Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com.Шумо версияи браузерро бо дастгирии маҳдуди CSS истифода мебаред.Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед).Илова бар ин, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript нишон медиҳем.
Якбора карусели се слайдро намоиш медиҳад.Тугмаҳои Пешина ва Ояндаро истифода баред, то дар як вақт дар се слайд гузаред ё тугмаҳои слайдерро дар охир истифода баред, то дар як вақт аз се слайд гузаред.
Гидридҳои металлӣ (MH) бо сабаби иқтидори бузурги нигоҳдории гидроген, фишори пасти корӣ ва бехатарии баланд ҳамчун яке аз гурӯҳҳои мувофиқтарин мавод барои нигоҳдории гидроген эътироф карда мешаванд.Бо вуҷуди ин, кинетикаи сусти азхудкунии гидрогени онҳо кори нигоҳдории онро хеле коҳиш медиҳад.Тезтар бартараф кардани гармӣ аз анбори MH метавонад дар баланд бардоштани суръати азхудкунии гидроген нақши муҳим бозад ва ба беҳтар шудани кори нигоҳдорӣ оварда расонад.Дар робита ба ин, тадқиқоти мазкур ба беҳтар кардани хусусиятҳои интиқоли гармӣ бо мақсади таъсири мусбӣ ба суръати азхудкунии гидроген дар системаи нигоҳдории MH равона карда шудааст.Навори нави нимсилиндрӣ бори аввал барои нигоҳдории гидроген таҳия ва оптимизатсия карда шуд ва ҳамчун мубодилаи дохилии ҳаво ҳамчун гармӣ (HTF) ворид карда шуд.Дар асоси андозаҳои гуногуни қатрон, таъсири конфигуратсияи нави гармидиҳӣ таҳлил ва бо геометрияи анъанавии чархи чархак муқоиса карда мешавад.Илова бар ин, барои ба даст овардани арзишҳои оптималӣ параметрҳои кории нигоҳдории MG ва GTP ба таври ададӣ омӯхта шуданд.Барои моделиронии ададӣ ANSYS Fluent 2020 R2 истифода мешавад.Натиҷаҳои ин таҳқиқот нишон медиҳанд, ки кори як зарфи нигоҳдории MH метавонад бо истифода аз гармии ивазкунандаи нимсилиндрӣ (SCHE) беҳтар карда шавад.Дар муқоиса бо гармкунакҳои муқаррарии спиралӣ, давомнокии азхудкунии гидроген 59% кам мешавад.Масофаи хурдтарин байни катҳои SCHE боиси 61% кам шудани вақти азхудкунӣ гардид.Дар мавриди параметрҳои кории нигаҳдории MG бо истифода аз SHE, ҳамаи параметрҳои интихобшуда ба беҳбуди назарраси раванди азхудкунии гидроген, бахусус ҳарорат дар вуруди ҲТС оварда мерасонанд.
Гузариши глобалӣ аз энергия дар асоси сӯзишвории истихроҷшаванда ба энергияи барқароршаванда вуҷуд дорад.Азбаски бисёр шаклҳои энергияи барқароршаванда қувваи барқро ба таври динамикӣ таъмин мекунанд, захираи энергия барои мувозинати сарборӣ зарур аст.Захираи энергияи водородї ба ин маќсад таваљљуњи зиёдро ба худ љалб кардааст, бахусус аз он сабаб, ки гидрогенро аз њисоби хосиятњо ва ќобилияти худ њамчун як барандаи алтернативии сўзишворї ва энергияи «сабз» истифода бурдан мумкин аст.Илова бар ин, гидроген инчунин дар муқоиса бо сӯзишвории истихроҷшуда миқдори зиёди энергияро барои як воҳиди масса пешниҳод мекунад.Чор намуди асосии захираи энергияи гидроген вуҷуд дорад: анбори гази фишурда, анбори зеризаминӣ, нигоҳдории моеъ ва нигоҳдории сахт.Гидрогени фишурда навъи асосӣест, ки дар мошинҳои ҳуҷайраи сӯзишворӣ ба монанди автобусҳо ва борбардорҳо истифода мешавад.Аммо, ин анбор зичии ками ҳидрогенро (тақрибан 0,089 кг/м3) таъмин мекунад ва мушкилоти бехатарии марбут ба фишори баланди корӣ дорад3.Дар асоси раванди табдилдиҳӣ дар ҳарорати паст ва фишори муҳити зист, анбори моеъ гидрогенро дар шакли моеъ нигоҳ медорад.Аммо, вақте ки моеъ мешавад, тақрибан 40% энергия талаф мешавад.Илова бар ин, маълум аст, ки ин технология нисбат ба технологияҳои нигоҳдории ҳолати сахт бештар энергия ва меҳнатталаб аст4.Нигоҳдории сахт як варианти мувофиқ барои иқтисодиёти гидроген мебошад, ки гидрогенро тавассути ворид кардани гидроген ба маводи сахт тавассути азхудкунӣ ва озод кардани гидроген тавассути десорбсия нигоҳ медорад.Гидриди металлӣ (MH), як технологияи нигоҳдории маводи сахт, бинобар иқтидори баланди гидроген, фишори пасти корӣ ва арзиши пасти он дар муқоиса бо нигоҳдории моеъ дар барномаҳои ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ таваҷҷӯҳи наздик дорад ва барои барномаҳои статсионарӣ ва мобилӣ мувофиқ аст6,7 Дар Илова бар ин, маводи MH инчунин хосиятҳои бехатариро ба монанди нигоҳдории самараноки иқтидори калон таъмин мекунанд8.Аммо масъалае ба миён меояд, ки махсулнокии МГ-ро махдуд мекунад: паст будани гармии реактори МГ боиси суст азхудшавй ва десорбцияи гидроген мегардад.
Интиқоли дурусти гармӣ ҳангоми реаксияҳои экзотермикӣ ва эндотермикӣ калиди беҳтар кардани кори реакторҳои MH мебошад.Барои раванди боркунии гидроген, гармии тавлидшуда бояд аз реактор хориҷ карда шавад, то ҷараёни боркунии гидроген бо суръати дилхоҳ бо иқтидори ниҳоии нигоҳдорӣ назорат карда шавад.Ба ҷои ин, гармӣ барои баланд бардоштани суръати эволютсияи гидроген ҳангоми партов талаб карда мешавад.Барои беҳтар кардани иҷрои гармӣ ва интиқоли масса, бисёре аз муҳаққиқон тарҳрезӣ ва оптимизатсияро дар асоси омилҳои сершумор, ба монанди параметрҳои корӣ, сохтори MG ва оптимизатсияи MG11 омӯхтаанд.Оптимизатсияи MG метавонад тавассути илова кардани маводи гармидиҳии баланд ба монанди металлҳои кафк ба қабатҳои MG 12,13 анҷом дода шавад.Ҳамин тариқ, гармии самаранокро аз 0,1 то 2 Вт / мК10 зиёд кардан мумкин аст.Аммо илова кардани масолехи сахт иктидори реактори МН-ро хеле кам мекунад.Дар робита ба параметрҳои корӣ, беҳбудиҳо тавассути оптимизатсияи шароити ибтидоии кори қабати MG ва сардкунандаи (HTF) ба даст овардан мумкин аст.Сохтори MG-ро аз ҳисоби геометрияи реактор ва тарҳрезии гармидиҳӣ оптимизатсия кардан мумкин аст.Дар робита ба конфигуратсияи гармидиҳии реактори MH, усулҳоро ба ду намуд тақсим кардан мумкин аст.Инҳо гармкунакҳои дохилии дар қабати МО сохташуда ва гармидиҳандаҳои беруна, ки қабати МО-ро мепӯшонанд, аз қабили канатҳо, куртаҳои хунуккунӣ ва ваннаҳои обӣ мебошанд.Дар робита ба гармидиҳандаи беруна, Kaplan16 кори реактори MH-ро таҳлил карда, оби хунуккуниро ҳамчун курта барои паст кардани ҳарорати дохили реактор истифода бурд.Натиҷаҳо бо реактори 22-давра ва реактори дигаре, ки бо конвексияи табиӣ сард шудааст, муқоиса карда шуданд.Онҳо мегӯянд, ки мавҷудияти куртаи хунуккунӣ ҳарорати MH-ро ба таври назаррас коҳиш медиҳад ва ба ин васила суръати азхудкуниро зиёд мекунад.Тадқиқотҳои ададии реактори обпӯши MH аз ҷониби Патил ва Гопал17 нишон доданд, ки фишори таъминоти гидроген ва ҳарорати HTF параметрҳои калидӣ мебошанд, ки ба суръати азхудкунӣ ва десорбсияи гидроген таъсир мерасонанд.
