Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik.CSS laguntza mugatua duen arakatzailearen bertsioa erabiltzen ari zara.Esperientzia onena lortzeko, eguneratutako arakatzailea erabiltzea gomendatzen dugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desgaitzea).Horrez gain, etengabeko laguntza bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScript gabe erakusten dugu.
Hiru diapositibako karrusel bat bistaratzen du aldi berean.Erabili Aurrekoa eta Hurrengoa botoiak aldi berean hiru diapositibatik mugitzeko, edo erabili amaierako graduatzaile-botoiak hiru diapositibatik aldi berean mugitzeko.
Hidruro metalikoak (MH) hidrogenoa biltegiratzeko material talde egokienetako bat bezala aitortzen dira, hidrogenoa biltegiratzeko ahalmen handiagatik, funtzionamendu-presio baxuagatik eta segurtasun handiagatik.Hala ere, hidrogenoa hartzeko zinetika geldoak biltegiratzeko errendimendua asko murrizten du.MH biltegitik beroa bizkorrago kentzeak eginkizun garrantzitsua izan dezake hidrogenoa hartzeko tasa handitzeko, biltegiratze-errendimendua hobetzea eraginez.Ildo horretatik, ikerketa honek bero-transferentziaren ezaugarriak hobetzea izan du helburu, MH biltegiratze-sistemaren hidrogenoa hartzeko tasan positiboki eragiteko.Bobina erdi-zilindriko berria hidrogenoa biltegiratzeko garatu eta optimizatu zen eta barne-aire-bero-trukagailu (HTF) gisa sartu zen.Pasu-tamaina desberdinetan oinarrituta, bero-trukagailuaren konfigurazio berriaren eragina aztertzen da eta ohiko bobina helikoidalearen geometriarekin alderatzen da.Gainera, MG eta GTP biltegiratzeko parametro operatiboak zenbakiz aztertu ziren balio optimoak lortzeko.Zenbakizko simulaziorako, ANSYS Fluent 2020 R2 erabiltzen da.Ikerketa honen emaitzek erakusten dute MH biltegiratze depositu baten errendimendua nabarmen hobetu daitekeela bobina erdi zilindrikoko bero-trukagailu bat (SCHE) erabiliz.Ohiko bobina espiral bero-trukagailuekin alderatuta, hidrogenoaren xurgapenaren iraupena % 59 murrizten da.SCHE bobinen arteko distantziarik txikienak xurgapen-denbora % 61 murriztea eragin zuen.SHE erabiliz MG biltegiratzeko funtzionamendu-parametroei dagokienez, aukeratutako parametro guztiek hobekuntza nabarmena dakar hidrogenoa xurgatzeko prozesuan, batez ere HTSaren sarrerako tenperatura.
Erregai fosiletan oinarritutako energiatik energia berriztagarrietarako trantsizio globala dago.Energia berriztagarri askok energia modu dinamikoan ematen dutenez, energia biltegiratzea beharrezkoa da karga orekatzeko.Hidrogenoan oinarritutako energia biltegiratzeak arreta handia erakarri du horretarako, batez ere hidrogenoa erregai alternatibo "berde" eta energia-eramaile gisa erabil daitekeelako bere propietateak eta eramangarritasunagatik.Horrez gain, hidrogenoak energia-eduki handiagoa eskaintzen du masa-unitateko erregai fosilekin alderatuta2.Hidrogenoaren energia biltegiratzeko lau mota nagusi daude: gas konprimitua, lurpeko biltegiratzea, likidoa eta solidoa.Hidrogeno konprimitua da erregai-pilen ibilgailuetan erabiltzen den mota nagusia, hala nola autobusak eta orga jasotzaileak.Dena den, biltegiratze honek hidrogeno-dentsitate txikia ematen du (0,089 kg/m3 gutxi gorabehera) eta funtzionamendu-presio altuarekin lotutako segurtasun arazoak ditu3.Giro-tenperatura eta presio baxuko bihurtze-prozesu batean oinarrituta, biltegiratze likidoak hidrogenoa likido moduan gordeko du.Hala ere, likidotzean, energiaren %40 inguru galtzen da.Gainera, jakina da teknologia honek energia eta lan intentsiboagoa duela egoera solidoko biltegiratze teknologiekin alderatuta4.Solidoen biltegiratzea hidrogenoaren ekonomiarako aukera bideragarria da, hidrogenoa metatzen baitu hidrogenoa material solidoetan xurgapenaren bidez sartuz eta hidrogenoa desortzio bidez askatuz.Metal hidruroa (MH), material solidoen biltegiratze-teknologia bat da, azkenaldian interesatzen da erregai-pilen aplikazioetan, hidrogeno-ahalmen handiagatik, funtzionamendu-presio baxuagatik eta likido biltegiratzearekin alderatuta kostu baxuagatik, eta aplikazio finko eta mugikorretarako egokia da6,7. Gainera, MH materialek segurtasun propietateak ere eskaintzen dituzte, hala nola, edukiera handiko biltegiratze eraginkorra8.Hala ere, bada MGren produktibitatea mugatzen duen arazo bat: MG erreaktorearen eroankortasun termiko baxuak hidrogenoaren xurgapena eta desortzioa motela dakar.
Erreakzio exotermiko eta endotermikoetan bero-transferentzia egokia da MH erreaktoreen errendimendua hobetzeko gakoa.Hidrogenoa kargatzeko prozesurako, sortutako beroa erreaktoretik kendu behar da, hidrogenoa kargatzeko fluxua nahi den abiaduran kontrolatzeko, biltegiratze ahalmen handienarekin.Horren ordez, beroa behar da isurtzean hidrogenoaren bilakaera-tasa handitzeko.Bero eta masa transferentziaren errendimendua hobetzeko, ikertzaile askok diseinua eta optimizazioa aztertu dituzte hainbat faktoretan oinarrituta, hala nola funtzionamendu-parametroak, MG egitura eta MG11 optimizazioa.MG optimizazioa eroankortasun termiko handiko materialak gehituz egin daiteke, hala nola apar metalak MG geruzetan 12,13.Horrela, eroankortasun termiko eraginkorra 0,1etik 2 W/mK10-ra igo daiteke.Hala ere, material solidoak gehitzeak MN erreaktorearen potentzia nabarmen murrizten du.Funtzionamendu-parametroei dagokienez, hobekuntzak lor daitezke MG geruzaren eta hozgarriaren (HTF) hasierako funtzionamendu-baldintzak optimizatuz.MGren egitura optimizatu daiteke erreaktorearen geometria eta bero-trukagailuaren diseinua dela eta.MH erreaktorearen bero-trukagailuaren konfigurazioari dagokionez, metodoak bi motatan bana daitezke.MO geruzan barneko bero-trukagailuak eta MO geruza estaltzen duten kanpoko bero-trukagailuak dira, hala nola hegatsak, hozte-jaka eta ur-bainuak.Kanpoko bero-trukagailuari dagokionez, Kaplan16k MH erreaktorearen funtzionamendua aztertu du, hozteko ura jaka gisa erabiliz, erreaktorearen barruko tenperatura murrizteko.Emaitzak 22 biribil-hegats erreaktore batekin eta konbekzio naturalez hoztutako beste erreaktore batekin alderatu ziren.Hozte-jaka bat egoteak MH-ren tenperatura nabarmen murrizten duela adierazten dute, horrela xurgapen-tasa handituz.Patil eta Gopal17-ek ur-jacketdun MH erreaktoreari egindako zenbakizko ikerketek erakutsi dute hidrogeno-hornikuntzaren presioa eta HTF tenperatura hidrogenoaren harrapaketa eta desortzio-tasa eragiten duten funtsezko parametroak direla.
