Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik.Siz məhdud CSS dəstəyi ilə brauzer versiyasından istifadə edirsiniz.Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq rejimini söndürün).Bundan əlavə, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün biz saytı üslub və JavaScript olmadan göstəririk.
Eyni anda üç slayddan ibarət karuseli göstərir.Eyni anda üç slayd arasında hərəkət etmək üçün Əvvəlki və Sonrakı düymələrindən istifadə edin və ya bir anda üç slayd arasında hərəkət etmək üçün sonundakı sürüşmə düymələrindən istifadə edin.
Metal hidridlər (MH) böyük hidrogen saxlama qabiliyyətinə, aşağı iş təzyiqinə və yüksək təhlükəsizliyə görə hidrogenin saxlanması üçün ən uyğun material qruplarından biri kimi tanınır.Bununla belə, onların ləng hidrogen qəbulu kinetikası saxlama performansını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.MH anbarından istiliyin daha sürətli çıxarılması onun hidrogen tutma sürətinin artırılmasında mühüm rol oynaya bilər, nəticədə saxlama performansı yaxşılaşır.Bu baxımdan, bu tədqiqat MH saxlama sisteminin hidrogen tutma sürətinə müsbət təsir göstərmək üçün istilik ötürmə xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq məqsədi daşıyırdı.Yeni yarı silindrik rulon əvvəlcə hidrogen saxlama üçün hazırlanmış və optimallaşdırılmışdır və daxili istilik dəyişdiricisi (HTF) kimi daxil edilmişdir.Fərqli addım ölçülərinə əsasən, yeni istilik dəyişdirici konfiqurasiyasının təsiri təhlil edilir və adi spiral rulon həndəsəsi ilə müqayisə edilir.Bundan əlavə, optimal qiymətləri əldə etmək üçün MQ və GTP-nin saxlanmasının əməliyyat parametrləri ədədi olaraq öyrənilmişdir.Rəqəmsal simulyasiya üçün ANSYS Fluent 2020 R2 istifadə olunur.Bu tədqiqatın nəticələri göstərir ki, MH saxlama çəninin performansı yarı silindrik rulon istilik dəyişdiricisindən (SCHE) istifadə etməklə əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıla bilər.Adi spiral rulonlu istilik dəyişdiriciləri ilə müqayisədə hidrogenin udulma müddəti 59% azalır.SCHE rulonları arasında ən kiçik məsafə udma vaxtının 61% azalması ilə nəticələndi.SHE-dən istifadə edərək MQ anbarının işləmə parametrlərinə gəldikdə, bütün seçilmiş parametrlər hidrogenin udulması prosesində, xüsusən də HTS-ə girişdə temperaturun əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmasına səbəb olur.
Qalıq yanacaqlara əsaslanan enerjidən bərpa olunan enerjiyə qlobal keçid var.Bərpa olunan enerjinin bir çox formaları enerjini dinamik şəkildə təmin etdiyi üçün yükü tarazlaşdırmaq üçün enerjinin saxlanması lazımdır.Hidrogen əsaslı enerji anbarı bu məqsədlə böyük diqqəti cəlb etmişdir, xüsusən də xüsusiyyətləri və daşınma qabiliyyətinə görə hidrogen “yaşıl” alternativ yanacaq və enerji daşıyıcısı kimi istifadə edilə bilər.Bundan əlavə, hidrogen həmçinin qalıq yanacaqlarla müqayisədə vahid kütlə üçün daha yüksək enerji məzmunu təklif edir2.Hidrogen enerjisinin saxlanmasının dörd əsas növü var: sıxılmış qaz anbarı, yeraltı anbar, maye anbar və bərk anbar.Sıxılmış hidrogen avtobuslar və forkliftlər kimi yanacaq hüceyrəli nəqliyyat vasitələrində istifadə olunan əsas növdür.Bununla belə, bu saxlama hidrogenin aşağı həcmli sıxlığını (təxminən 0,089 kq/m3) təmin edir və yüksək iş təzyiqi ilə bağlı təhlükəsizlik problemləri var3.Aşağı mühit temperaturunda və təzyiqdə çevrilmə prosesinə əsaslanaraq, maye anbarı hidrogeni maye şəklində saxlayacaq.Lakin mayeləşdirildikdə enerjinin təxminən 40%-i itirilir.Bundan əlavə, bu texnologiyanın bərk vəziyyətdə saxlama texnologiyaları ilə müqayisədə daha çox enerji və əmək tutumlu olduğu məlumdur4.Bərk saxlama hidrogeni udma yolu ilə bərk materiallara daxil etməklə və hidrogeni desorbsiya yolu ilə buraxmaqla hidrogeni saxlayan hidrogen iqtisadiyyatı üçün əlverişli bir seçimdir.Bərk material saxlama texnologiyası olan metal hidrid (MH), yüksək hidrogen tutumu, aşağı iş təzyiqi və maye saxlama ilə müqayisədə aşağı qiymətə görə yanacaq hüceyrəsi tətbiqlərində son vaxtlar maraq doğurur və stasionar və mobil tətbiqlər üçün uyğundur6,7 əlavə olaraq, MH materialları böyük tutumun səmərəli saxlanması kimi təhlükəsizlik xüsusiyyətlərini də təmin edir8.Bununla belə, MQ-nin məhsuldarlığını məhdudlaşdıran bir problem var: MQ reaktorunun aşağı istilik keçiriciliyi hidrogenin yavaş udulmasına və desorbsiyasına gətirib çıxarır.
Ekzotermik və endotermik reaksiyalar zamanı düzgün istilik ötürülməsi MH reaktorlarının işini yaxşılaşdırmaq üçün açardır.Hidrogenin yüklənməsi prosesi üçün maksimum saxlama qabiliyyəti ilə hidrogen yükləmə axınına istənilən sürətdə nəzarət etmək üçün yaranan istilik reaktordan çıxarılmalıdır.Bunun əvəzinə, boşalma zamanı hidrogen təkamül sürətini artırmaq üçün istilik tələb olunur.İstilik və kütlə ötürmə performansını yaxşılaşdırmaq üçün bir çox tədqiqatçılar əməliyyat parametrləri, MG strukturu və MG11 optimallaşdırılması kimi bir çox amillər əsasında dizayn və optimallaşdırmanı öyrənmişlər.MG optimallaşdırılması MG təbəqələrinə köpük metalları kimi yüksək istilik keçiriciliyi materialları əlavə etməklə edilə bilər 12,13.Beləliklə, effektiv istilik keçiriciliyi 0,1-dən 2 Vt / mK10-a qədər artırıla bilər.Bununla belə, bərk materialların əlavə edilməsi MN reaktorunun gücünü əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.Əməliyyat parametrlərinə gəldikdə, təkmilləşdirmələrə MG qatının və soyuducu suyun (HTF) ilkin iş şəraitinin optimallaşdırılması ilə nail olmaq olar.MQ-nin strukturu reaktorun həndəsəsinə və istilik dəyişdiricisinin dizaynına görə optimallaşdırıla bilər.MH reaktorunun istilik dəyişdiricisinin konfiqurasiyasına gəldikdə, üsulları iki növə bölmək olar.Bunlar MO təbəqəsinə quraşdırılmış daxili istilik dəyişdiriciləri və qanadlar, soyuducu gödəkçələr və su vannaları kimi MO təbəqəsini əhatə edən xarici istilik dəyişdiriciləridir.Xarici istilik dəyişdiricisinə gəldikdə, Kaplan16 reaktorun daxilində temperaturu azaltmaq üçün soyuducu sudan bir gödəkçə kimi istifadə edərək, MH reaktorunun işini təhlil etdi.Nəticələr 22 dairəvi qanadlı reaktor və təbii konveksiya ilə soyudulmuş başqa bir reaktor ilə müqayisə edildi.Onlar bildirirlər ki, soyuducu gödəkçənin olması MH-nin temperaturunu əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və bununla da udma dərəcəsini artırır.Patil və Gopal17 tərəfindən su gödəkçəli MH reaktorunun ədədi tədqiqatları göstərdi ki, hidrogen tədarükü təzyiqi və HTF temperaturu hidrogenin qəbulu və desorbsiya sürətinə təsir edən əsas parametrlərdir.