Баланд бардоштани майдони интиқоли гармӣ тавассути илова кардани канатҳо ва гармидиҳандаҳои дар MH сохташуда калиди беҳтар кардани кори интиқоли гармӣ ва масса ва аз ин рӯ иҷрои нигоҳдории MH18 мебошад.Якчанд конфигуратсияҳои гармидиҳии дохилӣ (найчаи рост ва спирал) барои гардиши моеъи хунуккунӣ дар реактори MH19,20,21,22,23,24,25,26 тарҳрезӣ шудаанд.Бо истифода аз гармидиҳии дохилӣ, моеъи хунуккунӣ ё гармкунӣ гармии маҳаллиро дар дохили реактори MH ҳангоми раванди адсорбсияи гидроген интиқол медиҳад.Раҷу ва Кумар [27] якчанд қубурҳои ростро ҳамчун ивазкунандаи гармӣ барои беҳтар кардани кори MG истифода бурданд.Натиҷаҳои онҳо нишон доданд, ки ҳангоми истифода бурдани қубурҳои рост ба сифати ивазкунандаи гармӣ вақти азхудкунӣ кам шудааст.Илова бар ин, истифодаи найҳои рост вақти десорбсияи гидрогенро кӯтоҳ мекунад28.Меъёрҳои баландтари ҷараёни хунуккунӣ суръати пуркунӣ ва холӣ кардани гидрогенро зиёд мекунанд29.Бо вуҷуди ин, зиёд кардани шумораи қубурҳои хунуккунӣ ба кори MH таъсири мусбат мерасонад, на суръати ҷараёни хунуккунӣ30,31.Raju et al.32 LaMi4.7Al0.3-ро ҳамчун маводи MH барои омӯхтани кори мубодилаи гармидиҳандаҳои гуногунбар дар реакторҳо истифода бурд.Онҳо хабар доданд, ки параметрҳои корӣ ба раванди азхудкунӣ, махсусан фишори ғизо ва сипас суръати ҷараёни HTF таъсири назаррас доштанд.Бо вуҷуди ин, ҳарорати азхудкунӣ камтар муҳим буд.
Фаъолияти реактори MH бо истифода аз гармии ивазкунандаи спиралӣ аз ҳисоби беҳтар шудани интиқоли гармии он дар муқоиса бо қубурҳои рост боз ҳам беҳтар карда мешавад.Ин аз он сабаб аст, ки давраи дуюмдараҷа метавонад гармиро аз реактор беҳтар хориҷ кунад25.Илова бар ин, қубурҳои спиралӣ барои интиқоли гармӣ аз қабати MH ба моеъи хунуккунӣ майдони калонро таъмин мекунанд.Вақте ки ин усул дар дохили реактор ҷорӣ карда мешавад, тақсимоти қубурҳои гармидиҳӣ низ яксонтар мешавад33.Ван ва дигарон.34 таъсири давомнокии азхудкунии гидрогенро тавассути илова кардани спирал ба реактори MH омӯхтааст.Натиҷаҳои онҳо нишон медиҳанд, ки баробари зиёд шудани коэффисиенти интиқоли гармии моеъи хунуккунӣ вақти азхудкунӣ кам мешавад.Ву ва дигарон.25 кори реакторҳои MH дар асоси Mg2Ni ва гармидиҳандаҳои чархдорро тафтиш кард.Таҳқиқоти рақамии онҳо коҳиши вақти реаксияро нишон доданд.Такмили механизми интиқоли гармӣ дар реактори MN ба таносуби камтари винт ба винт ва винти беандоза асос ёфтааст.Тадқиқоти таҷрибавӣ аз ҷониби Mellouli et al.21 бо истифода аз ғалтаки печонидашуда ба сифати мубодилаи гармии дохилӣ нишон дод, ки ҳарорати оғози HTF барои беҳтар кардани қабули гидроген ва вақти десорбсия таъсири назаррас дорад.Дар якчанд таҳқиқот омезиши гармидиҳандаҳои гуногуни дохилӣ гузаронида шудааст.Эйсапур ва дигарон.35 нигоҳдории гидрогенро бо истифода аз гармидиҳии спиралӣ бо найи бозгашти марказӣ барои беҳтар кардани раванди азхудкунии гидроген омӯхтааст.Натиҷаҳои онҳо нишон доданд, ки найчаи спиралӣ ва найи бозгашти марказӣ интиқоли гармиро байни хунуккунанда ва MG ба таври назаррас беҳтар мекунад.Сатҳи хурдтар ва диаметри калонтари найчаи спиралӣ суръати интиқоли гармӣ ва массаро зиёд мекунад.Ардахайе ва дигарон.36 барои беҳтар кардани интиқоли гармӣ дар дохили реактор найҳои спиралии ҳамворро ҳамчун гармидиҳӣ истифода бурданд.Онҳо хабар доданд, ки давомнокии азхудкунӣ аз ҳисоби зиёд кардани шумораи ҳавопаймоҳои спиралии ҳамвор кам карда шудааст.Дар якчанд таҳқиқот омезиши гармидиҳандаҳои гуногуни дохилӣ гузаронида шудааст.Дау ва дигарон.37 самаранокии MH-ро бо истифода аз гармии ивазкунандаи печдор ва қанот беҳтар кард.Натиҷаҳои онҳо нишон медиҳанд, ки ин усул вақти пур кардани гидрогенро дар муқоиса бо ҳолати бе қанот 2 маротиба кам мекунад.Канатҳои ҳалқавӣ бо қубурҳои хунуккунӣ муттаҳид карда мешаванд ва дар реактори MN сохта шудаанд.Натичахои тадкикоти мазкур нишон медиханд, ки ин усули омехта нисбат ба реактори MH бе канат яксонтар гармиро таъмин мекунад.Аммо якҷоя кардани гармидиҳандаҳои гуногун ба вазн ва ҳаҷми реактори MH таъсири манфӣ мерасонад.Ву ва дигарон.18 конфигуратсияҳои гуногуни гармидиҳандаро муқоиса карданд.Ба инҳо қубурҳои рост, канатҳо ва печҳои спиралӣ дохил мешаванд.Муаллифон гузориш медиҳанд, ки чархҳои спиралӣ беҳтарин беҳбудиро дар интиқоли гармӣ ва масса таъмин мекунанд.Илова бар ин, дар муқоиса бо қубурҳои рост, қубурҳои печонидашуда ва найҳои рост дар якҷоягӣ бо найҳои печонидашуда, печҳои дукарата ба беҳтар кардани интиқоли гармӣ беҳтар таъсир мерасонанд.Тадқиқот аз ҷониби Sekhar et al.40 нишон дод, ки беҳбудии шабеҳи азхудкунии гидроген бо истифода аз як спирал ҳамчун ивазкунандаи гармии дохилӣ ва куртаи хунуккунии беруна ба даст оварда шудааст.