Bero-transferentzia-eremua handitzea MH-n integratutako hegats eta bero-trukagailuak gehituz gakoa da bero- eta masa-transferentzia-errendimendua hobetzeko eta, beraz, MH18-ren biltegiratze-errendimendua.Barneko bero-trukagailuaren hainbat konfigurazio (hodi zuzena eta bobina espiral) diseinatu dira MH19,20,21,22,23,24,25,26 erreaktorean hozgarria zirkulatzeko.Barneko bero-trukagailu bat erabiliz, hozte- edo berotze-likidoak MH erreaktorearen barruko bero lokala transferituko du hidrogenoa xurgatzeko prozesuan.Raju-k eta Kumar-ek [27] hainbat hodi zuzen erabili zituzten bero-trukagailu gisa MGren errendimendua hobetzeko.Haien emaitzek erakutsi zuten xurgapen-denborak murrizten zirela hodi zuzenak bero-trukagailu gisa erabiltzen zirenean.Gainera, hodi zuzenak erabiltzeak hidrogenoa desortzio-denbora laburtzen du28.Hozte-fluxu handiagoak hidrogenoa kargatzeko eta deskargatzeko abiadura handitzen du29.Hala ere, hozte-hodi kopurua handitzeak eragin positiboa du MH-ren errendimenduan, hozte-fluxuaren tasan baino30,31.Raju et al.32 LaMi4.7Al0.3 erabili zuten MH material gisa, erreaktoreetako hodi anitzeko bero-trukagailuen errendimendua aztertzeko.Funtzionamendu-parametroek xurgatze-prozesuan eragin handia izan dutela jakinarazi dute, batez ere elikadura-presioan eta, ondoren, HTF-ren emaria.Hala ere, xurgapen-tenperatura ez da hain kritikoa izan.
MH erreaktorearen errendimendua gehiago hobetzen da bobina espiralaren bero-trukagailu bat erabiliz, bero-transferentzia hobetu delako hodi zuzenekin alderatuta.Hau da, bigarren zikloak erreaktoretik beroa hobeto kentzen duelako25.Horrez gain, hodi kiribilek azalera handia ematen dute MH geruzatik hozgarrira beroa transferitzeko.Metodo hau erreaktorearen barruan sartzen denean, bero-trukerako hodien banaketa ere uniformeagoa da33.Wang et al.34-k hidrogenoa hartzearen iraupenaren eragina aztertu zuen MH erreaktore bati bobina helikoidala gehituz.Haien emaitzek erakusten dute hozgarriaren bero-transferentzia-koefizientea handitzen den heinean, xurgapen-denbora gutxitzen dela.Wu et al.25-ek Mg2Ni oinarritutako MH erreaktoreen eta bobina harildutako bero-trukagailuen errendimendua ikertu du.Haien zenbakizko ikerketek erreakzio denboraren murrizketa erakutsi dute.MN erreaktorean bero-transferentzia-mekanismoaren hobekuntza torloju-pasa eta torloju-pasa proportzio txikiagoan eta dimentsiorik gabeko torloju-pasa batean oinarritzen da.Mellouli et al.21-ek egindako ikerketa esperimental batek bobina harilkatua barneko bero-trukagailu gisa erabiliz erakutsi zuen HTF hasierako tenperaturak eragin handia duela hidrogenoa hartzeko eta desortzio-denbora hobetzeko.Hainbat ikerketatan barne-trukagailu desberdinen konbinazioak egin dira.Eisapur et al.35ek hidrogenoaren biltegiratzea aztertu zuten, itzulerako hodi zentrala duen bobina espiral baten bero-trukagailua erabiliz, hidrogenoa xurgatzeko prozesua hobetzeko.Haien emaitzek erakutsi zuten hodi espiralak eta itzulera zentralak hozgarriaren eta MGren arteko bero-transferentzia nabarmen hobetzen dutela.Hodi espiralaren altuera txikiagoa eta diametro handiagoak beroaren eta masa-transferentzia-tasa handitzen du.Ardahaie et al.36k hodi espiral lauak erabili zituzten bero-trukagailu gisa, erreaktorearen barruko bero-transferentzia hobetzeko.Jakinarazi dutenez, xurgapenaren iraupena murriztu egin da laututako tutu espiral planoen kopurua handituz.Hainbat ikerketatan barne-trukagailu desberdinen konbinazioak egin dira.Dhau et al.37-k MH-ren errendimendua hobetu zuen haribildutako bero-trukagailu eta hegatsak erabiliz.Haien emaitzek erakusten dute metodo honek hidrogenoa betetzeko denbora 2 faktore murrizten duela hegatsik gabeko kasuarekin alderatuta.Hegats eraztunak hozte hodiekin konbinatzen dira eta MN erreaktorean sartzen dira.Ikerketa honen emaitzek erakusten dute metodo konbinatu honek hegatsik gabeko MH erreaktorearekin alderatuta bero-transferentzia uniformeagoa ematen duela.Hala ere, bero-trukagailu desberdinak konbinatzeak MH erreaktorearen pisuan eta bolumenean eragin negatiboa izango du.Wu et al.18 bero-trukagailuen konfigurazio desberdinak alderatu zituzten.Horien artean hodi zuzenak, hegatsak eta espiral bobinak daude.Egileek diote espiral bobinak hobekuntzarik onenak ematen dituztela bero eta masa transferentzian.Horrez gain, hodi zuzenekin, hodi harilduekin eta hodi kiribilduekin konbinatutako hodi zuzenekin alderatuta, bobina bikoitzak eragin hobea dute bero-transferentzia hobetzeko.Sekhar et al-en ikerketa batek.40-k erakutsi zuen hidrogenoaren hartzearen antzeko hobekuntza bat lortu zela barneko bero-trukagailu gisa bobina espiral bat eta kanpoko hozte-jaka hegats bat erabiliz.
