Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com.Jūs izmantojat pārlūkprogrammas versiju ar ierobežotu CSS atbalstu.Lai nodrošinātu vislabāko pieredzi, ieteicams izmantot atjauninātu pārlūkprogrammu (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer).Turklāt, lai nodrošinātu pastāvīgu atbalstu, mēs rādām vietni bez stiliem un JavaScript.
Vienlaicīgi parāda trīs slaidu karuseli.Izmantojiet pogas Iepriekšējais un Nākamais, lai pārvietotos pa trim slaidiem vienlaikus, vai izmantojiet slīdņa pogas, kas atrodas beigās, lai pārvietotos pa trim slaidiem vienlaikus.
Metālu hidrīdi (MH) ir atzīti par vienu no piemērotākajām materiālu grupām ūdeņraža uzglabāšanai to lielās ūdeņraža uzglabāšanas jaudas, zemā darba spiediena un augstās drošības dēļ.Tomēr to gausā ūdeņraža uzņemšanas kinētika ievērojami samazina uzglabāšanas veiktspēju.Ātrāka siltuma noņemšana no MH krātuves varētu būt svarīga, lai palielinātu tās ūdeņraža uzņemšanas ātrumu, tādējādi uzlabojot uzglabāšanas veiktspēju.Šajā sakarā šī pētījuma mērķis bija uzlabot siltuma pārneses raksturlielumus, lai pozitīvi ietekmētu MH uzglabāšanas sistēmas ūdeņraža uzņemšanas ātrumu.Jaunā puscilindriskā spole vispirms tika izstrādāta un optimizēta ūdeņraža uzglabāšanai un iekļauta kā iekšējais gaiss kā siltummainis (HTF).Pamatojoties uz dažādiem soļu izmēriem, tiek analizēta jaunā siltummaiņa konfigurācijas ietekme un salīdzināta ar parasto spirālveida spoles ģeometriju.Turklāt, lai iegūtu optimālas vērtības, tika skaitliski pētīti MG un GTP krātuves darbības parametri.Skaitliskajai simulācijai tiek izmantota ANSYS Fluent 2020 R2.Šī pētījuma rezultāti liecina, ka MH uzglabāšanas tvertnes veiktspēju var ievērojami uzlabot, izmantojot puscilindru spirāles siltummaini (SCHE).Salīdzinot ar parastajiem spirālveida spoļu siltummaiņiem, ūdeņraža absorbcijas ilgums ir samazināts par 59%.Mazākais attālums starp SCHE spolēm samazināja absorbcijas laiku par 61%.Attiecībā uz MG uzglabāšanas darbības parametriem, izmantojot SHE, visi atlasītie parametri ievērojami uzlabo ūdeņraža absorbcijas procesu, īpaši temperatūru HTS ieplūdē.
Notiek globāla pāreja no enerģijas, kuras pamatā ir fosilais kurināmais, uz atjaunojamo enerģiju.Tā kā daudzi atjaunojamās enerģijas veidi nodrošina enerģiju dinamiskā veidā, enerģijas uzglabāšana ir nepieciešama, lai līdzsvarotu slodzi.Uz ūdeņradi balstīta enerģijas uzglabāšana šim mērķim ir piesaistījusi lielu uzmanību, jo īpaši tāpēc, ka ūdeņradi tā īpašību un pārnesamības dēļ var izmantot kā “zaļo” alternatīvo degvielu un enerģijas nesēju.Turklāt ūdeņradis piedāvā arī lielāku enerģijas saturu uz masas vienību, salīdzinot ar fosilo kurināmo2.Ir četri galvenie ūdeņraža enerģijas uzglabāšanas veidi: saspiestās gāzes uzglabāšana, pazemes krātuve, šķidruma uzglabāšana un cieto vielu uzglabāšana.Saspiestais ūdeņradis ir galvenais veids, ko izmanto degvielas šūnu transportlīdzekļos, piemēram, autobusos un autoiekrāvējos.Tomēr šī krātuve nodrošina zemu ūdeņraža tilpuma blīvumu (apmēram 0,089 kg/m3), un tai ir drošības problēmas, kas saistītas ar augstu darba spiedienu3.Pamatojoties uz konversijas procesu zemā apkārtējās vides temperatūrā un spiedienā, šķidruma krātuve uzglabās ūdeņradi šķidrā veidā.Taču, sašķidrinot, tiek zaudēti aptuveni 40% enerģijas.Turklāt ir zināms, ka šī tehnoloģija ir energoietilpīgāka un darbietilpīgāka salīdzinājumā ar cietvielu uzglabāšanas tehnoloģijām4.Cieto vielu uzglabāšana ir dzīvotspējīgs risinājums ūdeņraža ekonomikai, kas uzglabā ūdeņradi, absorbējot ūdeņradi cietos materiālos un atbrīvojot ūdeņradi desorbcijas ceļā.Metāla hidrīds (MH), cieto materiālu uzglabāšanas tehnoloģija, pēdējā laikā ir izraisījusi interesi kurināmā elementu lietojumos, jo tai ir augsta ūdeņraža jauda, zems darba spiediens un zemas izmaksas, salīdzinot ar šķidruma uzglabāšanu, un ir piemērota stacionāriem un mobiliem lietojumiem6,7 collas. Turklāt MH materiāli nodrošina arī drošības īpašības, piemēram, efektīvu lielas ietilpības uzglabāšanu8.Tomēr pastāv problēma, kas ierobežo MG produktivitāti: MG reaktora zemā siltumvadītspēja noved pie lēnas ūdeņraža absorbcijas un desorbcijas.
