Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат.Сиз чектелген CSS колдоосу менен серепчи версиясын колдонуп жатасыз.Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү).Мындан тышкары, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Бир эле учурда үч слайддан турган каруселди көрсөтөт.Бир убакта үч слайд аркылуу өтүү үчүн Мурунку жана Кийинки баскычтарын колдонуңуз, же бир эле учурда үч слайд аркылуу өтүү үчүн аягындагы сыдырма баскычтарын колдонуңуз.
Металл гидриддери (MH) чоң суутек сактоо сыйымдуулугу, төмөнкү иш басымы жана жогорку коопсуздугу менен суутек сактоо үчүн эң ылайыктуу материалдык топтордун бири катары таанылган.Бирок, алардын суутектин жай кабыл алуу кинетикасы сактоо көрсөткүчтөрүн бир топ төмөндөтөт.MH сактагычынан жылуулукту тезирээк алып салуу анын суутекти алуу ылдамдыгын жогорулатууда маанилүү ролду ойношу мүмкүн, натыйжада сактоо көрсөткүчтөрү жакшырат.Ушуга байланыштуу, бул изилдөө MH сактоо тутумунун суутектин алуу ылдамдыгына оң таасирин тийгизүү үчүн жылуулук өткөрүмдүүлүк мүнөздөмөлөрүн жакшыртууга багытталган.Жаңы жарым цилиндрдик катушка биринчи жолу суутек сактоо үчүн иштелип чыккан жана оптималдаштырылган жана ички аба катары жылуулук алмаштыргыч (HTF) катары киргизилген.Ар кандай кадам өлчөмдөрүнүн негизинде жаңы жылуулук алмаштыргычтын конфигурациясынын эффектиси талданат жана кадимки спираль катушканын геометриясы менен салыштырылат.Мындан тышкары, оптималдуу маанилерди алуу үчүн MG жана GTP сактоонун операциялык параметрлери сандык жактан изилденген.Сандык симуляция үчүн ANSYS Fluent 2020 R2 колдонулат.Бул изилдөөнүн натыйжалары жарым-цилиндрдик катушкалар жылуулук алмаштыргыч (SCHE) колдонуу менен MH сактоочу резервуардын иштешин олуттуу жакшыртууга болорун көрсөтүп турат.Кадимки спиралдык катушкалар менен салыштырганда суутектин жутулушунун узактыгы 59% га кыскарган.SCHE катушкаларынын ортосундагы эң кичинекей аралык жутуу убактысынын 61% кыскарышына алып келди.SHE колдонуу менен MG сактоонун эксплуатациялык параметрлерине келсек, бардык тандалган параметрлер суутектин сиңирүү процессинин олуттуу жакшырышына алып келет, айрыкча ТЭЦке кире бериштеги температура.
Фоссилдик отунга негизделген энергетикадан кайра жаралуучу энергияга глобалдык өтүү бар.Кайра жаралуучу энергиянын көптөгөн түрлөрү энергияны динамикалык түрдө камсыз кылгандыктан, жүктү тең салмактоо үчүн энергияны сактоо зарыл.Суутек негизиндеги энергияны сактоо бул максатта көп көңүл бурду, айрыкча суутек өзүнүн касиеттери жана көчмө жөндөмдүүлүгүнөн улам “жашыл” альтернативалуу отун жана энергия алып жүрүүчү катары колдонулушу мүмкүн.Мындан тышкары, суутек ошондой эле казылып алынган күйүүчү майларга салыштырмалуу массанын бирдигине көбүрөөк энергия мазмунун сунуш кылат2.Суутек энергиясын сактоонун төрт негизги түрү бар: кысылган газ сактоо, жер астындагы сактоо, суюк сактоо жана катуу сактоо.Кысылган суутек - автобустар жана жүк көтөргүчтөр сыяктуу күйүүчү май клеткаларында колдонулган негизги түрү.Бирок, бул сактагыч суутектин төмөнкү тыгыздыгын камсыз кылат (болжол менен 0,089 кг/м3) жана жогорку иштөө басымы3 менен байланышкан коопсуздук маселелери бар.Төмөнкү чөйрөнүн температурасында жана басымында конверсия процессинин негизинде суюктук сактагыч суутекти суюк формада сактайт.Бирок суюлтулганда энергиянын 40%ке жакыны жоголот.Кошумчалай кетсек, бул технология катуу абалдагы сактоо технологияларына салыштырмалуу көбүрөөк энергияны жана эмгекти көп талап кылганы белгилүү.Катуу сактоо суутек экономикасы үчүн ылайыктуу вариант болуп саналат, ал суутекти сиңирүү жана десорбция аркылуу суутекти бөлүп чыгаруу аркылуу катуу материалдарга кошуу жолу менен сактайт.Металл гидрид (MH), катуу материалды сактоо технологиясы, анын жогорку суутек сыйымдуулугу, төмөн иш басымы жана суюктук сактоого салыштырмалуу арзан баасына байланыштуу акыркы учурда күйүүчү май клеткаларынын колдонмолорунда кызыгуу жаратууда жана стационардык жана мобилдик колдонмолорго ылайыктуу6,7 жылы Мындан тышкары, MH материалдары ошондой эле чоң кубаттуулукту8 натыйжалуу сактоо сыяктуу коопсуздук касиеттерин камсыз кылат.Бирок МГнын өндүрүмдүүлүгүн чектеген маселе бар: МГ реакторунун жылуулук өткөргүчтүгүнүн төмөндүгү суутектин жай жутулушуна жана десорбциясына алып келет.
Экзотермикалык жана эндотермиялык реакциялар учурунда жылуулукту туура өткөрүү MH реакторлорунун иштешин жакшыртуунун ачкычы болуп саналат.Суутек жүктөө процесси үчүн, максималдуу сактоо сыйымдуулугу менен каалаган ылдамдыкта суутек жүктөө агымын көзөмөлдөө үчүн пайда болгон жылуулук реактордон алынышы керек.Анын ордуна, жылуулук агызып учурунда суутек эволюция ылдамдыгын жогорулатуу үчүн талап кылынат.Жылуулук жана масса өткөрүп берүүнү жакшыртуу максатында, көптөгөн изилдөөчүлөр иштеп жаткан параметрлер, MG түзүмү жана MG11 оптималдаштыруу сыяктуу бир нече факторлордун негизинде долбоорлоону жана оптималдаштырууну изилдешкен.MG оптималдаштыруу MG катмарлары 12,13 көбүк металлдар сыяктуу жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк материалдарды кошуу менен жүргүзүлүшү мүмкүн.Ошентип, натыйжалуу жылуулук өткөрүмдүүлүк 0,1 2 W / mK10 чейин көбөйтүлүшү мүмкүн.Бирок, катуу материалдарды кошуу MN реакторунун кубаттуулугун бир кыйла азайтат.Иштөө параметрлерине келсек, MG катмарынын жана муздаткычтын (HTF) баштапкы иштөө шарттарын оптималдаштыруу аркылуу жакшыртууга жетишүүгө болот.МГнын структурасын реактордун геометриясынын жана жылуулук алмаштыргычтын конструкциясынын эсебинен оптималдаштырса болот.MH реакторунун жылуулук алмаштыргычтын конфигурациясына карата ыкмаларды эки түргө бөлүүгө болот.Булар MO катмарына орнотулган ички жылуулук алмаштыргычтар жана МО катмарын каптаган тышкы жылуулук алмаштыргычтар, мисалы, сүзгүчтөр, муздаткыч курткалар жана суу ванналары.Тышкы жылуулук алмаштыргычка келсек, Kaplan16 реактордун ичиндеги температураны төмөндөтүү үчүн күрмө катары муздаткыч сууну колдонуп, MH реакторунун иштешин талдады.Натыйжалар 22 тегерек канаттуу реактор жана табигый конвекция менен муздатылган башка реактор менен салыштырылган.Алар муздаткыч куртка болушу MH температурасын бир кыйла төмөндөтөт, ошону менен жутуу ылдамдыгын жогорулатат деп айтылат.Патил жана Гопал17 тарабынан суу капталган MH реакторунун сандык изилдөөлөрү суутек берүүнүн басымы жана HTF температурасы суутектин алуу жана десорбция ылдамдыгына таасир этүүчү негизги параметрлер экенин көрсөттү.