MH-yə quraşdırılmış qanadların və istilik dəyişdiricilərinin əlavə edilməsi ilə istilik ötürmə sahəsinin artırılması istilik və kütlə ötürmə performansını və beləliklə, MH18-in saxlama performansını yaxşılaşdırmaq üçün açardır.MH19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 reaktorunda soyuducunun dövriyyəsi üçün bir neçə daxili istilik dəyişdirici konfiqurasiyası (düz boru və spiral rulon) nəzərdə tutulmuşdur.Daxili istilik dəyişdiricisindən istifadə edərək, soyuducu və ya qızdırıcı maye hidrogenin adsorbsiya prosesi zamanı yerli istiliyi MH reaktorunun içərisinə köçürür.Raju və Kumar [27] MG-nin işini yaxşılaşdırmaq üçün istilik dəyişdiriciləri kimi bir neçə düz borudan istifadə etdilər.Onların nəticələri göstərdi ki, istilik dəyişdiriciləri kimi düz borulardan istifadə edildikdə udma müddətləri azalıb.Bundan əlavə, düz boruların istifadəsi hidrogenin desorbsiya müddətini qısaldır28.Daha yüksək soyuducu axını sürətləri hidrogenin doldurulması və boşaldılması sürətini artırır29.Bununla belə, soyuducu boruların sayının artırılması soyuducu axını sürətindən çox MH-nin işinə müsbət təsir göstərir30,31.Raju et al.32 reaktorlarda çoxborulu istilik dəyişdiricilərinin işini öyrənmək üçün MH materialı kimi LaMi4.7Al0.3-dən istifadə etmişdir.Onlar məlumat verdilər ki, əməliyyat parametrləri udma prosesinə, xüsusilə qidalanma təzyiqinə və sonra HTF-nin axın sürətinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir.Bununla birlikdə, udma temperaturu daha az kritik oldu.
MH reaktorunun performansı, düz borularla müqayisədə təkmilləşdirilmiş istilik ötürülməsi səbəbindən spiral rulonlu istilik dəyişdiricisinin istifadəsi ilə daha da yaxşılaşdırılır.Bunun səbəbi, ikincili dövranın reaktordan istiliyi daha yaxşı çıxara bilməsidir25.Bundan əlavə, spiral borular MH təbəqəsindən soyuducuya istilik ötürülməsi üçün böyük bir səth sahəsi təmin edir.Bu üsul reaktor daxilində tətbiq edildikdə, istilik mübadilə borularının paylanması da daha vahid olur33.Wang et al.34 bir MH reaktoruna bir spiral sarğı əlavə etməklə hidrogenin qəbulu müddətinin təsirini öyrəndi.Onların nəticələri göstərir ki, soyuducu suyun istilik ötürmə əmsalı artdıqca udma müddəti azalır.Wu və başqaları.25 Mg2Ni əsaslı MH reaktorlarının və qıvrımlı rulonlu istilik dəyişdiricilərinin işini araşdırdı.Onların ədədi tədqiqatları reaksiya vaxtının azaldığını göstərdi.MN reaktorunda istilik ötürmə mexanizminin təkmilləşdirilməsi vida addımının vida addımının daha kiçik nisbətinə və ölçüsiz vida addımına əsaslanır.Mellouli et al.21 tərəfindən daxili istilik dəyişdiricisi kimi qıvrılmış rulondan istifadə etməklə aparılmış eksperimental tədqiqat göstərdi ki, HTF başlanğıc temperaturu hidrogenin qəbulu və desorbsiya vaxtının yaxşılaşdırılmasına əhəmiyyətli təsir göstərir.Müxtəlif daxili istilik dəyişdiricilərinin birləşməsi bir neçə tədqiqatda həyata keçirilmişdir.Eisapur və başqaları.35 hidrogenin udulması prosesini yaxşılaşdırmaq üçün mərkəzi qaytarma borusu olan spiral rulonlu istilik dəyişdiricisindən istifadə edərək hidrogen anbarını öyrənmişdir.Onların nəticələri göstərdi ki, spiral boru və mərkəzi qaytarma borusu soyuducu ilə MQ arasında istilik ötürülməsini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır.Spiral borunun daha kiçik addımı və daha böyük diametri istilik və kütlə ötürmə sürətini artırır.Ardahaie və başqaları.36 reaktor daxilində istilik köçürməsini yaxşılaşdırmaq üçün istilik dəyişdiriciləri kimi düz spiral borulardan istifadə etdi.Onlar bildirdilər ki, yastılaşdırılmış spiral boru təyyarələrinin sayını artırmaqla udma müddəti azalıb.Müxtəlif daxili istilik dəyişdiricilərinin birləşməsi bir neçə tədqiqatda həyata keçirilmişdir.Dhau və başqaları.37, qıvrımlı rulon istilik dəyişdiricisi və qanadlardan istifadə edərək MH-nin işini yaxşılaşdırdı.Onların nəticələri göstərir ki, bu üsul qanadsız halla müqayisədə hidrogenin doldurulma müddətini 2 dəfə azaldır.Halqavari qanadlar soyuducu borularla birləşdirilir və MN reaktoruna quraşdırılır.Bu tədqiqatın nəticələri göstərir ki, bu birləşmiş üsul qanadsız MH reaktoru ilə müqayisədə daha vahid istilik ötürülməsini təmin edir.Bununla belə, müxtəlif istilik dəyişdiricilərinin birləşməsi MH reaktorunun çəkisinə və həcminə mənfi təsir göstərəcəkdir.Wu et al.18 müxtəlif istilik dəyişdirici konfiqurasiyalarını müqayisə etdi.Bunlara düz borular, qanadlar və spiral rulonlar daxildir.Müəlliflər spiral rulonların istilik və kütlə ötürülməsində ən yaxşı təkmilləşdirmələri təmin etdiyini bildirirlər.Bundan əlavə, düz borular, qıvrımlı borular və qıvrımlı borularla birləşdirilmiş düz borularla müqayisədə ikiqat rulonlar istilik ötürülməsini yaxşılaşdırmağa daha yaxşı təsir göstərir.Sekhar və digərlərinin araşdırması.Şəkil 40 göstərdi ki, hidrogen qəbulunda oxşar təkmilləşdirmə daxili istilik dəyişdiricisi kimi spiral rulondan və qanadlı xarici soyutma gödəkçəsindən istifadə etməklə əldə edilmişdir.