Pareiza siltuma pārnese eksotermisko un endotermisko reakciju laikā ir atslēga MH reaktoru veiktspējas uzlabošanai.Ūdeņraža iekraušanas procesam radītais siltums ir jānoņem no reaktora, lai kontrolētu ūdeņraža iekraušanas plūsmu vēlamajā ātrumā ar maksimālo uzglabāšanas jaudu.Tā vietā ir nepieciešams siltums, lai palielinātu ūdeņraža izdalīšanās ātrumu izplūdes laikā.Lai uzlabotu siltuma un masas pārneses veiktspēju, daudzi pētnieki ir pētījuši dizainu un optimizāciju, pamatojoties uz vairākiem faktoriem, piemēram, darbības parametriem, MG struktūru un MG11 optimizāciju.MG optimizāciju var veikt, pievienojot augstas siltumvadītspējas materiālus, piemēram, putu metālus MG slāņiem 12,13.Tādējādi efektīvo siltumvadītspēju var palielināt no 0,1 līdz 2 W/mK10.Tomēr cieto materiālu pievienošana ievērojami samazina MN reaktora jaudu.Attiecībā uz darbības parametriem uzlabojumus var panākt, optimizējot MG slāņa un dzesēšanas šķidruma (HTF) sākotnējos darbības apstākļus.MG struktūru var optimizēt reaktora ģeometrijas un siltummaiņa konstrukcijas dēļ.Attiecībā uz MH reaktora siltummaiņa konfigurāciju metodes var iedalīt divos veidos.Tie ir iekšējie siltummaiņi, kas iebūvēti MO slānī, un ārējie siltummaiņi, kas pārklāj MO slāni, piemēram, spuras, dzesēšanas apvalki un ūdens vannas.Attiecībā uz ārējo siltummaini Kaplan16 analizēja MH reaktora darbību, izmantojot dzesēšanas ūdeni kā apvalku, lai samazinātu temperatūru reaktora iekšpusē.Rezultāti tika salīdzināti ar 22 apaļu spuru reaktoru un citu reaktoru, kas atdzesēts ar dabisko konvekciju.Tie norāda, ka dzesēšanas apvalka klātbūtne ievērojami samazina MH temperatūru, tādējādi palielinot absorbcijas ātrumu.Patil un Gopal17 ar ūdeni pārklātā MH reaktora skaitliskie pētījumi ir parādījuši, ka ūdeņraža padeves spiediens un HTF temperatūra ir galvenie parametri, kas ietekmē ūdeņraža uzņemšanas un desorbcijas ātrumu.
Siltuma pārneses laukuma palielināšana, pievienojot MH iebūvētās spuras un siltummaiņus, ir atslēga, lai uzlabotu siltuma un masas pārneses veiktspēju un līdz ar to arī MH18 uzglabāšanas veiktspēju.Dzesēšanas šķidruma cirkulācijai MH19,20,21,22,23,24,25,26 reaktorā ir izstrādātas vairākas iekšējās siltummaiņa konfigurācijas (taisna caurule un spirālveida spole).Izmantojot iekšējo siltummaini, dzesēšanas vai sildīšanas šķidrums nodos lokālo siltumu MH reaktorā ūdeņraža adsorbcijas procesa laikā.Raju un Kumar [27] izmantoja vairākas taisnas caurules kā siltummaiņus, lai uzlabotu MG veiktspēju.Viņu rezultāti parādīja, ka absorbcijas laiks tika samazināts, ja taisnas caurules tika izmantotas kā siltummaiņi.Turklāt taisnu cauruļu izmantošana saīsina ūdeņraža desorbcijas laiku28.Lielāki dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrumi palielina ūdeņraža uzlādes un izlādes ātrumu29.Tomēr dzesēšanas cauruļu skaita palielināšanai ir pozitīva ietekme uz MH veiktspēju, nevis dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrumu30,31.Raju et al.32 izmantoja LaMi4.7Al0.3 kā MH materiālu, lai pētītu vairāku cauruļu siltummaiņu veiktspēju reaktoros.Viņi ziņoja, ka darbības parametri būtiski ietekmēja absorbcijas procesu, jo īpaši padeves spiedienu un pēc tam HTF plūsmas ātrumu.Tomēr absorbcijas temperatūra izrādījās mazāk kritiska.
MH reaktora veiktspēju vēl vairāk uzlabo, izmantojot spirālveida spoles siltummaini, pateicoties tā uzlabotajai siltuma pārnesei salīdzinājumā ar taisnām caurulēm.Tas ir tāpēc, ka sekundārais cikls var labāk noņemt siltumu no reaktora25.Turklāt spirālveida caurules nodrošina lielu virsmas laukumu siltuma pārnesei no MH slāņa uz dzesēšanas šķidrumu.Ieviešot šo metodi reaktora iekšpusē, arī siltuma apmaiņas cauruļu sadalījums ir vienmērīgāks33.Wang et al.34 pētīja ūdeņraža uzņemšanas ilguma ietekmi, pievienojot MH reaktoram spirālveida spoli.To rezultāti liecina, ka, palielinoties dzesēšanas šķidruma siltuma pārneses koeficientam, absorbcijas laiks samazinās.Wu et al.25 pētīja Mg2Ni bāzes MH reaktoru un spoles siltummaiņu veiktspēju.Viņu skaitliskie pētījumi ir parādījuši reakcijas laika samazināšanos.Siltuma pārneses mehānisma uzlabošana MN reaktorā balstās uz mazāku skrūves soļa attiecību pret skrūves piķi un bezizmēra skrūves soli.Eksperimentālais pētījums, ko veica Mellouli et al.21, izmantojot spoli kā iekšējo siltummaini, parādīja, ka HTF sākuma temperatūrai ir būtiska ietekme uz ūdeņraža uzņemšanas un desorbcijas laika uzlabošanos.Vairākos pētījumos ir veiktas dažādu iekšējo siltummaiņu kombinācijas.Eisapur et al.35 pētīja ūdeņraža uzglabāšanu, izmantojot spirālveida spirāles siltummaini ar centrālo atgaitas cauruli, lai uzlabotu ūdeņraža absorbcijas procesu.Viņu rezultāti parādīja, ka spirālveida caurule un centrālā atgaitas caurule ievērojami uzlabo siltuma pārnesi starp dzesēšanas šķidrumu un MG.Mazāks solis un lielāks spirālveida caurules diametrs palielina siltuma un masas pārneses ātrumu.Ardahaie et al.36 izmantoja plakanas spirālveida caurules kā siltummaiņus, lai uzlabotu siltuma pārnesi reaktorā.Viņi ziņoja, ka absorbcijas ilgums tika samazināts, palielinot saplacināto spirālveida cauruļu plakņu skaitu.Vairākos pētījumos ir veiktas dažādu iekšējo siltummaiņu kombinācijas.Dhau et al.37 uzlaboja MH veiktspēju, izmantojot spoles siltummaini un spuras.Viņu rezultāti liecina, ka šī metode samazina ūdeņraža iepildīšanas laiku 2 reizes, salīdzinot ar korpusu bez spurām.Gredzenveida spuras ir apvienotas ar dzesēšanas caurulēm un iebūvētas MN reaktorā.Šī pētījuma rezultāti liecina, ka šī kombinētā metode nodrošina vienmērīgāku siltuma pārnesi, salīdzinot ar MH reaktoru bez ribām.Tomēr dažādu siltummaiņu apvienošana negatīvi ietekmēs MH reaktora svaru un tilpumu.Wu et al.18 salīdzināja dažādas siltummaiņu konfigurācijas.Tie ietver taisnas caurules, spuras un spirālveida spoles.Autori ziņo, ka spirālveida spoles nodrošina vislabākos siltuma un masas pārneses uzlabojumus.Turklāt, salīdzinot ar taisnām caurulēm, spolētajām caurulēm un taisnām caurulēm, kas apvienotas ar satītas caurulēm, dubultās spoles labāk uzlabo siltuma pārnesi.Sekhar et al pētījums.40 parādīja, ka līdzīgs ūdeņraža uzņemšanas uzlabojums tika panākts, izmantojot spirālveida spoli kā iekšējo siltummaini un rievotu ārējo dzesēšanas apvalku.
