық үшін) және сыртқы құбырдың (суық сұйықтық үшін) диаметрлері сәйкесінше 0,0254 м және 0,0508 м.Бұрандалы орамның диаметрі мен қадамы сәйкесінше 0,762 м және 0,100 м.Суретте.3b ішкі түтіктегі салқындатқыш сұйықтық үшін Nusselt және Dean нөмірлерінің әртүрлі жұптары үшін тәжірибелік және ағымдағы нәтижелерді салыстыруды көрсетеді.Үш түрлі турбуленттілік моделі енгізілді және эксперимент нәтижелерімен салыстырылды.Суретте көрсетілгендей.3b, қол жеткізілетін k-ε турбуленттілік моделінің нәтижелері эксперименттік деректермен жақсы сәйкес келеді.Сондықтан осы зерттеуде осы модель таңдалды.
Бұл зерттеудегі сандық модельдеу ANSYS Fluent 2020 R2 көмегімен орындалды.Пайдаланушы анықтайтын функцияны (UDF) жазыңыз және оны сіңіру процесінің кинетикасын есептеу үшін энергия теңдеуінің кіріс мүшесі ретінде пайдаланыңыз.Қысым-жылдамдық байланысы және қысымды түзету үшін PRESTO55 тізбегі және PISO56 әдісі қолданылады.Айнымалы градиент үшін Грин-Гаусс ұяшық негізін таңдаңыз.Импульс және энергия теңдеулері екінші ретті желге қарсы әдіспен шешіледі.Төмен релаксация коэффициенттеріне келетін болсақ, қысым, жылдамдық және энергия құраушылары тиісінше 0,5, 0,7 және 0,7 мәніне орнатылады.Стандартты қабырға функциялары турбуленттілік үлгісінде HTF үшін қолданылады.
Бұл бөлімде сутегіні сіңіру кезінде орамды жылу алмастырғыш (HCHE) және бұрандалы катушкалар жылу алмастырғыш (SCHE) көмегімен MH реакторының жақсартылған ішкі жылу алмасуының сандық модельдеу нәтижелері берілген.HTF қадамының реактор қабатының температурасына және сіңіру ұзақтығына әсері талданды.Абсорбция процесінің негізгі жұмыс параметрлері зерттеліп, сезімталдықты талдау бөлімінде берілген.
MH реакторында катушкалар аралығының жылу алмасуға әсерін зерттеу үшін әр түрлі қадамдары бар үш жылу алмастырғыш конфигурациялары зерттелді.15 мм, 12,86 мм және 10 мм үш түрлі қадамдар сәйкесінше 1 корпус, 2 корпус және 3 корпус болып белгіленеді.Айта кету керек, құбырдың диаметрі бастапқы температурада 573 К және барлық жағдайларда 1,8 МПа жүктеме қысымында 6 мм бекітілген.Суретте.4 1-ден 3-ке дейінгі жағдайларда сутегі сіңіру процесі кезінде MH қабатындағы орташа қабат температурасы мен сутегі концентрациясын көрсетеді. Әдетте, металл гидриді мен сутегі арасындағы реакция сіңіру процесіне экзотермиялық болып табылады.Сондықтан реакторға сутегі алғаш рет енгізілген бастапқы моментке байланысты қабаттың температурасы тез көтеріледі.Төсек температурасы максималды мәнге жеткенше артады, содан кейін температура төменірек және салқындатқыш ретінде әрекет ететін салқындатқышпен жылу тасымалданған кезде бірте-бірте төмендейді.Суретте көрсетілгендей.4а, алдыңғы түсініктемеге байланысты қабаттың температурасы тез артып, үздіксіз төмендейді.Абсорбция процесі үшін сутегі концентрациясы әдетте MH реакторының қабат температурасына негізделген.Қабаттың орташа температурасы белгілі бір температураға дейін төмендегенде, металл беті сутекті сіңіреді.Бұл реакторда сутегінің физисорбция, хемосорбция, диффузия және оның гидридтерінің түзілу процестерінің үдеуімен байланысты.Суреттен.4b-ден 3-жағдайдағы сутегінің сіңіру жылдамдығы катушканың жылу алмастырғышының қадамдық мәні аз болғандықтан басқа жағдайларға қарағанда төмен екенін көруге болады.Бұл құбырдың жалпы ұзындығының ұзағырақ болуына және HTF құбырлары үшін үлкен жылу тасымалдау аймағына әкеледі.Сутегінің орташа концентрациясы 90% болғанда, 1-жағдай үшін сіңіру уақыты 46 276 секундты құрайды.1-жағдайдағы сіңіру ұзақтығымен салыстырғанда, 2 және 3-жағдайлардағы сіңіру ұзақтығы тиісінше 724 с және 1263 с қысқарды.Қосымша бөлімде HCHE-MH қабатындағы таңдалған орындар үшін температура мен сутегі концентрациясының контурлары берілген.