Yuxarıda göstərilən nümunələrdən daxili istilik dəyişdiriciləri kimi spiral rulonların istifadəsi digər istilik dəyişdiricilərinə, xüsusən də düz borulara və qanadlara nisbətən daha yaxşı istilik və kütlə ötürülməsini təmin edir.Buna görə də, bu işin məqsədi istilik ötürmə performansını yaxşılaşdırmaq üçün spiral bobini daha da inkişaf etdirmək idi.İlk dəfə olaraq adi MH saxlama spiral rulonu əsasında yeni yarımsilindrik rulon hazırlanmışdır.Bu tədqiqatın sabit həcmi MH yatağı və HTF boruları ilə təmin edilən daha yaxşı istilik ötürmə zonası planına malik yeni istilik dəyişdiricisi dizaynını nəzərə alaraq hidrogen saxlama performansını yaxşılaşdıracağı gözlənilir.Bu yeni istilik dəyişdiricisinin saxlama performansı daha sonra müxtəlif rulon meydançalarına əsaslanan adi spiral rulonlu istilik dəyişdiriciləri ilə müqayisə edildi.Mövcud ədəbiyyata görə, iş şəraiti və rulonların məsafələri MH reaktorlarının işinə təsir edən əsas amillərdir.Bu yeni istilik dəyişdiricisinin dizaynını optimallaşdırmaq üçün rulonlar arasındakı məsafənin hidrogenin qəbulu müddətinə və MH həcminə təsiri tədqiq edilmişdir.Bundan əlavə, yeni yarımsilindrik rulonlar və iş şəraiti arasındakı əlaqəni başa düşmək üçün bu tədqiqatın ikinci dərəcəli məqsədi müxtəlif əməliyyat parametrləri diapazonlarına görə reaktorun xüsusiyyətlərini öyrənmək və hər bir əməliyyat üçün müvafiq dəyərləri müəyyən etmək idi. rejimi.parametr.
Bu tədqiqatda hidrogen enerjisinin saxlanması cihazının performansı iki istilik dəyişdiricisi konfiqurasiyasına (o cümlədən 1-dən 3-ə qədər olan spiral borular və 4-dən 6-a qədər hallarda yarım silindrik borular daxil olmaqla) və əməliyyat parametrlərinin həssaslıq təhlili əsasında araşdırılır.MH reaktorunun işləmə qabiliyyəti ilk dəfə istilik dəyişdiricisi kimi spiral borudan istifadə etməklə sınaqdan keçirilmişdir.Həm soyuducu yağ borusu, həm də MH reaktoru qabı paslanmayan poladdan hazırlanır.Qeyd etmək lazımdır ki, MQ reaktorunun ölçüləri və GTF borularının diametri bütün hallarda sabit olub, GTF-nin pilləli ölçüləri isə müxtəlif olub.Bu bölmə HTF rulonlarının addım ölçüsünün təsirini təhlil edir.Reaktorun hündürlüyü və xarici diametri müvafiq olaraq 110 mm və 156 mm idi.İstilik keçirən neft borusunun diametri 6 mm-dir.Spiral borular və iki yarım silindrik boru ilə MH reaktorunun dövrə diaqramı haqqında təfərrüatlar üçün Əlavə Bölməyə baxın.
Əncirdə.Şəkil 1a MH spiral boru reaktorunu və onun ölçülərini göstərir.Bütün həndəsi parametrlər cədvəldə verilmişdir.1. Sarmalın ümumi həcmi və ZG-nin həcmi müvafiq olaraq təxminən 100 sm3 və 2000 sm3-dir.Bu MH reaktorundan HTF şəklində hava spiral boru vasitəsilə aşağıdan məsaməli MH reaktoruna verildi və reaktorun yuxarı səthindən hidrogen daxil edildi.
Metal hidrid reaktorları üçün seçilmiş həndəsələrin xarakteristikası.a) spiral borulu istilik dəyişdiricisi ilə, b) yarım silindrik boruşəkilli istilik dəyişdiricisi ilə.
İkinci hissədə istilik dəyişdiricisi kimi yarı silindrik boruya əsaslanan MH reaktorunun işləməsi araşdırılır.Əncirdə.Şəkil 1b, iki yarım silindrik boru ilə MN reaktorunu və onların ölçülərini göstərir.Cədvəl 1-də aralarındakı məsafə istisna olmaqla, sabit qalan yarım silindrik boruların bütün həndəsi parametrləri verilmişdir.Qeyd etmək lazımdır ki, 4-cü halda olan yarım silindrik boru, qıvrılmış boruda sabit həcmdə HTF borusu və MH ərintisi ilə hazırlanmışdır (seçim 3).Əncirə gəldikdə.Şəkil 1b, iki yarım silindrik HTF borusunun altından hava da daxil edildi və hidrogen MH reaktorunun əks istiqamətindən daxil edildi.
İstilik dəyişdiricisinin yeni dizaynı ilə əlaqədar olaraq, bu bölmənin məqsədi SCHE ilə birlikdə MH reaktorunun iş parametrləri üçün müvafiq ilkin dəyərləri müəyyən etməkdir.Bütün hallarda reaktordan istiliyi çıxarmaq üçün soyuducu kimi havadan istifadə edilirdi.İstilik ötürmə yağları arasında aşağı qiymətə və ətraf mühitə aşağı təsir göstərdiyinə görə MH reaktorları üçün istilik ötürücü yağlar kimi adətən hava və su seçilir.Maqnezium əsaslı ərintilərin yüksək işləmə temperaturu diapazonuna görə, bu tədqiqatda soyuducu kimi hava seçilmişdir.Bundan əlavə, digər maye metallara və ərimiş duzlara nisbətən daha yaxşı axın xüsusiyyətlərinə malikdir41.Cədvəl 2-də 573 K-də havanın xassələri verilmişdir. Bu bölmədə həssaslıq təhlili üçün MH-SCHE performans variantlarının yalnız ən yaxşı konfiqurasiyaları (4-6-cı hallarda) tətbiq edilir.Bu bölmədəki təxminlər müxtəlif əməliyyat parametrlərinə, o cümlədən MH reaktorunun ilkin temperaturu, hidrogen yükləmə təzyiqi, HTF giriş temperaturu və HTF dərəcəsinin dəyişdirilməsi ilə hesablanmış Reynolds sayına əsaslanır.Cədvəl 3 həssaslıq təhlili üçün istifadə edilən bütün əməliyyat parametrlərini ehtiva edir.
