Asante kwa kutembelea Nature.com.Unatumia toleo la kivinjari lenye uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Kwa kuongeza, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Huonyesha jukwa la slaidi tatu kwa wakati mmoja.Tumia vitufe vilivyotangulia na Vifuatavyo ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja, au tumia vitufe vya kutelezesha vilivyo mwishoni ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja.
Hidridi za metali (MH) zinatambuliwa kuwa mojawapo ya vikundi vya nyenzo vinavyofaa zaidi kwa hifadhi ya hidrojeni kutokana na uwezo wao mkubwa wa kuhifadhi hidrojeni, shinikizo la chini la uendeshaji na usalama wa juu.Hata hivyo, kinetiki zao za unyakuzi za hidrojeni hupunguza sana utendakazi wa kuhifadhi.Uondoaji wa kasi wa joto kutoka kwa hifadhi ya MH unaweza kuwa na jukumu muhimu katika kuongeza kiwango cha uchukuaji wake wa hidrojeni, na hivyo kusababisha utendakazi bora wa uhifadhi.Katika suala hili, utafiti huu ulikuwa na lengo la kuboresha sifa za uhamisho wa joto ili kuathiri vyema kiwango cha uchukuaji wa hidrojeni ya mfumo wa hifadhi ya MH.Koili mpya ya nusu-cylindrical ilitengenezwa na kuboreshwa kwa mara ya kwanza kwa hifadhi ya hidrojeni na kujumuishwa kama kibadilishaji hewa-kama-joto cha ndani (HTF).Kulingana na ukubwa tofauti wa lami, athari ya usanidi mpya wa kichanganua joto huchanganuliwa na kulinganishwa na jiometri ya kawaida ya koili ya helical.Kwa kuongeza, vigezo vya uendeshaji wa uhifadhi wa MG na GTP vilijifunza kwa nambari ili kupata maadili bora.Kwa simulation ya nambari, ANSYS Fluent 2020 R2 hutumiwa.Matokeo ya utafiti huu yanaonyesha kuwa utendakazi wa tanki la kuhifadhia MH unaweza kuboreshwa kwa kiasi kikubwa kwa kutumia kibadilishaji joto cha nusu-cylindrical coil (SCHE).Ikilinganishwa na kubadilishana joto kwa coil ya kawaida ya ond, muda wa kunyonya hidrojeni hupunguzwa kwa 59%.Umbali mdogo zaidi kati ya koili za SCHE ulisababisha kupunguzwa kwa wakati wa kunyonya kwa 61%.Kuhusu vigezo vya uendeshaji wa uhifadhi wa MG kwa kutumia SHE, vigezo vyote vilivyochaguliwa husababisha uboreshaji mkubwa katika mchakato wa kunyonya hidrojeni, hasa joto kwenye ingizo la HTS.
Kuna mpito wa kimataifa kutoka kwa nishati kulingana na nishati ya mafuta hadi nishati mbadala.Kwa sababu aina nyingi za nishati mbadala hutoa nguvu kwa njia inayobadilika, uhifadhi wa nishati ni muhimu ili kusawazisha mzigo.Hifadhi ya nishati inayotegemea haidrojeni imevutia umakini mkubwa kwa madhumuni haya, haswa kwa sababu hidrojeni inaweza kutumika kama kibebea mbadala cha "kijani" cha mafuta na nishati kutokana na sifa na uwezo wake wa kubebeka.Kwa kuongeza, hidrojeni pia hutoa maudhui ya juu ya nishati kwa kila kitengo ikilinganishwa na mafuta ya mafuta2.Kuna aina nne kuu za uhifadhi wa nishati ya hidrojeni: uhifadhi wa gesi iliyoshinikizwa, uhifadhi wa chini ya ardhi, uhifadhi wa kioevu, na uhifadhi thabiti.Hidrojeni iliyobanwa ndiyo aina kuu inayotumika katika magari ya seli za mafuta kama vile mabasi na forklifts.Hata hivyo, hifadhi hii hutoa msongamano wa chini wa wingi wa hidrojeni (takriban 0.089 kg/m3) na ina masuala ya usalama yanayohusiana na shinikizo la juu