No iepriekš minētajiem piemēriem spirālveida spoļu izmantošana kā iekšējie siltummaiņi nodrošina labākus siltuma un masas pārneses uzlabojumus nekā citi siltummaiņi, īpaši taisnas caurules un spuras.Tāpēc šī pētījuma mērķis bija turpināt attīstīt spirālveida spoli, lai uzlabotu siltuma pārneses veiktspēju.Pirmo reizi ir izstrādāta jauna puscilindriska spole, kuras pamatā ir parastā MH uzglabāšanas spirālveida spole.Paredzams, ka šis pētījums uzlabos ūdeņraža uzglabāšanas veiktspēju, apsverot jaunu siltummaiņa dizainu ar labāku siltuma pārneses zonas izkārtojumu, ko nodrošina nemainīgs MH gultas un HTF cauruļu tilpums.Pēc tam šī jaunā siltummaiņa uzglabāšanas veiktspēja tika salīdzināta ar parastajiem spirālveida spirāles siltummaiņiem, kuru pamatā ir dažādi spoles soļi.Saskaņā ar esošo literatūru darbības apstākļi un spoļu atstatums ir galvenie faktori, kas ietekmē MH reaktoru veiktspēju.Lai optimizētu šī jaunā siltummaiņa konstrukciju, tika pētīta spoļu atstatuma ietekme uz ūdeņraža uzņemšanas laiku un MH tilpumu.Turklāt, lai izprastu saistību starp jaunajām puscilindriskajām spolēm un darbības apstākļiem, šī pētījuma sekundārais mērķis bija izpētīt reaktora raksturlielumus atbilstoši dažādiem darbības parametru diapazoniem un noteikt atbilstošās vērtības katram darbības veidam. režīmā.parametrs.
Ūdeņraža enerģijas uzkrāšanas ierīces veiktspēja šajā pētījumā ir pētīta, pamatojoties uz divām siltummaiņu konfigurācijām (ieskaitot spirālveida caurules 1. līdz 3. gadījumā un puscilindriskās caurules 4. līdz 6. gadījumā) un darbības parametru jutīguma analīzi.MH reaktora darbspēja tika pārbaudīta pirmo reizi, izmantojot spirālveida cauruli kā siltummaini.Gan dzesēšanas šķidruma eļļas caurule, gan MH reaktora tvertne ir izgatavota no nerūsējošā tērauda.Jāatzīmē, ka MG reaktora izmēri un GTF cauruļu diametrs visos gadījumos bija nemainīgs, savukārt GTF pakāpienu izmēri bija dažādi.Šajā sadaļā analizēta HTF spoļu piķa izmēra ietekme.Reaktora augstums un ārējais diametrs bija attiecīgi 110 mm un 156 mm.Siltumu vadošās eļļas caurules diametrs ir iestatīts uz 6 mm.Sīkāku informāciju par MH reaktora shēmas shēmu ar spirālveida caurulēm un divām puscilindriskām caurulēm skatiet Papildu sadaļā.
Uz att.1.a attēlā parādīts MH spirālveida cauruļu reaktors un tā izmēri.Visi ģeometriskie parametri ir norādīti tabulā.1. Kopējais spirāles tilpums un ZG tilpums ir attiecīgi aptuveni 100 cm3 un 2000 cm3.No šī MH reaktora gaiss HTF formā tika ievadīts porainajā MH reaktorā no apakšas caur spirālveida cauruli, un ūdeņradis tika ievadīts no reaktora augšējās virsmas.
Metāla hidrīda reaktoru izvēlēto ģeometriju raksturojums.a) ar spirālveida cauruļveida siltummaini, b) ar puscilindrisku cauruļveida siltummaini.
Otrajā daļā tiek apskatīta MH reaktora darbība, kuras pamatā ir puscilindriska caurule kā siltummainis.Uz att.1b attēlā parādīts MN reaktors ar divām puscilindriskām caurulēm un to izmēri.1. tabulā ir uzskaitīti visi puscilindru cauruļu ģeometriskie parametri, kas paliek nemainīgi, izņemot attālumu starp tiem.Jāņem vērā, ka puscilindriskā caurule 4. gadījumā tika konstruēta ar nemainīgu HTF caurules un MH sakausējuma tilpumu satītajā caurulē (3. iespēja).Kas attiecas uz att.1b, gaiss tika ievadīts arī no divu puscilindrisko HTF cauruļu apakšas, un ūdeņradis tika ievadīts no pretējā virziena MH reaktoram.
Sakarā ar siltummaiņa jauno konstrukciju šīs sadaļas mērķis ir noteikt atbilstošās sākotnējās vērtības MH reaktora darbības parametriem kombinācijā ar SCHE.Visos gadījumos gaiss tika izmantots kā dzesēšanas šķidrums, lai noņemtu siltumu no reaktora.No siltumnesēja eļļām gaiss un ūdens parasti tiek izvēlēti kā siltumnesēja eļļas MH reaktoriem, jo tās ir zemas izmaksas un zemā ietekme uz vidi.Tā kā magnija sakausējumu darba temperatūras diapazons ir augsts, šajā pētījumā par dzesēšanas šķidrumu tika izvēlēts gaiss.Turklāt tam ir arī labākas plūsmas īpašības nekā citiem šķidriem metāliem un kausētiem sāļiem41.2. tabulā ir uzskaitītas gaisa īpašības pie 573 K. Šīs sadaļas jutīguma analīzei tiek izmantotas tikai labākās MH-SCHE veiktspējas opciju konfigurācijas (4. līdz 6. gadījumos).Šīs sadaļas aprēķini ir balstīti uz dažādiem darbības parametriem, tostarp MH reaktora sākotnējo temperatūru, ūdeņraža iekraušanas spiedienu, HTF ieplūdes temperatūru un Reinoldsa skaitli, kas aprēķināts, mainot HTF ātrumu.3. tabulā ir visi darbības parametri, kas izmantoti jutīguma analīzē.