MHге орнотулган сүзгүчтөрдү жана жылуулук алмаштыргычтарды кошуу менен жылуулук өткөрүүчү аймакты көбөйтүү жылуулук жана масса өткөрүүнү жакшыртуунун ачкычы болуп саналат, демек, MH18дин сактоо көрсөткүчтөрүн.MH19,20,21,22,23,24,25,26 реакторунда муздаткычты айлантуу үчүн бир нече ички жылуулук алмаштыргыч конфигурациялары (түз түтүк жана спиралдык катушкалар) иштелип чыккан.Ички жылуулук алмаштыргычты колдонуу менен муздаткыч же жылытуу суюктугу суутектин адсорбция процессинде MH реакторунун ичиндеги жергиликтүү жылуулукту өткөрүп берет.Раджу жана Кумар [27] MGнин иштешин жакшыртуу үчүн жылуулук алмаштыргыч катары бир нече түз түтүктөрдү колдонушкан.Алардын натыйжалары түз түтүктөрдү жылуулук алмаштыргыч катары колдонгондо сиңирүү убактысы кыскарганын көрсөттү.Мындан тышкары, түз түтүктөрдү колдонуу суутектин десорбциясын кыскартат28.Муздаткычтын агымынын жогорку ылдамдыгы суутекти заряддоо жана разряддоо ылдамдыгын жогорулатат29.Бирок, муздатуу түтүктөрүнүн санын көбөйтүү муздаткычтын агымынын ылдамдыгына караганда MH көрсөткүчүнө оң таасирин тийгизет30,31.Raju et al.32 реакторлордо көп түтүктүү жылуулук алмаштыргычтардын иштешин изилдөө үчүн MH материалы катары LaMi4.7Al0.3 колдонгон.Алар операциялык параметрлер жутуу процессине, айрыкча тоюттун басымына, андан кийин HTFтин агымынын ылдамдыгына олуттуу таасирин тийгизгендигин билдиришти.Бирок, жутуу температурасы анча маанилүү эмес болуп чыкты.
MH реакторунун өндүрүмдүүлүгү түз түтүкчөлөргө салыштырмалуу анын жакшыртылган жылуулук өткөрүмдүүлүгүнөн улам спиралдык катушканын жылуулук алмаштыргычын колдонуу менен дагы жакшыртылды.Себеби, экинчи цикл реактордон жылуулукту жакшыраак кетире алат25.Мындан тышкары, спиралдык түтүктөр муздаткычка MH катмарынан жылуулук өткөрүү үчүн чоң беттик аянтты камсыз кылат.Бул ыкма реактордун ичине киргизилгенде жылуулук алмашуу түтүктөрүнүн бөлүштүрүлүшү да бир калыпта болот33.Wang жана башкалар.34 MH реакторуна спираль катушкасын кошуу менен суутектин кабыл алуу узактыгынын таасирин изилдеген.Алардын жыйынтыгы көрсөткөндөй, муздатуучу заттын жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициенти жогорулаган сайын жутуу убактысы азаят.Ву жана башкалар.25 Mg2Ni негизиндеги MH реакторлорунун жана катушканын жылуулук алмаштыргычтарынын иштешин изилдеген.Алардын сандык изилдөөлөрү реакция убактысынын кыскаргандыгын көрсөттү.MN реакторунда жылуулук өткөрүмдүүлүк механизмин өркүндөтүү бурамдык кадамдын бурама кадамынын жана өлчөмсүз бурама кадамынын азыраак катышына негизделген.Mellouli et al.21 тарабынан жасалган эксперименталдык изилдөө ички жылуулук алмаштыргыч катары спиралданган катушканы колдонуп, HTF башталгыч температурасы суутектин кабыл алынышын жана десорбция убактысын жакшыртууга олуттуу таасирин тийгизерин көрсөттү.Ар кандай ички жылуулук алмаштыргычтардын айкалышы бир нече изилдөөлөрдө жүргүзүлгөн.Эйсапур жана башкалар.35 суутектин сиңирүү процессин жакшыртуу үчүн борбордук кайтаруу түтүгү менен спиралдык катушкалуу жылуулук алмаштыргычтын жардамы менен суутек сактагычын изилдеген.Алардын натыйжалары спиралдык түтүк жана борбордук кайтуучу түтүк муздаткыч менен MG ортосундагы жылуулук өткөрүүнү кыйла жакшыртаарын көрсөттү.Спиралдык түтүктүн кичине кадамы жана чоңураак диаметри жылуулуктун жана массанын өтүү ылдамдыгын жогорулатат.Ardahaie жана башкалар.36 реактордун ичинде жылуулук өткөрүүнү жакшыртуу үчүн жылуулук алмаштыргыч катары жалпак спиралдык түтүктөр колдонулган.Алар жалпак спиралдык түтүк учактарынын санын көбөйтүү менен сиңирүүнүн узактыгы кыскарганын билдиришти.Ар кандай ички жылуулук алмаштыргычтардын айкалышы бир нече изилдөөлөрдө жүргүзүлгөн.Дхау жана башкалар.37 катушкалуу жылуулук алмаштыргычты жана канаттарды колдонуу менен MHнин иштешин жакшыртты.Алардын натыйжалары бул ыкма суутекти толтуруу убактысын канаты жок корпуска салыштырганда 2 эсеге кыскартат.Айланма канаттар муздаткыч түтүктөр менен бириктирилип, MN реакторуна орнотулган.Бул изилдөөнүн натыйжалары бул айкалыштырылган ыкма канаты жок MH реактору менен салыштырганда бир калыпта жылуулук берүүнү камсыз кылат.Бирок, ар кандай жылуулук алмаштыргычтарды айкалыштыруу MH реакторунун салмагына жана көлөмүнө терс таасирин тийгизет.Wu et al.18 ар кандай жылуулук алмаштыргыч конфигурацияларды салыштырган.Бул түз түтүктөрдү, канаттарды жана спиралдык катуштарды камтыйт.Авторлор спиралдык катушкалар жылуулук жана масса өткөрүүнү эң жакшы жакшыртууну камсыздайт деп билдиришет.Кошумчалай кетсек, түз түтүктөр, ширелүү түтүктөр жана түз түтүктөр менен айкалышкан түз түтүктөр менен салыштырганда, кош катушкалар жылуулук өткөрүүнү жакшыртууга жакшыраак таасир этет.Sekhar et al изилдөө.40 суутекти алууда ушундай эле жакшыруу ички жылуулук алмаштыргыч катары спиралдык катушканын жана канаттуу тышкы муздаткыч күрмөнүн жардамы менен жетишилгенин көрсөттү.