la uendeshaji3.Kulingana na mchakato wa uongofu katika halijoto ya chini iliyoko na shinikizo, hifadhi ya kioevu itahifadhi hidrojeni katika hali ya kioevu.Walakini, inapochemshwa, karibu 40% ya nishati hupotea.Zaidi ya hayo, teknolojia hii inajulikana kuwa na nguvu nyingi na nguvu kazi zaidi ikilinganishwa na teknolojia ya hali ya uhifadhi4.Uhifadhi thabiti ni chaguo linalofaa kwa uchumi wa hidrojeni, ambao huhifadhi hidrojeni kwa kujumuisha hidrojeni kwenye nyenzo ngumu kwa njia ya kunyonya na kutoa hidrojeni kwa njia ya kunyonya.Metal hydride (MH), teknolojia thabiti ya kuhifadhi nyenzo, inavutiwa hivi karibuni katika utumiaji wa seli za mafuta kwa sababu ya uwezo wake wa juu wa hidrojeni, shinikizo la chini la kufanya kazi, na gharama ya chini ikilinganishwa na uhifadhi wa kioevu, na inafaa kwa matumizi ya stationary na ya rununu6,7 In. Kwa kuongezea, nyenzo za MH pia hutoa mali ya usalama kama vile uhifadhi mzuri wa uwezo mkubwa8.Hata hivyo, kuna tatizo ambalo linapunguza tija ya MG: conductivity ya chini ya mafuta ya reactor ya MG inaongoza kwa kunyonya polepole na uharibifu wa hidrojeni.
Uhamisho sahihi wa joto wakati wa athari za exothermic na endothermic ndio ufunguo wa kuboresha utendaji wa vinu vya MH.Kwa mchakato wa upakiaji wa hidrojeni, joto linalozalishwa lazima liondolewe kutoka kwa reactor ili kudhibiti mtiririko wa upakiaji wa hidrojeni kwa kiwango kinachohitajika na uwezo wa juu wa kuhifadhi.Badala yake, joto linahitajika ili kuongeza kiwango cha mageuzi ya hidrojeni wakati wa kutokwa.Ili kuboresha utendaji wa uhamishaji joto na wingi, watafiti wengi wamechunguza muundo na uboreshaji kulingana na mambo mengi kama vile vigezo vya uendeshaji, muundo wa MG na uboreshaji wa MG11.Uboreshaji wa MG unaweza kufanywa kwa kuongeza nyenzo za upitishaji joto wa juu kama vile metali za povu kwenye tabaka za MG 12,13.Hivyo, conductivity ya ufanisi ya mafuta inaweza kuongezeka kutoka 0.1 hadi 2 W / mK10.Hata hivyo, kuongezwa kwa nyenzo imara kunapunguza kwa kiasi kikubwa nguvu ya reactor ya MN.Kuhusiana na vigezo vya uendeshaji, maboresho yanaweza kupatikana kwa kuboresha hali ya awali ya uendeshaji wa safu ya MG na baridi (HTF).Muundo wa MG unaweza kuboreshwa kwa sababu ya jiometri ya reactor na muundo wa exchanger ya joto.Kuhusu usanidi wa mchanganyiko wa joto wa Reactor MH, njia zinaweza kugawanywa katika aina mbili.Hivi ni vibadilisha joto vya ndani vilivyojengwa ndani ya safu ya MO na vibadilisha joto vya nje vinavyofunika safu ya MO kama vile mapezi, jaketi za kupoeza na bafu za maji.Kuhusiana na kibadilisha joto cha nje, Kaplan16 alichambua utendakazi wa kinu cha MH, kwa kutumia maji ya kupoeza kama koti ili kupunguza halijoto ndani ya kinu.Matokeo yalilinganishwa na kiyeyeyusha chenye duru 22 na kiyeyeyusha kingine kilichopozwa na upitishaji wa asili.Wanasema kuwa uwepo wa koti ya baridi hupunguza kwa kiasi kikubwa joto la MH, na hivyo kuongeza kiwango cha kunyonya.Uchunguzi wa nambari wa kiyeyeyusha chenye koti la maji la MH na Patil na Gopal17 umeonyesha kuwa shinikizo la usambazaji wa hidrojeni na joto la HTF ni vigezo muhimu vinavyoathiri kiwango cha kunyonya na kuharibika kwa hidrojeni.