Šajā sadaļā ir aprakstīti visi nepieciešamie vadības vienādojumi dzesēšanas šķidrumu ūdeņraža absorbcijas, turbulences un siltuma pārneses procesam.
Lai vienkāršotu ūdeņraža uzņemšanas reakcijas risinājumu, tiek izdarīti un sniegti šādi pieņēmumi;
Absorbcijas laikā ūdeņraža un metālu hidrīdu termofizikālās īpašības ir nemainīgas.
Ūdeņradis tiek uzskatīts par ideālu gāzi, tāpēc tiek ņemti vērā vietējie termiskā līdzsvara apstākļi43,44.
kur \({L}_{gāze}\) ir tvertnes rādiuss un \({L}_{heat}\) ir tvertnes aksiālais augstums.Ja N ir mazāks par 0,0146, ūdeņraža plūsmu tvertnē simulācijā var ignorēt bez būtiskām kļūdām.Saskaņā ar pašreizējiem pētījumiem N ir daudz zemāks par 0,1.Tāpēc spiediena gradienta efektu var neņemt vērā.
Reaktora sienas visos gadījumos bija labi izolētas.Tāpēc starp reaktoru un vidi nenotiek siltuma apmaiņa 47.
Ir labi zināms, ka sakausējumiem, kuru pamatā ir Mg, ir labas hidrogenēšanas īpašības un augsta ūdeņraža uzglabāšanas jauda līdz 7,6 masas%8.Attiecībā uz cietvielu ūdeņraža uzglabāšanas lietojumiem šie sakausējumi ir pazīstami arī kā vieglie materiāli.Turklāt tiem ir lieliska karstumizturība un laba apstrādājamība8.Starp vairākiem sakausējumiem uz Mg bāzes MgNi sakausējums uz MgNi bāzes ir viens no piemērotākajiem MH uzglabāšanas variantiem, jo tā ūdeņraža uzglabāšanas jauda ir līdz 6 masas%.Mg2Ni sakausējumi nodrošina arī ātrāku adsorbcijas un desorbcijas kinētiku salīdzinājumā ar MgH48 sakausējumu.Tāpēc šajā pētījumā par metāla hidrīda materiālu tika izvēlēts Mg2Ni.
Enerģijas vienādojums ir izteikts kā 25, pamatojoties uz siltuma bilanci starp ūdeņradi un Mg2Ni hidrīdu:
X ir uz metāla virsmas absorbētā ūdeņraža daudzums, mērvienība ir \(masa\%\), kas aprēķināta no kinētiskā vienādojuma \(\frac{dX}{dt}\) absorbcijas laikā šādi49:
kur \({C}_{a}\) ir reakcijas ātrums un \({E}_{a}\) ir aktivizācijas enerģija.\({P}_{a,eq}\) ir līdzsvara spiediens metāla hidrīda reaktorā absorbcijas procesa laikā, ko nosaka van't Hoff vienādojums šādi25:
Kur \({P}_{ref}\) ir atsauces spiediens 0,1 MPa.\(\Delta H\) un \(\Delta S\) ir attiecīgi reakcijas entalpija un entropija.Mg2Ni un ūdeņraža sakausējumu īpašības ir parādītas tabulā.4. Nosaukto sarakstu var atrast papildu sadaļā.
Šķidruma plūsmu uzskata par turbulentu, jo tās ātrums un Reinoldsa skaitlis (Re) ir attiecīgi 78,75 ms-1 un 14000.Šajā pētījumā tika izvēlēts sasniedzams k-ε turbulences modelis.Jāatzīmē, ka šī metode nodrošina augstāku precizitāti salīdzinājumā ar citām k-ε metodēm, kā arī prasa mazāku aprēķina laiku nekā RNG k-ε50,51 metodes.Plašāku informāciju par siltuma pārneses šķidrumu pamatvienādojumiem skatiet Papildu sadaļā.
Sākotnēji temperatūras režīms MN reaktorā bija vienmērīgs, un vidējā ūdeņraža koncentrācija bija 0,043.Tiek pieņemts, ka MH reaktora ārējā robeža ir labi izolēta.Uz magnija bāzes izgatavotiem sakausējumiem parasti ir nepieciešama augsta reakcijas darba temperatūra, lai uzglabātu un atbrīvotu ūdeņradi reaktorā.Mg2Ni sakausējumam nepieciešams temperatūras diapazons no 523 līdz 603 K maksimālai absorbcijai un temperatūras diapazons no 573 līdz 603 K pilnīgai desorbcijai52.Tomēr Muthukumar et al.53 eksperimentālie pētījumi parādīja, ka maksimālo Mg2Ni uzglabāšanas jaudu ūdeņraža uzglabāšanai var sasniegt 573 K darba temperatūrā, kas atbilst tā teorētiskajai kapacitātei.Tāpēc šajā pētījumā par MN reaktora sākotnējo temperatūru tika izvēlēta 573 K temperatūra.
Izveidojiet dažādus režģa izmērus apstiprināšanai un uzticamiem rezultātiem.Uz att.2 parāda vidējo temperatūru atlasītajās vietās ūdeņraža absorbcijas procesā no četriem dažādiem elementiem.Ir vērts atzīmēt, ka līdzīgas ģeometrijas dēļ tiek atlasīts tikai viens katras konfigurācijas gadījums, lai pārbaudītu režģa neatkarību.Tāda pati savienošanas metode tiek izmantota citos gadījumos.Tāpēc izvēlieties 1. opciju spirālveida caurulei un 4. opciju puscilindriskai caurulei.Uz att.2a, b parāda vidējo temperatūru reaktorā attiecīgi 1. un 4. variantam.Trīs atlasītās vietas attēlo slāņa temperatūras kontūras reaktora augšpusē, vidū un apakšā.Pamatojoties uz temperatūras kontūrām atlasītajās vietās, vidējā temperatūra kļūst stabila un uzrāda nelielas izmaiņas elementu skaitļos 428 891 un 430 599 attiecīgi 1. un 4. gadījumam.Tāpēc šie režģa izmēri tika izvēlēti turpmākiem skaitļošanas aprēķiniem.Sīkāka informācija par vidējo slāņa temperatūru ūdeņraža absorbcijas procesam dažādiem šūnu izmēriem un secīgi precizētām acīm abos gadījumos ir sniegta papildu sadaļā.
Vidējā slāņa temperatūra izvēlētajos ūdeņraža absorbcijas procesa punktos metāla hidrīda reaktorā ar dažādiem režģa numuriem.(a) Vidējā temperatūra atlasītajās vietās 1. gadījumam un (b) Vidējā temperatūra atlasītajās vietās 4. gadījumam.