Жогоруда айтылган мисалдардын ичинен спиралдык катушкаларды ички жылуулук алмаштыргычтар катары колдонуу башка жылуулук алмаштыргычтарга, өзгөчө түз түтүктөргө жана канаттарга караганда жакшыраак жылуулукту жана массаны өткөрүүнү жакшыртат.Ошондуктан, бул изилдөөнүн максаты жылуулук өткөрүмдүүлүктү жакшыртуу үчүн спиралдык катушканы андан ары өнүктүрүү болгон.Кадимки MH сактагыч спираль катушкасынын негизинде биринчи жолу жаңы жарым-цилиндрдик катушка иштелип чыкты.Бул изилдөө MH керебетинин жана HTF түтүктөрүнүн туруктуу көлөмү менен камсыздалган жакшыраак жылуулук өткөргүч зонасы менен жаңы жылуулук алмаштыргыч дизайнын эске алуу менен суутек сактоо көрсөткүчүн жакшыртуу күтүлүүдө.Бул жаңы жылуулук алмаштыргычтын сактоо көрсөткүчтөрү андан кийин ар кандай катушкалардын кадамдарына негизделген кадимки спиралдык катушкалар менен салыштырылган.Учурдагы адабияттарга ылайык, иштөө шарттары жана катушкалар аралыктары MH реакторлорунун иштешине таасир этүүчү негизги факторлор болуп саналат.Бул жаңы жылуулук алмаштыргычтын конструкциясын оптималдаштыруу үчүн катушкалардын аралыгынын суутекти алуу убактысына жана MH көлөмүнө тийгизген таасири изилденген.Мындан тышкары, жаңы жарым-цилиндрдик катушкалар менен иштөө шарттарынын ортосундагы байланышты түшүнүү үчүн, бул изилдөөнүн экинчи максаты реактордун ар кандай иштөө параметринин диапазондоруна ылайык мүнөздөмөлөрүн изилдөө жана ар бир иштөөчү үчүн тиешелүү маанилерди аныктоо болгон. режими.параметр.
Бул изилдөөдө суутек энергиясын сактоочу түзүлүштүн иштеши эки жылуулук алмаштыргыч конфигурациясынын (анын ичинде 1-3-капкаларда спираль түтүктөр жана 4-6-капаларда жарым-цилиндрдик түтүктөр) жана иштөө параметрлеринин сезгичтигинин анализинин негизинде изилденген.MH реакторунун иштөө жөндөмдүүлүгү жылуулук алмаштыргыч катары спиралдык түтүктү колдонуу менен биринчи жолу сыналды.Мунай мунай түтүгү жана MH реакторунун идиштери дат баспас болоттон жасалган.Белгилей кетсек, MG реакторунун өлчөмдөрү жана GTF түтүктөрүнүн диаметри бардык учурларда туруктуу болгон, ал эми GTFтин кадам өлчөмдөрү ар түрдүү болгон.Бул бөлүм HTF катушкаларынын кадам өлчөмүнүн таасирин талдайт.Реактордун бийиктиги жана тышкы диаметри тиешелүүлүгүнө жараша 110 мм жана 156 мм болгон.жылуулук өткөрүүчү мунай түтүк диаметри 6 мм белгиленген.Спиралдык түтүктөр жана эки жарым цилиндр түрүндөгү MH реакторунун схемасы боюнча чоо-жайын билүү үчүн Кошумча бөлүмдү караңыз.
fig боюнча.1а MH спиралдык түтүк реактору жана анын өлчөмдөрүн көрсөтөт.Бардык геометриялык параметрлер таблицада келтирилген.1. Спиральдын жалпы көлөмү жана ZG көлөмү болжолдуу түрдө 100 см3 жана 2000 см3.Бул MH реакторунан HTF түрүндөгү аба спиралдык түтүк аркылуу ылдый жактан тешиктүү MH реакторуна берилип, ал эми суутек реактордун үстүнкү бетинен киргизилген.
Металл гидриддик реакторлор үчүн тандалган геометриялардын мүнөздөмөсү.а) спиралдык түтүкчөлүү жылуулук алмаштыргыч менен, б) жарым цилиндр түрүндөгү түтүкчөлүү жылуулук алмаштыргыч менен.
Экинчи бөлүктө жылуулук алмаштыргыч катары жарым цилиндрдик түтүккө негизделген MH реакторунун иштөөсү каралат.fig боюнча.1b эки жарым-цилиндрдик түтүктөр менен MN реактору жана алардын өлчөмдөрүн көрсөтөт.1-таблицада алардын ортосундагы аралыкты кошпогондо, туруктуу бойдон кала турган жарым цилиндрдик түтүктөрдүн бардык геометриялык параметрлери келтирилген.Белгилей кетчү нерсе, 4-жагдайдагы жарым-цилиндрдик түтүк спиралданган түтүктөгү HTF түтүгүнүн жана MH эритмесинин туруктуу көлөмү менен иштелип чыккан (3-вариант).Анжирге келсек.1б, аба да эки жарым цилиндрдик HTF түтүкчөлөрүнүн түбүнөн, ал эми суутек MH реакторунун карама-каршы жагынан киргизилген.
Жылуулук алмаштыргычтын жаңы дизайнына байланыштуу, бул бөлүмдүн максаты SCHE менен бирге MH реакторунун иштөө параметрлери үчүн тиешелүү баштапкы маанилерди аныктоо болуп саналат.Бардык учурларда аба реактордон жылуулукту алып салуу үчүн муздаткыч катары колдонулган.Жылуулук өткөрүүчү майлардын ичинен МН реакторлору үчүн жылуулук өткөрүүчү майлар катары көбүнчө аба жана суу тандалат, анткени алардын арзандыгы жана айлана-чөйрөгө тийгизген таасири төмөн.Магний негизиндеги эритмелердин жогорку иштөө температурасынын диапазонуна байланыштуу бул изилдөөдө муздаткыч катары аба тандалып алынган.Мындан тышкары, ал башка суюк металлдарга жана эриген туздарга караганда жакшыраак агымдык мүнөздөмөлөргө ээ41.2-таблицада 573 К абанын касиеттери келтирилген. Бул бөлүмдө сезгичтикти талдоо үчүн MH-SCHE аткаруу варианттарынын эң жакшы конфигурациялары гана колдонулат (4төн 6га чейинки учурларда).Бул бөлүмдөгү баалоолор MH реакторунун баштапкы температурасын, суутек жүктөө басымын, HTF кирүү температурасын жана HTF ылдамдыгын өзгөртүү жолу менен эсептелген Рейнольдс санын камтыган ар кандай иштөө параметрлерине негизделген.3-таблица сезгичтикти талдоо үчүн колдонулган бардык операциялык параметрлерди камтыйт.