Аз мисолҳои дар боло зикршуда, истифодаи катҳои спиралӣ ҳамчун мубодилаи гармии дохилӣ беҳтаршавии гармӣ ва массаи интиқоли гармиро нисбат ба дигар гармӣ, махсусан қубурҳои рост ва қанот таъмин мекунад.Аз ин рӯ, ҳадафи ин тадқиқот рушди минбаъдаи спирали спиралӣ барои беҳтар кардани кори интиқоли гармӣ буд.Бори аввал дар асоси чархи анъанавии спиралии нигоҳдории MH як катраи нави нимсилиндрӣ таҳия карда шуд.Интизор меравад, ки ин таҳқиқот кори нигоҳдории гидрогенро тавассути баррасии тарҳи нави гармидиҳӣ бо тарҳбандии беҳтари минтақаи интиқоли гармӣ, ки бо миқдори доимии кати MH ва қубурҳои HTF таъмин карда шудааст, беҳтар созад.Пас аз он, кори нигоҳдории ин гармидиҳандаи нав бо гармкунакҳои маъмулии спиралӣ, ки дар қабатҳои гуногуни чарх асос ёфтааст, муқоиса карда шуд.Тибқи адабиёти мавҷуда, шароити кор ва фосилаи ғалтакҳо омилҳои асосии ба кори реакторҳои MH таъсиркунанда мебошанд.Барои оптимизатсияи тарҳи ин гармидиҳандаи нав, таъсири фосилаи катрон ба вақти азхудкунии гидроген ва ҳаҷми MH таҳқиқ карда шуд.Илова бар ин, барои фаҳмидани робитаи байни печҳои нави нимсилиндрӣ ва шароити кор, ҳадафи дуввуми ин таҳқиқот омӯзиши хусусиятҳои реактор аз рӯи диапазони параметрҳои гуногуни корӣ ва муайян кардани арзишҳои мувофиқ барои ҳар як кор буд. режим.параметр.
Фаъолияти дастгоҳи нигоҳдории энергияи гидроген дар ин таҳқиқот дар асоси ду конфигуратсияи гармидиҳӣ (аз ҷумла қубурҳои спиралӣ дар ҳолатҳои 1 то 3 ва қубурҳои нимсилиндрӣ дар ҳолатҳои 4 то 6) ва таҳлили ҳассосияти параметрҳои корӣ тафтиш карда мешавад.Кобилияти кори реактори MH бори аввал бо истифода аз найчаи спиралї ба сифати гармидињанда санљида шуд.Ҳам қубури нафти сардкунанда ва ҳам зарфи реактори MH аз пӯлоди зангногир сохта шудаанд.Бояд гуфт, ки андозаҳои реактори MG ва диаметри қубурҳои GTF дар ҳама ҳолатҳо доимӣ буданд, дар ҳоле ки андозаи қадами GTF гуногун буд.Ин бахш таъсири андозаи қатрони катҳои HTF-ро таҳлил мекунад.Баландӣ ва диаметри берунии реактор мутаносибан 110 мм ва 156 мм буд.Диаметри кубури гарми-гузаронй 6 миллиметр мукаррар карда шудааст.Барои тафсилот дар бораи диаграммаи схемаи реактори MH бо қубурҳои спиралӣ ва ду найчаи нимсилиндрӣ ба Бахши иловагӣ нигаред.
Дар расм.1а реактори найчаи спиралии MH ва андозаҳои онро нишон медиҳад.Ҳама параметрҳои геометрӣ дар ҷадвал оварда шудаанд.1. Њаљми умумии спирал ва њаљми ZG мутаносибан ба 100 см3 ва 2000 см3 баробар аст.Аз ин реактори МХ хаво дар шакли ХТФ ба воситаи найчаи спираль ба реактори ковоки МХ аз поён ворид карда шуд ва аз сатхи болои реактор гидроген ворид карда шуд.
Тавсифи геометрияҳои интихобшуда барои реакторҳои гидридҳои металлӣ.а) бо гармидихандаи спиральшакл, б) бо гармидихии нимсилиндршакл.
Дар кисми дуюм кори реактори МХ, ки дар асоси найчаи нимцилиндршакл ба сифати гармидиханда асос ёфтааст, дида мешавад.Дар расм.Дар расми 1б реактори MN бо ду найчаи нимсилиндрӣ ва андозаҳои онҳо нишон дода шудааст.Дар ҷадвали 1 ҳамаи параметрҳои геометрии қубурҳои нимсилиндрӣ оварда шудаанд, ки доимӣ мемонанд, ба истиснои масофаи байни онҳо.Бояд қайд кард, ки найчаи нимсилиндрӣ дар сурати 4 бо ҳаҷми доимии найи HTF ва хӯлаи MH дар найчаи печонидашуда тарҳрезӣ шудааст (варианти 3).Дар мавриди анҷир.1б, инчунин аз поёни ду найчаи нимсилиндрии ХТФ хаво ва аз самти мукобилн реактори МХ водород чорй карда шуд.
Бо назардошти тарҳи нави гармидиҳӣ, ҳадафи ин бахш муайян кардани арзишҳои ибтидоии мувофиқ барои параметрҳои кории реактори MH дар якҷоягӣ бо SCHE мебошад.Дар ҳама ҳолатҳо, ҳаво ҳамчун сардкунанда барои хориҷ кардани гармӣ аз реактор истифода мешуд.Дар байни равғанҳои интиқоли гармӣ, ҳаво ва об одатан ҳамчун равғани интиқоли гармӣ барои реакторҳои MH аз сабаби арзиши паст ва таъсири ками онҳо ба муҳити зист интихоб карда мешаванд.Аз сабаби ҳарорати баланди кори хӯлаҳои магний, ҳаво дар ин тадқиқот ҳамчун сардкунандаи хунук интихоб карда шуд.Илова бар ин, он нисбат ба дигар металлҳои моеъ ва намаки гудохта хусусияти ҷараёни беҳтар дорад41.Ҷадвали 2 хосиятҳои ҳаворо дар 573 К номбар мекунад. Барои таҳлили ҳассосият дар ин бахш танҳо конфигуратсияҳои беҳтарини имконоти иҷрои MH-SCHE (дар ҳолатҳои 4 то 6) истифода мешаванд.Ҳисобҳо дар ин бахш ба параметрҳои гуногуни корӣ, аз ҷумла ҳарорати ибтидоии реактори MH, фишори боркунии гидроген, ҳарорати вуруди HTF ва рақами Рейнолдс, ки бо тағир додани суръати HTF ҳисоб карда шудаанд, асос ёфтааст.Ҷадвали 3 ҳамаи параметрҳои амалиётиро, ки барои таҳлили ҳассосият истифода мешаванд, дар бар мегирад.
