Merci fir besicht Nature.com.Dir benotzt eng Browser Versioun mat limitéierter CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).Zousätzlech, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, weisen mir de Site ouni Stiler a JavaScript.
Weist e Karussell vun dräi Rutschen op eemol.Benotzt d'Previous an Next Knäppercher fir duerch dräi Rutschen gläichzäiteg ze réckelen, oder benotzt d'Slider Knäppercher um Enn fir duerch dräi Rutschen gläichzäiteg ze réckelen.
Metallhydriden (MH) ginn als ee vun de gëeegentste Materialgruppen fir Waasserstofflagerung unerkannt wéinst hirer grousser Waasserstofflagerungskapazitéit, nidderegen Operatiounsdrock an héijer Sécherheet.Wéi och ëmmer, hir lues Waasserstoffopnahmkinetik reduzéiert d'Späicherleistung staark.Méi séier Hëtztentfernung aus der MH-Späichere kéint eng wichteg Roll bei der Erhéijung vun der Waasserstoffaufnahmequote spillen, wat zu enger verbesserter Späicherleistung resultéiert.An dëser Hisiicht war dës Etude zielt fir d'Wärmetransfereigenschaften ze verbesseren fir d'Waasserstoffaufnahmequote vum MH Späichersystem positiv ze beaflossen.Déi nei semi-zylindresch Spule gouf fir d'éischt entwéckelt an optimiséiert fir Waasserstofflagerung an als intern Loft-as-Wärmetauscher (HTF) integréiert.Baséierend op de verschiddene Pitchgréissten gëtt den Effekt vun der neier Wärmetauscherkonfiguratioun analyséiert a verglach mat der konventioneller helical coil Geometrie.Zousätzlech goufen d'Betribsparameter vun der Späichere vu MG a GTP numeresch studéiert fir optimal Wäerter ze kréien.Fir numeresch Simulatioun gëtt ANSYS Fluent 2020 R2 benotzt.D'Resultater vun dëser Etude weisen datt d'Performance vun engem MH-Späichertank wesentlech verbessert ka ginn andeems en semi-zylindresche Wärmetauscher (SCHE) benotzt.Am Verglach mat konventionelle Spiralspiral Wärmetauscher gëtt d'Dauer vun der Waasserstoffabsorptioun ëm 59% reduzéiert.Déi klengst Distanz tëscht de SCHE coils huet zu enger 61% Reduktioun vun der Absorptiounszäit gefouert.Wat d'Betribsparameter vun der MG-Späichere mat SHE ugeet, féieren all déi ausgewielte Parameteren zu enger wesentlecher Verbesserung vum Waasserstoffabsorptiounsprozess, besonnesch d'Temperatur am Inlet zum HTS.
Et gëtt e globalen Iwwergang vun Energie baséiert op fossille Brennstoffer op erneierbar Energie.Well vill Forme vun erneierbarer Energie op eng dynamesch Manéier Kraaft ubidden, ass Energielagerung noutwendeg fir d'Laascht ze balanséieren.Waasserstoff-baséiert Energielagerung huet vill Opmierksamkeet fir dësen Zweck ugezunn, besonnesch well Waasserstoff als "gréng" Alternativ Brennstoff an Energietransporter benotzt ka ginn wéinst senge Eegeschaften a Portabilitéit.Zousätzlech bitt Waasserstoff och e méi héije Energiegehalt pro Eenheet Mass am Verglach zu fossile Brennstoffer2.Et gi véier Haaptarten vu Waasserstoffenergielagerung: Drockgaslagerung, ënnerierdesch Lagerung, Flësseglagerung a Festlagerung.Kompriméiert Waasserstoff ass den Haaptart deen a Brennstoffzelle Gefierer wéi Bussen a Forklifts benotzt gëtt.Allerdéngs stellt dës Stockage eng niddereg Mass Dicht vun Wasserstoff (ongeféier 0,089 kg / m3) an huet Sécherheet Problemer mat héich Betribssystemer Drock assoziéiert3.Baséierend op engem Konversiounsprozess bei niddregen Ëmfeldtemperatur an Drock, späichert d'Flësseglagerung Waasserstoff a flësseger Form.Wéi och ëmmer, wann se flësseg sinn, ginn ongeféier 40% vun der Energie verluer.Zousätzlech ass dës Technologie bekannt als méi Energie an Aarbechtsintensiv am Verglach mat Solid State Storage Technologien4.Solid Lagerung ass eng liewensfäeg Optioun fir eng Waasserstoffwirtschaft, déi Waasserstoff späichert andeems Waasserstoff a feste Materialien duerch Absorptioun integréiert gëtt an Waasserstoff duerch Desorptioun fräigelooss gëtt.Metallhydrid (MH), eng zolidd Materialspeichertechnologie, ass kierzlech interessant fir Brennstoffzellapplikatiounen wéinst senger héijer Waasserstoffkapazitéit, nidderegen Operatiounsdrock, a niddrege Käschten am Verglach zu flësseger Lagerung, an ass gëeegent fir stationär a mobil Uwendungen6,7 In Zousätzlech bidden MH Materialien och Sécherheetseigenschaften wéi effizient Lagerung vu grousser Kapazitéit8.Et gëtt awer e Problem, deen d'Produktivitéit vum MG limitéiert: déi niddreg Wärmeleitung vum MG-Reaktor féiert zu luesen Absorptioun an Desorptioun vum Waasserstoff.
Richteg Wärmetransfer während exothermesch an endothermesch Reaktiounen ass de Schlëssel fir d'Performance vun MH Reaktoren ze verbesseren.Fir de Waasserstoffbelaaschtungsprozess muss déi generéiert Hëtzt aus dem Reakter geläscht ginn fir de Waasserstoffbelaaschtungsfloss mat der gewënschter Rate mat maximaler Späicherkapazitéit ze kontrolléieren.Amplaz ass Hëtzt erfuerderlech fir den Taux vun der Waasserstoffentwécklung während der Entladung ze erhéijen.Fir d'Hëtzt- a Massentransferleistung ze verbesseren, hu vill Fuerscher den Design an d'Optimiséierung studéiert baséiert op verschidde Faktoren wéi Operatiounsparameter, MG Struktur, an MG11 Optimiséierung.MG Optimiséierung kann gemaach ginn andeems se héich thermesch Konduktivitéitsmaterialien wéi Schaummetalle op MG Schichten 12,13 addéieren.Sou kann déi effektiv Wärmeleitung vun 0,1 op 2 W/mK10 erhéicht ginn.Wéi och ëmmer, d'Zousatz vu festen Materialien reduzéiert d'Kraaft vum MN-Reaktor wesentlech.Wat d'Betribsparameter ugeet, kënne Verbesserungen erreecht ginn andeems d'initial Operatiounsbedingunge vun der MG-Schicht a Kältemëttel (HTF) optiméiert ginn.D'Struktur vum MG kann duerch d'Geometrie vum Reakter an den Design vum Wärmetauscher optimiséiert ginn.Wat d'Konfiguratioun vum MH Reaktor Wärmetauscher ugeet, kënnen d'Methoden an zwou Zorte opgedeelt ginn.Dëst sinn intern Wärmetauscher, déi an der MO-Schicht gebaut sinn an extern Wärmetauscher déi d'MO-Schicht bedecken, wéi Fins, Killjacken a Waasserbäder.Wat den externen Wärmetauscher ugeet, huet Kaplan16 d'Operatioun vum MH-Reaktor analyséiert, andeems d'Kältewaasser als Jacket benotzt fir d'Temperatur am Reakter ze reduzéieren.D'Resultater goufen verglach mat engem 22 Ronn Fin-Reaktor an engem aneren Reakter, deen duerch natierlech Konvektioun ofgekillt gouf.Si soen datt d'Präsenz vun enger Killjacket d'Temperatur vum MH wesentlech reduzéiert, an doduerch d'Absorptiounsquote erhéicht.Numeresch Studien vum Waasser-jacketed MH Reaktor vum Patil a Gopal17 hu gewisen datt Waasserstoffversuergungsdrock an HTF Temperatur Schlësselparameter sinn, déi den Taux vun der Waasserstoffaufnahme an der Desorptioun beaflossen.