Бул бөлүмдө суутектин жутулушу, турбуленттүүлүгү жана муздаткычтын жылуулук өткөрүлүшү үчүн бардык зарыл болгон башкаруу теңдемелери сүрөттөлөт.
Суутек алуу реакциясынын чечилишин жөнөкөйлөштүрүү үчүн төмөнкүдөй божомолдор жасалган жана берилген;
Абсорбция учурунда суутек менен металл гидриддердин термофизикалык касиеттери туруктуу.
Суутек идеалдуу газ болуп эсептелет, ошондуктан жергиликтүү жылуулук тең салмактуулук шарттары43,44 эске алынат.
мында \({L}_{газ}\) резервуардын радиусу, ал эми \({L}_{жылуулук}\) резервуардын октук бийиктиги.N 0,0146дан аз болгондо, резервуардагы суутек агымы симуляцияда олуттуу катасыз эске алынышы мүмкүн.Учурдагы изилдөөлөргө ылайык, N 0,1ден бир топ төмөн.Ошондуктан, басымдын градиенттин эффектин этибарга албай коюуга болот.
Реактордун дубалдары бардык учурларда жакшы изоляцияланган.Демек, реактор менен айлана-чөйрөнүн ортосунда жылуулук алмашуу 47 жок.
Маалым болгондой, Mg негизиндеги эритмелер жакшы гидрогендик мүнөздөмөлөргө ээ жана 7,6 wt%8 ге чейин суутек сактоо жөндөмдүүлүгү жогору.Катуу абалдагы суутек сактоо колдонмолору боюнча, бул эритмелер жеңил материалдар катары да белгилүү.Мындан тышкары, алар мыкты ысыкка туруктуулук жана жакшы иштетүү жөндөмдүүлүгүнө ээ.Бир нече Mg негизиндеги эритмелердин ичинен Mg2Ni негизиндеги MgNi эритмеси 6 wt% га чейин суутек сактоо сыйымдуулугуна байланыштуу MH сактоо үчүн эң ылайыктуу варианттардын бири болуп саналат.Mg2Ni эритмелери, ошондой эле MgH48 эритмесин салыштырганда тезирээк адсорбция жана десорбция кинетикасын камсыз кылат.Ошондуктан, бул изилдөөдө металл гидрид материалы катары Mg2Ni тандалган.
Энергетикалык теңдеме суутек менен Mg2Ni гидридинин ортосундагы жылуулук балансынын негизинде 25 катары көрсөтүлөт:
X – металлдын бетинде сиңирилген суутектин саны, бирдиги \(салмак\%\), жутуу учурунда кинетикалык теңдемеден \(\frac{dX}{dt}\) төмөнкүчө эсептелет49:
мында \({C}_{a}\) - реакциянын ылдамдыгы жана \({E}_{a}\) - активдештирүү энергиясы.\({P}_{a,eq}\) – абсорбция процессиндеги металл гидридинин реакторунун ичиндеги теңсалмактуу басым, Вант-Хофф теңдемеси менен төмөндөгүдөй25:
Бул жерде \({P}_{ref}\) 0,1 МПа эталондук басым.\(\Delta H\) жана \(\Delta S\) тиешелүүлүгүнө жараша реакциянын энтальпиясы жана энтропиясы.Mg2Ni жана суутек эритмелеринин касиеттери таблицада келтирилген.4. Аты аталган тизмени кошумча бөлүмдөн тапса болот.
Суюктуктун агымы турбуленттүү деп эсептелет, анткени анын ылдамдыгы жана Рейнольдс саны (Re) тиешелүүлүгүнө жараша 78,75 мс-1 жана 14000.Бул изилдөөдө, жетүүгө мүмкүн болгон k-ε турбуленттүүлүк модели тандалган.Бул ыкма башка k-ε методдоруна салыштырмалуу жогорку тактыкты камсыздай турганы, ошондой эле RNG k-ε50,51 методдоруна караганда азыраак эсептөө убактысын талап кылаары белгиленген.Жылуулук өткөрүүчү суюктуктардын негизги теңдемелери боюнча толук маалымат алуу үчүн Кошумча бөлүмдү караңыз.
Алгач МН реакторунда температуралык режим бирдей болуп, суутектин орточо концентрациясы 0,043 болгон.МН реакторунун тышкы чек арасы жакшы изоляцияланган деп болжолдонууда.Магний негизиндеги эритмелер, адатта, реактордо суутекти сактоо жана чыгаруу үчүн жогорку реакциянын иштөө температурасын талап кылат.Mg2Ni эритмесин максималдуу жутуу үчүн 523–603 К температура диапазону жана толук десорбция үчүн 573–603 К температура диапазону талап кылынат52.Бирок, Muthukumar et al.53 эксперименталдык изилдөөлөр Mg2Ni суутек сактоо үчүн максималдуу сактоо сыйымдуулугуна 573 К иштөө температурасында жетишүүгө болорун көрсөттү, бул анын теориялык сыйымдуулугуна туура келет.Ошондуктан бул изилдөөдө MN реакторунун баштапкы температурасы катары 573 К температурасы тандалган.
Текшерүү жана ишенимдүү натыйжалар үчүн ар кандай тор өлчөмдөрүн түзүңүз.fig боюнча.2 төрт түрдүү элементтен суутек сиңирүү процессинин тандалган жерлериндеги орточо температураны көрсөтөт.Белгилей кетчү нерсе, окшош геометриядан улам тордун көз карандысыздыгын текшерүү үчүн ар бир конфигурациянын бир гана абалы тандалган.Ошол эле сетка ыкмасы башка учурларда колдонулат.Ошондуктан, спиралдык түтүк үчүн 1-вариантты жана жарым цилиндрдик түтүк үчүн 4-вариантты тандаңыз.fig боюнча.2а, б 1 жана 4 варианттары үчүн реактордогу орточо температураны көрсөтөт.Тандалган үч жер реактордун үстүнкү, ортоңку жана түбүндөгү керебеттин температурасынын контурларын билдирет.Тандалган жерлердеги температура контурларынын негизинде орточо температура туруктуу болуп калат жана 1 жана 4-жагдайлар үчүн 428,891 жана 430,599 элементтеринин санында аз өзгөрүүнү көрсөтөт.Ошондуктан, бул тор өлчөмдөрү кийинки эсептөө эсептөөлөр үчүн тандалып алынган.Ар кандай клетка өлчөмдөрү үчүн суутектин сиңирүү процесси үчүн керебеттин орточо температурасы жана эки учур үчүн тең такталган торлор боюнча толук маалымат кошумча бөлүмдө келтирилген.