Катушкалар арасындағы қашықтықтың орташа қабат температурасына және сутегі концентрациясына әсері.(а) бұрандалы катушкалар үшін орташа қабат температурасы, (b) бұрандалы катушкалар үшін сутегі концентрациясы, (c) жарты цилиндрлік катушкалар үшін орташа қабат температурасы және (d) жарты цилиндрлік катушкалар үшін сутегі концентрациясы.
MG реакторының жылу беру сипаттамаларын жақсарту үшін екі HFC тұрақты MG көлеміне (2000 см3) және 3-нұсқа бойынша спиральды жылу алмастырғышқа (100 см3) арналған. Бұл бөлімде сонымен қатар реакторлар арасындағы қашықтықтың әсері қарастырылады. 4 корпус үшін 15 мм, 5 корпус үшін 12,86 мм және 6 корпус үшін 10 мм катушкалар. Суретте.4c,d бастапқы температурада 573 К және жүктеме қысымы 1,8 МПа кезінде сутегі сіңіру процесінің орташа қабат температурасы мен концентрациясын көрсетеді.4c-суреттегі орташа қабат температурасына сәйкес, 6-жағдайдағы катушкалар арасындағы аз қашықтық басқа екі жағдаймен салыстырғанда температураны айтарлықтай төмендетеді.6-жағдай үшін төменгі қабат температурасы сутегінің жоғары концентрациясына әкеледі (4d-суретті қараңыз).4-нұсқа үшін сутегін қабылдау уақыты 19542 с, бұл HCH қолданатын 1-3 нұсқаларына қарағанда 2 еседен астам төмен.Сонымен қатар, 4-жағдаймен салыстырғанда, сіңу уақыты 378 с және 1515 с қысқарды.Қосымша бөлім SCHE-MH қабатындағы таңдалған орындар үшін температура мен сутегі концентрациясының контурларын ұсынады.
Екі жылу алмастырғыш конфигурациясының өнімділігін зерттеу үшін бұл бөлім үш таңдалған жерде температура қисықтарын сызып, ұсынады.3-жағдайдағы HCHE бар MH реакторы 4-жағдайдағы SCHE бар MH реакторымен салыстыру үшін таңдалды, себебі оның тұрақты MH көлемі мен құбыр көлемі бар.Бұл салыстыру үшін жұмыс шарттары 573 К бастапқы температура және 1,8 МПа жүктеме қысымы болды.Суретте.5a және 5b сәйкесінше 3 және 4-жағдайлардағы температура профильдерінің барлық таңдалған үш позициясын көрсетеді.Суретте.5c сутегінің 20 000 с сіңірілуінен кейінгі температура профилін және қабат концентрациясын көрсетеді.5c-суреттегі 1-жолға сәйкес, 3 және 4 нұсқадағы ТТФ айналасындағы температура салқындатқыштың конвективтік жылу беруіне байланысты төмендейді.Бұл осы аймақтың айналасында сутегінің жоғары концентрациясына әкеледі.Дегенмен, екі SCHE пайдалану қабаттың жоғары концентрациясына әкеледі.4-жағдайда HTF аймағының айналасында жылдамырақ кинетикалық жауаптар табылды. Сонымен қатар, бұл аймақта 100% максималды концентрация да табылды.Реактордың ортасында орналасқан 2-жолдан бастап 4-ші корпустың температурасы реактордың ортасынан басқа барлық жерлерде 3-ші корпустың температурасынан айтарлықтай төмен.Бұл 4-жағдай үшін сутегінің максималды концентрациясына әкеледі, реактордың орталығына жақын, HTF-тен алыс аймақты қоспағанда.Алайда 3-жағдайдың шоғырлануы көп өзгерген жоқ.ГТС кіре берісіндегі 3-жолда қабаттың температурасы мен концентрациясының үлкен айырмашылығы байқалды.4-жағдайдағы қабаттың температурасы айтарлықтай төмендеді, нәтижесінде бұл аймақта сутегі ең жоғары концентрациясы пайда болды, ал 3-жағдайдағы концентрация сызығы әлі де өзгеріп тұрды.Бұл SCHE жылу беруді жеделдетуге байланысты.3-жағдай мен 4-жағдай арасындағы MH қабатының және HTF құбырының орташа температурасын салыстыру туралы мәліметтер мен талқылау қосымша бөлімде берілген.