Дар ин бахш ҳамаи муодилаҳои зарурии назоратӣ барои раванди азхудкунии гидроген, турбулентӣ ва интиқоли гармии хунуккунандаҳо тавсиф карда мешаванд.
Барои содда кардани њалли реаксияи љабули гидроген фарзияњои зерин пешнињод карда мешаванд;
Ҳангоми абсорбсия хосиятҳои термофизикии гидроген ва гидридҳои металлӣ доимӣ мебошанд.
Гидроген гази идеалӣ ҳисобида мешавад, бинобар ин, шароити мувозинати гармии маҳаллӣ43,44 ба назар гирифта мешавад.
ки \({L}_{газ}\) радиуси зарф ва \({L}_{гарм}\) баландии меҳвари зарф аст.Вақте ки N камтар аз 0,0146 аст, ҷараёни гидроген дар зарф метавонад дар моделиронӣ бе хатогии ҷиддӣ сарфи назар карда шавад.Мувофиқи тадқиқоти ҷорӣ, N аз 0,1 хеле камтар аст.Аз ин рӯ, таъсири градиенти фишорро нодида гирифтан мумкин аст.
Деворҳои реактор дар ҳама ҳолатҳо хуб изолятсия карда шуданд.Аз ин рӯ, дар байни реактор ва муҳити зист мубодилаи гармӣ 47 вуҷуд надорад.
Маълум аст, ки хӯлаҳои дар асоси Mg дорои хосиятҳои хуби гидрогенизатсия ва иқтидори баланди нигоҳдории гидроген то 7,6 вазн8 мебошанд.Дар робита ба барномаҳои нигоҳдории гидроген дар ҳолати сахт, ин хӯлаҳо инчунин ҳамчун маводи сабук маълуманд.Илова бар ин, онҳо муқовимати аълои гармӣ ва коркарди хуб доранд8.Дар байни якчанд хӯлаҳои ба Mg асосёфта, хӯлаи MgNi дар асоси Mg2Ni яке аз вариантҳои мувофиқ барои нигоҳдории MH бо сабаби қобилияти нигоҳдории гидрогени то 6 ват% мебошад.Хӯлаҳои Mg2Ni инчунин кинетикаи тезтар адсорбсия ва десорбсияро дар муқоиса бо хӯлаи MgH48 таъмин мекунанд.Аз ин рӯ, Mg2Ni ҳамчун маводи гидриди металлӣ дар ин тадқиқот интихоб карда шуд.
Муодилаи энергетикӣ дар асоси тавозуни гармии байни гидроген ва гидриди Mg2Ni ҳамчун 25 ифода карда мешавад:
X - миқдори гидроген, ки дар сатҳи металл ҷаббида мешавад, воҳиди \(вазн\%\) аст, ки аз рӯи муодилаи кинетикӣ \(\frac{dX}{dt}\) ҳангоми азхудкунӣ ба таври зерин ҳисоб карда мешавад49:
ки \({C}_{a}\) суръати реаксия ва \({E}_{a}\) энергияи фаъолсозӣ мебошад.\({P}_{a,eq}\) ин фишори мувозинати дохили реактори гидриди металлӣ дар ҷараёни ҷаббида мебошад, ки бо муодилаи Вант Ҳофф ба таври зерин дода мешавад25:
Дар куҷо \({P}_{ref}\) фишори истинод ба 0,1 МПа аст.\(\Delta H\) ва \(\Delta S\) мутаносибан энталпия ва энтропияи реаксия мебошанд.Хусусиятҳои хӯлаҳои Mg2Ni ва гидроген дар ҷадвал оварда шудаанд.4. Рӯйхати номбаршударо дар қисмати иловагӣ пайдо кардан мумкин аст.
Ҷараёни моеъ турбулентӣ ҳисобида мешавад, зеро суръат ва рақами Рейнольдс (Re) мутаносибан 78,75 мс-1 ва 14000 мебошанд.Дар ин тадқиқот модели к-ε турбулентии дастрас интихоб карда шуд.Қайд карда мешавад, ки ин усул нисбат ба дигар усулҳои k-ε дақиқии баландтар медиҳад ва инчунин нисбат ба усулҳои RNG k-ε50,51 вақти камтари ҳисобро талаб мекунад.Барои тафсилот дар бораи муодилаҳои асосии моеъҳои интиқоли гармӣ ба Бахши иловагӣ нигаред.
Дар аввал режими харорат дар реактори МН якхела буда, консентратсияи миёнаи гидроген ба 0,043 баробар буд.Тахмин карда мешавад, ки сарҳади берунии реактори MH хуб изолятсия карда шудааст.Хӯлаҳои дар асоси магний асосёфта маъмулан ҳарорати баланди реаксияро барои нигоҳдорӣ ва раҳо кардани гидроген дар реактор талаб мекунанд.Хӯлаи Mg2Ni барои азхудкунии максималӣ диапазони ҳарорати 523–603 К ва барои десорбсияи пурра диапазони ҳарорати 573–603 Кро талаб мекунад52.Аммо тадқиқотҳои таҷрибавии Мутҳукумар ва дигарон 53 нишон доданд, ки ҳадди ниҳоии нигоҳдории Mg2Ni барои нигоҳдории гидроген дар ҳарорати кории 573 К ба даст овардан мумкин аст, ки ба иқтидори назариявии он мувофиқат мекунад.Аз ин рӯ, ҳарорати 573 К дар ин тадқиқот ҳамчун ҳарорати ибтидоии реактори MN интихоб карда шуд.
Барои тасдиқ ва натиҷаҳои боэътимод андозаҳои гуногуни шабака эҷод кунед.Дар расм.Дар расм 2 ҳарорати миёна дар ҷойҳои интихобшуда дар раванди азхудкунии гидроген аз чор элементи гуногун нишон дода шудааст.Қобили зикр аст, ки танҳо як ҳолати ҳар як конфигуратсия барои санҷиши мустақилияти шабака бо сабаби геометрияи шабеҳ интихоб карда мешавад.Дар дигар мавридҳо низ ҳамин усули мобайнӣ истифода мешавад.Аз ин рӯ, варианти 1-ро барои қубури спиралӣ ва варианти 4-ро барои қубури нимсилиндрӣ интихоб кунед.Дар расм.Дар расми 2а, б ҳарорати миёнаи реактор барои вариантҳои 1 ва 4 мутаносибан нишон дода шудааст.Се макони интихобшуда контурҳои ҳарорати бистарро дар боло, миёна ва поёни реактор нишон медиҳанд.Дар асоси контурҳои ҳарорат дар маконҳои интихобшуда ҳарорати миёна мӯътадил мешавад ва дар рақамҳои элементҳои 428,891 ва 430,599 барои ҳолатҳои 1 ва 4, каме тағйир меёбад.Аз ин рӯ, ин андозаи шабакаҳо барои ҳисобҳои минбаъдаи ҳисоббарорӣ интихоб карда шуданд.Маълумоти муфассал дар бораи ҳарорати миёнаи кат барои раванди азхудкунии гидроген барои андозаҳои гуногуни ҳуҷайра ва торҳои пайдарпай тозашуда барои ҳарду ҳолат дар фасли иловагӣ оварда шудааст.