Goian aipatutako adibideetatik, espiral bobinak barneko bero-trukagailu gisa erabiltzeak bero- eta masa-transferentzia hobekuntza hobeak eskaintzen ditu beste bero-trukagailu batzuek baino, batez ere hodi eta hegats zuzenak.Hori dela eta, ikerketa honen helburua espiral bobina gehiago garatzea izan da, bero transferentziaren errendimendua hobetzeko.Lehen aldiz, bobina erdi-zilindriko berri bat garatu da MH biltegiratze helikoide konbentzionalean oinarrituta.Azterketa honek hidrogenoa biltegiratzeko errendimendua hobetzea espero da, bero-trukagailuaren diseinu berri bat kontuan hartuta, MH ohearen eta HTF hodien bolumen konstante batek eskaintzen duen bero-transferentzia-gunearen diseinu hobea duena.Ondoren, bero-trukagailu berri honen biltegiratze-errendimendua bobina espiral konbentzionaleko bero-trukagailuekin alderatu zen, bobina-pasa desberdinetan oinarrituta.Dauden literaturaren arabera, funtzionamendu-baldintzak eta bobinen tarteak dira MH erreaktoreen errendimenduan eragiten duten faktore nagusiak.Bero-trukagailu berri honen diseinua optimizatzeko, bobinaren tarteak hidrogenoa hartzeko denboran eta MH bolumenean duen eragina ikertu da.Horrez gain, bobina hemi-zilindriko berrien eta funtzionamendu-baldintzen arteko erlazioa ulertzeko, ikerketa honen bigarren helburu bat erreaktorearen ezaugarriak funtzionamendu-parametro-tarte desberdinen arabera aztertzea eta funtzionamendu bakoitzerako balio egokiak zehaztea izan zen. Modu.parametroa.
Ikerketa honetan hidrogenoaren energia biltegiratzeko gailuaren errendimendua ikertzen da bero-trukagailuaren bi konfiguraziotan oinarrituta (hodi espiralak 1etik 3ra bitarteko kasuetan eta hodi erdi zilindrikoak 4.etik 6. kasuetan barne) eta funtzionamendu-parametroen sentsibilitate-analisian oinarrituta.MH erreaktorearen funtzionagarritasuna probatu zen lehen aldiz bero-trukagailu gisa hodi espiral bat erabiliz.Bai hozte-olio hodia eta MH erreaktorearen ontzia altzairu herdoilgaitzez eginda daude.Kontuan izan behar da MG erreaktorearen dimentsioak eta GTF hodien diametroa konstanteak izan zirela kasu guztietan, eta GTFren urratsen tamainak aldatu egiten ziren bitartean.Atal honetan HTF bobinen tonuaren tamainaren eragina aztertzen da.Erreaktorearen altuera eta kanpoko diametroa 110 mm eta 156 mm-koak ziren, hurrenez hurren.Bero-eroaleko olio hodiaren diametroa 6 mm-tan ezartzen da.Ikusi Atal osagarria MH erreaktorearen zirkuitu-diagramari buruzko xehetasunak hodi espiralekin eta bi hodi erdi-zilindrikoekin.
irudian.1a MH hodi espiral erreaktorea eta bere dimentsioak erakusten ditu.Parametro geometriko guztiak taulan ematen dira.1. Helizearen bolumen osoa eta ZGaren bolumena 100 cm3 eta 2000 cm3 dira gutxi gorabehera, hurrenez hurren.MH erreaktore honetatik, HTF formako airea MH erreaktore porotsuan sartzen zen behetik hodi espiral baten bidez, eta hidrogenoa sartzen zen erreaktorearen goiko gainazaletik.
Hidruro metalikoko erreaktoreetarako hautatutako geometrien karakterizazioa.a) bero-trukagailu espiral-tubular batekin, b) bero-trukagailu tubular erdi-zilindriko batekin.
Bigarren zatian MH erreaktorearen funtzionamendua aztertzen da hodi erdi-zilindriko batean oinarrituta, bero-trukagailu gisa.irudian.1b MN erreaktorea bi hodi erdi-zilindriko dituena eta haien dimentsioak erakusten ditu.1. taulan hodi erdi zilindrikoen parametro geometriko guztiak zerrendatzen dira, konstante mantentzen direnak, haien arteko distantzia izan ezik.Kontuan izan behar da 4. kasuko hodi erdi zilindrikoa HTF hodiaren eta MH aleazio bolumen konstante batekin diseinatu zela hodi harilkatuan (3. aukera).pikuari dagokionez.1b, airea ere sartu zen bi HTF hodi erdi zilindrikoen hondotik, eta hidrogenoa MH erreaktorearen kontrako noranzkotik sartu zen.
Bero-trukagailuaren diseinu berria dela eta, atal honen helburua MH erreaktorearen funtzionamendu-parametroetarako hasierako balio egokiak zehaztea da SCHErekin batera.Kasu guztietan, airea hozgarri gisa erabiltzen zen erreaktoreari beroa kentzeko.Bero-transferentzia-olioen artean, airea eta ura MH erreaktoreetarako bero-transferentzia-olio gisa aukeratzen dira normalean, kostu baxuagatik eta ingurumen-inpaktu txikiagatik.Magnesioan oinarritutako aleazioen funtzionamendu-tenperatura-tarte altua dela eta, airea aukeratu da ikerketa honetan hozgarri gisa.Horrez gain, beste metal likido eta gatz urtuak baino fluxu-ezaugarri hobeak ditu41.2. taulak 573 K-ko airearen propietateak zerrendatzen ditu. Atal honetako sentsibilitatea aztertzeko, MH-SCHE errendimendu-aukeren konfigurazio onenak soilik aplikatzen dira (4tik 6ra bitarteko kasuetan).Atal honetako estimazioak funtzionamendu-parametro ezberdinetan oinarritzen dira, besteak beste, MH erreaktorearen hasierako tenperatura, hidrogenoa kargatzeko presioa, HTF sarrerako tenperatura eta HTF tasa aldatuz kalkulatutako Reynolds zenbakia.3. taulak sentsibilitatearen analisirako erabiltzen diren funtzionamendu-parametro guztiak biltzen ditu.
Atal honetan hidrogenoa xurgatzeko, turbulentziaren eta hozgarrien bero-transferentziarako beharrezkoak diren kontrol-ekuazio guztiak deskribatzen dira.