Металл гидридті реактордағы таңдалған орындардағы температура профилі және қабат концентрациясы.(a) 3-жағдай үшін таңдалған орындар, (b) 4-жағдай үшін таңдалған орындар және (c) 3 және 4-жағдайлардағы сутегін қабылдау процесі үшін 20 000 с кейін таңдалған орындардағы температура профилі мен қабат концентрациясы.
Суретте.6-суретте HCH және SHE сіңіру үшін орташа төсек температурасын (6а-суретті қараңыз) және сутегі концентрациясын (6б-суретті қараңыз) салыстыру көрсетілген.Бұл суреттен MG қабатының температурасы жылу алмасу аймағының ұлғаюына байланысты айтарлықтай төмендейтінін көруге болады.Реактордан көбірек жылуды алу сутегінің жоғары сіңіру жылдамдығына әкеледі.Екі жылу алмастырғыш конфигурациясында 3-нұсқа сияқты HCHE пайдаланумен салыстырғанда бірдей көлемдер болғанымен, 4-нұсқаға негізделген SCHE сутегін қабылдау уақыты 59%-ға айтарлықтай қысқарды.Егжей-тегжейлі талдау үшін екі жылу алмастырғыш конфигурациясына арналған сутегі концентрациясы 7-суретте изосызықтар түрінде көрсетілген. Бұл сурет екі жағдайда да сутегі HTF кірісінің айналасында төменнен жұтыла бастайтынын көрсетеді.Жоғары концентрациялар HTF аймағында табылды, ал төменгі концентрациялар жылу алмастырғыштан қашықтығына байланысты MH реакторының орталығында байқалды.10 000 с кейін 4-жағдайдағы сутегі концентрациясы 3-жағдайға қарағанда айтарлықтай жоғары. 20000 секундтан кейін реактордағы орташа сутегі концентрациясы 3-жағдайдағы 50% сутегімен салыстырғанда 4-ші жағдайда 90%-ға дейін көтерілді. Бұған себеп болуы мүмкін. екі SCHE біріктірудің жоғары тиімді салқындату қабілетіне, нәтижесінде MH қабатының ішіндегі төмен температура.Демек, MG қабатының ішіне көбірек тепе-теңдік қысым түседі, бұл сутегінің тезірек сіңуіне әкеледі.
3-жағдай және 4-жағдай Екі жылу алмастырғыш конфигурациясының арасындағы орташа қабат температурасы мен сутегі концентрациясын салыстыру.
3-жағдайда және 4-жағдайда сутегін сіңіру процесі басталғаннан кейін 500, 2000, 5000, 10000 және 20000 с кейінгі сутегі концентрациясын салыстыру.