Kuongeza eneo la uhamisho wa joto kwa kuongeza mapezi na kubadilishana joto iliyojengwa kwenye MH ni ufunguo wa kuboresha utendaji wa uhamisho wa joto na wingi na hivyo utendaji wa uhifadhi wa MH18.Mipangilio kadhaa ya kibadilisha joto cha ndani (mrija iliyonyooka na koili ya ond) imeundwa ili kusambaza kipozezi kwenye kiyeyusho cha MH19,20,21,22,23,24,25,26.Kwa kutumia kibadilisha joto cha ndani, kioevu cha kupoeza au kupasha joto kitahamisha joto la ndani ndani ya kichezeo cha MH wakati wa mchakato wa utangazaji wa hidrojeni.Raju na Kumar [27] walitumia mirija kadhaa iliyonyooka kama vibadilisha joto ili kuboresha utendakazi wa MG.Matokeo yao yalionyesha kuwa nyakati za kunyonya zilipunguzwa wakati mirija iliyonyooka ilitumika kama vibadilisha joto.Aidha, matumizi ya mirija ya moja kwa moja hupunguza muda wa kuharibika kwa hidrojeni28.Viwango vya juu vya mtiririko wa kupozea huongeza kasi ya kuchaji na kutokwa kwa hidrojeni29.Hata hivyo, kuongeza idadi ya mirija ya kupoeza kuna athari chanya kwenye utendaji wa MH badala ya kiwango cha mtiririko wa kupoeza30,31.Raju et al.32 walitumia LaMi4.7Al0.3 kama nyenzo ya MH kusoma utendakazi wa vibadilisha joto vingi kwenye viyeyusho.Waliripoti kuwa vigezo vya uendeshaji vilikuwa na athari kubwa katika mchakato wa kunyonya, hasa shinikizo la malisho na kisha kiwango cha mtiririko wa HTF.Walakini, halijoto ya kunyonya iligeuka kuwa muhimu sana.
Utendaji wa reactor ya MH inaboreshwa zaidi na matumizi ya mchanganyiko wa joto wa coil kutokana na uhamishaji wake wa joto ulioboreshwa ikilinganishwa na mirija iliyonyooka.Hii ni kwa sababu mzunguko wa pili unaweza kuondoa joto bora kutoka kwa reactor25.Kwa kuongeza, zilizopo za ond hutoa eneo kubwa la uso kwa uhamisho wa joto kutoka safu ya MH hadi kwenye baridi.Wakati njia hii inapoanzishwa ndani ya reactor, usambazaji wa zilizopo za kubadilishana joto pia ni sare zaidi33.Wang na wengine.34 ilisoma athari ya muda wa kunyonya hidrojeni kwa kuongeza coil ya helical kwa reactor ya MH.Matokeo yao yanaonyesha kuwa kadiri mgawo wa uhamishaji joto wa kipozezi unavyoongezeka, muda wa kunyonya hupungua.Wu et al.25 ilichunguza utendakazi wa viyeyusho vya Mg2Ni vya MH na vibadilisha joto vya coil vilivyoviringishwa.Masomo yao ya nambari yameonyesha kupunguzwa kwa wakati wa majibu.Uboreshaji wa utaratibu wa uhamishaji joto katika kinu cha MN unatokana na uwiano mdogo wa lami ya skrubu hadi skrubu ya lami na skrubu isiyo na kipimo.Utafiti wa majaribio wa Mellouli et al.21 kwa kutumia koili iliyoviringishwa kama kibadilisha joto cha ndani ulionyesha kuwa halijoto ya kuanza kwa HTF ina athari kubwa katika kuboresha uchukuaji wa hidrojeni na wakati wa kuyeyusha.Mchanganyiko wa mchanganyiko tofauti wa joto wa ndani umefanywa katika tafiti kadhaa.Eisapur et al.35 ilisoma uhifadhi wa hidrojeni kwa kutumia kibadilisha joto cha coil ond na bomba kuu la kurudi ili kuboresha mchakato wa kunyonya hidrojeni.Matokeo yao yalionyesha kuwa bomba la ond na bomba la kati la kurudi