D'Erhéijung vum Wärmetransferberäich andeems d'Flannen an d'Wärmetauscher an den MH gebaut ginn ass de Schlëssel fir d'Hëtzt- a Massentransferleistung ze verbesseren an domat d'Späicherleistung vum MH18.Verschidde intern Wärmetauscherkonfiguratiounen (riichtaus Röhre a Spiralspiral) goufen entwéckelt fir de Kältemëttel am MH19,20,21,22,23,24,25,26 Reaktor zirkuléieren.Mat engem internen Wärmetauscher gëtt d'Kühl- oder Heizflëssegkeet lokal Hëtzt am MH-Reaktor während dem Waasserstoffadsorptiounsprozess transferéiert.Raju a Kumar [27] hunn e puer direkt Réier als Wärmetauscher benotzt fir d'Leeschtung vum MG ze verbesseren.Hir Resultater weisen datt d'Absorptiounszäite reduzéiert goufen wann direkt Réier als Wärmetauscher benotzt goufen.Zousätzlech verkierzt d'Benotzung vu riichter Réier d'Waasserstoffdesorptiounszäit28.Méi héijer Kälteflëssegkeet erhéijen den Taux vun der Waasserstoffladung an der Entladung29.Wéi och ëmmer, d'Erhéijung vun der Zuel vun de Kältekühlen huet e positiven Effekt op d'MH Leeschtung anstatt d'Kälteflëssegkeet30,31.Raju et al.32 benotzt LaMi4.7Al0.3 als MH Material fir d'Performance vu Multitube Wärmetauscher an Reaktoren ze studéieren.Si berichten datt d'Betribsparameter e wesentlechen Effekt op den Absorptiounsprozess haten, besonnesch de Fudderdruck an dann de Flowrate vum HTF.D'Absorptiounstemperatur huet sech awer manner kritesch gewisen.
D'Performance vum MH Reaktor gëtt weider verbessert duerch d'Benotzung vun engem Spiralspiral Wärmetauscher wéinst sengem verbesserte Wärmetransfer am Verglach mat riichter Réier.Dëst ass well de Secondaire Zyklus besser Hëtzt aus dem Reaktor25 ewechhuelen kann.Zousätzlech bidden d'Spiralröhre eng grouss Uewerfläch fir d'Wärmetransfer vun der MH-Schicht an de Kältemëttel.Wann dës Method am Reakter agefouert gëtt, ass d'Verdeelung vun den Wärmetaustauschröhre och méi uniform33.Wang et al.34 studéiert den Effet vun der Waasserstoffopnahm Dauer andeems eng spiralesch Spiral zu engem MH Reaktor bäigefüügt gouf.Hir Resultater weisen datt wann den Wärmetransferkoeffizient vum Kältemëttel eropgeet, d'Absorptiounszäit erofgeet.Wu et al.25 ënnersicht d'Performance vun Mg2Ni baséiert MH Reaktoren a coiled coil Wärmetauscher.Hir numeresch Studien hunn eng Reduktioun vun der Reaktiounszäit gewisen.D'Verbesserung vum Wärmetransfermechanismus am MN-Reaktor baséiert op engem méi klengen Verhältnis vu Schraube-Pitch zu Schraube-Pitch an engem Dimensiounslosen Schraube-Pitch.Eng experimentell Etude vun Mellouli et al.21 engem coiled coil als intern Hëtzt exchanger benotzt huet gewisen, datt HTF Start Temperatur e wesentlechen Effekt op d'Verbesserung vun Wasserstoff Opnahmen an desorption Zäit huet.Kombinatioune vu verschiddenen internen Wärmetauscher goufen a verschiddene Studien duerchgefouert.Eisapur et al.35 studéiert Waasserstofflagerung mat engem Spiralspiral Wärmetauscher mat engem zentrale Retourröhr fir de Waasserstoffabsorptiounsprozess ze verbesseren.Hir Resultater weisen datt d'Spiralröhre an d'Zentralretourrouer den Wärmetransfer tëscht dem Kühlmëttel an dem MG wesentlech verbesseren.De méi klenge Pitch a méi groussen Duerchmiesser vum Spiralröhre erhéijen d'Taux vun der Hëtzt a vum Massentransfer.Ardahaie et al.36 benotzt flaach Spiralröhren als Wärmetauscher fir den Wärmetransfer am Reaktor ze verbesseren.Si berichten datt d'Absorptiounsdauer reduzéiert gouf andeems d'Zuel vun de verflaachte Spiralröhrefliger eropgeet.Kombinatioune vu verschiddenen internen Wärmetauscher goufen a verschiddene Studien duerchgefouert.Dhau et al.37 verbessert d'Performance vum MH mat engem opgerullten Wärmetauscher a Placken.Hir Resultater weisen datt dës Method d'Waasserstofffüllzäit mat engem Faktor reduzéiert 2 am Verglach zum Fall ouni Fins.Déi annular Placken si mat Kühlröhre kombinéiert an an den MN-Reaktor agebaut.D'Resultater vun dëser Etude weisen datt dës kombinéiert Method méi eenheetlech Wärmetransfer am Verglach zum MH-Reaktor ouni Placken gëtt.Wéi och ëmmer, d'Kombinatioun vu verschiddene Wärmetauscher wäert d'Gewiicht an de Volume vum MH-Reaktor negativ beaflossen.Wu et al.18 Verglach verschidden Hëtzt exchanger Konfiguratioun.Dozou gehéieren riichter Réier, Placken a Spiralspiralen.D'Autoren berichten datt d'Spiralspiral déi bescht Verbesserungen am Wärme- a Massentransfer ubidden.Zousätzlech, am Verglach mat riichtaus Réier, opgerullt Réier, a riichtaus Réier kombinéiert mat opgerullt Réier, duebel coils hunn e besseren Effekt op d'Verbesserung vum Wärmetransfer.Eng Etude vum Sekhar et al.40 huet gewisen datt eng ähnlech Verbesserung vun der Waasserstoffaufnahme mat enger Spiralspiral als intern Wärmetauscher an eng finned extern Killjacket erreecht gouf.