5-кестеде барлық жағдайлар үшін сутегін қабылдау ұзақтығы жинақталған.Сонымен қатар, кестеде сутегінің сіңірілу уақыты да көрсетілген, пайызбен көрсетілген.Бұл пайыз 1-жағдайдың сіңіру уақыты негізінде есептеледі. Осы кестеден HCHE пайдаланатын MH реакторының сіңіру уақыты шамамен 45 000 - 46 000 с, ал SCHE қоса алғанда сіңіру уақыты шамамен 18 000 - 19 000 с.1-жағдаймен салыстырғанда, 2-жағдайда және 3-жағдайда сіңіру уақыты, тиісінше, тек 1,6% және 2,7% қысқарды.HCHE орнына SCHE пайдаланған кезде сіңіру уақыты 4-жағдайдан 6-жағдайға, 58%-дан 61%-ға дейін айтарлықтай қысқарды.MH реакторына SCHE қосу сутегін сіңіру процесін және MH реакторының өнімділігін айтарлықтай жақсартатыны анық.MH реакторының ішіне жылу алмастырғышты орнату сақтау сыйымдылығын төмендетсе де, бұл технология басқа технологиялармен салыстырғанда жылу беруді айтарлықтай жақсартуды қамтамасыз етеді.Сондай-ақ, қадам мәнін азайту SCHE көлемін арттырады, нәтижесінде MH көлемі азаяды.Ең жоғары SCHE көлемі бар 6-жағдайда MH көлемдік сыйымдылығы ең аз HCHE көлемі бар 1-жағдаймен салыстырғанда тек 5%-ға төмендеді.Сонымен қатар, абсорбция кезінде 6-жағдайда сіңіру уақытының 61%-ға қысқаруымен жылдамырақ және жақсы өнімділік көрсетті.Сондықтан сезімталдықты талдауда қосымша зерттеу үшін 6-жағдай таңдалды.Айта кету керек, сутегінің ұзақ қабылдау уақыты шамамен 2000 см3 МН көлемі бар сақтау ыдысымен байланысты.
Реакция кезіндегі жұмыс параметрлері нақты жағдайларда МН реакторының өнімділігіне оң немесе теріс әсер ететін маңызды факторлар болып табылады.Бұл зерттеу SCHE-мен біріктірілген MH реакторы үшін сәйкес бастапқы жұмыс параметрлерін анықтау үшін сезімталдық талдауын қарастырады және бұл бөлім 6-жағдайдағы оңтайлы реактор конфигурациясына негізделген төрт негізгі жұмыс параметрін зерттейді. Барлық жұмыс жағдайларының нәтижелері келесі бөлімде көрсетілген. 8-сурет.
Жартылай цилиндрлік катушкалар бар жылу алмастырғышты пайдалану кезінде әртүрлі жұмыс жағдайларындағы сутегі концентрациясының графигі.(a) жүктеу қысымы, (b) бастапқы төсек температурасы, (c) салқындатқыштың Рейнольдс саны және (d) салқындатқыштың кіріс температурасы.
Тұрақты бастапқы температура 573 К және Рейнольдс саны 14 000 болатын салқындатқыш сұйықтық шығыны негізінде төрт түрлі жүктеу қысымы таңдалды: 1,2 МПа, 1,8 МПа, 2,4 МПа және 3,0 МПа.Суретте.8а уақыт бойынша сутегі концентрациясына жүктеме қысымы мен SCHE әсерін көрсетеді.Жүктеме қысымының жоғарылауымен сіңіру уақыты азаяды.Қолданылған 1,2 МПа сутегі қысымын пайдалану сутегі сіңіру процесі үшін ең нашар жағдай болып табылады және сутегінің 90% сіңірілуіне жету үшін сіңіру ұзақтығы 26000 с-тан асады.Дегенмен, жоғары жүктеме қысымы сіңіру уақытының 1,8-ден 3,0 МПа-ға дейін 32-42% төмендеуіне әкелді.Бұл сутегінің бастапқы қысымының жоғары болуына байланысты, бұл тепе-теңдік қысымы мен түсірілген қысым арасындағы үлкен айырмашылыққа әкеледі.Демек, бұл сутегін қабылдау кинетикасы үшін үлкен қозғаушы күш жасайды.Бастапқы сәтте тепе-теңдік қысымы мен түсірілген қысым арасындағы үлкен айырмашылыққа байланысты сутегі газы тез сіңеді57.3,0 МПа жүктеме қысымында алғашқы 10 секундта 18% сутегі тез жиналды.Сутегі реакторлардың 90% соңғы сатысында 15460 с сақталды.Дегенмен, 1,2-ден 1,8 МПа-ға дейінгі жүктеме қысымында сіңіру уақыты 32% -ға айтарлықтай қысқарды.Басқа жоғары қысымдар сіңіру уақытын жақсартуға азырақ әсер етті.Сондықтан MH-SCHE реакторының жүктеме қысымы 1,8 МПа болуы ұсынылады.Қосымша бөлімде 15500 с кезінде әртүрлі жүктеме қысымдары үшін сутегі концентрациясының контурлары көрсетілген.