huboresha kwa kiasi kikubwa uhamishaji wa joto kati ya kupoeza na MG.Lami ndogo na kipenyo kikubwa cha tube ya ond huongeza kasi ya joto na uhamisho wa wingi.Ardahaie na wenzake.36 ilitumia mirija ya ond bapa kama vibadilisha joto ili kuboresha uhamishaji wa joto ndani ya kinu.Waliripoti kwamba muda wa kunyonya ulipunguzwa kwa kuongeza idadi ya ndege za bomba la ond.Mchanganyiko wa mchanganyiko tofauti wa joto wa ndani umefanywa katika tafiti kadhaa.Dhau et al.37 iliboresha utendakazi wa MH kwa kutumia kibadilisha joto cha coil na mapezi.Matokeo yao yanaonyesha kuwa njia hii inapunguza muda wa kujaza hidrojeni kwa sababu ya 2 ikilinganishwa na kesi bila mapezi.Mapezi ya annular yanajumuishwa na mirija ya kupoeza na kujengwa kwenye kinu cha MN.Matokeo ya utafiti huu yanaonyesha kuwa njia hii iliyojumuishwa hutoa uhamishaji wa joto sare zaidi ikilinganishwa na kinu cha MH bila mapezi.Hata hivyo, kuchanganya mchanganyiko tofauti wa joto kutaathiri vibaya uzito na kiasi cha reactor ya MH.Wu et al.18 alilinganisha usanidi tofauti wa kibadilisha joto.Hizi ni pamoja na zilizopo moja kwa moja, mapezi na coils ya ond.Waandishi wanaripoti kwamba coils ya ond hutoa uboreshaji bora katika uhamisho wa joto na wingi.Kwa kuongezea, ikilinganishwa na mirija iliyonyooka, mirija iliyojikunja, na mirija iliyonyooka pamoja na mirija iliyojikunja, coil mbili zina athari bora katika kuboresha uhamishaji wa joto.Utafiti wa Sekhar et al.40 ilionyesha kuwa uboreshaji sawa wa uchukuaji wa hidrojeni ulipatikana kwa kutumia koili ya ond kama kibadilisha joto cha ndani na koti ya kupoeza ya nje iliyo na laini.
Kati ya mifano iliyotajwa hapo juu, utumiaji wa coil za ond kama vibadilishaji joto vya ndani hutoa uboreshaji bora wa uhamishaji wa joto na uhamishaji wa wingi kuliko wabadilishaji wengine wa joto, haswa mirija iliyonyooka na mapezi.Kwa hiyo, lengo la utafiti huu lilikuwa kuendeleza zaidi coil ya ond ili kuboresha utendaji wa uhamisho wa joto.Kwa mara ya kwanza, coil mpya ya nusu-cylindrical imetengenezwa kulingana na coil ya kawaida ya kuhifadhi MH ya helical.Utafiti huu unatarajiwa kuboresha utendaji wa hifadhi ya hidrojeni kwa kuzingatia muundo mpya wa kibadilisha joto na mpangilio bora wa eneo la uhamishaji joto unaotolewa na kiasi kisichobadilika cha kitanda cha MH na mirija ya HTF.Utendaji wa uhifadhi wa kibadilisha joto hiki kipya ulilinganishwa na vibadilisha joto vya kawaida vya ond kulingana na lami tofauti za coil.Kwa mujibu wa maandiko yaliyopo, hali ya uendeshaji na nafasi ya coils ni sababu kuu zinazoathiri utendaji wa athari za MH.Ili kuboresha muundo wa kibadilisha joto hiki kipya, athari ya nafasi ya coil kwenye muda wa kunyonya hidrojeni na kiasi cha MH ilichunguzwa.Kwa kuongezea, ili kuelewa uhusiano kati ya coil mpya za hemi-cylindrical na hali ya kufanya kazi, lengo la pili la utafiti huu lilikuwa kusoma sifa za kiboreshaji kulingana na safu tofauti za vigezo vya kufanya kazi na kuamua maadili yanayofaa kwa kila operesheni. hali.kigezo.