Vun den uewe genannte Beispiller gëtt d'Benotzung vu Spiralspiralen als intern Wärmetauscher besser Hëtzt- a Massentransferverbesserungen wéi aner Wärmetauscher, besonnesch riichter Réier a Placken.Dofir war d'Zil vun dëser Etude d'Spiralspiral weider z'entwéckelen fir d'Wärmetransferleistung ze verbesseren.Fir d'éischte Kéier gouf eng nei semi-zylindresch Spule entwéckelt baséiert op der konventioneller MH Späicherhelikaler Spule.Dës Etude gëtt erwaart d'Waasserstoffspeicherleistung ze verbesseren andeems en neien Wärmetauscher-Design mat engem bessere Wärmetransferzone-Layout berücksichtegt gëtt duerch e konstante Volume vu MH-Bett an HTF-Réier.D'Späicherleistung vun dësem neien Wärmetauscher gouf dunn mat konventionelle Spiralspiral Wärmetauscher verglach op Basis vu verschiddene Spiralplazen.Laut existéierend Literatur sinn d'Betribsbedéngungen an d'Distanz vun de Spule d'Haaptfaktoren déi d'Leeschtung vun de MH-Reaktoren beaflossen.Fir den Design vun dësem neien Wärmetauscher ze optimiséieren, gouf den Effekt vun der Spuleabstand op d'Waasserstoffaufnahmezäit an de MH Volumen ënnersicht.Zousätzlech, fir d'Relatioun tëscht den neien hemi-zylindresche Spielen a Betribsbedingungen ze verstoen, war e sekundärt Zil vun dëser Etude d'Charakteristiken vum Reaktor no verschiddene Betribsparameterberäicher ze studéieren an déi entspriechend Wäerter fir all Operatioun ze bestëmmen. Modus.parameter.
D'Performance vum Waasserstoffenergiespeichergerät an dëser Etude gëtt ënnersicht op Basis vun zwou Wärmetauscherkonfiguratiounen (dorënner Spiralröhre an de Fäll 1 bis 3 an semi-zylindresch Röhre an de Fäll 4 bis 6) an enger Sensibilitéitsanalyse vun de Betribsparameter.D'Operabilitéit vum MH-Reaktor gouf fir d'éischte Kéier mat engem Spiralröhre als Wärmetauscher getest.Souwuel d'Kühlmëttel Uelegleitung wéi och d'MH Reaktorbehälter sinn aus Edelstol.Et sollt bemierkt datt d'Dimensioune vum MG-Reaktor an den Duerchmiesser vun den GTF-Päifen an alle Fäll konstant waren, während d'Schrëttgréissten vum GTF variéieren.Dës Sektioun analyséiert den Effet vun der Pitchgréisst vun HTF Coils.D'Héicht an de baussenzegen Duerchmiesser vum Reakter waren 110 mm respektiv 156 mm.Den Duerchmiesser vun der Wärmeleitung Uelegleitung ass op 6mm gesat.Kuckt d'Ergänzungssektioun fir Detailer iwwer de MH Reaktor Circuit Diagramm mat Spiralröhre an zwee semi-zylindresch Réier.
Op Fig.1a weist den MH Spiralröhreaktor a seng Dimensiounen.All geometresch Parameteren ginn an der Tabell uginn.1. De Gesamtvolumen vun der Helix an de Volume vum ZG sinn ongeféier 100 cm3 respektiv 2000 cm3.Vun dësem MH-Reaktor gouf d'Loft a Form vun HTF an de porösen MH-Reaktor vun ënnen duerch e Spiralröhr gefüttert, a Waasserstoff gouf vun der ieweschter Uewerfläch vum Reakter agefouert.
Charakteriséierung vu gewielte Geometrie fir Metallhydridreaktoren.a) mat engem spiral-tubulären Wärmetauscher, b) mat engem semi-zylindresche tubuläre Wärmetauscher.
Den zweeten Deel ënnersicht d'Operatioun vum MH-Reaktor baséiert op engem semi-zylindresche Röhre als Wärmetauscher.Op Fig.1b weist den MN-Reaktor mat zwee semi-zylindresche Réier an hir Dimensiounen.Tabell 1 listet all geometresch Parameteren vun semi-zylindresche Päifen, déi konstant bleiwen, mat Ausnam vun der Distanz tëscht hinnen.Et sollt bemierkt datt de semi-zylindresche Röhre am Fall 4 mat engem konstante Volumen vun HTF-Röhre an MH-Legierung am opgerullte Röhre entworf gouf (Optioun 3).Wéi fir Fig.1b, Loft war och vun ënnen vun den zwee semi-zylindresch HTF Roueren agefouert, a Waasserstoff war aus der Géigendeel Richtung vun der MH Reaktor agefouert.
Wéinst dem neien Design vum Wärmetauscher ass den Zweck vun dëser Sektioun déi entspriechend initial Wäerter fir d'Betribsparameter vum MH-Reaktor a Kombinatioun mat SCHE ze bestëmmen.An alle Fäll gouf d'Loft als Killmëttel benotzt fir d'Hëtzt aus dem Reakter ze entfernen.Ënnert den Wärmetransferöle ginn d'Loft a Waasser allgemeng als Wärmetransferöle fir MH Reaktoren gewielt wéinst hiren niddrege Käschten an niddregen Ëmweltimpakt.Wéinst dem héije Betribstemperaturberäich vu Magnesiumbaséiert Legierungen gouf d'Loft als Killmëttel an dëser Etude gewielt.Zousätzlech huet et och besser Floweigenschaften wéi aner flësseg Metaller a geschmollte Salzer41.Dësch 2 Lëscht d'Eegeschafte vun Loft op 573 K. Fir d'Sensibilitéit Analyse an dëser Rubrik, nëmmen déi bescht Configuratioun vun der MH-SCHE Leeschtung Optiounen (am Fäll 4 duerch 6) applizéiert.D'Schätzungen an dëser Sektioun baséieren op verschidde Betribsparameter, dorënner d'Ufankstemperatur vum MH-Reaktor, de Waasserstoffbelaaddrock, d'HTF-Inlettemperatur an d'Reynolds-Zuel berechent duerch d'Ännerung vum HTF-Taux.Dësch 3 enthält all Betribssystemer Parameteren fir Sensibilitéit Analyse benotzt.
Dës Rubrik beschreift all néideg Kontroll Equatioune fir de Prozess vun Waasserstoff Absorptioun, Turbulenzen an Hëtzt Transfert vun coolants.