Bu bölmə hidrogenin udulması, turbulentliyi və soyuducuların istilik ötürülməsi prosesi üçün bütün zəruri nəzarət tənliklərini təsvir edir.
Hidrogen qəbulu reaksiyasının həllini sadələşdirmək üçün aşağıdakı fərziyyələr edilir və təmin edilir;
Absorbsiya zamanı hidrogen və metal hidridlərin termofiziki xassələri sabitdir.
Hidrogen ideal qaz hesab olunur, ona görə də yerli istilik tarazlığı şərtləri43,44 nəzərə alınır.
burada \({L}_{qaz}\) çənin radiusu, \({L}_{istilik}\) isə çənin ox hündürlüyüdür.N 0,0146-dan az olduqda, tankdakı hidrogen axını əhəmiyyətli bir səhv olmadan simulyasiyada nəzərə alına bilər.Cari araşdırmaya görə, N 0,1-dən çox aşağıdır.Buna görə də təzyiq qradiyenti təsirini laqeyd etmək olar.
Reaktorun divarları bütün hallarda yaxşı izolyasiya edilib.Buna görə də reaktorla ətraf mühit arasında istilik mübadiləsi 47 yoxdur.
Məlumdur ki, Mg əsaslı ərintilər yaxşı hidrogenləşmə xüsusiyyətlərinə və 7,6 wt%8-ə qədər yüksək hidrogen saxlama qabiliyyətinə malikdir.Bərk vəziyyətdə hidrogen saxlama tətbiqləri baxımından bu ərintilər yüngül materiallar kimi də tanınır.Bundan əlavə, onlar əla istilik müqavimətinə və yaxşı emal qabiliyyətinə malikdirlər8.Bir neçə Mg-əsaslı ərintilər arasında Mg2Ni əsaslı MgNi ərintisi 6 ağırlıq%-ə qədər hidrogen saxlama qabiliyyətinə görə MH saxlanması üçün ən uyğun variantlardan biridir.Mg2Ni ərintiləri həmçinin MgH48 ərintisi ilə müqayisədə daha sürətli adsorbsiya və desorbsiya kinetikasını təmin edir.Buna görə də, bu işdə metal hidrid materialı kimi Mg2Ni seçilmişdir.
Enerji tənliyi hidrogen və Mg2Ni hidrid arasındakı istilik balansına əsaslanaraq 25 kimi ifadə edilir:
X metal səthində udulmuş hidrogenin miqdarıdır, vahid \(çəki\%\), udulma zamanı kinetik tənlikdən \(\frac{dX}{dt}\) aşağıdakı kimi hesablanır49:
burada \({C}_{a}\) reaksiya sürətidir və \({E}_{a}\) aktivləşmə enerjisidir.\({P}_{a,eq}\) udma prosesi zamanı metal hidrid reaktorunun daxilindəki tarazlıq təzyiqidir, Vant Hoff tənliyi ilə aşağıdakı kimi verilir25:
Burada \({P}_{ref}\) 0,1 MPa istinad təzyiqidir.\(\Delta H\) və \(\Delta S\) müvafiq olaraq reaksiyanın entalpiyası və entropiyasıdır.Mg2Ni və hidrogen ərintilərinin xüsusiyyətləri cədvəldə verilmişdir.4. Adlandırılmış siyahı ilə əlavə bölmədə tanış olmaq olar.
Maye axını turbulent hesab olunur, çünki onun sürəti və Reynolds sayı (Re) müvafiq olaraq 78,75 ms-1 və 14000-dir.Bu işdə əldə edilə bilən k-ε turbulentlik modeli seçilmişdir.Qeyd edilir ki, bu metod digər k-ε üsulları ilə müqayisədə daha yüksək dəqiqlik təmin edir, həmçinin RNG k-ε50,51 metodlarından daha az hesablama vaxtı tələb edir.İstilik ötürmə mayeləri üçün əsas tənliklər haqqında ətraflı məlumat üçün Əlavə Bölməyə baxın.
Əvvəlcə MN reaktorunda temperatur rejimi vahid idi və orta hidrogen konsentrasiyası 0,043 idi.MH reaktorunun xarici sərhədinin yaxşı izolyasiya edildiyi güman edilir.Maqnezium əsaslı ərintilər adətən reaktorda hidrogeni saxlamaq və buraxmaq üçün yüksək reaksiya əməliyyat temperaturu tələb edir.Mg2Ni ərintisi maksimum udma üçün 523–603 K temperatur diapazonu və tam desorbsiya üçün 573–603 K temperatur diapazonu tələb edir52.Bununla belə, Muthukumar et al.53 tərəfindən aparılan eksperimental tədqiqatlar göstərdi ki, hidrogenin saxlanması üçün Mg2Ni-nin maksimum saxlama qabiliyyəti 573 K iş temperaturunda əldə edilə bilər ki, bu da onun nəzəri tutumuna uyğundur.Buna görə də bu tədqiqatda MN reaktorunun ilkin temperaturu kimi 573 K temperatur seçilmişdir.
Doğrulama və etibarlı nəticələr üçün müxtəlif şəbəkə ölçüləri yaradın.Əncirdə.Şəkil 2, dörd müxtəlif elementdən hidrogen udma prosesində seçilmiş yerlərdə orta temperaturu göstərir.Qeyd etmək lazımdır ki, oxşar həndəsə görə şəbəkənin müstəqilliyini yoxlamaq üçün hər bir konfiqurasiyadan yalnız bir halda seçilmişdir.Eyni mesh üsulu digər hallarda tətbiq olunur.Buna görə də, spiral boru üçün 1-ci variantı və yarım silindrik boru üçün 4-cü variantı seçin.Əncirdə.2a, b müvafiq olaraq 1 və 4-cü variantlar üçün reaktorda orta temperaturu göstərir.Seçilmiş üç yer reaktorun yuxarı, orta və altındakı yataq temperaturu konturlarını təmsil edir.Seçilmiş yerlərdə temperatur konturlarına əsasən, orta temperatur sabit olur və 1 və 4-cü hallar üçün müvafiq olaraq 428,891 və 430,599 element nömrələrində az dəyişiklik göstərir.Buna görə də, bu şəbəkə ölçüləri sonrakı hesablama hesablamaları üçün seçilmişdir.Müxtəlif hüceyrə ölçüləri və ardıcıl olaraq təmizlənmiş meshlər üçün hidrogenin udulması prosesi üçün orta yataq temperaturu haqqında ətraflı məlumat əlavə bölmədə verilmişdir.
Müxtəlif şəbəkə nömrələri olan bir metal hidrid reaktorunda hidrogenin udulması prosesində seçilmiş nöqtələrdə orta yataq temperaturu.(a) 1-ci hal üçün seçilmiş yerlərdə orta temperatur və (b) 4-cü hal üçün seçilmiş yerlərdə orta temperatur.