Ар кандай тор номерлери бар металл гидриддик реактордогу суутекти сиңирүү процессинин тандалган чекиттериндеги орточо керебет температурасы.(a) 1-жагдай үчүн тандалган жерлердеги орточо температура жана (б) 4-жагдай үчүн тандалган жерлердеги орточо температура.
Бул изилдөөдө Mg негизиндеги металл гидридинин реактору Muthukumar et al.53 эксперименталдык натыйжаларынын негизинде сыналган.Алардын изилдөөсүндө, алар дат баспас болоттон жасалган түтүкчөлөргө суутек сактоо үчүн Mg2Ni эритмесин колдонушкан.Жез сүзгүчтөр реактордун ичинде жылуулук өткөрүүнү жакшыртуу үчүн колдонулат.fig боюнча.3a эксперименталдык изилдөө менен бул изилдөөнүн ортосундагы абсорбция процессинин катмарынын орточо температурасын салыштырууну көрсөтөт.Бул эксперимент үчүн тандалган иш шарттары болуп саналат: MG баштапкы температурасы 573 К жана кириш басымы 2 МПа.fig.3a бул эксперименттин натыйжасы катмардын орточо температурасы боюнча азыркы натыйжага жакшы дал келерин ачык көрсөтүүгө болот.
Моделди текшерүү.(а) Учурдагы изилдөөнү Muthukumar et al.52 эксперименталдык иши менен салыштыруу аркылуу Mg2Ni металл гидридинин реакторунун коддуу текшерүүсү жана (б) Кумар жана башкалар менен учурдагы изилдөөнү салыштыруу аркылуу спиралдык түтүк турбуленттүү агымынын моделин текшерүү. .Изилдөө.54.
Турбуленттүүлүк моделин сыноо үчүн, бул изилдөөнүн натыйжалары тандалган турбуленттик моделдин тууралыгын тастыктоо үчүн Kumar et al.54 эксперименталдык натыйжалары менен салыштырылган.Kumar et al.54 түтүктөгү спиралдык жылуулук алмаштыргычтагы турбуленттүү агымды изилдешкен.Суу карама-каршы тараптан куюлган ысык жана муздак суюктук катары колдонулат.Ысык жана муздак суюктуктун температурасы тиешелүүлүгүнө жараша 323 К жана 300 К.Рейнольдс сандары ысык суюктуктар үчүн 3100дөн 5700гө чейин жана муздак суюктуктар үчүн 21000ден 35000ге чейин.Декан номерлери ысык суюктуктар үчүн 550-1000, муздак суюктуктар үчүн 3600-6000.Ички түтүктүн диаметри (ысык суюктук үчүн) жана тышкы түтүктүн (муздак суюктук үчүн) тиешелүүлүгүнө жараша 0,0254 м жана 0,0508 м.Спиралдык катушканын диаметри жана кадамы тиешелүүлүгүнө жараша 0,762 м жана 0,100 м.fig боюнча.3b ички түтүктөгү муздаткыч үчүн Nusselt жана Dean сандарынын ар кандай жуптары үчүн эксперименталдык жана учурдагы натыйжаларды салыштырууну көрсөтөт.Үч түрдүү турбуленттик моделдер ишке ашырылып, эксперименталдык натыйжалар менен салыштырылган.Сүрөттө көрсөтүлгөндөй.3b, жетүүгө мүмкүн болгон k-ε турбуленттүүлүк моделинин натыйжалары эксперименталдык маалыматтар менен жакшы шайкеш келет.Ошондуктан, бул изилдөөдө бул модель тандалган.
Бул изилдөөдөгү сандык симуляциялар ANSYS Fluent 2020 R2 аркылуу аткарылган.Колдонуучу тарабынан аныкталган функцияны (UDF) жазыңыз жана аны жутуу процессинин кинетикасын эсептөө үчүн энергетикалык теңдеменин кириш мүчөсү катары колдонуңуз.PRESTO55 схемасы жана PISO56 ыкмасы басым менен ылдамдык байланышы жана басымды оңдоо үчүн колдонулат.Өзгөрмө градиент үчүн Грин-Гаусс клетка базасын тандаңыз.Импульс жана энергия теңдемелери экинчи даражадагы шамалга каршы ыкма менен чечилет.Жетишпеген релаксация коэффициенттерине келсек, басым, ылдамдык жана энергия компоненттери тиешелүүлүгүнө жараша 0,5, 0,7 жана 0,7 деп белгиленет.Стандарттык дубал функциялары турбуленттүүлүк моделинде HTFге колдонулат.
Бул бөлүмдө суутектин жутулушу учурунда спиралданган жылуулук алмаштыргычтын (HCHE) жана спиралдуу катушканын жылуулук алмаштыргычтын (SCHE) жардамы менен MH реакторунун жакшыртылган ички жылуулук өткөрүмүнүн сандык симуляциясынын натыйжалары берилген.HTF кадамынын реактор катмарынын температурасына жана абсорбциянын узактыгына тийгизген таасири талданды.Абсорбция процессинин негизги иштөө параметрлери изилденип, сезгичтикти талдоо бөлүмүндө берилген.
MH реакторунда катушкалар аралыктарынын жылуулук өткөрүмүнө таасирин изилдөө үчүн ар кандай кадамдардагы үч жылуулук алмаштыргыч конфигурациялары изилденген.15мм, 12.86мм жана 10мм үч түрдүү кадамдары тиешелүүлүгүнө жараша 1-кузов, 2-кузов жана 3-кузов деп аталат.Белгилей кетсек, түтүктүн диаметри 6 мм 573 К баштапкы температурада жана бардык учурларда 1,8 МПа жүктөө басымында белгиленген.fig боюнча.4 1ден 3кө чейин суутектин жутулушу процессинде MH катмарындагы орточо төшөктүн температурасын жана суутектин концентрациясын көрсөтөт. Адатта, металл гидридинин жана суутектин ортосундагы реакция жутуу процессине экзотермикалык.Демек, реакторго суутек биринчи жолу киргизилген алгачкы учурга байланыштуу кабаттын температурасы тез көтөрүлөт.Төшөктүн температурасы максималдуу мааниге жеткенге чейин жогорулайт, анан акырындык менен жылуулукту муздатуучу суюктук алып кеткендиктен төмөндөйт, ал төмөнкү температурага ээ жана муздаткычтын ролун аткарат.Сүрөттө көрсөтүлгөндөй.4а, мурунку түшүндүрмөдөн улам, катмардын температурасы тездик менен жогорулап, тынымсыз төмөндөйт.Абсорбция процесси үчүн суутек концентрациясы, адатта, MH реакторунун катмарынын температурасына негизделет.Кабаттын орточо температурасы белгилүү бир температурага чейин төмөндөгөндө металлдын бети суутекти өзүнө сиңирет.Бул реактордо физисорбция, хемосорбция, водороддун диффузиясы жана анын гидриддеринин пайда болушу процесстеринин ылдамдашы менен шартталган.fig.4б 3-жагдайда суутектин жутулушунун ылдамдыгы катушканын жылуулук алмаштыргычынын кадамдык маанисинин аздыгынан башка учурлардагыга караганда төмөн экенин көрүүгө болот.Бул узунураак жалпы түтүк узундугу жана HTF түтүктөр үчүн көбүрөөк жылуулук өткөрүүчү аймакты алып келет.Суутектин орточо концентрациясы 90% болгондо, 1-жагдай үчүн сиңирүү убактысы 46,276 секундду түзөт.1-жагдайдагы абсорбциянын узактыгы менен салыштырганда, 2 жана 3-кабарлардагы абсорбциянын узактыгы тиешелүүлүгүнө жараша 724 с жана 1263 секундга кыскарган.Кошумча бөлүмдө HCHE-MH катмарынын тандалган жерлери үчүн температура жана суутек концентрациясынын контурлары берилген.