Ҳарорати миёнаи кат дар нуқтаҳои интихобшуда дар раванди азхудкунии гидроген дар реактори гидриди металлӣ бо рақамҳои гуногуни шабака.(а) Ҳарорати миёна дар ҷойҳои интихобшуда барои ҳолати 1 ва (б) Ҳарорати миёна дар ҷойҳои интихобшуда барои ҳолати 4.
Реактори гидридҳои металлӣ дар асоси Mg дар ин тадқиқот дар асоси натиҷаҳои таҷрибавии Мутхукумар ва дигарон 53 озмуда шуд.Дар омӯзиши худ, онҳо хӯлаи Mg2Ni барои нигоҳ доштани гидроген дар қубурҳои аз пӯлоди зангногир истифода бурданд.Канатҳои мисӣ барои беҳтар кардани интиқоли гармӣ дар дохили реактор истифода мешаванд.Дар расм.Дар расми 3а муқоисаи ҳарорати миёнаи қабати раванди азхудкунӣ байни тадқиқоти таҷрибавӣ ва ин тадқиқот нишон дода шудааст.Шароитҳои корӣ барои ин озмоиш интихобшуда инҳоянд: ҳарорати ибтидоии MG 573 К ва фишори даромад 2 МПа.Аз анҷир.3а равшан нишон додан мумкин аст, ки ин натичаи тачриба аз руи харорати миёнаи кабат ба натичахои хозира мувофик аст.
Санҷиши модел.(а) Санҷиши коди реактори гидридҳои металлии Mg2Ni бо роҳи муқоисаи таҳқиқоти ҷорӣ бо кори таҷрибавии Мутхукумар ва дигарон 52 ва (б) тафтиши модели ҷараёни турбулентии найчаи спиралӣ тавассути муқоисаи таҳқиқоти ҷорӣ бо таҳқиқоти Кумар ва дигарон .Тадқиқот. 54.
Барои санҷидани модели турбулентӣ, натиҷаҳои ин тадқиқот бо натиҷаҳои таҷрибавии Кумар ва дигарон 54 муқоиса карда шуданд, то дурустии модели турбулентии интихобшударо тасдиқ кунанд.Кумар ва дигарон 54 ҷараёни турбулентиро дар гармидиҳии спиралии қубур дар қубур омӯхтанд.Об ҳамчун моеъи гарм ва хунук истифода мешавад, ки аз тарафҳои муқобил ворид карда мешавад.Ҳарорати моеъи гарм ва хунук мутаносибан 323 К ва 300 К мебошад.Рақамҳои Рейнолдс барои моеъҳои гарм аз 3100 то 5700 ва барои моеъҳои хунук аз 21 000 то 35 000 мебошанд.Рақамҳои декан барои моеъҳои гарм 550-1000 ва барои моеъҳои хунук 3600-6000 мебошанд.Диаметри қубури дарунӣ (барои моеъи гарм) ва қубури берунӣ (барои моеъи хунук) мутаносибан 0,0254 м ва 0,0508 м мебошад.Диаметр ва баландии чархаи чархзананда мутаносибан 0,762 м ва 0,100 м мебошад.Дар расм.3b муқоисаи натиҷаҳои таҷрибавӣ ва ҷорӣро барои ҷуфтҳои гуногуни рақамҳои Nusselt ва Dean барои хунуккунандаи сард дар найчаи дохилӣ нишон медиҳад.Се модели гуногуни турбулентӣ татбиқ ва бо натиҷаҳои таҷрибавӣ муқоиса карда шуданд.Чунон ки дар расм нишон дода шудааст.3b, натиҷаҳои модели турбулентии k-ε дастрас бо маълумоти таҷрибавӣ мувофиқати хуб доранд.Аз ин рӯ, дар ин тадқиқот ин модел интихоб карда шуд.
Моделҳои ададӣ дар ин таҳқиқот бо истифода аз ANSYS Fluent 2020 R2 анҷом дода шуданд.Функсияи аз ҷониби корбар муайяншуда (UDF) -ро нависед ва онро ҳамчун истилоҳи вуруди муодилаи энергетикӣ барои ҳисоб кардани кинетикаи раванди азхудкунӣ истифода баред.Схемаи PRESTO55 ва усули PISO56 барои иртибот бо суръати фишор ва ислоҳи фишор истифода мешаванд.Барои градиенти тағирёбанда пойгоҳи ячейкаи Грин-Гауссро интихоб кунед.Муодилаҳои импульс ва энергия бо усули дуюмдараҷаи болои шамол ҳал карда мешаванд.Дар робита ба коэффисиентҳои релаксатсия, ҷузъҳои фишор, суръат ва энергия мутаносибан ба 0,5, 0,7 ва 0,7 муқаррар карда мешаванд.Функсияҳои девори стандартӣ ба HTF дар модели турбулентӣ татбиқ карда мешаванд.
Дар ин бахш натиҷаҳои моделсозии ададии беҳтаршудаи интиқоли гармии дохилии реактори MH бо истифода аз гармидиҳандаи печдор (HCHE) ва гармидиҳии спиралӣ (SCHE) ҳангоми азхудкунии гидроген оварда шудааст.Таъсири баландии HTF ба ҳарорати қабати реактор ва давомнокии азхудкунӣ таҳлил карда шуд.Параметрҳои асосии кории раванди азхудкунӣ дар бахши таҳлили ҳассосият омӯхта ва пешниҳод карда мешаванд.
Барои таҳқиқи таъсири фосилаи ғалтакҳо ба интиқоли гармӣ дар реактори MH, се конфигуратсияи гармидиҳии гармӣ бо баландиҳои гуногун таҳқиқ карда шуданд.Се қабати гуногуни 15 мм, 12,86 мм ва 10 мм мутаносибан ба бадани 1, бадани 2 ва бадани 3 таъин шудаанд.Бояд гуфт, ки диаметри қубур дар ҳама ҳолатҳо дар ҳарорати ибтидоии 573 К ва фишори боркунӣ 1,8 МПа дар 6 мм муқаррар карда шуд.Дар расм.4 ҳарорати миёнаи бистар ва консентратсияи гидрогенро дар қабати MH ҳангоми раванди азхудкунии гидроген дар ҳолатҳои 1 то 3 нишон медиҳад. Одатан, реаксияи байни гидриди металлӣ ва гидроген ба раванди азхудкунӣ экзотермикӣ мебошад.Аз ин ру, харорати кат аз лахзаи аввалаи ба реактор дохил шудани водород зуд баланд мешавад.Ҳарорати бистар то он даме, ки ба ҳадди ниҳоии он мерасад, зиёд мешавад ва сипас тадриҷан коҳиш меёбад, зеро гармӣ аз ҷониби сардкунанда интиқол дода мешавад, ки ҳарорати пасттар дорад ва ҳамчун яхдон амал мекунад.Чунон ки дар расм нишон дода шудааст.4а сабаби шархи пештара харорати кабат зуд баланд шуда, пай дар пай паст мешавад.Консентратсияи гидроген барои раванди азхудкунӣ одатан ба ҳарорати қабати реактори MH асос ёфтааст.Вақте ки ҳарорати миёнаи қабат ба ҳарорати муайян паст мешавад, сатҳи металлӣ гидрогенро ба худ мегирад.Ин ба тезонидани процессхои физисорбция, хемосорбция, диффузияи гидроген ва дар реактор пайдо шудани гидридхои он вобаста аст.Аз анҷир.Дар расми 4б дида мешавад, ки суръати азхудкунии гидроген дар ҳолати 3 аз сабаби камтар будани қимати қадами гармидиҳандаи ғалтак нисбат ба дигар ҳолатҳо камтар аст.Ин боиси дарозии умумии қубур ва майдони калонтари интиқоли гармӣ барои қубурҳои HTF мегардад.Бо консентратсияи миёнаи гидроген 90%, вақти азхудкунии парвандаи 1 46,276 сонияро ташкил медиҳад.Дар муқоиса бо давомнокии ҷаббида дар ҳолати 1, давомнокии ҷаббида дар ҳолатҳои 2 ва 3 мутаносибан 724 ва 1263 с кам шуд.Қисми иловагӣ контурҳои контурҳои ҳарорат ва консентратсияи гидрогенро барои ҷойҳои интихобшуда дар қабати HCHE-MH пешниҳод мекунад.