Mg bāzes metāla hidrīda reaktors šajā pētījumā tika pārbaudīts, pamatojoties uz Muthukumar et al.53 eksperimentālajiem rezultātiem.Savā pētījumā viņi izmantoja Mg2Ni sakausējumu, lai uzglabātu ūdeņradi nerūsējošā tērauda caurulēs.Vara spuras tiek izmantotas, lai uzlabotu siltuma pārnesi reaktora iekšpusē.Uz att.3.a attēlā parādīts absorbcijas procesa slāņa vidējās temperatūras salīdzinājums starp eksperimentālo pētījumu un šo pētījumu.Šim eksperimentam izvēlētie darbības apstākļi ir: MG sākotnējā temperatūra 573 K un ieplūdes spiediens 2 MPa.No att.3a var skaidri parādīt, ka šis eksperimentālais rezultāts labi saskan ar pašreizējo attiecībā uz vidējo slāņa temperatūru.
Modeļa pārbaude.(a) Mg2Ni metāla hidrīda reaktora koda pārbaude, salīdzinot pašreizējo pētījumu ar Muthukumar et al.52 eksperimentālo darbu, un (b) spirālveida caurules turbulentās plūsmas modeļa pārbaude, salīdzinot pašreizējo pētījumu ar Kumar et al. .Pētījums.54.
Lai pārbaudītu turbulences modeli, šī pētījuma rezultāti tika salīdzināti ar Kumar et al.54 eksperimentālajiem rezultātiem, lai apstiprinātu izvēlētā turbulences modeļa pareizību.Kumar et al.54 pētīja turbulento plūsmu caurulē-caurulē spirālveida siltummainī.Ūdens tiek izmantots kā karsts un auksts šķidrums, ko injicē no pretējām pusēm.Karstā un aukstā šķidruma temperatūra ir attiecīgi 323 K un 300 K.Reinoldsa skaitļi svārstās no 3100 līdz 5700 karstiem šķidrumiem un no 21 000 līdz 35 000 aukstiem šķidrumiem.Dekānu skaitļi ir 550-1000 karstiem šķidrumiem un 3600-6000 aukstiem šķidrumiem.Iekšējās caurules (karstam šķidrumam) un ārējās caurules (aukstam šķidrumam) diametrs ir attiecīgi 0,0254 m un 0,0508 m.Spirālveida spoles diametrs un solis ir attiecīgi 0,762 m un 0,100 m.Uz att.3.b attēlā ir parādīts eksperimentālo un pašreizējo rezultātu salīdzinājums dažādiem Nusselt un Dean skaitļu pāriem dzesēšanas šķidrumam iekšējā caurulē.Tika ieviesti trīs dažādi turbulences modeļi un salīdzināti ar eksperimentālajiem rezultātiem.Kā parādīts attēlā.3b, sasniedzamā k-ε turbulences modeļa rezultāti labi saskan ar eksperimentālajiem datiem.Tāpēc šajā pētījumā tika izvēlēts šis modelis.
Skaitliskās simulācijas šajā pētījumā tika veiktas, izmantojot ANSYS Fluent 2020 R2.Uzrakstiet lietotāja definētu funkciju (UDF) un izmantojiet to kā enerģijas vienādojuma ievades vienumu, lai aprēķinātu absorbcijas procesa kinētiku.PRESTO55 ķēde un PISO56 metode tiek izmantota spiediena un ātruma komunikācijai un spiediena korekcijai.Mainīgajam gradientam atlasiet Greene-Gauss šūnu bāzi.Impulsa un enerģijas vienādojumi tiek atrisināti ar otrās kārtas pretvēja metodi.Attiecībā uz nepietiekamas relaksācijas koeficientiem spiediena, ātruma un enerģijas komponenti ir iestatīti attiecīgi uz 0,5, 0,7 un 0,7.Turbulences modelī HTF tiek piemērotas standarta sienas funkcijas.
Šajā sadaļā ir sniegti MH reaktora uzlabotas iekšējās siltuma pārneses skaitlisko simulāciju rezultāti, izmantojot spirālveida siltummaini (HCHE) un spirālveida spirāles siltummaini (SCHE) ūdeņraža absorbcijas laikā.Tika analizēta HTF piķa ietekme uz reaktora slāņa temperatūru un absorbcijas ilgumu.Galvenie absorbcijas procesa darbības parametri ir izpētīti un parādīti jutīguma analīzes sadaļā.
Lai izpētītu spoļu atstatuma ietekmi uz siltuma pārnesi MH reaktorā, tika pētītas trīs siltummaiņu konfigurācijas ar dažādiem soļiem.Trīs dažādie soļi 15 mm, 12,86 mm un 10 mm ir attiecīgi apzīmēti ar 1. korpusu, 2. korpusu un 3. korpusu.Jāņem vērā, ka caurules diametrs visos gadījumos tika fiksēts 6 mm pie sākotnējās temperatūras 573 K un slodzes spiediena 1,8 MPa.Uz att.4. attēlā parādīta vidējā slāņa temperatūra un ūdeņraža koncentrācija MH slānī ūdeņraža absorbcijas procesa laikā 1. līdz 3. gadījumos. Parasti reakcija starp metāla hidrīdu un ūdeņradi ir eksotermiska pret absorbcijas procesu.Tāpēc slāņa temperatūra strauji paaugstinās sakarā ar sākotnējo brīdi, kad ūdeņradis pirmo reizi tiek ievadīts reaktorā.Gultas temperatūra paaugstinās, līdz tā sasniedz maksimālo vērtību, un pēc tam pakāpeniski samazinās, jo siltumu aizvada dzesēšanas šķidrums, kura temperatūra ir zemāka un darbojas kā dzesēšanas šķidrums.Kā parādīts attēlā.4a, iepriekšējā skaidrojuma dēļ slāņa temperatūra strauji palielinās un nepārtraukti pazeminās.Ūdeņraža koncentrācija absorbcijas procesā parasti ir balstīta uz MH reaktora slāņa temperatūru.Kad vidējā slāņa temperatūra pazeminās līdz noteiktai temperatūrai, metāla virsma absorbē ūdeņradi.Tas ir saistīts ar fizizorbcijas, ķīmiskās sorbcijas, ūdeņraža difūzijas un tā hidrīdu veidošanās procesu paātrināšanos reaktorā.No att.4b redzams, ka ūdeņraža absorbcijas ātrums 3. gadījumā ir mazāks nekā citos gadījumos, jo spirāles siltummaiņa pakāpiena vērtība ir mazāka.Tas nodrošina garāku kopējo caurules garumu un lielāku siltuma pārneses laukumu HTF caurulēm.Ar vidējo ūdeņraža koncentrāciju 90%, absorbcijas laiks 1. gadījumam ir 46 276 sekundes.Salīdzinot ar absorbcijas ilgumu 1. gadījumā, absorbcijas ilgums 2. un 3. gadījumā tika samazināts attiecīgi par 724 s un 1263 s.Papildu sadaļā ir parādītas temperatūras un ūdeņraža koncentrācijas kontūras izvēlētajām vietām HCHE-MH slānī.