Bu tədqiqatda Mg əsaslı metal hidrid reaktoru Muthukumar et al.53-ün eksperimental nəticələrinə əsasən sınaqdan keçirilmişdir.Tədqiqatlarında paslanmayan polad borularda hidrogeni saxlamaq üçün Mg2Ni ərintisindən istifadə etdilər.Mis üzgəclər reaktor daxilində istilik köçürməsini yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur.Əncirdə.Şəkil 3a eksperimental tədqiqat və bu tədqiqat arasında udma prosesi yatağının orta temperaturunun müqayisəsini göstərir.Bu təcrübə üçün seçilmiş iş şəraiti aşağıdakılardır: MG ilkin temperatur 573 K və giriş təzyiqi 2 MPa.Əncirdən.Şəkil 3a aydın şəkildə göstərmək olar ki, bu eksperimental nəticə orta təbəqənin temperaturu baxımından indiki nəticə ilə yaxşı uyğunlaşır.
Modelin yoxlanılması.(a) Mg2Ni metal hidrid reaktorunun cari tədqiqatı Muthukumar et al.52-nin eksperimental işi ilə müqayisə edərək kod yoxlaması və (b) Kumar və digərlərinin tədqiqatı ilə cari tədqiqatı müqayisə edərək spiral boru turbulent axın modelinin yoxlanılması .Tədqiqat.54.
Turbulentlik modelini sınaqdan keçirmək üçün seçilmiş turbulentlik modelinin düzgünlüyünü təsdiq etmək üçün bu tədqiqatın nəticələri Kumar və digərlərinin 54-ün eksperimental nəticələri ilə müqayisə edilmişdir.Kumar və digərləri 54 boruda olan spiral istilik dəyişdiricisində turbulent axını tədqiq etdilər.Qarşı tərəfdən vurulan isti və soyuq maye kimi su istifadə olunur.İsti və soyuq mayenin temperaturu müvafiq olaraq 323 K və 300 K-dir.Reynolds rəqəmləri isti mayelər üçün 3100-dən 5700-ə qədər, soyuq mayelər üçün isə 21.000-dən 35.000-ə qədərdir.Dekan nömrələri isti mayelər üçün 550-1000, soyuq mayelər üçün 3600-6000-dir.Daxili borunun (isti maye üçün) və xarici borunun (soyuq maye üçün) diametrləri müvafiq olaraq 0,0254 m və 0,0508 m-dir.Spiral rulonun diametri və addımı müvafiq olaraq 0,762 m və 0,100 m-dir.Əncirdə.Şəkil 3b daxili borudakı soyuducu üçün müxtəlif Nusselt və Dean nömrələri üçün eksperimental və cari nəticələrin müqayisəsini göstərir.Üç müxtəlif turbulentlik modeli tətbiq edilmiş və eksperimental nəticələrlə müqayisə edilmişdir.Şəkildə göstərildiyi kimi.Şəkil 3b, əldə edilə bilən k-ε turbulentlik modelinin nəticələri eksperimental məlumatlarla yaxşı uyğunlaşır.Buna görə də bu tədqiqatda bu model seçilmişdir.
Bu tədqiqatda ədədi simulyasiyalar ANSYS Fluent 2020 R2 proqramından istifadə etməklə həyata keçirilib.İstifadəçi tərəfindən müəyyən edilmiş funksiyanı (UDF) yazın və udma prosesinin kinetikasını hesablamaq üçün onu enerji tənliyinin giriş termini kimi istifadə edin.PRESTO55 sxemi və PISO56 üsulu təzyiq-sürət rabitəsi və təzyiqin korreksiyası üçün istifadə olunur.Dəyişən gradient üçün Greene-Gauss hüceyrə bazasını seçin.İmpuls və enerji tənlikləri ikinci dərəcəli külək əleyhinə üsulla həll edilir.Az relaksasiya əmsallarına gəldikdə, təzyiq, sürət və enerji komponentləri müvafiq olaraq 0,5, 0,7 və 0,7 olaraq təyin edilir.Standart divar funksiyaları turbulentlik modelində HTF-ə tətbiq edilir.
Bu bölmə hidrogenin udulması zamanı qıvrımlı rulon istilik dəyişdiricisi (HCHE) və spiral rulonlu istilik dəyişdiricisi (SCHE) istifadə edərək, MH reaktorunun təkmilləşdirilmiş daxili istilik ötürülməsinin ədədi simulyasiyalarının nəticələrini təqdim edir.HTF addımının reaktor yatağının temperaturuna və udma müddətinə təsiri təhlil edilmişdir.Absorbsiya prosesinin əsas əməliyyat parametrləri öyrənilir və həssaslığın təhlili bölməsində təqdim olunur.
MH reaktorunda rulonlar arası məsafənin istilik ötürülməsinə təsirini araşdırmaq üçün müxtəlif diametrli üç istilik dəyişdirici konfiqurasiyası tədqiq edilmişdir.15 mm, 12,86 mm və 10 mm-lik üç fərqli meydança müvafiq olaraq 1-ci gövdə, 2-ci gövdə və 3-cü gövdə olaraq təyin edilmişdir.Qeyd etmək lazımdır ki, borunun diametri 573 K başlanğıc temperaturda və bütün hallarda 1,8 MPa yükləmə təzyiqində 6 mm-də sabitlənmişdir.Əncirdə.4-də 1-dən 3-ə qədər hallarda hidrogenin udulması prosesi zamanı MH təbəqəsində orta yataq temperaturu və hidrogen konsentrasiyası göstərilir. Tipik olaraq, metal hidrid və hidrogen arasındakı reaksiya absorbsiya prosesinə ekzotermikdir.Buna görə də, hidrogenin reaktora ilk daxil edildiyi ilkin an səbəbindən yatağın temperaturu sürətlə yüksəlir.Yataq temperaturu maksimum dəyərə çatana qədər artır və sonra istilik daha aşağı temperatura malik olan və soyuducu kimi fəaliyyət göstərən soyuducu tərəfindən daşındığı üçün tədricən azalır.Şəkildə göstərildiyi kimi.4a, əvvəlki izahata görə təbəqənin temperaturu sürətlə artır və davamlı olaraq azalır.Absorbsiya prosesi üçün hidrogen konsentrasiyası adətən MH reaktorunun yataq temperaturuna əsaslanır.Orta təbəqənin temperaturu müəyyən bir temperatura düşdükdə, metal səth hidrogeni udur.Bu, reaktorda fizisorbsiya, kimyosorbsiya, hidrogenin diffuziyası və onun hidridlərinin əmələ gəlməsi proseslərinin sürətlənməsi ilə bağlıdır.Əncirdən.Şəkil 4b-də görmək olar ki, 3-cü vəziyyətdə hidrogenin udulma sürəti, rulon istilik dəyişdiricisinin daha kiçik pillə dəyərinə görə digər hallardan daha aşağıdır.Bu, daha uzun ümumi boru uzunluğu və HTF boruları üçün daha böyük istilik ötürmə sahəsi ilə nəticələnir.Orta hidrogen konsentrasiyası 90% olduqda, 1-ci vəziyyət üçün udma müddəti 46,276 saniyədir.1-ci halda udma müddəti ilə müqayisədə 2 və 3-cü hallarda udma müddəti müvafiq olaraq 724 s və 1263 s azalmışdır.Əlavə bölmə HCHE-MH təbəqəsində seçilmiş yerlər üçün temperatur və hidrogen konsentrasiyası konturlarını təqdim edir.