Hidrogenoa hartzeko erreakzioaren soluzioa errazteko, honako hipotesi hauek egin eta ematen dira;
Xurgatzean, hidrogenoaren eta metal hidruroen propietate termofisikoak konstanteak dira.
Hidrogenoa gas idealtzat hartzen da, beraz, tokiko oreka termiko baldintzak43,44 hartzen dira kontuan.
non \({L}_{gasa}\) deposituaren erradioa den eta \({L}_{beroa}\) deposituaren altuera axiala den.N 0,0146 baino txikiagoa denean, deposituko hidrogeno-fluxua ez ikusi egin daiteke simulazioan, errore handirik gabe.Gaur egungo ikerketen arabera, N 0,1 baino askoz txikiagoa da.Beraz, presio-gradientearen efektua alde batera utzi daiteke.
Erreaktorearen hormak ondo isolatuta zeuden kasu guztietan.Beraz, ez dago bero-trukerik 47 erreaktorearen eta ingurunearen artean.
Jakina da Mg-oinarritutako aleazioek hidrogenazio-ezaugarri onak dituztela eta hidrogenoa biltegiratzeko ahalmen handia dutela %7,6 pisura arte.Egoera solidoko hidrogenoa biltegiratzeko aplikazioei dagokienez, aleazio hauek material arin gisa ere ezagutzen dira.Horrez gain, beroarekiko erresistentzia bikaina eta prozesagarritasun ona dute8.Mg-oinarritutako aleazio batzuen artean, Mg2Ni-n oinarritutako MgNi aleazioa MH biltegiratzeko aukerarik aproposenetako bat da, %6 pisura arteko hidrogenoa biltegiratzeko ahalmenagatik.Mg2Ni aleazioek adsortzio eta desortzio zinetika azkarragoak eskaintzen dituzte MgH48 aleazioarekin alderatuta.Hori dela eta, Mg2Ni aukeratu da ikerketa honetan hidruro metalikoaren material gisa.
Energia-ekuazioa 25 gisa adierazten da hidrogenoaren eta Mg2Ni hidruroaren arteko bero-balantzean oinarrituta:
X gainazalean xurgatzen den hidrogeno kantitatea da, unitatea \(pisua\%\) da, \(\frac{dX}{dt}\) ekuazio zinetikotik kalkulatuta, xurgapenean honela49:
non \({C}_{a}\) erreakzio-abiadura den eta \({E}_{a}\) aktibazio-energia den.\({P}_{a,eq}\) hidruro metalikoaren erreaktorearen barneko oreka-presioa da xurgapen-prozesuan zehar, van't Hoff-en ekuazioak honela emana25:
Non \({P}_{erref}\) 0,1 MPa-ko erreferentzia-presioa den.\(\Delta H\) eta \(\Delta S\) erreakzioaren entalpia eta entropia dira, hurrenez hurren.Mg2Ni eta hidrogeno aleazioen propietateak taulan aurkezten dira.4. Zerrenda izendatua atal osagarrian aurki daiteke.
Fluido-fluxua nahasitzat jotzen da bere abiadura eta Reynolds zenbakia (Re) 78,75 ms-1 eta 14000 direlako, hurrenez hurren.Ikerketa honetan, lor daitekeen k-ε turbulentzia-eredu bat aukeratu zen.Kontuan izan da metodo honek zehaztasun handiagoa ematen duela beste k-ε metodoekin alderatuta, eta RNG k-ε50,51 metodoek baino konputazio denbora gutxiago behar dutela ere.Ikusi Atal osagarria bero-transferentziako fluidoen oinarrizko ekuazioei buruzko xehetasunak lortzeko.
Hasieran, MN erreaktorearen tenperatura-erregimena uniformea zen, eta batez besteko hidrogeno-kontzentrazioa 0,043koa zen.MH erreaktorearen kanpoko muga ondo isolatuta dagoela suposatzen da.Magnesioan oinarritutako aleazioek normalean erreakzio-tenperatura altuak behar dituzte hidrogenoa gordetzeko eta askatzeko erreaktorean.Mg2Ni aleazioak 523-603 K-ko tenperatura-tartea behar du xurgapen maximorako eta 573-603 K-ko tenperatura-tartea behar du erabateko desortziorako52.Hala ere, Muthukumar et al.53ren ikerketa esperimentalek erakutsi zuten hidrogenoa biltegiratzeko Mg2Ni-ren biltegiratze-ahalmen maximoa 573 K-ko funtzionamendu-tenperaturan lor daitekeela, bere ahalmen teorikoari dagokiona.Beraz, MN erreaktorearen hasierako tenperatura 573 K-ko tenperatura aukeratu da ikerketa honetan.
Sortu sare-tamaina desberdinak baliozkotzeko eta emaitza fidagarriak lortzeko.irudian.2. irudiak hidrogenoa xurgatzeko prozesuan lau elementu ezberdinetatik hautatutako tokietan batez besteko tenperatura erakusten du.Aipatzekoa da konfigurazio bakoitzeko kasu bakarra hautatzen dela sarearen independentzia probatzeko antzeko geometria dela eta.Beste kasu batzuetan saretzeko metodo bera aplikatzen da.Hori dela eta, aukeratu 1. aukera hodi espiralarentzat eta 4. aukera hodi erdi zilindrikoarentzat.irudian.2a, b erreaktorearen batez besteko tenperatura erakusten du 1 eta 4 aukeretarako, hurrenez hurren.Aukeratutako hiru kokalekuek erreaktorearen goiko, erdiko eta beheko ohearen tenperaturaren sestrak adierazten dituzte.Hautatutako kokapenetako tenperatura-inguruetan oinarrituta, batez besteko tenperatura egonkor bihurtzen da eta aldaketa txikia erakusten du 428.891 eta 430.599 elementu-zenbakietan 1 eta 4 kasuetarako, hurrenez hurren.Hori dela eta, sareta-tamaina hauek kalkulu konputazional gehiago egiteko aukeratu ziren.Bi kasuetarako hidrogenoa xurgatzeko prozesurako ohearen batez besteko tenperaturari buruzko informazio xehatua gelaxka-tamaina ezberdinetarako eta ondoz ondoko sare finduetarako atal osagarrian ematen da.
Hidrogenoa xurgatzeko prozesuko zenbait puntutan ohantzearen batez besteko tenperatura, sare-zenbaki desberdinak dituen metal hidruro erreaktore batean.(a) Batez besteko tenperatura 1. kasurako hautatutako tokietan eta (b) Batez besteko tenperatura 4. kasurako hautatutako tokietan.