Attāluma starp spolēm ietekme uz vidējo slāņa temperatūru un ūdeņraža koncentrāciju.(a) vidējā slāņa temperatūra spirālveida spolēm, (b) ūdeņraža koncentrācija spirālveida spolēm, (c) vidējā slāņa temperatūra puscilindriskām spolēm un (d) ūdeņraža koncentrācija puscilindriskām spolēm.
Lai uzlabotu MG reaktora siltuma pārneses raksturlielumus, tika izstrādāti divi HFC konstantam MG tilpumam (2000 cm3) un spirālveida siltummainim (100 cm3) 3. variantā. Šajā sadaļā ir ņemta vērā arī attāluma ietekme starp 15 mm spoles 4. korpusam, 12,86 mm 5. korpusam un 10 mm 6. korpusam. Attēlā.4c, d parāda vidējo slāņa temperatūru un ūdeņraža absorbcijas procesa koncentrāciju sākotnējā temperatūrā 573 K un slodzes spiedienu 1, 8 MPa.Saskaņā ar vidējo slāņa temperatūru 4.c attēlā mazāks attālums starp spolēm 6. gadījumā ievērojami samazina temperatūru salīdzinājumā ar pārējiem diviem gadījumiem.6. gadījumam zemāka gultas temperatūra rada augstāku ūdeņraža koncentrāciju (sk. 4.d attēlu).Ūdeņraža uzņemšanas laiks 4. variantam ir 19 542 s, kas ir vairāk nekā 2 reizes mazāks nekā 1.–3. variantam, izmantojot HCH.Turklāt, salīdzinot ar 4. gadījumu, absorbcijas laiks tika samazināts arī par 378 s un 1515 s 5. un 6. gadījumā ar mazākiem attālumiem.Papildu sadaļā ir parādītas temperatūras un ūdeņraža koncentrācijas kontūras izvēlētajām vietām SCHE-MH slānī.
Lai izpētītu divu siltummaiņu konfigurāciju veiktspēju, šajā sadaļā ir attēlotas temperatūras līknes trīs izvēlētās vietās.MH reaktors ar HCHE no 3. gadījuma tika izvēlēts salīdzināšanai ar MH reaktoru, kas satur SCHE 4. gadījumā, jo tam ir nemainīgs MH tilpums un caurules tilpums.Darba apstākļi šim salīdzinājumam bija sākotnējā temperatūra 573 K un slodzes spiediens 1,8 MPa.Uz att.5a un 5b parāda visas trīs izvēlētās temperatūras profilu pozīcijas attiecīgi 3. un 4. gadījumā.Uz att.5c parāda temperatūras profilu un slāņa koncentrāciju pēc 20 000 s ūdeņraža uzņemšanas.Saskaņā ar 1. līniju 5.c attēlā, temperatūra ap TTF no 3. un 4. opcijas samazinās dzesēšanas šķidruma konvektīvās siltuma pārneses dēļ.Tā rezultātā ap šo apgabalu palielinās ūdeņraža koncentrācija.Tomēr divu SCHE izmantošana rada augstāku slāņa koncentrāciju.Ātrākas kinētiskās reakcijas tika konstatētas ap HTF reģionu 4. gadījumā. Turklāt šajā reģionā tika konstatēta arī maksimālā koncentrācija 100%.No 2. līnijas, kas atrodas reaktora vidū, 4. korpusa temperatūra ir ievērojami zemāka par 3. korpusa temperatūru visās vietās, izņemot reaktora centru.Tas rada maksimālo ūdeņraža koncentrāciju 4. gadījumam, izņemot reģionu, kas atrodas netālu no reaktora centra, prom no HTF.Tomēr 3. gadījuma koncentrācija īpaši nemainījās.Liela slāņa temperatūras un koncentrācijas atšķirība tika novērota 3. līnijā pie ieejas GTS.Slāņa temperatūra 4. gadījumā ievērojami pazeminājās, kā rezultātā šajā reģionā bija visaugstākā ūdeņraža koncentrācija, savukārt koncentrācijas līnija 3. gadījumā joprojām svārstījās.Tas ir saistīts ar SCHE siltuma pārneses paātrinājumu.Sīkāka informācija un diskusija par MH slāņa un HTF caurules vidējās temperatūras salīdzinājumu starp 3. un 4. gadījumu ir sniegta papildu sadaļā.
Temperatūras profils un slāņa koncentrācija izvēlētās vietās metāla hidrīda reaktorā.(a) Izvēlētās vietas 3. gadījumam, (b) Izvēlētās vietas 4. gadījumam un (c) Temperatūras profils un slāņa koncentrācija izvēlētajās vietās pēc 20 000 s ūdeņraža uzņemšanas procesam 3. un 4. gadījumā.
Uz att.6. attēlā parādīts HCH un SHE absorbcijas vidējās slāņa temperatūras (sk. 6.a att.) un ūdeņraža koncentrācijas (sk. 6.b att.) salīdzinājums.No šī attēla var redzēt, ka MG slāņa temperatūra ievērojami samazinās, palielinoties siltuma apmaiņas laukumam.Vairāk siltuma noņemšana no reaktora nodrošina lielāku ūdeņraža uzņemšanas ātrumu.Lai gan abām siltummaiņu konfigurācijām ir vienādi apjomi, salīdzinot ar HCHE izmantošanu kā 3. iespēju, SCHE ūdeņraža uzņemšanas laiks, pamatojoties uz 4. iespēju, tika ievērojami samazināts par 59%.Lai iegūtu sīkāku analīzi, ūdeņraža koncentrācijas abām siltummaiņa konfigurācijām ir parādītas kā izolētas 7. attēlā. Šis attēls parāda, ka abos gadījumos ūdeņradis sāk absorbēt no apakšas ap HTF ieplūdi.Augstākas koncentrācijas tika konstatētas HTF reģionā, savukārt zemākas koncentrācijas tika novērotas MH reaktora centrā, pateicoties tā attālumam no siltummaiņa.Pēc 10 000 s ūdeņraža koncentrācija 4. gadījumā ir ievērojami augstāka nekā 3. gadījumā. Pēc 20 000 sekundēm vidējā ūdeņraža koncentrācija reaktorā ir pieaugusi līdz 90% 4. gadījumā, salīdzinot ar 50% ūdeņraža 3. gadījumā. Tas var būt saistīts ar uz lielāku efektīvo dzesēšanas jaudu, apvienojot divus SCHE, kā rezultātā MH slāņa iekšpusē ir zemāka temperatūra.Līdz ar to MG slāņa iekšpusē nokrīt līdzsvarotāks spiediens, kas izraisa ātrāku ūdeņraža absorbciju.