Таъсири масофаи байни катхо ба ҳарорати миёнаи қабат ва консентратсияи гидроген.(а) Ҳарорати миёнаи кат барои чархҳои спиралӣ, (б) консентратсияи гидроген барои чархҳои спиралӣ, (в) ҳарорати миёнаи кат барои чархҳои нимсилиндрӣ ва (г) консентратсияи гидроген барои чархҳои нимсилиндрӣ.
Барои беҳтар кардани хосиятҳои интиқоли гармии реактори MG, ду HFC барои ҳаҷми доимии MG (2000 см3) ва гармидиҳандаи спиралӣ (100 см3) аз Варианти 3 тарҳрезӣ шудаанд. рагҳои 15 мм барои корпуси 4, 12,86 мм барои корпуси 5 ва 10 мм барои корпуси 6. Дар расм.Дар расми 4c,d ҳарорати миёнаи кат ва консентратсияи раванди азхудкунии гидроген дар ҳарорати ибтидоии 573 К ва фишори боркунӣ 1,8 МПа нишон дода шудааст.Мувофики харорати миёнаи кабат дар расми 4в, масофаи хурдтари байни катхо дар холати 6 нисбат ба ду холати дигар хароратро хеле кам мекунад.Барои ҳолати 6, ҳарорати пасти бистар боиси консентратсияи баланди гидроген мегардад (ниг. Расми 4d).Вақти азхудкунии гидроген барои Варианти 4 19542 с аст, ки нисбат ба Вариантҳои 1-3 бо истифода аз HCH бештар аз 2 маротиба камтар аст.Илова бар ин, нисбат ба ҳолати 4, вақти азхудкунӣ низ дар ҳолатҳои 5 ва 6 бо масофаи камтар 378 ва 1515 с кам карда шуд.Дар фасли иловагӣ контурҳои контурҳои консентратсияи гидроген барои ҷойҳои интихобшуда дар қабати SCHE-MH оварда шудааст.
Барои омӯзиши кори ду конфигуратсияи гармидиҳӣ, ин бахш каҷҳои ҳароратро дар се макони интихобшуда тарҳрезӣ ва пешниҳод мекунад.Реактори MH бо HCHE аз ҳолати 3 барои муқоиса бо реактори MH дорои SCHE дар ҳолати 4 интихоб карда шуд, зеро он ҳаҷми доимии MH ва ҳаҷми қубур дорад.Шароити корӣ барои ин муқоиса ҳарорати ибтидоии 573 К ва фишори боркунӣ 1,8 МПа буд.Дар расм.5а ва 5б ҳар се мавқеи интихобшудаи профилҳои ҳароратро дар ҳолатҳои 3 ва 4 нишон медиҳанд.Дар расм.Дар расми 5c профили ҳарорат ва консентратсияи қабат пас аз 20000 сония гирифтани гидроген нишон дода шудааст.Мувофики сатри 1 дар расми 5в, харорати атрофи ТТФ аз вариантхои 3 ва 4 аз хисоби конвективии конвективии гармии хунуккунанда паст мешавад.Ин боиси зиёд шудани консентратсияи гидроген дар атрофи ин минтақа мегардад.Аммо, истифодаи ду SCHE ба консентратсияи баландтари қабат оварда мерасонад.Ҷавобҳои тезтар кинетикӣ дар атрофи минтақаи HTF дар ҳолати 4 пайдо шуданд. Илова бар ин, дар ин минтақа консентратсияи максималии 100% низ пайдо шуд.Аз хатти 2, ки дар мобайни реактор вокеъ аст, харорати корпуси 4 дар хамаи чойхо ба гайр аз маркази реактор назар ба харорати корпуси 3 хеле паст аст.Ин боиси консентратсияи максималии гидроген барои ҳолати 4 мегардад, ба истиснои минтақае, ки дар наздикии маркази реактор аз HTF дуртар аст.Бо вуҷуди ин, консентратсияи парвандаи 3 чандон тағир наёфт.Дар хатти 3 дар назди даромадгохи ГТС фарки калони харорат ва концентрацияи кабат мушохида карда шуд.Ҳарорати қабат дар ҳолати 4 хеле паст шуд, ки дар натиҷа консентратсияи баландтарини гидроген дар ин минтақа ба вуҷуд омад, дар ҳоле ки хатти консентратсияи дар ҳолати 3 тағйирёбанда буд.Ин ба тезонидани интиқоли гармии SCHE вобаста аст.Тафсилот ва муҳокимаи муқоисаи ҳарорати миёнаи қабати MH ва қубури HTF байни ҳолати 3 ва ҳолати 4 дар фасли иловагӣ оварда шудааст.
Профили ҳарорат ва консентратсияи кат дар ҷойҳои интихобшуда дар реактори гидриди металлӣ.(a) Ҷойҳои интихобшуда барои ҳолати 3, (б) Ҷойҳои интихобшуда барои ҳолати 4 ва (в) Профили ҳарорат ва консентратсияи қабат дар ҷойҳои интихобшуда пас аз 20,000 сония барои раванди азхудкунии гидроген дар ҳолатҳои 3 ва 4.
Дар расм.Дар расми 6 мукоисаи харорати миёнаи кат (ниг. расми 6а) ва консентратсияи гидроген (нигаред ба расми 6б) барои азхудкунии HCH ва SHE нишон дода шудааст.Аз ин ракам дида мешавад, ки харорати кабати МГ аз хисоби зиёд шудани майдони мубодилаи гармй хеле паст мешавад.Хориҷ кардани гармии бештар аз реактор боиси баланд шудани суръати азхудкунии гидроген мегардад.Гарчанде ки ду конфигуратсияи гармидиҳандаи гармӣ дар муқоиса бо истифодаи HCHE ҳамчун Варианти 3 ҳаҷмҳои якхела доранд, вақти азхудкунии гидроген дар SCHE дар асоси Варианти 4 ба таври назаррас 59% кам карда шуд.Барои таҳлили муфассалтар консентратсияи гидроген барои ду конфигуратсияи гармидиҳӣ ҳамчун изолинҳо дар расми 7 нишон дода шудааст. Ин рақам нишон медиҳад, ки дар ҳарду ҳолат гидроген аз поён дар атрофи вуруди HTF ҷаббида мешавад.Консентратсияи баландтар дар минтақаи HTF ёфт шуд, дар ҳоле ки консентратсияи пасттар дар маркази реактори MH аз сабаби дурии он аз гармӣ мушоҳида карда шуд.Пас аз 10,000 сония, консентратсияи гидроген дар ҳолати 4 назар ба ҳолати 3 ба таври назаррас баландтар аст. Пас аз 20,000 сония, консентратсияи миёнаи гидроген дар реактор дар ҳолати 4 дар муқоиса бо 50% гидроген дар ҳолати 3 ба 90% расид. Ин метавонад сабаби он бошад. ба иқтидори баландтари самараноки сардшавии якҷоя кардани ду SCHE, ки боиси паст шудани ҳарорати дохили қабати MH мегардад.Дар натиҷа, дар дохили қабати MG фишори бештари мувозинатӣ меафтад, ки боиси тезтар азхуд шудани гидроген мегардад.