MH реакторының сәйкес бастапқы температурасын таңдау сутегі адсорбция процесіне әсер ететін негізгі факторлардың бірі болып табылады, өйткені ол гидрид түзілу реакциясының қозғаушы күшіне әсер етеді.MH реакторының бастапқы температурасына SCHE әсерін зерттеу үшін тұрақты жүктеме қысымы 1,8 МПа және Рейнольдс саны 14 000 HTF кезінде төрт түрлі температура таңдалды.Суретте.8b-суретте 473K, 523K, 573K және 623K сияқты әртүрлі бастапқы температуралардың салыстырылуы көрсетілген.Шын мәнінде, температура 230 ° C немесе 503K58 жоғары болған кезде, Mg2Ni қорытпасы сутегін сіңіру процесі үшін тиімді сипаттамаларға ие.Дегенмен, сутегіні енгізудің бастапқы сәтінде температура тез көтеріледі.Демек, MG қабатының температурасы 523 К-ден асады. Сондықтан сіңіру жылдамдығының жоғарылауына байланысты гидридтердің түзілуі жеңілдейді53.Суреттен.МБ қабатының бастапқы температурасы төмендеген сайын сутегі тезірек сіңетінін 8б-суреттен көруге болады.Төменгі тепе-теңдік қысымдары бастапқы температура төмен болған кезде пайда болады.Тепе-теңдік қысымы мен түсірілген қысым арасындағы қысым айырмашылығы неғұрлым көп болса, сутегінің сіңіру процесі соғұрлым жылдамырақ болады.473 К бастапқы температурада сутегі алғашқы 18 секундта 27%-ға дейін тез сіңеді.Сонымен қатар, сіңіру уақыты 623 К бастапқы температурамен салыстырғанда төменгі бастапқы температурада 11%-дан 24%-ға дейін қысқарды. Ең төменгі бастапқы температурада 473 К сіңіру уақыты 15247 с, бұл ең жақсыға ұқсас. жағдайды жүктеу қысымы, алайда, бастапқы температуралық реактор температурасының төмендеуі сутегі сақтау сыйымдылығының төмендеуіне әкеледі.MN реакторының бастапқы температурасы кемінде 503 К53 болуы керек.Сонымен қатар, 573 K53 бастапқы температурада сутегінің максималды сыйымдылығына 3,6 масса% қол жеткізуге болады.Сутекті сақтау сыйымдылығы мен сіңіру ұзақтығы бойынша 523 және 573 К арасындағы температура уақытты тек 6%-ға қысқартады.Сондықтан MH-SCHE реакторының бастапқы температурасы ретінде 573 К температура ұсынылады.Дегенмен, бастапқы температураның сіңіру процесіне әсері жүктеме қысымымен салыстырғанда азырақ болды.Қосымша бөлімде әртүрлі бастапқы температуралар үшін 15500 с сутегі концентрациясының контурлары көрсетілген.