3. un 4. gadījums Slāņa vidējās temperatūras un ūdeņraža koncentrācijas salīdzinājums starp divām siltummaiņa konfigurācijām.
Ūdeņraža koncentrācijas salīdzinājums pēc 500, 2000, 5000, 10000 un 20000 s pēc ūdeņraža absorbcijas procesa sākuma 3. un 4. gadījumā.
5. tabulā ir apkopots ūdeņraža uzņemšanas ilgums visos gadījumos.Turklāt tabulā parādīts arī ūdeņraža absorbcijas laiks, kas izteikts procentos.Šo procentuālo daļu aprēķina, pamatojoties uz 1. gadījuma absorbcijas laiku. No šīs tabulas MH reaktora absorbcijas laiks, izmantojot HCHE, ir aptuveni 45 000 līdz 46 000 s, un absorbcijas laiks, ieskaitot SCHE, ir aptuveni 18 000 līdz 19 000 s.Salīdzinot ar 1. gadījumu, absorbcijas laiks 2. un 3. gadījumā tika samazināts attiecīgi tikai par 1,6% un 2,7%.Izmantojot SCHE, nevis HCHE, absorbcijas laiks tika ievērojami samazināts no 4. gadījuma uz 6. gadījumu, no 58% līdz 61%.Ir skaidrs, ka SCHE pievienošana MH reaktoram ievērojami uzlabo ūdeņraža absorbcijas procesu un MH reaktora veiktspēju.Lai gan siltummaiņa uzstādīšana MH reaktora iekšpusē samazina uzglabāšanas jaudu, šī tehnoloģija nodrošina būtisku siltuma pārneses uzlabojumu salīdzinājumā ar citām tehnoloģijām.Tāpat, samazinot toņa vērtību, palielināsies SCHE apjoms, kā rezultātā samazināsies MH apjoms.6. gadījumā ar augstāko SCHE apjomu MH tilpuma jauda tika samazināta tikai par 5%, salīdzinot ar 1. gadījumu ar zemāko HCHE apjomu.Turklāt absorbcijas laikā 6. gadījums uzrādīja ātrāku un labāku veiktspēju ar absorbcijas laika samazināšanos par 61%.Tāpēc jutīguma analīzes tālākai izmeklēšanai tika izvēlēts 6. gadījums.Jāņem vērā, ka garais ūdeņraža uzņemšanas laiks ir saistīts ar uzglabāšanas tvertni, kuras MH tilpums ir aptuveni 2000 cm3.
Darbības parametri reakcijas laikā ir svarīgi faktori, kas pozitīvi vai negatīvi ietekmē MH reaktora darbību reālos apstākļos.Šajā pētījumā ir aplūkota jutīguma analīze, lai noteiktu atbilstošos sākotnējos darbības parametrus MH reaktoram kombinācijā ar SCHE, un šajā sadaļā tiek pētīti četri galvenie darbības parametri, pamatojoties uz optimālo reaktora konfigurāciju 6. gadījumā. Rezultāti visiem darbības apstākļiem ir parādīti 8. att.
Ūdeņraža koncentrācijas grafiks dažādos darbības apstākļos, izmantojot siltummaini ar puscilindrisku spoli.(a) iekraušanas spiediens, (b) sākotnējā slāņa temperatūra, (c) dzesēšanas šķidruma Reinoldsa skaitlis un (d) dzesēšanas šķidruma ieplūdes temperatūra.
Pamatojoties uz nemainīgu sākotnējo temperatūru 573 K un dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrumu ar Reinoldsa skaitli 14 000, tika izvēlēti četri dažādi slodzes spiedieni: 1,2 MPa, 1,8 MPa, 2,4 MPa un 3,0 MPa.Uz att.8.a attēlā parādīta slodzes spiediena un SCHE ietekme uz ūdeņraža koncentrāciju laika gaitā.Absorbcijas laiks samazinās, palielinoties slodzes spiedienam.Pielietotā ūdeņraža spiediena izmantošana 1,2 MPa ir vissliktākais ūdeņraža absorbcijas procesa gadījums, un absorbcijas ilgums pārsniedz 26 000 s, lai sasniegtu 90% ūdeņraža absorbciju.Tomēr augstāks slodzes spiediens izraisīja absorbcijas laika samazināšanos par 32-42% no 1,8 līdz 3,0 MPa.Tas ir saistīts ar lielāku ūdeņraža sākotnējo spiedienu, kā rezultātā rodas lielāka atšķirība starp līdzsvara spiedienu un pielietoto spiedienu.Tāpēc tas rada lielu virzītājspēku ūdeņraža uzņemšanas kinētikai.Sākotnējā brīdī ūdeņraža gāze tiek ātri absorbēta, jo ir liela atšķirība starp līdzsvara spiedienu un pielietoto spiedienu57.Pie slodzes spiediena 3,0 MPa pirmo 10 sekunžu laikā ātri uzkrājās 18% ūdeņraža.Ūdeņradis pēdējā posmā tika uzglabāts 90% reaktoru 15 460 s.Tomēr pie slodzes spiediena no 1,2 līdz 1,8 MPa absorbcijas laiks tika ievērojami samazināts par 32%.Citiem augstākiem spiedieniem bija mazāka ietekme uz absorbcijas laika uzlabošanos.Tāpēc ieteicams, lai MH-SCHE reaktora slodzes spiediens būtu 1,8 MPa.Papildu sadaļā parādītas ūdeņraža koncentrācijas kontūras dažādiem slodzes spiedieniem pie 15500 s.