Fir d'Léisung vun der Waasserstoffopnamereaktioun ze vereinfachen, ginn déi folgend Viraussetzungen gemaach a geliwwert;
Wärend der Absorptioun sinn d'thermophysikalesch Eegeschafte vu Waasserstoff a Metallhydriden konstant.
Waasserstoff gëtt als ideal Gas ugesinn, sou datt lokal thermesch Gläichgewiichtbedéngungen43,44 berücksichtegt ginn.
wou \({L}_{gas}\) de Radius vum Tank ass, an \({L}_{Hëtzt}\) d'axial Héicht vum Tank ass.Wann N manner wéi 0,0146 ass, kann de Waasserstofffloss am Tank an der Simulatioun ignoréiert ginn ouni bedeitend Feeler.No der aktueller Fuerschung ass N vill manner wéi 0,1.Dofir kann den Drockgradienteffekt vernoléissegt ginn.
D'Reaktormauere waren an alle Fäll gutt isoléiert.Dofir gëtt et keen Wärmeaustausch 47 tëscht dem Reakter an der Ëmwelt.
Et ass bekannt datt Mg-baséiert Legierungen gutt Hydrogenéierungseigenschaften an héich Waasserstoffspeicherkapazitéit bis zu 7,6 wt%8 hunn.Wat de Solid State Waasserstofflagerungsapplikatiounen ugeet, sinn dës Legierungen och bekannt als liicht Materialien.Zousätzlech, si hunn excellent Hëtzt Resistenz a gutt processability8.Ënner e puer Mg-baséiert Legierungen ass Mg2Ni-baséiert MgNi-Legierung eng vun de gëeegentste Optiounen fir MH-Späichere wéinst senger Waasserstoffspeicherkapazitéit vu bis zu 6 wt%.Mg2Ni Legierungen bidden och méi séier Adsorptioun an Desorptiounskinetik am Verglach mat MgH48 Legierung.Dofir gouf Mg2Ni als Metallhydridmaterial an dëser Etude gewielt.
D'Energiegleichung gëtt als 25 ausgedréckt baséiert op der Hëtztbalance tëscht Waasserstoff a Mg2Ni Hydrid:
X ass d'Quantitéit u Waasserstoff absorbéiert op der Metalloberfläch, d'Eenheet ass \(Gewiicht\%\), berechent aus der kinetescher Equatioun \(\frac{dX}{dt}\) während der Absorptioun wéi follegt49:
wou \({C}_{a}\) d'Reaktiounsgeschwindegkeet ass an \({E}_{a}\) d'Aktivéierungsenergie ass.\({P}_{a,eq}\) ass de Gläichgewiichtsdrock am Metallhydridreaktor wärend dem Absorptiounsprozess, gegeben vun der Van't Hoff Equatioun wéi follegt25:
Wou \({P}_{ref}\) de Referenzdrock vun 0,1 MPa ass.\(\Delta H\) an \(\Delta S\) sinn d'Enthalpie an d'Entropie vun der Reaktioun, respektiv.D'Eegeschafte vun Legierungen Mg2Ni a Waasserstoff ginn an der Tabell presentéiert.4. Déi genannte Lëscht fannt Dir an der Ergänzungssektioun.
De Flëssegstroum gëtt als turbulent ugesinn, well seng Geschwindegkeet an d'Reynoldszuel (Re) 78,75 ms-1 respektiv 14000 sinn.An dëser Etude gouf en erreechbare k-ε Turbulenzenmodell gewielt.Et gëtt bemierkt datt dës Method méi héich Genauegkeet am Verglach mat anere k-ε Methoden ubitt, an och manner Berechnungszäit erfuerdert wéi RNG k-ε50,51 Methoden.Kuckt d'Ergänzungssektioun fir Detailer iwwer d'Basisgleichunge fir Wärmetransferflëssegkeeten.
Am Ufank war den Temperaturregime am MN-Reaktor eenheetlech, an déi duerchschnëttlech Waasserstoffkonzentratioun war 0,043.Et gëtt ugeholl datt déi baussenzeg Grenz vum MH-Reaktor gutt isoléiert ass.Magnesium-baséiert Legierungen erfuerderen typesch héich Reaktiounsbetribstemperaturen fir Waasserstoff am Reaktor ze späicheren an ze befreien.D'Mg2Ni Legierung erfuerdert en Temperaturberäich vu 523–603 K fir maximal Absorptioun an en Temperaturberäich vu 573–603 K fir komplett Desorption52.Wéi och ëmmer, experimentell Studien vu Muthukumar et al.53 weisen datt déi maximal Späicherkapazitéit vu Mg2Ni fir Waasserstofflagerung bei enger Operatiounstemperatur vu 573 K erreecht ka ginn, wat seng theoretesch Kapazitéit entsprécht.Dofir gouf d'Temperatur vu 573 K als initial Temperatur vum MN-Reaktor an dëser Etude gewielt.
Erstellt verschidde Gittergréissten fir Validatioun an zouverlässeg Resultater.Op Fig.2 weist d'Duerchschnëttstemperatur op ausgewielte Plazen am Waasserstoffabsorptiounsprozess vu véier verschiddenen Elementer.Et ass derwäert ze bemierken datt nëmmen ee Fall vun all Konfiguratioun ausgewielt gëtt fir d'Gitter Onofhängegkeet ze testen wéinst der ähnlecher Geometrie.Déi selwecht Meshing Method gëtt an anere Fäll applizéiert.Dofir wielt d'Optioun 1 fir d'Spiralpipe an d'Optioun 4 fir d'Hallefzylindresch Päif.Op Fig.2a, b weist d'Duerchschnëttstemperatur am Reakter fir d'Optiounen 1 respektiv 4.Déi dräi gewielte Plazen representéieren Betttemperaturkonturen uewen, Mëtt an ënnen vum Reaktor.Baséierend op d'Temperaturkonturen op de gewielte Plazen, gëtt d'Duerchschnëttstemperatur stabil a weist wéineg Ännerung vun den Elementnummeren 428.891 an 430.599 fir Fäll 1 respektiv 4.Dofir goufen dës Gittergréissten fir weider computational Berechnungen gewielt.Detailléiert Informatioun iwwer d'Duerchschnëttsbetttemperatur fir de Waasserstoffabsorptiounsprozess fir verschidden Zellgréissten a successiv raffinéiert Meshë fir béid Fäll gëtt an der Ergänzungssektioun uginn.
Duerchschnëtt Betttemperatur op ausgewielte Punkten am Waasserstoffabsorptiounsprozess an engem Metallhydridreaktor mat verschiddene Gitternummeren.(a) Duerchschnëttstemperatur op ausgewielte Plazen fir Fall 1 an (b) Duerchschnëttstemperatur op ausgewielte Plazen fir Fall 4.