Мисоли 3 ва Ҳолати 4 Муқоисаи ҳарорати миёнаи кат ва консентратсияи гидроген байни ду конфигуратсияи гармидиҳанда.
Муқоисаи консентратсияи гидроген пас аз 500, 2000, 5000, 10000 ва 20000 сония пас аз оғози раванди азхудкунии гидроген дар ҳолати 3 ва ҳолати 4.
Ҷадвали 5 давомнокии азхудкунии гидрогенро барои ҳама ҳолатҳо ҷамъбаст мекунад.Илова бар ин, дар ҷадвал вақти азхудкунии гидроген низ бо фоиз ифода карда шудааст.Ин фоиз дар асоси вақти азхудкунии Ҳолати 1 ҳисоб карда мешавад. Аз ин ҷадвал вақти азхудкунии реактори MH бо истифода аз HCHE тақрибан аз 45 000 то 46 000 с ва вақти азхудкунӣ бо назардошти SCHE тақрибан аз 18 000 то 19 000 с аст.Дар муқоиса бо Ҳолати 1, вақти азхудкунӣ дар Ҳолати 2 ва Ҳолати 3 мутаносибан танҳо 1,6% ва 2,7% кам шудааст.Ҳангоми истифодаи SCHE ба ҷои HCHE, вақти азхудкунӣ аз ҳолати 4 то ҳолати 6, аз 58% то 61% ба таври назаррас коҳиш ёфт.Маълум аст, ки илова кардани SCHE ба реактори MH раванди азхудкунии гидроген ва кори реактори MH-ро хеле беҳтар мекунад.Ҳарчанд насби гармидиҳанда дар дохили реактори MH иқтидори нигоҳдории онро коҳиш медиҳад, аммо ин технология дар муқоиса бо дигар технологияҳо интиқоли гармиро хеле беҳтар мекунад.Инчунин, кам кардани арзиши қатрон ҳаҷми SCHE зиёд мешавад ва дар натиҷа ҳаҷми MH кам мешавад.Дар ҳолати 6 бо ҳаҷми баландтарини SCHE, иқтидори ҳаҷмии MH дар муқоиса бо ҳолати 1 бо ҳаҷми камтарин HCHE танҳо 5% кам карда шуд.Илова бар ин, ҳангоми азхудкунӣ, ҳолати 6 бо 61% кам шудани вақти азхудкунӣ тезтар ва беҳтар кор кард.Аз ин рӯ, парвандаи 6 барои таҳқиқи минбаъда дар таҳлили ҳассосият интихоб карда шуд.Бояд қайд кард, ки вақти тӯлонии азхудкунии гидроген бо зарфи нигоҳдорӣ, ки ҳаҷми MH тақрибан 2000 см3 дорад, алоқаманд аст.
Параметрҳои корӣ ҳангоми реаксия омилҳои муҳиме мебошанд, ки ба кори реактори MH дар шароити воқеӣ таъсири мусбат ё манфӣ мерасонанд.Тадқиқоти мазкур таҳлили ҳассосиятро барои муайян кардани параметрҳои мувофиқи корбарии ибтидоии реактори MH дар якҷоягӣ бо SCHE баррасӣ мекунад ва ин бахш чор параметри асосии кориро дар асоси конфигуратсияи оптималии реактор дар ҳолати 6 таҳқиқ мекунад. Натиҷаҳо барои ҳама шароити корӣ дар нишон дода шудаанд. Расми 8.
Графики консентратсияи гидроген дар шароити гуногуни кор хангоми истифодабарии гармидиханда бо чархи нимсилиндрик.(а) фишори боркунӣ, (б) ҳарорати ибтидоии кат, (в) рақами Reynolds моеъи хунуккунӣ ва (г) ҳарорати вуруди моеъ.
Дар асоси ҳарорати доимии ибтидоии 573 К ва суръати ҷараёни хунуккунӣ бо рақами Рейнольдс 14,000, чор фишори гуногуни боркунӣ интихоб карда шуданд: 1,2 МПа, 1,8 МПа, 2,4 МПа ва 3,0 МПа.Дар расм.8а таъсири фишори боркунӣ ва SCHE ба консентратсияи гидроген бо мурури замон нишон медиҳад.Вақти азхудкунӣ бо афзоиши фишори боркунӣ кам мешавад.Истифодаи фишори гидрогени 1,2 МПа бадтарин ҳолат барои раванди азхудкунии гидроген аст ва барои ба даст овардани 90% азхудкунии гидроген давомнокии азхудкунӣ аз 26000 с зиёд мешавад.Аммо, фишори баландтари боркунӣ боиси 32-42% кам шудани вақти азхудкунӣ аз 1,8 то 3,0 МПа гардид.Ин ба фишори баланди ибтидоии гидроген вобаста аст, ки дар байни фишори мувозинат ва фишори татбиқшаванда фарқияти калонтар мешавад.Аз ин рӯ, ин барои кинетикаи азхудкунии гидроген як қувваи бузурги пешбаранда эҷод мекунад.Дар лахзаи аввал гази гидроген аз сабаби фарки калони байни фишори мувозинат ва фишори амалкунанда зуд азхуд карда мешавад57.Ҳангоми фишори боркунӣ 3,0 МПа 18% гидроген дар давоми 10 сонияи аввал зуд ҷамъ мешавад.Гидроген дар 90% реакторҳо дар марҳилаи ниҳоӣ барои 15460 сония нигоҳ дошта шуд.Бо вуҷуди ин, ҳангоми фишори боркунӣ аз 1,2 то 1,8 МПа, вақти азхудкунӣ 32% кам шуд.Дигар фишорҳои баландтар ба беҳтар шудани вақти азхудкунӣ камтар таъсир расониданд.Бинобар ин тавсия дода мешавад, ки фишори боркунии реактори MH-SCHE 1,8 МПа бошад.Қисми иловагӣ контурҳои консентратсияи гидрогенро барои фишорҳои гуногуни боркунӣ дар 15500 с нишон медиҳад.