Utendaji wa kifaa cha kuhifadhi nishati ya hidrojeni katika utafiti huu unachunguzwa kulingana na usanidi wa mchanganyiko wa joto (ikiwa ni pamoja na zilizopo za ond katika kesi 1 hadi 3 na zilizopo za nusu-cylindrical katika kesi 4 hadi 6) na uchambuzi wa unyeti wa vigezo vya uendeshaji.Utendaji kazi wa kinu cha MH ulijaribiwa kwa mara ya kwanza kwa kutumia bomba la ond kama kibadilisha joto.Bomba la mafuta ya kupozea na chombo cha kiyeyeyusha cha MH zimetengenezwa kwa chuma cha pua.Ikumbukwe kwamba vipimo vya reactor ya MG na kipenyo cha mabomba ya GTF vilikuwa mara kwa mara katika matukio yote, wakati ukubwa wa hatua wa GTF ulikuwa tofauti.Sehemu hii inachanganua athari ya saizi ya sauti ya koili za HTF.Urefu na kipenyo cha nje cha reactor kilikuwa 110 mm na 156 mm, kwa mtiririko huo.Kipenyo cha bomba la mafuta inayoendesha joto huwekwa kwa 6mm.Tazama Sehemu ya Ziada kwa maelezo juu ya mchoro wa mzunguko wa kiyeyero cha MH chenye mirija ond na mirija miwili ya nusu silinda.
Kwenye mtini.1a inaonyesha kiyeyeyusha bomba la ond MH na vipimo vyake.Vigezo vyote vya kijiometri vinatolewa kwenye meza.1. Kiasi cha jumla cha helix na kiasi cha ZG ni takriban 100 cm3 na 2000 cm3, kwa mtiririko huo.Kutoka kwa kinu hiki cha MH, hewa katika mfumo wa HTF ililishwa ndani ya kipenyo cha porous MH kutoka chini kupitia bomba la ond, na hidrojeni ilianzishwa kutoka juu ya uso wa reactor.
Tabia ya jiometri iliyochaguliwa kwa mitambo ya hidridi ya chuma.a) na mchanganyiko wa joto wa ond-tubular, b) na mchanganyiko wa joto wa tubulari wa nusu-cylindrical.
Sehemu ya pili inachunguza utendakazi wa kinu cha MH kulingana na bomba la nusu-cylindrical kama kibadilisha joto.Kwenye mtini.1b inaonyesha kinu cha MN chenye mirija miwili ya nusu silinda na vipimo vyake.Jedwali la 1 linaorodhesha vigezo vyote vya kijiometri vya mabomba ya nusu-cylindrical, ambayo yanabaki mara kwa mara, isipokuwa umbali kati yao.Ikumbukwe kwamba tube ya nusu-cylindrical katika Uchunguzi wa 4 iliundwa kwa kiasi cha mara kwa mara cha bomba la HTF na aloi ya MH kwenye bomba iliyopigwa (chaguo la 3).Kuhusu mtini.1b, hewa pia ilianzishwa kutoka chini ya mirija miwili ya nusu-cylindrical ya HTF, na hidrojeni ilianzishwa kutoka kwa mwelekeo tofauti wa Reactor ya MH.