Катушкалардын ортосундагы аралыктын катмардын орточо температурасына жана суутек концентрациясына тийгизген таасири.(а) спиралдык катушкалар үчүн орточо керебет температурасы, (б) спиралдык катушкалар үчүн суутек концентрациясы, (в) жарым-цилиндрдик катушкалар үчүн орточо керебет температурасы жана (г) жарым-цилиндрдик катушкалар үчүн суутек концентрациясы.
MG реакторунун жылуулук өткөрүмдүүлүк мүнөздөмөлөрүн жакшыртуу үчүн эки HFC туруктуу көлөмдөгү MG (2000 см3) жана 3-варианттын спиралдык жылуулук алмаштыргычы (100 см3) үчүн иштелип чыккан. Бул бөлүмдө ошондой эле реакторлордун ортосундагы аралыктын таасири каралат. 4 корпус үчүн 15 мм, 5 корпус үчүн 12,86 мм жана 6 корпус үчүн 10 мм катушкалар.4c,d 573 К баштапкы температурада жана 1,8 МПа жүктөө басымында суутектин сиңирүү процессинин орточо катмарынын температурасын жана концентрациясын көрсөтөт.4c-сүрөттөгү катмардын орточо температурасына ылайык, 6-катушкалардын ортосундагы азыраак аралык башка эки учурга салыштырмалуу температураны бир топ төмөндөтөт.6-жагдай үчүн төмөнкү керебеттин температурасы суутектин концентрациясынын жогору болушуна алып келет (4d-сүрөттү караңыз).4-вариант үчүн суутекти алуу убактысы 19542 с, бул HCH колдонгон 1-3-варианттарга караганда 2 эседен азыраак.Кошумчалай кетсек, 4-жагдайга салыштырмалуу, жутуу убактысы да 378 сек жана 1515 сек азыраак аралыктар менен 5 жана 6 учурларда кыскарган.Кошумча бөлүмдө SCHE-MH катмарынын тандалган жерлери үчүн температура жана суутек концентрациясынын контурлары берилген.
Эки жылуулук алмаштыргыч конфигурациясынын иштешин изилдөө үчүн бул бөлүмдө үч тандалган жерде температуранын ийри сызыктары түзүлүп, берилген.3-жагдайдагы HCHE менен MH реактору 4-жагдайдагы SCHE камтыган MH реактору менен салыштыруу үчүн тандалган, анткени ал туруктуу MH көлөмү жана түтүк көлөмү бар.Бул салыштыруу үчүн иштөө шарттары 573 К баштапкы температура жана 1,8 МПа жүктөө басымы болгон.fig боюнча.5a жана 5b тиешелүүлүгүнө жараша 3 жана 4 учурларда температура профилдеринин тандалган үч позициясын көрсөтөт.fig боюнча.5c суутектин 20 000 с алуудан кийинки температура профилин жана катмардын концентрациясын көрсөтөт.5c-сүрөттөгү 1-сапка ылайык, 3 жана 4-варианттардан ТТФнын айланасындагы температура муздатуучу заттын конвективдүү жылуулук берүүсүнөн улам төмөндөйт.Бул бул аймактын айланасында суутектин жогорку концентрациясына алып келет.Бирок, эки SCHE колдонуу жогорку катмар концентрациясын алып келет.Тезирээк кинетикалык жооптор HTF чөлкөмүнүн айланасында табылган 4. Мындан тышкары, бул аймакта 100% максималдуу концентрация да табылган.Реактордун ортосунда жайгашкан 2-линиядан 4-кабинанын температурасы реактордун борборунан башка бардык жерлерде 3-кабардын температурасынан бир топ төмөн.Бул реактордун борборуна жакын жайгашкан аймакты кошпогондо, HTFтен алыс жайгашкан аймакты кошпогондо, 4-жагдай үчүн максималдуу суутек концентрациясына алып келет.Бирок 3-кабардын концентрациясы анча деле өзгөргөн жок.ГТСтин кире беришине жакын жердеги 3-сапта катмардын температурасынын жана концентрациясынын чоң айырмачылыгы байкалган.4-кабаттагы катмардын температурасы бир топ төмөндөп, бул аймакта суутектин эң жогорку концентрациясын түздү, ал эми 3-кабаттагы концентрация сызыгы дагы эле өзгөрүп турган.Бул SCHE жылуулук өткөрүүнү тездетүү менен шартталган.MH катмарынын жана HTF түтүгүнүн орточо температурасын 3-жана 4-жагдайдын ортосундагы салыштыруу боюнча толук маалымат жана талкуу кошумча бөлүмдө берилген.
Температура профили жана металл гидрид реакторунун тандалган жерлериндеги катмар концентрациясы.(a) 3-жагдай үчүн тандалган жерлер, (b) 4-жагдай үчүн тандалган жерлер жана (c) 3 жана 4-жагдайларда суутекти алуу процесси үчүн 20000 с кийин тандалган жерлердеги температура профили жана катмар концентрациясы.
fig боюнча.6-сүрөттө HCH жана SHE сиңирүү үчүн орточо керебет температурасынын (6а-сүрөттү караңыз) жана суутек концентрациясынын (6б-сүрөттү караңыз) салыштырылышы көрсөтүлгөн.Бул цифрадан МГ катмарынын температурасы жылуулук алмашуу аянтынын көбөйүшүнө байланыштуу бир топ төмөндөй турганын көрүүгө болот.Реактордон көбүрөөк жылуулукту алып салуу суутекти алуу ылдамдыгын жогорулатат.Эки жылуулук алмаштыргыч конфигурациясынын көлөмү 3-вариант катары HCHE колдонууга салыштырмалуу бирдей болгонуна карабастан, SCHEнин 4-варианттын негизиндеги суутекти алуу убактысы 59%га бир топ кыскарган.Көбүрөөк талдоо үчүн, эки жылуулук алмаштыргыч конфигурациялары үчүн суутек концентрациясы 7-сүрөттө изолиниялар катары көрсөтүлгөн. Бул көрсөткүч эки учурда тең суутек HTF кирүүчү тегерегине ылдый жактан сиңире баштаганын көрсөтүп турат.Жогорку концентрациялар HTF аймагында табылган, ал эми төмөнкү концентрациялар жылуулук алмаштыргычтан алыстыгынан улам MH реакторунун борборунда байкалган.10 000 секунддан кийин 4-жагдайдагы суутек концентрациясы 3-жагдайга караганда бир кыйла жогору. 20000 секунддан кийин реактордогу суутектин орточо концентрациясы 4-жагдайдагы 50% суутекке салыштырмалуу 90% га чейин көтөрүлдү. Мунун себеби болушу мүмкүн. эки SCHE бириктирүү жогорку натыйжалуу муздатуу жөндөмдүүлүгүнө, натыйжада MH катмарынын ичинде төмөнкү температура.Демек, MG катмарынын ичине көбүрөөк тең салмактуу басым түшүп, бул суутектин тезирээк сиңишине алып келет.