D'Mg-baséiert Metal hydride Reakter an dëser Etude war getest baséiert op der experimentell Resultater vun Muthukumar et al.53.An hirer Studie hu se eng Mg2Ni Legierung benotzt fir Waasserstoff an Edelstahlröhre ze späicheren.Kupferflëss gi benotzt fir den Wärmetransfer am Reaktor ze verbesseren.Op Fig.3a weist e Verglach vun der Moyenne Temperatur vun der Absorptioun Prozess Bett tëscht der experimentell Etude an dëser Etude.D'Operatiounsbedéngungen, déi fir dëst Experiment gewielt goufen, sinn: MG initial Temperatur 573 K an Inletdruck 2 MPa.Aus Fig.3a kann kloer gewisen ginn, datt dëst experimentellt Resultat mat der aktueller mat Respekt vun der Moyenne Schichttemperatur am gudden Accord ass.
Modell Verifikatioun.(a) Code Verifizéierung vum Mg2Ni Metallhydridreaktor duerch d'Vergläiche vun der aktueller Studie mat der experimenteller Aarbecht vu Muthukumar et al.52, an (b) Verifizéierung vum Spiralröhre turbulenten Flowmodell andeems Dir déi aktuell Studie mat där vu Kumar et al. .Fuerschung.54.
Fir den Turbulenzenmodell ze testen, goufen d'Resultater vun dëser Etude mat den experimentellen Resultater vu Kumar et al.54 verglach fir d'Korrektheet vum gewielten Turbulenzenmodell ze bestätegen.Kumar et al.54 studéiert turbulenten Flow an engem Tube-an-Pipe Spiral Wärmetauscher.Waasser gëtt als waarm a kal Flëssegkeet benotzt, déi vu Géigendeel Säiten injizéiert gëtt.Déi waarm a kal Flëssegkeetstemperature sinn 323 K respektiv 300 K.Reynolds Zuelen variéieren vun 3100 bis 5700 fir waarm Flëssegkeeten a vun 21.000 bis 35.000 fir kal Flëssegkeeten.Dean Zuelen sinn 550-1000 fir waarm Flëssegkeeten an 3600-6000 fir kal Flëssegkeeten.D'Duerchmiesser vun der bannenzeger Päif (fir waarm Flëssegkeet) an der äusser Päif (fir kal Flëssegkeet) sinn 0,0254 m respektiv 0,0508 m.Den Duerchmiesser an d'Pitch vun der spiralescher Spule sinn 0,762 m respektiv 0,100 m.Op Fig.3b weist e Verglach vun experimentellen an aktuellen Resultater fir verschidde Puer Nusselt an Dean Zuelen fir de Kältemittel am banneschten Rouer.Dräi verschidde Turbulenzenmodeller goufen ëmgesat a mat experimentellen Resultater verglach.Wéi an der Fig.3b sinn d'Resultater vum erreechbare k-ε Turbulenzenmodell gutt mat den experimentellen Donnéeën.Dofir gouf dëse Modell an dëser Etude gewielt.
Numeresch Simulatioune an dëser Etude goufen mat ANSYS Fluent 2020 R2 duerchgefouert.Schreift eng User-definéiert Funktioun (UDF) a benotzt se als Inputbegrëff vun der Energiegleichung fir d'Kinetik vum Absorptiounsprozess ze berechnen.De PRESTO55 Circuit an d'PISO56 Method gi fir Drockgeschwindegkeet Kommunikatioun an Drockkorrektur benotzt.Wielt eng Greene-Gauss Zellbasis fir de variabelen Gradient.D'Dynamik an d'Energiegleichunge gi mat der zweeter Uerdnungsmethod geléist.Wat d'Ënnerrelaxatiounskoeffizienten ugeet, sinn den Drock, d'Vitesse an d'Energiekomponenten op 0,5, 0,7 an 0,7 respektiv gesat.D'Standard Wandfunktiounen ginn op den HTF am Turbulenzmodell applizéiert.
Dës Sektioun stellt d'Resultater vun numeresche Simulatioune vu verbesserte internen Wärmetransfer vun engem MH-Reaktor mat engem opgerullte Wärmetauscher (HCHE) an engem helical Wärmetauscher (SCHE) während der Waasserstoffabsorptioun.Den Effekt vum HTF-Pitch op d'Temperatur vum Reaktorbett an d'Dauer vun der Absorptioun gouf analyséiert.D'Haaptbetribsparameter vum Absorptiounsprozess ginn studéiert a presentéiert an der Empfindlechkeetsanalyse Sektioun.
Fir den Effekt vun der Spuleabstand op Wärmetransfer an engem MH-Reaktor z'ënnersichen, goufen dräi Wärmetauscherkonfiguratiounen mat ënnerschiddlechen Terrainen ënnersicht.Déi dräi verschidde Pechpabeier vun 15mm, 12.86mm an 10mm sinn Kierper 1, Kierper 2 a Kierper 3 respektiv bezeechent.Et sollt bemierkt datt de Päifduerchmiesser op 6 mm bei enger initialer Temperatur vu 573 K an engem Ladedrock vun 1,8 MPa an alle Fäll fixéiert gouf.Op Fig.4 weist d'Duerchschnëttsbetttemperatur an d'Waasserstoffkonzentratioun an der MH-Schicht während dem Waasserstoffabsorptiounsprozess an de Fäll 1 bis 3. Typesch ass d'Reaktioun tëscht dem Metallhydrid a Waasserstoff exotherm zum Absorptiounsprozess.Dofir klëmmt d'Temperatur vum Bett séier wéinst dem initialen Moment wou Waasserstoff fir d'éischt an de Reakter agefouert gëtt.D'Betttemperatur klëmmt bis et e Maximumwäert erreecht an da geet graduell erof wéi d'Hëtzt vum Kältemëttel ewechgehäit gëtt, deen eng méi niddreg Temperatur huet an als Kältemëttel wierkt.Wéi an der Fig.4a, wéinst der viregter Erklärung, erhéicht d'Temperatur vun der Schicht séier a geet kontinuéierlech erof.D'Waasserstoffkonzentratioun fir den Absorptiounsprozess baséiert normalerweis op der Betttemperatur vum MH-Reaktor.Wann d'Duerchschnëttsschichttemperatur op eng gewëssen Temperatur fällt, absorbéiert d'Metallfläch Waasserstoff.Dëst ass wéinst der Beschleunegung vun de Prozesser vun der Physisorptioun, der Chemisorptioun, der Diffusioun vu Waasserstoff an der Bildung vu senge Hydriden am Reakter.Aus Fig.4b kann et gesi ginn datt den Taux vun der Waasserstoffabsorptioun am Fall 3 manner ass wéi an anere Fäll wéinst dem méi klenge Schrëttwäert vum Spule Wärmetauscher.Dëst resultéiert zu enger méi laang Gesamtleitungslängt an e gréissere Wärmetransferberäich fir HTF-Päifen.Mat enger duerchschnëttlecher Waasserstoffkonzentratioun vun 90% ass d'Absorptiounszäit fir Case 1 46.276 Sekonnen.Am Verglach mat der Dauer vun der Absorptioun am Fall 1, ass d'Dauer vun der Absorptioun an de Fäll 2 an 3 ëm 724 s an 1263 s reduzéiert, respektiv.D'Ergänzungssektioun presentéiert Temperatur- a Waasserstoffkonzentratiounskonturen fir ausgewielte Plazen an der HCHE-MH-Schicht.