Kwa sababu ya muundo mpya wa kibadilishaji joto, madhumuni ya sehemu hii ni kuamua maadili sahihi ya awali ya vigezo vya uendeshaji wa Reactor ya MH pamoja na SCHE.Katika visa vyote, hewa ilitumika kama kipozezi ili kuondoa joto kutoka kwa kinu.Miongoni mwa mafuta ya uhamishaji joto, hewa na maji huchaguliwa kwa kawaida kama mafuta ya kuhamisha joto kwa vinu vya MH kwa sababu ya gharama ya chini na athari ya chini ya mazingira.Kutokana na kiwango cha juu cha halijoto ya kufanya kazi cha aloi zenye msingi wa magnesiamu, hewa ilichaguliwa kama kipozezi katika utafiti huu.Kwa kuongeza, pia ina sifa bora za mtiririko kuliko metali nyingine za kioevu na chumvi iliyoyeyuka41.Jedwali la 2 linaorodhesha mali ya hewa kwa 573 K. Kwa uchambuzi wa unyeti katika sehemu hii, tu mipangilio bora ya chaguzi za utendaji wa MH-SCHE (katika kesi 4 hadi 6) hutumiwa.Makadirio katika sehemu hii yanatokana na vigezo mbalimbali vya uendeshaji, ikiwa ni pamoja na halijoto ya awali ya kinu cha MH, shinikizo la upakiaji wa hidrojeni, halijoto ya kuingiza ya HTF, na nambari ya Reynolds inayokokotolewa kwa kubadilisha kiwango cha HTF.Jedwali la 3 lina vigezo vyote vya uendeshaji vinavyotumika kwa uchambuzi wa unyeti.
Sehemu hii inaelezea milinganyo yote muhimu ya udhibiti wa mchakato wa kunyonya hidrojeni, mtikisiko na uhamishaji wa joto wa vipozezi.
Ili kurahisisha ufumbuzi wa mmenyuko wa kuchukua hidrojeni, mawazo yafuatayo yanafanywa na kutolewa;
Wakati wa kunyonya, mali ya thermophysical ya hidrojeni na hidridi ya chuma ni mara kwa mara.
Hidrojeni inachukuliwa kuwa gesi bora, hivyo hali ya usawa wa mafuta ya ndani43,44 huzingatiwa.
ambapo \({L}_{gesi}\) ni radius ya tanki, na \({L}_{joto}\) ni urefu wa mhimili wa tangi.Wakati N ni chini ya 0.0146, mtiririko wa hidrojeni kwenye tank unaweza kupuuzwa katika simulation bila kosa kubwa.Kulingana na utafiti wa sasa, N ni chini sana kuliko 0.1.Kwa hiyo, athari ya gradient ya shinikizo inaweza kupuuzwa.
Kuta za Reactor zilikuwa zimehifadhiwa vizuri katika visa vyote.Kwa hiyo, hakuna kubadilishana joto 47 kati ya reactor na mazingira.
Inajulikana kuwa aloi za Mg zina sifa nzuri za hidrojeni na uwezo wa juu wa kuhifadhi hidrojeni hadi 7.6 wt%8.Kwa upande wa matumizi ya hali dhabiti ya uhifadhi wa hidrojeni, aloi hizi pia hujulikana kama nyenzo nyepesi.Kwa kuongeza, wana upinzani bora wa joto na usindikaji mzuri8.Miongoni mwa aloi kadhaa zenye msingi wa Mg, aloi ya MgNi yenye Mg2Ni ni mojawapo ya chaguo zinazofaa zaidi kwa hifadhi ya MH kutokana na uwezo wake wa kuhifadhi hidrojeni wa hadi 6 wt%.Aloi za Mg2Ni pia hutoa kinetiki za utangazaji na desorption haraka ikilinganishwa na aloi ya MgH48.Kwa hivyo, Mg2Ni ilichaguliwa kama nyenzo ya hidridi ya chuma katika utafiti huu.