Bobinlər arasındakı məsafənin orta təbəqənin temperaturuna və hidrogen konsentrasiyasına təsiri.(a) spiral rulonlar üçün orta yataq temperaturu, (b) spiral rulonlar üçün hidrogen konsentrasiyası, (c) yarım silindrik rulonlar üçün orta yataq temperaturu və (d) yarım silindrik rulonlar üçün hidrogen konsentrasiyası.
MG reaktorunun istilik ötürmə xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün iki HFC sabit MG (2000 sm3) və Variant 3-ün spiral istilik dəyişdiricisi (100 sm3) üçün nəzərdə tutulmuşdur. Bu bölmədə həmçinin reaktorlar arasındakı məsafənin təsiri də nəzərdən keçirilir. 4-cü korpus üçün 15 mm, 5-ci qutu üçün 12,86 mm və 6-cı qutu üçün 10 mm rulonlar. Şek.4c,d ilkin temperaturda 573 K və 1,8 MPa yükləmə təzyiqində hidrogenin udulması prosesinin orta yataq temperaturunu və konsentrasiyasını göstərir.Şəkil 4c-dəki orta təbəqənin temperaturuna əsasən, 6-cı vəziyyətdə rulonlar arasında daha kiçik məsafə digər iki halla müqayisədə temperaturu əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.6-cı hal üçün aşağı yataq temperaturu daha yüksək hidrogen konsentrasiyası ilə nəticələnir (bax. Şəkil 4d).Variant 4 üçün hidrogenin qəbulu müddəti 19542 s-dir ki, bu da HCH-dən istifadə edən Variant 1-3 ilə müqayisədə 2 dəfədən çox aşağıdır.Bundan əlavə, 4-cü halla müqayisədə, udma vaxtı da 378 s və 5 və 6-cı hallarda daha aşağı məsafələrdə 1515 s azaldı.Əlavə bölmə SCHE-MH qatında seçilmiş yerlər üçün temperatur və hidrogen konsentrasiyası konturlarını təqdim edir.
İki istilik dəyişdiricisi konfiqurasiyasının işini öyrənmək üçün bu bölmə üç seçilmiş yerdə temperatur əyrilərini tərtib edir və təqdim edir.3-cü halda HCHE ilə MH reaktoru 4-cü halda SCHE olan MH reaktoru ilə müqayisə üçün seçilmişdir, çünki o, sabit MH həcminə və boru həcminə malikdir.Bu müqayisə üçün iş şəraiti 573 K başlanğıc temperatur və 1,8 MPa yükləmə təzyiqi idi.Əncirdə.5a və 5b müvafiq olaraq 3 və 4-cü hallarda temperatur profillərinin seçilmiş hər üç mövqeyini göstərir.Əncirdə.Şəkil 5c 20.000 s hidrogen qəbulundan sonra temperatur profilini və təbəqənin konsentrasiyasını göstərir.Şəkil 5c-də 1-ci sətirə əsasən, 3 və 4-cü variantlardan TTF ətrafındakı temperatur soyuducunun konvektiv istilik ötürülməsi səbəbindən azalır.Bu, bu ərazidə daha yüksək hidrogen konsentrasiyası ilə nəticələnir.Bununla belə, iki SCHE-nin istifadəsi daha yüksək təbəqə konsentrasiyası ilə nəticələnir.4-cü halda HTF bölgəsi ətrafında daha sürətli kinetik reaksiyalar tapıldı. Bundan əlavə, bu bölgədə maksimum 100% konsentrasiya da tapıldı.Reaktorun ortasında yerləşən 2-ci sətirdən 4-cü korpusun temperaturu reaktorun mərkəzindən başqa bütün yerlərdə 3-cü korpusun temperaturundan əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır.Bu, HTF-dən uzaq reaktorun mərkəzinə yaxın bölgə istisna olmaqla, 4-cü hal üçün maksimum hidrogen konsentrasiyası ilə nəticələnir.Bununla belə, 3-cü işin konsentrasiyası çox dəyişmədi.QTS-in girişinə yaxın 3-cü sətirdə layın temperaturu və konsentrasiyasında böyük fərq müşahidə olunub.4-cü halda təbəqənin temperaturu əhəmiyyətli dərəcədə azaldı və nəticədə bu bölgədə ən yüksək hidrogen konsentrasiyası yarandı, halbuki 3-cü halda konsentrasiya xətti hələ də dəyişkən idi.Bu, SCHE istilik ötürülməsinin sürətlənməsi ilə əlaqədardır.MH təbəqəsinin və HTF borusunun orta temperaturunun 3 və 4-cü hal arasında müqayisəsinin təfərrüatları və müzakirəsi əlavə hissədə verilmişdir.
Metal hidrid reaktorunda seçilmiş yerlərdə temperatur profili və yataq konsentrasiyası.(a) 3-cü hal üçün seçilmiş yerlər, (b) 4-cü hal üçün seçilmiş yerlər və (c) 3 və 4-cü hallarda hidrogenin qəbulu prosesi üçün 20,000 s-dən sonra seçilmiş yerlərdə temperatur profili və təbəqənin konsentrasiyası.
Əncirdə.Şəkil 6, HCH və SHE-nin udulması üçün orta yataq temperaturunun (bax. Şəkil 6a) və hidrogen konsentrasiyasının (bax. Şəkil 6b) müqayisəsini göstərir.Bu rəqəmdən görünür ki, istilik mübadiləsi sahəsinin artması ilə MQ təbəqəsinin temperaturu xeyli aşağı düşür.Reaktordan daha çox istiliyin çıxarılması daha yüksək hidrogen udma dərəcəsi ilə nəticələnir.İki istilik dəyişdiricisi konfiqurasiyasının 3-cü Variant kimi HCHE-dən istifadə ilə müqayisədə eyni həcmlərə malik olmasına baxmayaraq, Variant 4-ə əsaslanan SCHE-nin hidrogen qəbul etmə müddəti 59% əhəmiyyətli dərəcədə azalmışdır.Daha ətraflı təhlil üçün iki istilik dəyişdiricisi konfiqurasiyası üçün hidrogen konsentrasiyaları Şəkil 7-də izolatlar kimi göstərilmişdir. Bu rəqəm göstərir ki, hər iki halda hidrogen HTF girişinin ətrafında aşağıdan udulmağa başlayır.HTF bölgəsində daha yüksək konsentrasiyalar, istilik dəyişdiricisindən uzaqlığı səbəbindən MH reaktorunun mərkəzində daha aşağı konsentrasiyalar müşahidə edildi.10.000 s-dən sonra 4-cü halda hidrogen konsentrasiyası 3-cü halda olduğundan xeyli yüksəkdir. 20.000 saniyədən sonra reaktorda orta hidrogen konsentrasiyası 3-cü halda 50% hidrogenlə müqayisədə 4-cü halda 90%-ə yüksəldi. Bunun səbəbi ola bilər. iki SCHE-ni birləşdirən daha yüksək effektiv soyutma qabiliyyətinə, nəticədə MH təbəqəsinin içərisində aşağı temperatura səbəb olur.Nəticə etibarilə, MG təbəqəsinin içərisinə daha çox tarazlıq təzyiqi düşür ki, bu da hidrogenin daha sürətli udulmasına səbəb olur.