MH reaktora atbilstošas sākuma temperatūras izvēle ir viens no galvenajiem faktoriem, kas ietekmē ūdeņraža adsorbcijas procesu, jo tas ietekmē hidrīda veidošanās reakcijas virzītājspēku.Lai izpētītu SCHE ietekmi uz MH reaktora sākotnējo temperatūru, tika izvēlētas četras dažādas temperatūras pie pastāvīga slodzes spiediena 1,8 MPa un Reinoldsa skaitļa 14 000 HTF.Uz att.8.b attēlā parādīts dažādu sākuma temperatūru salīdzinājums, tostarp 473K, 523K, 573K un 623K.Faktiski, ja temperatūra ir augstāka par 230°C vai 503K58, Mg2Ni sakausējumam ir efektīvas īpašības ūdeņraža absorbcijas procesam.Tomēr sākotnējā ūdeņraža ievadīšanas brīdī temperatūra strauji paaugstinās.Līdz ar to MG slāņa temperatūra pārsniegs 523 K. Līdz ar to hidrīdu veidošanās tiek veicināta, pateicoties palielinātajam absorbcijas ātrumam53.No att.No 8.b attēla var redzēt, ka ūdeņradis tiek absorbēts ātrāk, samazinoties MB slāņa sākuma temperatūrai.Zemāks līdzsvara spiediens rodas, ja sākotnējā temperatūra ir zemāka.Jo lielāka ir spiediena starpība starp līdzsvara spiedienu un pielietoto spiedienu, jo ātrāk notiek ūdeņraža absorbcijas process.Sākotnējā 473 K temperatūrā ūdeņradis pirmo 18 sekunžu laikā ātri absorbē līdz 27%.Turklāt absorbcijas laiks tika samazināts arī no 11% uz 24% zemākā sākotnējā temperatūrā, salīdzinot ar sākotnējo temperatūru 623 K. Absorbcijas laiks zemākajā sākotnējā temperatūrā 473 K ir 15 247 s, kas ir līdzīgs labākajam. gadījumā slodzes spiediens, tomēr sākotnējās temperatūras reaktora temperatūras pazemināšanās noved pie ūdeņraža uzglabāšanas jaudas samazināšanās.MN reaktora sākuma temperatūrai jābūt vismaz 503 K53.Turklāt pie sākotnējās temperatūras 573 K53 var sasniegt maksimālo ūdeņraža uzglabāšanas jaudu 3,6 masas %.Runājot par ūdeņraža uzglabāšanas jaudu un absorbcijas ilgumu, temperatūra no 523 līdz 573 K saīsina laiku tikai par 6%.Tāpēc kā MH-SCHE reaktora sākotnējā temperatūra tiek piedāvāta 573 K.Tomēr sākotnējās temperatūras ietekme uz absorbcijas procesu bija mazāk nozīmīga salīdzinājumā ar slodzes spiedienu.Papildu sadaļā parādītas ūdeņraža koncentrācijas kontūras dažādām sākotnējām temperatūrām pie 15500 s.
Plūsmas ātrums ir viens no galvenajiem hidrogenēšanas un dehidrogenēšanas parametriem, jo tas var ietekmēt turbulenci un siltuma noņemšanu vai ievadi hidrogenēšanas un dehidrogenēšanas laikā59.Liels plūsmas ātrums radīs turbulentas fāzes un ātrāku šķidruma plūsmu caur HTF caurulēm.Šī reakcija izraisīs ātrāku siltuma pārnesi.Dažādi HTF ievades ātrumi tiek aprēķināti, pamatojoties uz Reinoldsa skaitļiem 10 000, 14 000, 18 000 un 22 000.MG slāņa sākotnējā temperatūra tika fiksēta 573 K un slodzes spiediens pie 1, 8 MPa.Rezultāti attēlā.8c parāda, ka augstāka Reinoldsa skaitļa izmantošana kombinācijā ar SCHE nodrošina augstāku uzņemšanas ātrumu.Reinoldsa skaitlim palielinoties no 10 000 līdz 22 000, absorbcijas laiks samazinās par aptuveni 28-50%.Absorbcijas laiks pie Reinoldsa skaitļa 22 000 ir 12 505 sekundes, kas ir mazāks nekā dažādās sākotnējās slodzes temperatūrās un spiedienos.Papildu sadaļā ir parādītas ūdeņraža koncentrācijas kontūras dažādiem Reinoldsa skaitļiem GTP pie 12500 s.
SCHE ietekme uz HTF sākotnējo temperatūru ir analizēta un parādīta 8.d attēlā.Pie sākotnējās MG temperatūras 573 K un ūdeņraža slodzes spiediena 1,8 MPa šai analīzei tika izvēlētas četras sākotnējās temperatūras: 373 K, 473 K, 523 K un 573 K. 8d parāda, ka dzesēšanas šķidruma temperatūras pazemināšanās pie ieejas noved pie absorbcijas laika samazināšanās.Salīdzinot ar bāzes gadījumu ar ieplūdes temperatūru 573 K, absorbcijas laiks tika samazināts par aptuveni 20%, 44% un 56% ieplūdes temperatūrām attiecīgi 523 K, 473 K un 373 K.Pie 6917 s GTF sākotnējā temperatūra ir 373 K, ūdeņraža koncentrācija reaktorā ir 90%.To var izskaidrot ar uzlabotu konvektīvo siltuma pārnesi starp MG slāni un HCS.Zemākas HTF temperatūras palielinās siltuma izkliedi un palielinās ūdeņraža uzņemšanu.No visiem darbības parametriem piemērotākā metode bija MH-SCHE reaktora veiktspējas uzlabošana, paaugstinot HTF ieplūdes temperatūru, jo absorbcijas procesa beigu laiks bija mazāks par 7000 s, savukārt citām metodēm īsākais absorbcijas laiks bija ilgāks. nekā 10000 s.Ūdeņraža koncentrācijas kontūras tiek parādītas dažādām GTP sākotnējām temperatūrām 7000 s.
Šajā pētījumā pirmo reizi tiek piedāvāts jauns puscilindru spoles siltummainis, kas integrēts metāla hidrīda uzglabāšanas blokā.Piedāvātās sistēmas spēja absorbēt ūdeņradi tika pētīta ar dažādām siltummaiņa konfigurācijām.Tika pētīta darbības parametru ietekme uz siltuma apmaiņu starp metāla hidrīda slāni un dzesēšanas šķidrumu, lai atrastu optimālos apstākļus metāla hidrīdu uzglabāšanai, izmantojot jaunu siltummaini.Galvenie šī pētījuma secinājumi ir apkopoti šādi:
Izmantojot puscilindru spirāles siltummaini, siltuma pārneses veiktspēja ir uzlabota, jo tam ir vienmērīgāks siltuma sadalījums magnija slāņa reaktorā, kā rezultātā ir labāks ūdeņraža absorbcijas ātrums.Ja siltummaiņas caurules un metāla hidrīda tilpums paliek nemainīgs, absorbcijas reakcijas laiks ir ievērojami samazināts par 59%, salīdzinot ar parasto spirāles siltummaini.
Izlikšanas laiks: 15. janvāris 2023. gada laikā