Ағын жылдамдығы гидрлеу мен дегидрлеудің негізгі параметрлерінің бірі болып табылады, себебі ол турбуленттілік пен жылуды кетіруге немесе гидрлеу және дегидрлеу кезінде енгізуге әсер етуі мүмкін59.Жоғары ағын жылдамдығы турбулентті фазаларды тудырады және HTF түтігі арқылы сұйықтықтың жылдам ағуына әкеледі.Бұл реакция жылдамырақ жылу алмасуға әкеледі.HTF үшін әртүрлі кіру жылдамдықтары 10 000, 14 000, 18 000 және 22 000 Рейнольдс сандары негізінде есептеледі.MG қабатының бастапқы температурасы 573 К және жүктеме қысымы 1,8 МПа бекітілді.Нәтижелер күріш.8c жоғарырақ Рейнольдс санын SCHE-мен бірге пайдалану жоғарырақ қабылдау жылдамдығына әкелетінін көрсетеді.Рейнольдс саны 10000-нан 22000-ға дейін өскен сайын сіңіру уақыты шамамен 28-50%-ға азаяды.Рейнольдс 22 000 санындағы сіңіру уақыты 12 505 секундты құрайды, бұл әртүрлі бастапқы жүктеме температуралары мен қысымдарындағыдан аз.12500 с GTP үшін әртүрлі Рейнольдс сандары үшін сутегі концентрациясының контурлары қосымша бөлімде берілген.
SCHE-нің HTF бастапқы температурасына әсері талданады және 8d-суретте көрсетілген.573 К бастапқы MG температурасында және 1,8 МПа сутегі жүктеу қысымында осы талдау үшін төрт бастапқы температура таңдалды: 373 К, 473 К, 523 К және 573 К. 8d салқындатқыш температурасының төмендеуін көрсетеді. кірісте сіңіру уақытының қысқаруына әкеледі.Кіріс температурасы 573 К негізгі корпуспен салыстырғанда, 523 К, 473 К және 373 К кіріс температуралары үшін сіңіру уақыты сәйкесінше шамамен 20%, 44% және 56% қысқарды.6917 с, ГТФ бастапқы температурасы 373 К, реактордағы сутегі концентрациясы 90%.Мұны MG қабаты мен HCS арасындағы конвективті жылу алмасудың жоғарылауымен түсіндіруге болады.Төменгі HTF температуралары жылудың таралуын арттырады және сутегінің сіңірілуін арттырады.Барлық жұмыс параметрлерінің ішінде HTF кіріс температурасын арттыру арқылы MH-SCHE реакторының өнімділігін арттыру ең қолайлы әдіс болды, өйткені сіңіру процесінің аяқталу уақыты 7000 с-тан аз болды, ал басқа әдістердің ең қысқа сіңіру уақыты көбірек болды. 10000 с астам.Сутегі концентрациясының контурлары 7000 с үшін GTP әртүрлі бастапқы температуралары үшін ұсынылған.
Бұл зерттеу алғаш рет металл гидридті сақтау қондырғысына біріктірілген жаңа жартылай цилиндрлік катушкалар жылу алмастырғышын ұсынады.Ұсынылған жүйенің сутегін сіңіру қабілеті жылу алмастырғыштың әртүрлі конфигурацияларымен зерттелді.Жаңа жылу алмастырғышты қолдану арқылы металл гидридтерін сақтаудың оңтайлы шарттарын табу үшін жұмыс параметрлерінің металл гидридті қабаты мен салқындатқыш арасындағы жылу алмасуға әсері зерттелді.Бұл зерттеудің негізгі нәтижелері төмендегідей жинақталған:
Жартылай цилиндрлік катушкалардағы жылу алмастырғышпен жылу беру өнімділігі жақсарады, себебі ол магний қабатының реакторында жылуды біркелкі бөлуге ие, нәтижесінде сутегінің сіңіру жылдамдығы жақсырақ болады.Жылу алмасу түтігінің және металл гидридінің көлемі өзгеріссіз қалған жағдайда, сіңіру реакциясының уақыты кәдімгі катушкалы жылу алмастырғышпен салыстырғанда 59% -ға айтарлықтай азаяды.
Жіберу уақыты: 15 қаңтар 2023 ж