Интихоби ҳарорати мувофиқи ибтидоии реактори MH яке аз омилҳои асосии ба раванди адсорбсияи гидроген таъсиркунанда мебошад, зеро он ба қувваи ҳаракатдиҳандаи реаксияи ташаккули гидрид таъсир мерасонад.Барои омӯзиши таъсири SCHE ба ҳарорати ибтидоии реактори MH чор ҳарорати гуногун дар фишори доимии боркунӣ 1,8 МПа ва рақами Рейнольдс 14,000 HTF интихоб карда шуданд.Дар расм.Дар расми 8b муқоисаи ҳароратҳои гуногуни ибтидоӣ, аз ҷумла 473К, 523К, 573К ва 623К нишон дода шудааст.Дар асл, вақте ки ҳарорат аз 230 ° C ё 503K58 баландтар аст, хӯлаи Mg2Ni барои раванди азхудкунии гидроген хусусиятҳои муассир дорад.Аммо дар лахзаи ибтидоии водородй харорат зуд баланд мешавад.Дар натиља њарорати ќабати МГ аз 523 К зиёд мешавад. Аз ин рў, њосилшавии гидридњо аз њисоби баланд шудани суръати азхудшавї мусоидат мекунад53.Аз анҷир.Аз расми 8б дидан мумкин аст, ки гидроген баробари паст шудани харорати ибтидоии кабати МБ тезтар азхуд мешавад.Фишори мувозинати паст ҳангоми паст шудани ҳарорати ибтидоӣ ба амал меояд.Фарқи фишор байни фишори мувозинат ва фишори татбиқшаванда ҳар қадар зиёдтар бошад, ҳамон қадар раванди азхудкунии гидроген тезтар мешавад.Дар ҳарорати ибтидоии 473 К, гидроген дар давоми 18 сонияи аввал зуд то 27% ҷаббида мешавад.Илова бар ин, вақти азхудкунӣ низ дар ҳарорати ибтидоии камтар аз 11% то 24% кам карда шуд, дар муқоиса бо ҳарорати ибтидоии 623 К. Вақти азхудкунӣ дар ҳарорати пасттарини ибтидоии 473 К 15247 с аст, ки ба беҳтарин монанд аст. фишори боркунии парванда, аммо, паст шудани ҳарорати ибтидоии ҳарорати реактор боиси кам шудани қобилияти нигоҳдории гидроген мегардад.Ҳарорати ибтидоии реактори MN бояд на камтар аз 503 K53 бошад.Илова бар ин, дар ҳарорати ибтидоии 573 K53, ҳадди ниҳоии нигоҳдории гидроген 3,6 ват% ба даст оварда мешавад.Аз нуқтаи назари қобилияти нигоҳдории гидроген ва давомнокии азхудкунӣ, ҳарорати байни 523 ва 573 К вақтро танҳо 6% кӯтоҳ мекунад.Аз ин рӯ, ҳарорати 573 К ҳамчун ҳарорати ибтидоии реактори MH-SCHE пешниҳод карда мешавад.Аммо таъсири ҳарорати ибтидоӣ ба раванди азхудкунӣ нисбат ба фишори боркунӣ камтар аҳамият дошт.Қисми иловагӣ контурҳои консентратсияи гидрогенро барои ҳароратҳои гуногуни ибтидоӣ дар 15500 с нишон медиҳад.
Суръати ҷараён яке аз параметрҳои асосии гидрогенизатсия ва дегидрогенизатсия мебошад, зеро он метавонад ба турбулентӣ ва хориҷшавии гармӣ ё воридшавӣ ҳангоми гидрогенизатсия ва дегидрогенизатсия таъсир расонад59.Суръати баланди ҷараён марҳилаҳои нооромро ба вуҷуд меорад ва боиси тезтар ҷараёни моеъ тавассути қубури HTF мегардад.Ин реаксия боиси тезтар интиқоли гармӣ мегардад.Суръатҳои гуногуни вуруд барои HTF дар асоси рақамҳои Рейнолдс 10,000, 14,000, 18,000 ва 22,000 ҳисоб карда мешаванд.Ҳарорати ибтидоии қабати MG дар 573 К ва фишори боркунӣ 1,8 МПа муқаррар карда шуд.Натиҷаҳо дар расм.8c нишон медиҳад, ки истифодаи рақами баландтари Рейнолдс дар якҷоягӣ бо SCHE боиси баланд шудани суръати қабул мегардад.Вақте ки шумораи Рейнольдс аз 10,000 то 22,000 зиёд мешавад, вақти азхудкунӣ тақрибан 28-50% кам мешавад.Вақти азхудкунӣ дар шумораи Рейнольдс, ки 22,000 аст, 12,505 сонияро ташкил медиҳад, ки нисбат ба ҳарорат ва фишорҳои гуногуни ибтидоии боркунӣ камтар аст.Контурҳои консентратсияи гидроген барои рақамҳои гуногуни Рейнольдс барои GTP дар 12500 с дар фасли иловагӣ оварда шудаанд.
Таъсири SCHE ба ҳарорати ибтидоии HTF таҳлил ва дар расми 8d нишон дода шудааст.Дар ҳарорати ибтидоии MG 573 К ва фишори боркунии гидроген 1,8 МПа барои ин таҳлил чаҳор ҳарорати ибтидоӣ интихоб карда шуданд: 373 К, 473 К, 523 К ва 573 К. 8d нишон медиҳад, ки паст шудани ҳарорати моеъи хунуккунанда дар даромадгоҳ ба кам шудани вақти азхудкунӣ оварда мерасонад.Дар муқоиса бо корпуси асосӣ бо ҳарорати даромад 573 К, вақти азхудкунӣ мутаносибан тақрибан 20%, 44% ва 56% барои ҳарорати даромади 523 К, 473 К ва 373 К кам карда шуд.Дар 6917 сония ҳарорати ибтидоии ГТФ 373 К, консентратсияи гидроген дар реактор 90% аст.Инро метавон тавассути интиқоли гармидиҳии конвективӣ байни қабати MG ва HCS шарҳ дод.Ҳарорати пасти HTF паҳншавии гармиро зиёд мекунад ва боиси зиёд шудани гирифтани гидроген мегардад.Дар байни ҳамаи параметрҳои корӣ, беҳтар кардани кори реактори MH-SCHE тавассути баланд бардоштани ҳарорати вуруди HTF усули мувофиқтарин буд, зеро вақти анҷоми раванди азхудкунӣ камтар аз 7000 с буд, дар ҳоле ки кӯтоҳтарин вақти азхудкунии усулҳои дигар бештар буд. аз 10000 с.Контурҳои консентратсияи гидроген барои ҳароратҳои гуногуни ибтидоии GTP барои 7000 с пешниҳод карда мешаванд.
Ин тадқиқот бори аввал як ивазкунандаи гармии нави нимсилиндрӣ, ки ба агрегати нигоҳдории гидриди металлӣ ворид карда шудааст, пешниҳод мекунад.Қобилияти системаи пешниҳодшуда барои азхудкунии гидроген бо конфигуратсияҳои гуногуни гармидиҳӣ тафтиш карда шуд.Таъсири параметрҳои корӣ ба мубодилаи гармии байни қабати гидриди металлӣ ва моеъи хунуккунӣ барои дарёфти шароитҳои оптималии нигоҳ доштани гидридҳои металлӣ бо истифода аз гармкунаки нав санҷида шуд.Натиҷаҳои асосии ин тадқиқот ба таври зерин ҷамъбаст карда мешаванд:
Бо гармии ивазкунандаи нимсилиндрӣ, кори интиқоли гармӣ беҳтар карда мешавад, зеро он дар реактори қабати магний тақсимоти гармии якхела дорад, ки дар натиҷа суръати азхудкунии гидроген беҳтар мешавад.Дар сурати бетағйир мондани ҳаҷми найчаи гармидиҳӣ ва гидриди металлӣ, вақти реаксияи азхудкунӣ нисбат ба гармидиҳандаи муқаррарии печдор 59% кам мешавад.
Вақти фиристодан: январ-15-2023