Ikerketa honetan Mg-n oinarritutako metal hidruro erreaktorea Muthukumar et al.53-ren emaitza esperimentaletan oinarrituta probatu da.Haien azterketan, Mg2Ni aleazio bat erabili dute hidrogenoa altzairu herdoilgaitzezko hodietan gordetzeko.Kobrezko hegalak erreaktorearen barruko bero-transferentzia hobetzeko erabiltzen dira.irudian.3a-k xurgapen-prozesuko ohantzearen batez besteko tenperaturaren konparaketa erakusten du azterketa esperimentalaren eta ikerketa honen artean.Esperimentu honetarako aukeratutako funtzionamendu-baldintzak hauek dira: MG hasierako tenperatura 573 K eta sarrerako presioa 2 MPa.irudetatik.3a argi eta garbi ikus daiteke emaitza esperimental hau bat datorrela oraingoarekin geruzaren batez besteko tenperaturari dagokionez.
Ereduaren egiaztapena.(a) Mg2Ni metal hidruro erreaktorearen kode egiaztatzea, egungo azterketa Muthukumar et al.52ren lan esperimentalarekin alderatuz, eta (b) hodi espiral-fluxu nahasiaren ereduaren egiaztapena, egungo azterketa Kumar et al-enarekin alderatuz. .Ikerketa.54.
Turbulentzia-eredua probatzeko, ikerketa honen emaitzak Kumar et al.54-ren emaitza esperimentalekin alderatu dira, aukeratutako turbulentzia-ereduaren zuzentasuna baieztatzeko.Kumar eta lank.54-k hodi-hodiko bero-trukagailu espiral batean fluxu nahasia aztertu zuten.Ura kontrako aldeetatik injektatutako fluido bero eta hotza gisa erabiltzen da.Likidoen tenperatura beroa eta hotza 323 K eta 300 K dira, hurrenez hurren.Reynolds zenbakiak 3100 eta 5700 bitartekoak dira likido beroetarako eta 21.000 eta 35.000 bitarteko likido hotzetan.Dean zenbakiak 550-1000 dira likido beroetarako eta 3600-6000 likido hotzetan.Barneko hodiaren (likido berorako) eta kanpoko hodiaren (likido hotzeko) diametroak 0,0254 m eta 0,0508 m-koak dira, hurrenez hurren.Espiralaren diametroa eta pasua 0,762 m eta 0,100 m-koak dira, hurrenez hurren.irudian.3b-k barne-hodiko hozgarriaren Nusselt eta Dean zenbaki pare batzuen emaitzen esperimentazio eta egungo emaitzen konparaketa erakusten du.Hiru turbulentzia eredu desberdin ezarri ziren eta emaitza esperimentalekin alderatu ziren.irudian ikusten den bezala.3b, lor daitekeen k-ε turbulentzia ereduaren emaitzak bat datoz datu esperimentalekin.Horregatik, ikerketa honetan eredu hau aukeratu da.
Ikerketa honetako zenbakizko simulazioak ANSYS Fluent 2020 R2 erabiliz egin dira.Idatzi Erabiltzaileak Definitutako Funtzioa (UDF) eta erabili energia-ekuazioaren sarrera-termino gisa xurgapen-prozesuaren zinetika kalkulatzeko.PRESTO55 zirkuitua eta PISO56 metodoa presio-abiadura komunikaziorako eta presioa zuzentzeko erabiltzen dira.Hautatu Greene-Gauss gelaxka-oinarri bat gradiente aldakorrarentzat.Momentuaren eta energiaren ekuazioak haize gorako bigarren mailako metodoaren bidez ebazten dira.Erlaxazio azpiko koefizienteei dagokienez, presioa, abiadura eta energia osagaiak 0,5, 0,7 eta 0,7 dira, hurrenez hurren.Horma-funtzio estandarrak HTFri aplikatzen zaizkio turbulentzia-ereduan.
Atal honetan, MH erreaktore baten barne-bero-transferentzia hobetuaren simulazio numerikoen emaitzak aurkezten dira bobina harildutako bero-trukagailu bat (HCHE) eta hidrogenoa xurgatzean bobina helikoidala (SCHE) erabiliz.HTF pitch-ek erreaktorearen ohantzearen tenperaturan eta xurgapenaren iraupenean duen eragina aztertu da.Xurgapen-prozesuaren funtzionamendu-parametro nagusiak aztertu eta aurkezten dira sentikortasunaren analisiaren atalean.
MH erreaktore batean bobin-tarteek bero-transferentzian duten eragina ikertzeko, altuera ezberdineko hiru bero-trukagailu konfigurazio ikertu ziren.15 mm, 12,86 mm eta 10 mm-ko hiru altuera desberdinek 1. gorputza, 2. gorputza eta 3. gorputza izendatzen dituzte, hurrenez hurren.Kontuan izan behar da hodiaren diametroa 6 mm-tan finkatu zela 573 K-ko hasierako tenperaturan eta 1,8 MPa-ko karga-presioan kasu guztietan.irudian.4. irudiak MH geruzan ohantzearen batez besteko tenperatura eta hidrogeno-kontzentrazioa erakusten ditu hidrogenoa xurgatzeko prozesuan zehar 1etik 3ra bitarteko kasuetan. Normalean, hidruro metalikoaren eta hidrogenoaren arteko erreakzioa xurgapen-prozesuarekiko exotermikoa da.Horregatik, ohantzearen tenperatura azkar igotzen da erreaktorean hidrogenoa lehen aldiz sartzen den hasierako momentuaren ondorioz.Ohearen tenperatura handitu egiten da balio maximora iritsi arte eta, gero, pixkanaka-pixkanaka txikiagotu egiten da, beroa hozgarriak eraman ahala, tenperatura baxuagoa baita eta hozte gisa jokatzen du.irudian ikusten den bezala.4a, aurreko azalpena dela eta, geruzaren tenperatura azkar handitzen da eta etengabe jaisten da.Xurgatze-prozesurako hidrogeno-kontzentrazioa MH erreaktorearen ohatze-tenperaturan oinarritzen da normalean.Geruzaren batez besteko tenperatura tenperatura jakin batera jaisten denean, metalezko gainazalak hidrogenoa xurgatzen du.Fisisortzio, kimisortzio, hidrogenoaren difusio eta bere hidruroak erreaktorean eratzearen ondorioz gertatzen da.irudetatik.4b ikus daiteke 3. kasuan hidrogenoaren xurgapen-tasa beste kasu batzuetan baino txikiagoa dela bobinaren bero-trukagailuaren pauso-balio txikiagoa dela eta.Honen ondorioz, hodien luzera orokorra eta bero-transferentzia-eremu handiagoa da HTF hodien kasuan.%90eko batez besteko hidrogeno-kontzentrazioarekin, 1. kasurako xurgapen-denbora 46.276 segundokoa da.1. kasuko xurgapenaren iraupenarekin alderatuta, 2. eta 3. kasuetan xurgapenaren iraupena 724 s eta 1263 s murriztu zen, hurrenez hurren.Atal osagarriak HCHE-MH geruzan hautatutako kokapenetarako tenperatura eta hidrogeno kontzentrazio-inguruak aurkezten ditu.