3-cü hal və hal 4 İki istilik dəyişdiricisi konfiqurasiyası arasında orta yataq temperaturunun və hidrogen konsentrasiyasının müqayisəsi.
3-cü halda və 4-cü halda hidrogenin udulması prosesinin başlanmasından 500, 2000, 5000, 10000 və 20000 s-dən sonra hidrogen konsentrasiyasının müqayisəsi.
Cədvəl 5 bütün hallar üçün hidrogen qəbulunun müddətini ümumiləşdirir.Bundan əlavə, cədvəldə hidrogenin udulma müddəti də faizlə ifadə edilir.Bu faiz 1-ci halın udma vaxtı əsasında hesablanır. Bu cədvəldən HCHE istifadə edən MH reaktorunun udma vaxtı təqribən 45,000 ilə 46,000 s, SCHE daxil olmaqla udma vaxtı isə təxminən 18,000 ilə 19,000 s arasındadır.1-ci hal ilə müqayisədə 2-ci və 3-cü halda udma müddəti müvafiq olaraq cəmi 1.6% və 2.7% azalmışdır.HCHE əvəzinə SCHE istifadə edərkən, udma müddəti 4-cü halda 6-ya, 58% -dən 61% -ə qədər əhəmiyyətli dərəcədə azaldı.Aydındır ki, SCHE-nin MH reaktoruna əlavə edilməsi hidrogenin sorulması prosesini və MH reaktorunun işini xeyli yaxşılaşdırır.MH reaktorunun içərisində istilik dəyişdiricisinin quraşdırılması saxlama qabiliyyətini azaltsa da, bu texnologiya digər texnologiyalarla müqayisədə istilik ötürülməsində əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşma təmin edir.Həmçinin, meydança dəyərinin azalması SCHE-nin həcmini artıracaq, nəticədə MH-nin həcmi azalacaq.Ən yüksək SCHE həcminə malik 6-cı halda, MH həcm tutumu ən aşağı HCHE həcminə malik 1-ci halla müqayisədə yalnız 5% azalmışdır.Bundan əlavə, udma zamanı 6-cı hal udma müddətində 61% azalma ilə daha sürətli və daha yaxşı performans göstərdi.Buna görə də həssaslıq təhlilində əlavə araşdırma üçün 6-cı hal seçilmişdir.Qeyd etmək lazımdır ki, uzun hidrogen qəbulu müddəti təxminən 2000 sm3 MH həcmi olan bir saxlama çəni ilə əlaqələndirilir.
Reaksiya zamanı iş parametrləri real şəraitdə MH reaktorunun işinə müsbət və ya mənfi təsir göstərən mühüm amillərdir.Bu tədqiqat SCHE ilə birlikdə MH reaktoru üçün müvafiq ilkin iş parametrlərini müəyyən etmək üçün həssaslıq təhlilini nəzərdən keçirir və bu bölmə 6-cı halda reaktorun optimal konfiqurasiyasına əsaslanan dörd əsas əməliyyat parametrini araşdırır. Bütün iş şəraiti üçün nəticələr aşağıda göstərilmişdir. Şəkil 8.
Yarım silindrik rulonlu istilik dəyişdiricisindən istifadə edərkən müxtəlif iş şəraitində hidrogen konsentrasiyasının qrafiki.(a) yükləmə təzyiqi, (b) ilkin yataq temperaturu, (c) soyuducu Reynolds nömrəsi və (d) soyuducu suyun giriş temperaturu.
Sabit ilkin temperatur 573 K və Reynolds sayı 14.000 olan soyuducu axını sürətinə əsasən dörd fərqli yükləmə təzyiqi seçildi: 1.2 MPa, 1.8 MPa, 2.4 MPa və 3.0 MPa.Əncirdə.8a zamanla yükləmə təzyiqinin və SCHE-nin hidrogen konsentrasiyasına təsirini göstərir.Yükləmə təzyiqinin artması ilə udma müddəti azalır.Tətbiq olunan 1,2 MPa hidrogen təzyiqindən istifadə hidrogenin udulması prosesi üçün ən pis vəziyyətdir və 90% hidrogen udulmasına nail olmaq üçün udma müddəti 26.000 s-dən çox olur.Bununla belə, daha yüksək yükləmə təzyiqi udma vaxtının 1,8-dən 3,0 MPa-a qədər 32-42% azalması ilə nəticələndi.Bu, hidrogenin daha yüksək ilkin təzyiqi ilə bağlıdır ki, bu da tarazlıq təzyiqi ilə tətbiq olunan təzyiq arasında daha böyük fərqlə nəticələnir.Buna görə də, bu, hidrogen tutma kinetikası üçün böyük hərəkətverici qüvvə yaradır.İlkin anda tarazlıq təzyiqi ilə tətbiq olunan təzyiq arasında böyük fərq olduğundan hidrogen qazı sürətlə udulur57.3,0 MPa yükləmə təzyiqində ilk 10 saniyə ərzində 18% hidrogen sürətlə yığıldı.Son mərhələdə reaktorların 90%-də hidrogen 15460 s saxlanılıb.Bununla belə, 1,2 - 1,8 MPa yükləmə təzyiqində udma müddəti əhəmiyyətli dərəcədə 32% azaldı.Digər yüksək təzyiqlər udma vaxtının yaxşılaşdırılmasına daha az təsir göstərmişdir.Buna görə də MH-SCHE reaktorunun yükləmə təzyiqinin 1,8 MPa olması tövsiyə olunur.Əlavə bölmə 15500 s-də müxtəlif yükləmə təzyiqləri üçün hidrogen konsentrasiyası konturlarını göstərir.