3-жагдай жана 4-жагдай. Эки жылуулук алмаштыргыч конфигурациясынын ортосундагы керебеттин орточо температурасы менен суутек концентрациясын салыштыруу.
500, 2000, 5000, 10000 жана 20000 с кийин суутектин концентрациясын салыштыруу 3-жагдайда жана 4-жагдайда суутекти жутуу процесси башталгандан кийин.
5-таблицада бардык учурлар үчүн суутекти кабыл алуунун узактыгы жалпыланган.Мындан тышкары, таблицада суутектин сиңирүү убактысы да көрсөтүлөт, пайыз менен.Бул пайыз 1-жагдайдын сиңирүү убактысынын негизинде эсептелет. Бул таблицадан HCHE колдонгон MH реакторунун жутуу убактысы болжол менен 45 000ден 46 000 с.га чейин, ал эми SCHE менен кошо жутуу убактысы болжол менен 18 000ден 19 000 ге чейин.1-жагдайга салыштырганда, 2 жана 3-жагдайда сиңирүү убактысы тиешелүүлүгүнө жараша 1,6% жана 2,7% гана кыскарган.HCHE ордуна SCHE колдонгондо, сиңирүү убактысы 4-жагдайдан 6-жагдайга, 58%дан 61%ке чейин бир топ кыскарган.MH реакторуна SCHE кошулуусу суутектин жутулушу процессин жана MH реакторунун иштөөсүн бир топ жакшыртаары түшүнүктүү.MH реакторунун ичине жылуулук алмаштыргычтын орнотулушу сактоо сыйымдуулугун азайтса да, бул технология башка технологияларга салыштырмалуу жылуулук өткөрүүнү олуттуу жакшыртууну камсыз кылат.Ошондой эле, бийиктиктин маанисин азайтуу SCHE көлөмүн көбөйтөт, натыйжада MH көлөмү азаят.SCHE көлөмү эң көп болгон 6 учурда, MH көлөмдүк кубаттуулугу эң төмөнкү HCHE көлөмү менен 1-жагдайга салыштырмалуу 5% гана кыскарган.Кошумчалай кетсек, сиңирүү учурунда 6-капка тезирээк жана жакшыраак көрсөткүчтү сиңирүү убактысын 61% га кыскарткан.Ошондуктан сезимталдыкты талдоодо кошумча иликтөө үчүн 6-кабыл алынган.Белгилей кетчү нерсе, суутектин узакка кабыл алуу убактысы болжол менен 2000 см3 MH көлөмүн камтыган сактоочу резервуар менен байланыштуу.
Реакция учурундагы иштөө параметрлери реалдуу шарттарда MH реакторунун иштешине оң же терс таасирин тийгизген маанилүү факторлор болуп саналат.Бул изилдөө SCHE менен айкалышта MH реакторунун тиешелүү баштапкы иштөө параметрлерин аныктоо үчүн сезгичтиктин анализин карайт жана бул бөлүмдө 6-жагдайда реактордун оптималдуу конфигурациясына негизделген төрт негизги иштөө параметри иликтенет. Бардык иштөө шарттары боюнча натыйжалар төмөнкү бөлүмдө көрсөтүлгөн. 8-сүрөт.
Жарым цилиндрдик катушкалуу жылуулук алмаштыргычты колдонууда ар кандай иштөө шарттарында суутек концентрациясынын графиги.(а) жүктөө басымы, (б) төшөктүн баштапкы температурасы, (в) муздаткычтын Рейнольдс саны жана (г) муздаткычтын кирүү температурасы.
573 К туруктуу баштапкы температуранын жана 14 000 Рейнольдс саны менен муздаткычтын агымынын ылдамдыгынын негизинде төрт түрдүү жүктөө басымы тандалды: 1,2 МПа, 1,8 МПа, 2,4 МПа жана 3,0 МПа.fig боюнча.8а убакыттын өтүшү менен суутек концентрациясына жүктөө басымынын жана SCHE таасирин көрсөтөт.Жутуу убактысы жүктөө басымынын жогорулашы менен азаят.Колдонулган суутек басымын 1,2 МПа колдонуу суутектин сиңирүү процессинин эң начар учуру жана 90% суутек сиңирүүсүнө жетишүү үчүн сиңирүүнүн узактыгы 26000 с ашат.Бирок, жогорку жүктөө басымы жутуу убактысынын 32-42% га 1,8ден 3,0 МПага чейин төмөндөшүнө алып келди.Бул суутектин жогорку баштапкы басымы менен шартталган, бул салмактуулук басымы менен колдонулган басымдын ортосундагы чоң айырмачылыкка алып келет.Демек, бул суутектин кинетикасынын чоң кыймылдаткыч күчүн түзөт.Алгачкы учурда суутек газы тең салмактуулук басымы менен колдонулган басымдын ортосундагы чоң айырмадан улам тез сиңет57.3,0 МПа жүктөө басымында биринчи 10 секунданын ичинде 18% суутек тез топтолгон.Суутек реакторлордун 90% акыркы баскычында 15460 с сакталган.Бирок, 1,2 1,8 МПа жүктөө басымында, жутуу убактысы бир кыйла 32% га кыскарган.Башка жогорку басым сиңирүү убактысын жакшыртууга азыраак таасир эткен.Ошондуктан, MH-SCHE реакторунун жүктөө басымы 1,8 МПа болушу сунушталат.Кошумча бөлүм 15500 с ар кандай жүктөө басымы үчүн суутек концентрациясынын контурларын көрсөтөт.