Afloss vun Distanz tëscht coils op Moyenne Layer Temperatur an Wasserstoff Konzentratioun.(a) Moyenne Bett Temperatur fir helical coils, (b) Wasserstoff Konzentratioun fir helical coils, (c) Moyenne Bett Temperatur fir hemi-zylindresch coils, an (d) Wasserstoff Konzentratioun fir hemi-zylindresch coils.
Fir d'Wärmetransfereigenschaften vum MG-Reaktor ze verbesseren, goufen zwee HFCs fir e konstante Volumen vum MG (2000 cm3) an e Spiralwärmetauscher (100 cm3) vun der Option 3 entwéckelt. Dës Sektioun berücksichtegt och den Effekt vun der Distanz tëscht dem coils vun 15 mm fir Fall 4, 12,86 mm fir Fall 5 an 10 mm fir Fall 6. An Fig.4c,d weisen d'Duerchschnëttsbetttemperatur an d'Konzentratioun vum Waasserstoffabsorptiounsprozess bei enger initialer Temperatur vu 573 K an engem Ladendrock vun 1,8 MPa.No der Moyenne Layer Temperatur an Fig.. 4c, reduzéiert der méi kleng Distanz tëscht de coils am Fall 6 d'Temperatur bedeitend am Verglach mat den aneren zwee Fäll.Fir Fall 6, eng méi niddreg Bett Temperatur Resultater zu enger méi héich Wasserstoff Konzentratioun (kuckt Lalumi 4d).D'Waasserstoff Opnahmzäit fir Variant 4 ass 19542 s, dat ass méi wéi 2 Mol manner wéi fir Varianten 1-3 mat HCH.Zousätzlech, am Verglach zum Fall 4, gouf d'Absorptiounszäit och ëm 378 s an 1515 s an de Fäll 5 a 6 mat méi nidderegen Distanzen reduzéiert.D'Ergänzungssektioun presentéiert Temperatur- a Waasserstoffkonzentratiounskonturen fir ausgewielte Plazen an der SCHE-MH-Schicht.
Fir d'Performance vun zwee Wärmetauscherkonfiguratiounen ze studéieren, plott dës Sektioun a presentéiert Temperaturkurven op dräi ausgewielte Plazen.De MH Reaktor mat HCHE aus Fall 3 gouf fir de Verglach mam MH Reaktor mat SCHE am Fall 4 gewielt well et e konstante MH Volumen a Päifvolumen huet.D'Betribsbedéngungen fir dëse Verglach waren eng initial Temperatur vu 573 K an e Laaschtdrock vun 1,8 MPa.Op Fig.5a an 5b weisen all dräi ausgewielt Positiounen vun der Temperatur Profiler am Fäll 3 respektiv 4.Op Fig.5c weist den Temperaturprofil an d'Schichtkonzentratioun no 20.000 Sekonnen Waasserstoffopnahm.Laut der Linn 1 an der Fig.Dëst féiert zu enger méi héijer Konzentratioun vu Waasserstoff ronderëm dëst Gebitt.Wéi och ëmmer, d'Benotzung vun zwee SCHEs resultéiert zu enger méi héijer Schichtkonzentratioun.Méi séier kinetesch Äntwerte goufen um HTF-Regioun am Fall fonnt 4. Zousätzlech gouf och eng maximal Konzentratioun vun 100% an dëser Regioun fonnt.Vun der Linn 2, déi an der Mëtt vum Reakter läit, ass d'Temperatur vum Fall 4 wesentlech méi niddereg wéi d'Temperatur vum Fall 3 op alle Plazen ausser am Zentrum vum Reakter.Dëst resultéiert an der maximaler Waasserstoffkonzentratioun fir Fall 4 ausser fir d'Regioun no beim Zentrum vum Reaktor ewech vum HTF.D'Konzentratioun vum Fall 3 huet sech awer net vill geännert.E groussen Ënnerscheed an der Temperatur an der Konzentratioun vun der Schicht gouf an der Linn 3 bei der Entrée vum GTS beobachtet.D'Temperatur vun der Schicht am Fall 4 ass wesentlech erofgaang, wat zu der héchster Waasserstoffkonzentratioun an dëser Regioun resultéiert, während d'Konzentratiounslinn am Fall 3 nach ëmmer schwankt.Dëst ass wéinst der Beschleunegung vum SCHE Wärmetransfer.Detailer an Diskussioun vum Verglach vun der Moyenne Temperatur vun der MH Schicht an HTF Päif tëscht Fall 3 an Fall 4 sinn an der Zousaz Rubrik gëtt.
Temperaturprofil a Bettkonzentratioun op ausgewielte Plazen am Metallhydridreaktor.(a) Ausgewielt Plazen fir Fall 3, (b) Ausgewielt Plazen fir Fall 4, an (c) Temperatur Profil an Layer Konzentratioun op ausgewielt Plazen no 20.000 s fir de Waasserstoff Opnahmen Prozess am Fäll 3 an 4.
Op Fig.Figur 6 weist e Verglach vun der Moyenne Bett Temperatur (kuckt Fig. 6a) an Wasserstoff Konzentratioun (kuckt Fig. 6b) fir d'Absorptioun vun HCH an SHE.Et kann aus dëser Figur gesi ginn datt d'Temperatur vun der MG-Schicht wesentlech erofgeet wéinst enger Erhéijung vum Wärmeaustauschgebitt.Ewechzehuelen méi Hëtzt aus dem Reakter Resultat zu enger méi héich Wasserstoff Opnahmquote.Obwuel déi zwee Hëtzt exchanger Konfiguratioun hunn déi selwecht Bänn am Verglach mat HCHE als Optioun benotzt 3, SCHE Wasserstoff Opnahmen Zäit baséiert op Optioun 4 war bedeitend reduzéiert vun 59%.Fir eng méi detailléiert Analyse, sinn d'Wasserstoff Konzentratioune fir déi zwee Hëtzt exchanger Konstellatioun als isoline an Dorënner gewisen 7. Dës Figur weist, datt a béide Fäll Wasserstoff fänkt vun ënnen ronderëm d'HTF-Inlet absorbéiert ginn.Méi héich Konzentratioune goufen an der HTF-Regioun fonnt, während manner Konzentratioune am Zentrum vum MH-Reaktor observéiert goufen wéinst senger Distanz vum Wärmetauscher.No 10.000 Sekonnen ass d'Waasserstoffkonzentratioun am Fall 4 wesentlech méi héich wéi am Fall 3. No 20.000 Sekonnen ass d'Duerchschnëttskonzentratioun vu Waasserstoff am Reakter op 90% am Fall 4 am Verglach zu 50% Waasserstoff am Fall 3 geklommen. op déi méi héich effektiv Killkapazitéit fir zwee SCHEs ze kombinéieren, wat zu enger méi niddereger Temperatur an der MH Schicht resultéiert.Dofir fällt e méi Gläichgewiichtsdrock an der MG-Schicht, wat zu enger méi séierer Absorptioun vu Waasserstoff féiert.