MH reaktorunun müvafiq ilkin temperaturunun seçilməsi hidrogenin adsorbsiya prosesinə təsir edən əsas amillərdən biridir, çünki o, hidrid əmələ gəlməsi reaksiyasının hərəkətverici qüvvəsinə təsir edir.SCHE-nin MH reaktorunun ilkin temperaturuna təsirini öyrənmək üçün 1,8 MPa sabit yükləmə təzyiqində və Reynolds sayı 14,000 HTF-də dörd müxtəlif temperatur seçilmişdir.Əncirdə.Şəkil 8b müxtəlif başlanğıc temperaturların, o cümlədən 473K, 523K, 573K və 623K-nın müqayisəsini göstərir.Əslində, temperatur 230 ° C və ya 503K58-dən yüksək olduqda, Mg2Ni ərintisi hidrogenin udulması prosesi üçün effektiv xüsusiyyətlərə malikdir.Lakin hidrogenin vurulmasının ilkin anında temperatur sürətlə yüksəlir.Nəticə etibarı ilə MQ qatının temperaturu 523 K-dən çox olacaq. Buna görə də, udma sürətinin artması hesabına hidridlərin əmələ gəlməsi asanlaşır53.Əncirdən.8b-dən görünür ki, MB təbəqəsinin ilkin temperaturu azaldıqca hidrogen daha tez udulur.Başlanğıc temperatur aşağı olduqda aşağı tarazlıq təzyiqləri baş verir.Tarazlıq təzyiqi ilə tətbiq olunan təzyiq arasındakı təzyiq fərqi nə qədər çox olarsa, hidrogenin udulması prosesi bir o qədər sürətli olar.473 K ilkin temperaturda hidrogen ilk 18 saniyə ərzində 27%-ə qədər sürətlə udulur.Bundan əlavə, udma vaxtı da 623 K ilkin temperaturla müqayisədə daha aşağı ilkin temperaturda 11%-dən 24%-ə endirildi. Ən aşağı ilkin temperaturda 473 K olan udma müddəti 15247 s-dir ki, bu da ən yaxşısına bənzəyir. halda yükləmə təzyiqi, lakin ilkin temperatur reaktor temperaturunun azalması hidrogen saxlama qabiliyyətinin azalmasına səbəb olur.MN reaktorunun ilkin temperaturu ən azı 503 K53 olmalıdır.Bundan əlavə, 573 K53 ilkin temperaturda maksimum 3,6 wt% hidrogen saxlama qabiliyyətinə nail olmaq olar.Hidrogen saxlama qabiliyyəti və udma müddəti baxımından 523 ilə 573 K arasında olan temperaturlar müddəti cəmi 6% qısaldır.Buna görə də MH-SCHE reaktorunun ilkin temperaturu kimi 573 K temperatur təklif edilir.Bununla belə, ilkin temperaturun udma prosesinə təsiri yükləmə təzyiqi ilə müqayisədə daha az əhəmiyyətli olmuşdur.Əlavə bölmə 15500 s-də müxtəlif ilkin temperaturlar üçün hidrogen konsentrasiyasının konturlarını göstərir.
Axın sürəti hidrogenləşdirmə və dehidrogenləşmənin əsas parametrlərindən biridir, çünki o, hidrogenləşdirmə və dehidrogenləşmə zamanı turbulentliyə və istiliyin çıxarılmasına və ya daxilinə təsir göstərə bilər59.Yüksək axın sürətləri turbulent fazalar yaradacaq və HTF boruları vasitəsilə daha sürətli maye axını ilə nəticələnəcək.Bu reaksiya daha sürətli istilik köçürməsinə səbəb olacaqdır.HTF üçün müxtəlif giriş sürətləri Reynolds 10,000, 14,000, 18,000 və 22,000 ədədləri əsasında hesablanır.MQ layının ilkin temperaturu 573 K, yükləmə təzyiqi isə 1,8 MPa səviyyəsində sabitlənmişdir.Şəkildəki nəticələr.8c göstərir ki, SCHE ilə birlikdə daha yüksək Reynolds sayından istifadə daha yüksək qəbul dərəcəsi ilə nəticələnir.Reynolds sayı 10.000-dən 22.000-ə qədər artdıqca, udma müddəti təxminən 28-50% azalır.22.000 Reynolds sayında udma müddəti 12.505 saniyədir ki, bu da müxtəlif ilkin yükləmə temperatur və təzyiqlərində olduğundan azdır.12500 s-də GTP üçün müxtəlif Reynolds nömrələri üçün hidrogen konsentrasiyası konturları əlavə hissədə təqdim olunur.
SCHE-nin HTF-nin ilkin temperaturuna təsiri təhlil edilir və Şəkil 8d-də göstərilir.573 K ilkin MQ temperaturunda və 1,8 MPa hidrogen yükləmə təzyiqində bu analiz üçün dörd ilkin temperatur seçildi: 373 K, 473 K, 523 K və 573 K. 8d göstərir ki, soyuducu suyun temperaturunda azalma. girişdə udma vaxtının azalmasına səbəb olur.Giriş temperaturu 573 K olan əsas korpusla müqayisədə udma vaxtı 523 K, 473 K və 373 K giriş temperaturları üçün müvafiq olaraq təxminən 20%, 44% və 56% azalmışdır.6917 s-də GTF-nin ilkin temperaturu 373 K, reaktorda hidrogen konsentrasiyası 90% təşkil edir.Bu, MG təbəqəsi ilə HCS arasında gücləndirilmiş konvektiv istilik ötürülməsi ilə izah edilə bilər.Aşağı HTF temperaturları istilik yayılmasını artıracaq və hidrogen qəbulunun artması ilə nəticələnəcəkdir.Bütün əməliyyat parametrləri arasında HTF giriş temperaturunu artırmaqla MH-SCHE reaktorunun işini yaxşılaşdırmaq ən uyğun üsul idi, çünki udma prosesinin bitmə vaxtı 7000 s-dən az, digər üsulların ən qısa udma müddəti isə daha çox olmuşdur. 10000 s-dən çox.Hidrogen konsentrasiyası konturları 7000 s üçün GTP-nin müxtəlif ilkin temperaturları üçün təqdim olunur.
Bu tədqiqat ilk dəfə olaraq metal hidrid saxlama qurğusuna inteqrasiya olunmuş yeni yarımsilindrik rulonlu istilik dəyişdiricisini təqdim edir.Təklif olunan sistemin hidrogeni udmaq qabiliyyəti istilik dəyişdiricisinin müxtəlif konfiqurasiyaları ilə tədqiq edilmişdir.Yeni istilik dəyişdiricisindən istifadə edərək metal hidridlərin saxlanması üçün optimal şərtləri tapmaq üçün iş parametrlərinin metal hidrid təbəqəsi ilə soyuducu arasında istilik mübadiləsinə təsiri tədqiq edilmişdir.Bu araşdırmanın əsas nəticələri aşağıdakı kimi ümumiləşdirilir:
Yarım silindrik rulonlu istilik dəyişdiricisi ilə istilik ötürmə performansı yaxşılaşdırılır, çünki maqnezium təbəqəsi reaktorunda daha vahid istilik paylanmasına malikdir və nəticədə daha yaxşı hidrogen udma dərəcəsi olur.İstilik mübadilə borusunun və metal hidridin həcminin dəyişməz qalması şərti ilə, udma reaksiya müddəti adi qıvrımlı istilik dəyişdiricisi ilə müqayisədə 59% azalır.
Göndərmə vaxtı: 15 yanvar 2023-cü il