Mlinganyo wa nishati unaonyeshwa kama 25 kulingana na usawa wa joto kati ya hidrojeni na hidridi ya Mg2Ni:
X ni kiasi cha hidrojeni inayofyonzwa kwenye uso wa chuma, kitengo ni \(uzito\%\), kinachokokotolewa kutoka kwa mlinganyo wa kinetic \(\frac{dX}{dt}\) wakati wa kunyonya kama ifuatavyo49:
ambapo \({C}_{a}\) ni kasi ya majibu na \({E}_{a}\) ni nishati ya kuwezesha.\({P}_{a,eq}\) ni shinikizo la usawa ndani ya mtambo wa hidridi wa chuma wakati wa mchakato wa kunyonya, unaotolewa na mlinganyo wa van't Hoff kama ifuatavyo25:
Ambapo \({P}_{ref}\) ni shinikizo la rejeleo la MPa 0.1.\(\Delta H\) na \(\Delta S\) ni enthalpy na entropy ya majibu, mtawalia.Sifa za aloi Mg2Ni na hidrojeni zinawasilishwa kwenye jedwali.4. Orodha iliyotajwa inaweza kupatikana katika sehemu ya ziada.
Mtiririko wa majimaji unachukuliwa kuwa wenye msukosuko kwa sababu kasi yake na nambari ya Reynolds (Re) ni 78.75 ms-1 na 14000, mtawalia.Katika utafiti huu, modeli ya mtikisiko wa k-ε inayoweza kufikiwa ilichaguliwa.Imebainishwa kuwa njia hii hutoa usahihi wa juu ikilinganishwa na njia zingine za k-ε, na pia inahitaji muda mdogo wa kukokotoa kuliko njia za RNG k-ε50,51.Tazama Sehemu ya Ziada kwa maelezo juu ya milinganyo ya kimsingi ya vimiminika vya kuhamisha joto.
Hapo awali, utawala wa joto katika reactor ya MN ulikuwa sawa, na wastani wa mkusanyiko wa hidrojeni ulikuwa 0.043.Inachukuliwa kuwa mpaka wa nje wa reactor ya MH ni maboksi vizuri.Aloi zenye msingi wa magnesiamu kwa kawaida huhitaji halijoto ya juu ya uendeshaji ili kuhifadhi na kutoa hidrojeni kwenye kinu.Aloi ya Mg2Ni inahitaji kiwango cha joto cha 523–603 K kwa kunyonya kwa kiwango cha juu zaidi na kiwango cha joto cha 573–603 K kwa desorption52 kamili.Hata hivyo, tafiti za majaribio za Muthukumar et al.53 zilionyesha kuwa uwezo wa juu wa kuhifadhi Mg2Ni kwa hifadhi ya hidrojeni inaweza kupatikana kwa joto la uendeshaji la 573 K, ambalo linalingana na uwezo wake wa kinadharia.Kwa hivyo, halijoto ya 573 K ilichaguliwa kama halijoto ya awali ya kinu cha MN katika utafiti huu.
Unda saizi tofauti za gridi kwa uthibitishaji na matokeo ya kuaminika.Kwenye mtini.2 inaonyesha wastani wa halijoto katika maeneo yaliyochaguliwa katika mchakato wa kunyonya hidrojeni kutoka vipengele vinne tofauti.Inastahili kuzingatia kwamba kesi moja tu ya kila usanidi huchaguliwa ili kupima uhuru wa gridi ya taifa kutokana na jiometri sawa.Njia sawa ya meshing inatumika katika matukio mengine.Kwa hiyo, chagua chaguo 1 kwa bomba la ond na chaguo 4 kwa bomba la nusu-cylindrical.Kwenye mtini.2a, b inaonyesha wastani wa joto katika reactor kwa chaguo 1 na 4, kwa mtiririko huo.Maeneo matatu yaliyochaguliwa yanawakilisha viwango vya joto vya kitanda juu, katikati, na chini ya reactor.Kulingana na mtaro wa halijoto katika maeneo yaliyochaguliwa, wastani wa halijoto huwa thabiti na huonyesha mabadiliko kidogo katika nambari za vipengele 428,891 na 430,599 kwa kesi 1 na 4, mtawalia.Kwa hivyo, saizi hizi za gridi zilichaguliwa kwa hesabu zaidi za hesabu.Maelezo ya kina kuhusu wastani wa halijoto ya kitanda kwa mchakato wa kunyonya hidrojeni kwa saizi mbalimbali za seli na wavu uliosafishwa mfululizo kwa visa vyote viwili yametolewa katika sehemu ya ziada.