Fall 3 a Fall 4 Verglach vun Moyenne Bett Temperatur an Wasserstoff Konzentratioun tëscht zwee Hëtzt exchanger Konfiguratioun.
Verglach vun der Waasserstoff Konzentratioun no 500, 2000, 5000, 10000 an 20000 s nom Start vum Waasserstoff Absorptioun Prozess am Fall 3 a Fall 4.
Table 5 resüméiert d'Dauer vun der Waasserstoffopnahm fir all Fäll.Zousätzlech weist d'Tabell och d'Zäit vun der Absorptioun vu Waasserstoff, ausgedréckt als Prozentsaz.Dëse Prozentsaz gëtt berechent baséiert op der Absorptiounszäit vum Fall 1. Vun dëser Tabell ass d'Absorptiounszäit vum MH Reaktor mat HCHE ongeféier 45.000 bis 46.000 s, an d'Absorptiounszäit abegraff SCHE ass ongeféier 18.000 bis 19.000 s.Am Verglach zum Fall 1 gouf d'Absorptiounszäit am Fall 2 a Fall 3 ëm nëmmen 1,6% respektiv 2,7% reduzéiert.Wann Dir SCHE amplaz vun HCHE benotzt, gouf d'Absorptiounszäit wesentlech vu Fall 4 op Fall 6 reduzéiert, vu 58% op 61%.Et ass kloer datt d'Zousatz vum SCHE zum MH-Reaktor de Waasserstoffabsorptiounsprozess an d'Performance vum MH-Reaktor staark verbessert.Och wann d'Installatioun vun engem Wärmetauscher am MH-Reaktor d'Späicherkapazitéit reduzéiert, bitt dës Technologie eng bedeitend Verbesserung vum Wärmetransfer am Verglach mat aneren Technologien.Och d'Ofsenkung vum Pitchwäert wäert de Volume vun der SCHE erhéijen, wat zu enger Ofsenkung vum Volume vum MH resultéiert.Am Fall 6 mat dem héchste SCHE Volumen ass d'MH Volumetresch Kapazitéit nëmmen ëm 5% reduzéiert am Verglach zum Fall 1 mat dem niddregsten HCHE Volumen.Zousätzlech, während der Absorptioun, huet de Fall 6 méi séier a besser Leeschtung mat enger 61% Reduktioun vun der Absorptiounszäit gewisen.Dofir war Fall 6 fir weider Enquête an der Empfindlechkeet Analyse gewielt.Et sollt bemierkt datt déi laang Waasserstoffopnamzäit mat engem Lagerbehälter verbonnen ass, deen e MH-Volumen vu ronn 2000 cm3 enthält.
D'Operatiounsparameter während der Reaktioun si wichteg Faktoren, déi d'Leeschtung vum MH-Reaktor positiv oder negativ beaflossen ënner reale Bedéngungen.Dës Etude betruecht eng Empfindlechkeet Analyse déi entspriechend initial Betribssystemer Parameteren fir e MH Reakter a Kombinatioun mat SCHE ze bestëmmen, an dëser Rubrik ënnersicht déi véier Haaptrei Betribssystemer Parameteren baséiert op der optimal Reaktergebai Configuratioun am Fall 6. D'Resultater fir all Betribssystemer Konditiounen sinn gewisen an Fig. 8.
Grafik vun der Waasserstoffkonzentratioun ënner verschiddene Betribsbedéngungen wann Dir en Wärmetauscher mat enger hallefzylindrescher Spule benotzt.(a) Luede Drock, (b) initial Bett Temperatur, (c) coolant Reynolds Zuel, an (d) coolant Inlet Temperatur.
Baséierend op enger konstanter initialer Temperatur vu 573 K an enger Kälteflëssegkeet mat enger Reynolds Zuel vu 14.000, goufen véier verschidde Laaschtdrock ausgewielt: 1,2 MPa, 1,8 MPa, 2,4 MPa an 3,0 MPa.Op Fig.8a weist den Effet vun Luede Drock an SCHE op Waasserstoff Konzentratioun iwwer Zäit.D'Absorptiounszäit fällt mat Erhéijung vum Ladendrock erof.Mat engem ugewandte Waasserstoffdrock vun 1,2 MPa ass de schlëmmste Fall fir de Waasserstoffabsorptiounsprozess, an d'Absorptiounsdauer iwwerschreift 26.000 s fir 90% Waasserstoffabsorptioun z'erreechen.Wéi och ëmmer, de méi héije Lastdrock huet zu enger 32-42% Ofsenkung vun der Absorptiounszäit vun 1,8 op 3,0 MPa gefouert.Dëst ass wéinst dem méi héijen initialen Drock vum Waasserstoff, wat zu engem méi groussen Ënnerscheed tëscht dem Gläichgewiichtsdrock an dem ugewandten Drock resultéiert.Dofir schaaft dëst eng grouss dreiwend Kraaft fir d'Waasserstoffopnahmkinetik.Am Ufank gëtt Waasserstoffgas duerch de groussen Ënnerscheed tëscht dem Gläichgewiichtsdrock an dem ugewandten Drock séier absorbéiert57.Bei engem Laaschtdrock vun 3,0 MPa hu sech 18% Waasserstoff séier an den éischten 10 Sekonnen accumuléiert.Waasserstoff gouf an 90% vun de Reaktoren an der leschter Etapp fir 15460 s gespäichert.Wéi och ëmmer, bei engem Laaschtdrock vun 1,2 bis 1,8 MPa gouf d'Absorptiounszäit wesentlech ëm 32% reduzéiert.Aner méi héich Drock hu manner Effekt op d'Verbesserung vun der Absorptiounszäiten.Dofir ass et recommandéiert datt de Luededrock vum MH-SCHE Reaktor 1,8 MPa ass.D'Ergänzungssektioun weist d'Waasserstoffkonzentratiounskonturen fir verschidde Luededrock op 15500 s.