Bobinen arteko distantziaren eragina geruzaren batez besteko tenperaturan eta hidrogeno-kontzentrazioan.(a) Batez besteko ohantze-tenperatura bobina helikoidaletan, (b) hidrogeno-kontzentrazioa bobina helikoideentzat, (c) ohantze-tenperatura hemi-zilindrikoen batez bestekoa, eta (d) hidrogeno-kontzentrazioa bobina semi-zilindrikoentzat.
MG erreaktorearen bero-transferentziaren ezaugarriak hobetzeko, bi HFC diseinatu ziren MGren bolumen konstante baterako (2000 cm3) eta 3. aukerako bero-trukagailu espiral baterako (100 cm3). 15 mm-ko bobinak 4. kasurako, 12,86 mm-ko 5. kasurako eta 10 mm-ko 6. kasurako. Irudian.4c,d hidrogenoa xurgatzeko prozesuaren batez besteko tenperatura eta kontzentrazioa erakusten dute 573 K-ko hasierako tenperaturan eta 1,8 MPa-ko karga-presioan.4c irudiko geruzaren batez besteko tenperaturaren arabera, 6. kasuan bobinen arteko distantzia txikiagoak tenperatura nabarmen murrizten du beste bi kasuekin alderatuta.6. kasurako, ohearen tenperatura baxuago batek hidrogeno kontzentrazio handiagoa eragiten du (ikus 4d. irudia).4. aldaeraren hidrogenoa hartzeko denbora 19542 s-koa da, hau da, HCH erabiliz 1-3 aldaeretan baino 2 aldiz txikiagoa da.Gainera, 4. kasuarekin alderatuta, xurgapen-denbora ere 378 s eta 1515 s murriztu da distantzia baxuagoko 5 eta 6 kasuetan.Atal osagarriak SCHE-MH geruzan hautatutako kokapenetarako tenperatura eta hidrogeno kontzentrazio-inguruak aurkezten ditu.
Bero-trukagailuaren bi konfigurazioren errendimendua aztertzeko, atal honek aukeratutako hiru tokitan tenperatura-kurbak marraztu eta aurkezten ditu.3. kasuko HCHE duen MH erreaktorea aukeratu zen 4. kasuan SCHE duen MH erreaktorearekin alderatzeko, MH bolumen eta hodi bolumen konstantea dituelako.Konparazio honetarako funtzionamendu baldintzak 573 K-ko hasierako tenperatura eta 1,8 MPa-ko karga-presioa izan ziren.irudian.5a eta 5b 3. eta 4. kasuetan tenperatura-profilen hautatutako hiru posizioak erakusten dituzte, hurrenez hurren.irudian.5c-k tenperatura-profila eta geruzen kontzentrazioa erakusten ditu 20.000 s hidrogenoa hartu ondoren.5c. irudiko 1. lerroaren arabera, 3. eta 4. aukeretako TTFaren inguruko tenperatura jaisten da hoztearen bero-transferentzia konbektiboa dela eta.Horren ondorioz, eremu honen inguruan hidrogeno kontzentrazio handiagoa da.Hala ere, bi SCHE erabiltzeak geruza kontzentrazio handiagoa dakar.4. kasuan HTF eskualdearen inguruan erantzun zinetiko azkarragoak aurkitu ziren. Gainera, %100eko gehienezko kontzentrazioa ere aurkitu zen eskualde honetan.Erreaktorearen erdian kokatutako 2. lerrotik, 4. kasuaren tenperatura 3. kasuaren tenperatura baino nabarmen baxuagoa da leku guztietan, erreaktorearen zentroan izan ezik.Honek 4. kasurako hidrogeno-kontzentrazio maximoa lortzen du erreaktorearen erdigunetik gertu HTFtik urrun dagoen eskualdean izan ezik.Hala ere, 3. kasuaren kontzentrazioa ez zen asko aldatu.GTSaren sarreratik gertu 3. lerroan geruzaren tenperaturan eta kontzentrazioan alde handia ikusi zen.4. kasuan geruzaren tenperatura nabarmen jaitsi zen, eta ondorioz eskualde honetako hidrogeno kontzentraziorik handiena izan zen, 3. kasuan kontzentrazio-lerroa oraindik aldakorra zen bitartean.Hau SCHE bero-transferentziaren azelerazioa dela eta.3. kasuaren eta 4. kasuaren arteko MH geruzaren eta HTF hodiaren batez besteko tenperaturaren konparaketaren xehetasunak eta eztabaida atal osagarrian eskaintzen dira.
Tenperatura-profila eta ohantzearen kontzentrazioa hidruro metalikoaren erreaktoreko leku hautatuetan.(a) 3. kasurako hautatutako kokapenak, (b) 4. kasurako hautatutako kokapenak, eta (c) 3. eta 4. kasuetan hidrogenoa hartzeko prozesurako 20.000 s ondoren hautatutako tokietan tenperatura-profila eta geruzen kontzentrazioa.
irudian.6. irudian ohearen batez besteko tenperatura (ikus 6a. irudia) eta hidrogeno-kontzentrazioa (ikus 6b. irudia) HCH eta SHE-ren xurgapenerako konparaketa bat erakusten da.Irudi honetatik ikus daiteke MG geruzaren tenperatura nabarmen jaisten dela bero-truke-eremua handitzearen ondorioz.Erreaktoreari bero gehiago kentzeak hidrogenoa hartzeko tasa handiagoa dakar.Bero-trukagailuaren bi konfigurazioek bolumen berdinak dituzten arren, HCHE 3. aukera gisa erabiltzearekin alderatuta, SCHEk 4. aukeran oinarritutako hidrogenoa hartzeko denbora nabarmen murriztu zen % 59.Azterketa zehatzago bat egiteko, bero-trukagailuaren bi konfigurazioetarako hidrogeno-kontzentrazioa isoline gisa ageri da 7. Irudian. Irudi honek erakusten du bi kasuetan hidrogenoa HTF sarreraren inguruan behetik xurgatzen hasten dela.HTF eskualdean kontzentrazio handiagoak aurkitu ziren, MH erreaktorearen erdialdean kontzentrazio baxuagoak, berriz, bero-trukagailuarekiko distantziagatik.10.000 s igaro ondoren, 4. kasuan hidrogeno-kontzentrazioa 3. kasuan baino nabarmen handiagoa da. 20.000 segundo igaro ondoren, erreaktorearen batez besteko hidrogeno-kontzentrazioa % 90era igo da 4. kasuan, 3. kasuan, % 50eko hidrogenoarekin alderatuta. Hori gerta daiteke. bi SCHE konbinatzearen hozte-ahalmen eraginkor handiagoari, MH geruzaren barruan tenperatura baxuagoa izatearen ondorioz.Ondorioz, presio orekatuago bat erortzen da MG geruzaren barruan, eta horrek hidrogenoaren xurgapen azkarragoa dakar.