МН реакторунун ылайыктуу баштапкы температурасын тандоо суутектин адсорбция процессине таасир этүүчү негизги факторлордун бири болуп саналат, анткени ал гидрид пайда болуу реакциясынын кыймылдаткыч күчүнө таасирин тийгизет.MH реакторунун баштапкы температурасына SCHE таасирин изилдөө үчүн 1,8 МПа туруктуу жүктөө басымында жана Рейнольдс саны 14000 HTF болгон төрт түрдүү температура тандалган.fig боюнча.8б-сүрөттө 473К, 523К, 573К жана 623К сыяктуу ар кандай баштапкы температуралардын салыштырылышы көрсөтүлгөн.Чынында, температура 230 ° C же 503K58 жогору болгондо, Mg2Ni эритмеси суутек жутуу жараяны үчүн натыйжалуу мүнөздөмөлөргө ээ.Бирок водородду инъекциялоонун алгачкы учурунда температура тез көтөрүлөт.Демек, MG катмарынын температурасы 523 К-дан ашат. Демек, сиңүү ылдамдыгынын жогорулашынан гидриддердин пайда болушу жеңилдейт53.fig.8б-сүрөттөн МБ катмарынын баштапкы температурасы төмөндөгөн сайын суутек тез сиңирин көрүүгө болот.Төмөнкү тең салмактуулук басымы баштапкы температура төмөн болгондо пайда болот.Тең салмактуулук басымы менен колдонулган басымдын ортосундагы басымдын айырмасы канчалык чоң болсо, суутектин сиңирүү процесси ошончолук тез болот.473 К баштапкы температурада суутек алгачкы 18 секунданын ичинде 27% га чейин тез сиңет.Мындан тышкары, жутуу убактысы да 623 К баштапкы температурага салыштырмалуу төмөнкү баштапкы температурада 11% дан 24% га чейин кыскарган. 473 К эң төмөнкү баштапкы температурадагы жутуу убактысы 15247 с, бул эң жакшыга окшош. учурда жүктөө басымы, бирок, баштапкы температуранын реакторунун температурасынын төмөндөшү суутек сактоо сыйымдуулугунун төмөндөшүнө алып келет.MN реакторунун баштапкы температурасы 503 К53 кем эмес болушу керек.Мындан тышкары, 573 K53 баштапкы температурада, максималдуу суутек сактоо сыйымдуулугу 3,6 wt% жетиши мүмкүн.Суутек сактоо сыйымдуулугу жана сиңирүү узактыгы боюнча 523 жана 573 К ортосундагы температуралар убакытты 6% гана кыскартат.Ошондуктан MH-SCHE реакторунун баштапкы температурасы катары 573 К температура сунушталат.Бирок, баштапкы температуранын жутуу процессине тийгизген таасири жүктөө басымына салыштырмалуу анча маанилүү эмес.Кошумча бөлүм 15500 с ар кандай баштапкы температуралар үчүн суутек концентрациясынын контурларын көрсөтөт.
Агымдын ылдамдыгы гидрогендөө жана дегидрогендөөнүн негизги параметрлеринин бири болуп саналат, анткени ал турбуленттүүлүккө жана гидрогендөө жана дегидрогендөө учурунда жылуулуктун алынышына же киргизүүгө таасир этиши мүмкүн59.Жогорку агымдын ылдамдыгы турбуленттүү фазаларды жаратат жана HTF түтүгү аркылуу суюктуктун тез агымына алып келет.Бул реакция тезирээк жылуулук өткөрүүнү камсыз кылат.HTF үчүн ар кандай кирүү ылдамдыктары 10,000, 14,000, 18,000 жана 22,000 Рейнольдс сандарынын негизинде эсептелет.MG катмарынын баштапкы температурасы 573 К жана жүктөө басымы 1,8 МПа белгиленген.Натыйжалар fig.8c жогорураак Рейнольдс санын SCHE менен айкалыштырып колдонуу жогорку кабыл алуу ылдамдыгына алып келерин көрсөтүп турат.Рейнольдс саны 10 000ден 22 000ге чейин көбөйгөн сайын, сиңирүү убактысы болжол менен 28-50% азаят.Рейнольдс 22 000 санында жутуу убактысы 12 505 секундду түзөт, бул ар кандай баштапкы жүктөө температураларында жана басымдарында азыраак.12500 с боюнча GTP үчүн ар кандай Рейнольдс сандары үчүн суутек концентрациясынын контурлары кошумча бөлүмдө берилген.
SCHEнин HTFтин баштапкы температурасына тийгизген таасири талданган жана 8d-сүрөттө көрсөтүлгөн.573 К баштапкы MG температурасында жана 1,8 МПа суутек жүктөө басымында, бул талдоо үчүн төрт баштапкы температура тандалган: 373 К, 473 К, 523 К жана 573 К. 8d муздаткычтын температурасынын төмөндөшү экенин көрсөтүп турат. кире бериште сиңирүү убактысынын кыскарышына алып келет.Кирүү температурасы 573 К болгон базалык корпуска салыштырмалуу, 523 К, 473 К жана 373 К кириш температуралары үчүн жутуу убактысы болжолдуу түрдө 20%, 44% жана 56% кыскарган.6917 сда ГТФнын баштапкы температурасы 373 К, реактордогу суутектин концентрациясы 90%.Бул MG катмары жана HCS ортосундагы жакшыртылган конвективдүү жылуулук өткөрүмдүүлүк менен түшүндүрүүгө болот.Төмөнкү HTF температуралары жылуулук диссипациясын жогорулатат жана суутектин көбөйүшүнө алып келет.Бардык иштөө параметрлеринин ичинен HTF кирүү температурасын жогорулатуу аркылуу MH-SCHE реакторунун иштөөсүн жакшыртуу эң ылайыктуу ыкма болду, анткени абсорбция процессинин аяктоо убактысы 7000 с аз болгон, ал эми башка ыкмалардын эң кыска жутуу убактысы көбүрөөк болгон. 10000 с.Суутек концентрациясынын контурлары 7000 с үчүн GTP ар кандай баштапкы температуралары үчүн берилген.
Бул изилдөө биринчи жолу металл гидридди сактоочу түзүлүшкө интеграцияланган жаңы жарым цилиндрдик катушкалуу жылуулук алмаштыргычты көрсөтөт.Сунушталган системанын суутекти сиңирүү жөндөмдүүлүгү жылуулук алмаштыргычтын ар кандай конфигурациялары менен изилденген.Жаңы жылуулук алмаштыргычтын жардамы менен металл гидриддерин сактоо үчүн оптималдуу шарттарды табуу максатында металл гидридинин катмары менен муздаткычтын ортосундагы жылуулук алмашууга иштөө параметрлеринин таасири изилденген.Бул изилдөөнүн негизги жыйынтыктары төмөнкүчө чагылдырылган:
Жарым цилиндр формасындагы жылуулук алмаштыргыч менен жылуулук өткөрүмдүүлүк көрсөткүчтөрү жакшырат, анткени ал магний катмарынын реакторунда жылуулукту бирдей бөлүштүрөт, натыйжада суутектин сиңирүү ылдамдыгы жакшырат.Жылуулук алмаштыруучу түтүктүн жана металл гидридинин көлөмү өзгөрүүсүз калган шартта, сиңирүү реакциясынын убактысы кадимки спиралдан жасалган жылуулук алмаштыргычка салыштырмалуу 59%га кыскарат.
Посттун убактысы: 2023-жылдын 15-январына чейин