D'Wiel vun enger entspriechender initialer Temperatur vum MH-Reaktor ass ee vun den Haaptfaktoren, déi de Waasserstoffadsorptiounsprozess beaflossen, well et d'Treibkraaft vun der Hydridbildungsreaktioun beaflosst.Fir den Effet vum SCHE op d'Ufankstemperatur vum MH-Reaktor ze studéieren, goufen véier verschidden Temperaturen bei engem konstante Laaschtdrock vun 1,8 MPa an enger Reynoldszuel vu 14.000 HTF gewielt.Op Fig.Figur 8b weist e Verglach vu verschiddene Starttemperaturen, dorënner 473K, 523K, 573K an 623K.Tatsächlech, wann d'Temperatur méi héich ass wéi 230 ° C oder 503K58, huet d'Mg2Ni Legierung effektiv Charakteristiken fir de Waasserstoffabsorptiounsprozess.Wéi och ëmmer, am éischte Moment vun der Waasserstoffinjektioun klëmmt d'Temperatur séier.Dofir wäert d'Temperatur vun der MG-Schicht 523 K iwwerschreiden. Dofir gëtt d'Bildung vu Hydriden erliichtert wéinst der verstäerkter Absorptiounsrate53.Aus Fig.Et kann aus der Figur 8b gesi ginn datt Waasserstoff méi séier absorbéiert gëtt wéi d'Ufankstemperatur vun der MB-Schicht erofgeet.Méi niddereg Gläichgewiichtdrock trëtt op wann d'Ufankstemperatur méi niddereg ass.Wat den Drockdifferenz tëscht dem Gläichgewiichtsdrock an dem ugewandten Drock méi grouss ass, wat de Prozess vun der Waasserstoffabsorptioun méi séier ass.Bei enger éischter Temperatur vu 473 K gëtt Waasserstoff an den éischten 18 Sekonnen séier bis zu 27% absorbéiert.Zousätzlech gouf d'Absorptiounszäit och vun 11% op 24% reduzéiert bei enger méi niddereger Ugangstemperatur am Verglach mat der Ugangstemperatur vu 623 K. D'Absorptiounszäit bei der niddregsten Ufankstemperatur vu 473 K ass 15247 s, wat ähnlech wéi déi bescht ass. Fall Luede Drock, Ee, féiert d'Ofsenkung vun initial Temperatur reaktor Temperatur zu enger Ofsenkung vun Wasserstoff Stockage Muecht.D'Ufankstemperatur vum MN-Reaktor muss op d'mannst 503 K53 sinn.Zousätzlech, bei enger initialer Temperatur vu 573 K53, kann eng maximal Wasserstofflagerungskapazitéit vun 3,6 wt% erreecht ginn.Wat d'Waasserstoffspeicherkapazitéit an d'Absorptiounsdauer ugeet, verkierzen Temperaturen tëscht 523 an 573 K d'Zäit ëm nëmmen 6%.Dofir gëtt eng Temperatur vu 573 K als Ugangstemperatur vum MH-SCHE Reaktor proposéiert.Wéi och ëmmer, den Effekt vun der initialer Temperatur op den Absorptiounsprozess war manner bedeitend am Verglach zum Laaschtdrock.Den Zousazabschnitt weist d'Konturen vun der Waasserstoffkonzentratioun fir verschidden Ufankstemperaturen op 15500 s.
De Flowrate ass ee vun den Haaptparameter vun der Hydrogenatioun an der Dehydrogenatioun well et Turbulenzen an Hëtztentfernung oder Input während der Hydrogenatioun an Dehydrogenatioun beaflosse kann59.Héich Flowraten wäerten turbulent Phasen kreéieren an e méi séier Flëssegkeetsfloss duerch den HTF-Tubing resultéieren.Dës Reaktioun wäert zu méi séier Hëtzt Transfert Resultat.Verschidde Entréesvitesse fir HTF gi berechent baséiert op Reynolds Zuelen vun 10.000, 14.000, 18.000 an 22.000.D'Ufankstemperatur vun der MG-Schicht war op 573 K fixéiert an de Luededrock op 1,8 MPa.D'Resultater an Fig.8c weisen datt d'Benotzung vun enger méi héijer Reynolds Nummer a Kombinatioun mat SCHE zu enger méi héijer Opnahmungsquote resultéiert.Wéi d'Reynolds Zuel vun 10.000 op 22.000 eropgeet, fällt d'Absorptiounszäit ëm ongeféier 28-50%.D'Absorptiounszäit bei enger Reynolds Zuel vun 22.000 ass 12.505 Sekonnen, wat manner ass wéi bei verschiddenen initialen Luedetemperaturen an Drock.Wasserstoff Konzentratioun contours fir verschidde Reynolds Zuelen fir GTP um 12500 s sinn am Zousaz Rubrik presentéiert.
Den Effet vun SCHE op d'initial Temperatur vun der HTF ass analyséiert a gewisen an Fig.. 8d.Bei enger initialer MG-Temperatur vu 573 K an engem Wasserstofflaaddrock vun 1,8 MPa goufe fir dës Analyse véier Ufankstemperature gewielt: 373 K, 473 K, 523 K a 573 K. 8d weist datt eng Ofsenkung vun der Temperatur vum Kältemëttel am Inlet féiert zu enger Reduktioun vun der Absorptiounszäit.Am Verglach zum Basisfall mat enger Inlettemperatur vu 573 K gouf d'Absorptiounszäit ëm ongeféier 20%, 44% an 56% reduzéiert fir Inlettemperaturen vun 523 K, 473 K an 373 K, respektiv.Bei 6917 s ass d'Ufankstemperatur vum GTF 373 K, d'Waasserstoffkonzentratioun am Reakter ass 90%.Dëst kann duerch verstäerkte konvektiv Hëtzt Transfert tëscht der MG Layer an der HCS erkläert ginn.Niddereg HTF Temperaturen wäerten d'Wärmevergëftung erhéijen an zu enger verstäerkter Waasserstoffopnam féieren.Ënnert all Operatiounsparameter war d'Verbesserung vun der Leeschtung vum MH-SCHE-Reaktor duerch d'Erhéijung vun der HTF-Inlettemperatur déi gëeegent Method, well d'Ennzäit vum Absorptiounsprozess manner wéi 7000 s war, während déi kuerzst Absorptiounszäit vun anere Methoden méi war. wéi 10000 s.Waasserstoffkonzentratiounskonturen gi fir verschidden initial Temperaturen vu GTP fir 7000 s presentéiert.
Dës Etude presentéiert fir d'éischte Kéier en neien semi-zylindresche Spule Wärmetauscher integréiert an engem Metal hydride Stockage Eenheet.D'Fäegkeet vum proposéierte System fir Waasserstoff ze absorbéieren gouf mat verschiddene Konfiguratiounen vum Wärmetauscher ënnersicht.Den Afloss vun den Operatiounsparameter op den Wärmeaustausch tëscht der Metallhydridschicht an dem Kältemëttel gouf ënnersicht fir déi optimal Bedéngungen fir Metallhydriden mat engem neien Wärmetauscher ze späicheren.D'Haaptrei Resultater vun dëser Etude sinn wéi follegt zesummegefaasst:
Mat engem semi-zylindresche Spule Wärmetauscher gëtt d'Wärmetransferleistung verbessert, well et eng méi eenheetlech Hëtztverdeelung am Magnesiumschichtreaktor huet, wat zu enger besserer Waasserstoffabsorptiounsquote resultéiert.Virausgesat datt de Volume vum Wärmetaustauschröhre a Metallhydrid onverännert bleift, gëtt d'Absorptiounsreaktiounszäit wesentlech ëm 59% reduzéiert am Verglach zu engem konventionellen opgerullte Wärmetauscher.
Post Zäit: Jan-15-2023