3. kasua eta 4. kasua Bi bero-trukagailuen konfigurazioen artean ohantzearen batez besteko tenperatura eta hidrogeno-kontzentrazioa alderatzea.
Hidrogenoa xurgatzeko prozesua hasi eta 500, 2000, 5000, 10000 eta 20000 s-ren ondoren hidrogeno-kontzentrazioa alderatzea 3. eta 4. kasuan.
5. taulak kasu guztietan hidrogenoa hartzearen iraupena laburbiltzen du.Horrez gain, taulak hidrogenoa xurgatzeko denbora ere erakusten du, ehunekotan adierazita.Ehuneko hori 1. kasuaren xurgapen-denboran oinarrituta kalkulatzen da. Taula honen arabera, HCHE erabiltzen duen MH erreaktorearen xurgapen-denbora 45.000 eta 46.000 s ingurukoa da, eta xurgapen-denbora SCHE barne, 18.000 eta 19.000 s ingurukoa.1. kasuarekin alderatuta, 2. kasuan eta 3. kasuan xurgatzeko denbora % 1,6 eta % 2,7 baino ez zen murriztu, hurrenez hurren.HCHEren ordez SCHE erabiltzean, xurgapen-denbora nabarmen murriztu zen 4. kasutik 6. kasura, %58tik %61era.Argi dago MH erreaktoreari SCHE gehitzeak hidrogenoa xurgatzeko prozesua eta MH erreaktorearen errendimendua asko hobetzen dituela.MH erreaktorearen barruan bero-trukagailu bat instalatzeak biltegiratze-ahalmena murrizten badu ere, teknologia honek bero-transferentzian hobekuntza nabarmena ematen du beste teknologiekin alderatuta.Gainera, altuera-balioa gutxitzeak SCHE-ren bolumena handituko du, eta ondorioz, MH-ren bolumena gutxituko da.SCHE bolumen handiena duen 6. kasuan, MH ahalmen bolumetrikoa % 5 baino ez zen murriztu HCHE bolumen baxuena duen 1. kasuan.Gainera, xurgapenean, 6. kasuak errendimendu azkarrago eta hobea erakutsi zuen xurgapen-denbora % 61 murriztuz.Beraz, 6. kasua aukeratu zen sentsibilitate-analisian gehiago ikertzeko.Kontuan izan behar da hidrogenoa hartzeko denbora luzea 2000 cm3 inguruko MH bolumena duen biltegiratze depositu batekin lotuta dagoela.
Erreakzioan zehar funtzionamendu-parametroak baldintza errealetan MH erreaktorearen errendimenduan positiboki edo negatiboki eragiten duten faktore garrantzitsuak dira.Ikerketa honek MH erreaktore baten hasierako funtzionamendu-parametro egokiak zehazteko sentsibilitate-analisi bat hartzen du kontuan SCHErekin konbinatuta, eta atal honetan lau funtzionamendu-parametro nagusiak ikertzen dira 6. kasuan, erreaktorearen konfigurazio optimoan oinarrituta. Funtzionamendu-baldintza guztietarako emaitzak agertzen dira. 8. irudia.
Hidrogeno-kontzentrazioen grafikoa hainbat funtzionamendu-baldintzatan bero-trukagailu bat erabiltzean, bobina erdi-zilindriko batekin.(a) karga-presioa, (b) hasierako ohearen tenperatura, (c) hozgarriaren Reynolds zenbakia eta (d) hozgarriaren sarrerako tenperatura.
573 K-ko hasierako tenperatura konstantean eta 14.000 Reynolds zenbakia duen hozte-fluxuaren arabera, lau karga-presio ezberdin aukeratu ziren: 1,2 MPa, 1,8 MPa, 2,4 MPa eta 3,0 MPa.irudian.8a-k karga-presioak eta SCHEk hidrogeno-kontzentrazioan denboran zehar duten eragina erakusten du.Xurgapen-denbora murrizten da karga-presioa handitzean.1,2 MPa-ko hidrogeno-presioa erabiltzea da hidrogenoa xurgatzeko prozesurako kasurik txarrena, eta xurgapenaren iraupena 26.000 s gainditzen du hidrogenoaren % 90eko xurgapena lortzeko.Hala ere, karga-presio handiagoak xurgapen-denbora % 32-42 murriztu zuen 1,8tik 3.0 MPa-ra.Hau hidrogenoaren hasierako presioa handiagoa dela eta, oreka-presioaren eta aplikatutako presioaren arteko diferentzia handiagoa da.Hori dela eta, horrek hidrogenoa hartzeko zinetikaren bultzatzaile handia sortzen du.Hasierako unean, hidrogeno gasa azkar xurgatzen da orekako presioaren eta aplikatutako presioaren arteko alde handia dela eta57.3.0 MPa-ko karga-presioan, % 18 hidrogenoa azkar metatu zen lehenengo 10 segundoetan.Hidrogenoa erreaktoreen % 90ean biltegiratu zen azken fasean 15460 s.Hala ere, 1,2 eta 1,8 MPa arteko karga-presioan, xurgapen-denbora nabarmen murriztu zen %32an.Beste presio altuago batzuek eragin txikiagoa izan zuten xurgapen-denborak hobetzean.Horregatik, MH-SCHE erreaktorearen karga-presioa 1,8 MPa-koa izatea gomendatzen da.Atal osagarriak 15500 s-ko karga-presio ezberdinetarako hidrogeno-kontzentrazio-inguruak erakusten ditu.
MH erreaktorearen hasierako tenperatura egokia aukeratzea hidrogenoa xurgatzeko prozesuan eragiten duen faktore nagusietako bat da, hidruroa eratzeko erreakzioaren eragilea eragiten baitu.SCHEk MH erreaktorearen hasierako tenperaturan duen eragina aztertzeko, lau tenperatura ezberdin aukeratu ziren 1,8 MPa-ko karga-presio konstantean eta 14.000 HTF-ko Reynolds-ko zenbakian.irudian.8b irudiak hasierako hainbat tenperaturaren konparazioa erakusten du, 473K, 523K, 573K eta 623K barne.Izan ere, tenperatura 230 °C edo 503K58 baino handiagoa denean, Mg2Ni aleazioak hidrogenoa xurgatzeko prozesurako ezaugarri eraginkorrak ditu.Hala ere, hidrogenoa injektatzeko hasierako momentuan, tenperatura azkar igotzen da.Ondorioz, MG geruzaren tenperatura 523 K-tik gorakoa izango da. Beraz, hidruroak sortzea errazten da xurgapen-tasa handitu delako53.irudetatik.8b irudian ikus daiteke hidrogenoa azkarrago xurgatzen dela MB geruzaren hasierako tenperatura jaitsi ahala.Hasierako tenperatura baxuagoa denean oreka-presio baxuagoak gertatzen dira.Zenbat eta handiagoa izan orekako presioaren eta aplikatutako presioaren artean, orduan eta azkarragoa izango da hidrogenoa xurgatzeko prozesua.Hasierako 473 K-ko tenperaturan, hidrogenoa azkar xurgatzen da % 27ra arte lehenengo 18 segundoetan.Horrez gain, xurgapen-denbora ere %11tik %24ra murriztu zen hasierako tenperatura baxuagoan 623 K-ko hasierako tenperaturarekin alderatuta. 473 K-ko hasierako tenperatura baxuenean 15247 s-koa da xurgapen-denbora, hau da, onenaren antzekoa. kasua kargatzeko presioa, ordea, hasierako tenperatura erreaktorearen tenperatura jaitsierak hidrogenoa biltegiratzeko ahalmenaren murrizketa dakar.MN erreaktorearen hasierako tenperaturak gutxienez 503 K53 izan behar du.Gainera, 573 K53ko hasierako tenperaturan, % 3,6 pisuko hidrogenoa biltegiratzeko ahalmen maximoa lor daiteke.Hidrogenoa biltegiratzeko ahalmenari eta xurgapenaren iraupenari dagokionez, 523 eta 573 K arteko tenperaturek denbora %6 baino ez dute laburtzen.Beraz, MH-SCHE erreaktorearen hasierako tenperatura 573 K-ko tenperatura proposatzen da.Hala ere, hasierako tenperaturak xurgatze-prozesuan duen eragina ez zen hain esanguratsua karga-presioarekin alderatuta.Atal osagarriak 15500 s-ko hasierako hainbat tenperaturaren hidrogeno-kontzentrazioen sestrak erakusten ditu.
Emari-abiadura hidrogenazioaren eta deshidrogenazioaren parametro nagusietako bat da, hidrogenazioan eta deshidrogenazioan zehar turbulentzietan eta bero kentzean edo sarreran eragin dezakeelako59.Fluxu-tasa handiek fase nahasia sortuko dute eta fluido-fluxu azkarragoa izango da HTF hoditik zehar.Erreakzio honek bero-transferentzia azkarragoa izango du.HTFrako sarrera-abiadura desberdinak 10.000, 14.000, 18.000 eta 22.000 Reynolds zenbakietan oinarrituta kalkulatzen dira.MG geruzaren hasierako tenperatura 573 K-tan finkatu zen eta karga-presioa 1,8 MPa-n.irudiko emaitzak.8c-k frogatzen du Reynolds zenbaki altuagoa SCHErekin konbinatuta erabiltzeak harrapaketa-tasa handiagoa eragiten duela.Reynolds zenbakia 10.000tik 22.000ra igotzen den heinean, xurgapen-denbora % 28-50 inguru jaisten da.Xurgapen-denbora 22.000 Reynolds zenbaki batean 12.505 segundokoa da, hau da, hasierako hainbat karga-tenperatura eta presiotan baino txikiagoa.GTPrako 12500 s-ko Reynolds-en hainbat zenbakiren hidrogeno-kontzentrazioen sestrak atal osagarrian aurkezten dira.
SCHEren eragina HTFaren hasierako tenperaturan aztertu eta 8d irudian erakusten da.Hasierako MG 573 K-ko tenperaturan eta 1,8 MPa-ko hidrogenoaren karga-presioan, hasierako lau tenperatura aukeratu dira analisi honetarako: 373 K, 473 K, 523 K eta 573 K. 8d-k erakusten du hozgarriaren tenperaturaren beherakada bat. sarreran xurgapen-denbora murriztea dakar.573 K-ko sarrerako tenperatura duen oinarrizko kasuarekin alderatuta, xurgapen-denbora gutxi gorabehera % 20, % 44 eta % 56 murriztu zen 523 K, 473 K eta 373 K-ko sarrerako tenperaturan, hurrenez hurren.6917 s-tan, GTFaren hasierako tenperatura 373 K-koa da, erreaktorean hidrogeno-kontzentrazioa % 90ekoa da.Hau MG geruzaren eta HCSren arteko bero-transferentzia konbektibo hobetuaz azal daiteke.HTF tenperatura baxuagoek beroaren xahupena areagotuko dute eta hidrogenoaren xurgapena areagotuko dute.Funtzionamendu-parametro guztien artean, MH-SCHE erreaktorearen errendimendua hobetzea HTF sarrerako tenperatura handituz metodo egokiena zen, xurgapen-prozesuaren amaiera-denbora 7000 s baino txikiagoa izan baita, beste metodo batzuen xurgapen-denbora laburrena, berriz, handiagoa. 10000 s baino gehiago.Hidrogeno-kontzentrazio-inguruak GTPren hasierako hainbat tenperaturatarako aurkezten dira 7000 s.
Ikerketa honek lehen aldiz aurkezten du metal hidruroaren biltegiratze-unitate batean integratutako bobina erdi zilindrikoko bero-trukagailu berri bat.Proposatutako sistemak hidrogenoa xurgatzeko duen gaitasuna ikertu zen bero-trukagailuaren hainbat konfiguraziorekin.Funtzionamendu-parametroek hidruro metalikoaren geruzaren eta hozgarriaren arteko bero-trukean duten eragina ikertu da, bero-trukagailu berri baten bidez metal hidruroak gordetzeko baldintza egokienak aurkitzeko.Ikerketa honen ondorio nagusiak honela laburbiltzen dira:
Bero-trukagailu erdi-zilindriko batekin, bero-transferentziaren errendimendua hobetzen da, magnesio-geruzako erreaktorean bero-banaketa uniformeagoa duelako, hidrogenoaren xurgapen-tasa hobea lortuz.Bero-truke-hodiaren eta metal-hidruroaren bolumena aldatu gabe geratzen bada, xurgapen-erreakzio-denbora nabarmen murrizten da % 59ko bobina-trukagailu konbentzional batekin alderatuta.
Argitalpenaren ordua: 2023-01-15