Wastani wa halijoto ya kitanda katika sehemu zilizochaguliwa katika mchakato wa kunyonya hidrojeni katika kiyeyeyusha cha hidridi cha chuma chenye nambari tofauti za gridi.(a) Wastani wa halijoto katika maeneo yaliyochaguliwa kwa kesi ya 1 na (b) Wastani wa halijoto katika maeneo yaliyochaguliwa kwa kesi 4.
Kinyunyuzio cha hidridi cha chuma chenye Mg katika utafiti huu kilijaribiwa kulingana na matokeo ya majaribio ya Muthukumar et al.53.Katika utafiti wao, walitumia aloi ya Mg2Ni kuhifadhi hidrojeni kwenye mirija ya chuma cha pua.Mapezi ya shaba hutumiwa kuboresha uhamisho wa joto ndani ya reactor.Kwenye mtini.3a inaonyesha ulinganisho wa wastani wa halijoto ya kitanda cha mchakato wa kunyonya kati ya utafiti wa majaribio na utafiti huu.Masharti ya uendeshaji yaliyochaguliwa kwa jaribio hili ni: joto la awali la MG 573 K na shinikizo la kuingiza 2 MPa.Kutoka mtini.3a inaweza kuonyeshwa wazi kwamba matokeo haya ya majaribio yanakubaliana vyema na ya sasa kwa heshima na joto la wastani la safu.
Uthibitishaji wa mfano.(a) Uthibitishaji wa msimbo wa kinu cha hidridi cha metali cha Mg2Ni kwa kulinganisha utafiti wa sasa na kazi ya majaribio ya Muthukumar et al.52, na (b) uthibitishaji wa muundo wa mtiririko wa spiral tube turbulent kwa kulinganisha utafiti wa sasa na ule wa Kumar et al. .Utafiti.54.
Ili kupima kielelezo cha misukosuko, matokeo ya utafiti huu yalilinganishwa na matokeo ya majaribio ya Kumar et al.54 ili kuthibitisha usahihi wa modeli iliyochaguliwa ya mtikisiko.Kumar et al.54 walichunguza mtiririko wa misukosuko katika kibadilisha joto cha ond ya bomba-ndani ya bomba.Maji hutumiwa kama maji ya moto na baridi yanayodungwa kutoka pande tofauti.Joto la kioevu cha moto na baridi ni 323 K na 300 K, kwa mtiririko huo.Nambari za Reynolds huanzia 3100 hadi 5700 kwa vimiminika vya moto na kutoka 21,000 hadi 35,000 kwa vimiminika baridi.Nambari za Dean ni 550-1000 kwa vinywaji vya moto na 3600-6000 kwa vinywaji baridi.Upeo wa bomba la ndani (kwa kioevu cha moto) na bomba la nje (kwa kioevu baridi) ni 0.0254 m na 0.0508 m, kwa mtiririko huo.Kipenyo na lami ya coil ya helical ni 0.762 m na 0.100 m, kwa mtiririko huo.Kwenye mtini.3b inaonyesha ulinganisho wa matokeo ya majaribio na ya sasa kwa jozi mbalimbali za nambari za Nusselt na Dean kwa kipozezi kwenye mirija ya ndani.Miundo mitatu tofauti ya misukosuko ilitekelezwa na ikilinganishwa na matokeo ya majaribio.Kama inavyoonyeshwa kwenye mtini.3b, matokeo ya muundo wa mtikisiko wa k-ε unaoweza kufikiwa yanakubaliana vyema na data ya majaribio.Kwa hivyo, mtindo huu ulichaguliwa katika utafiti huu.
Uigaji wa nambari katika utafiti huu ulifanywa kwa kutumia ANSYS Fluent 2020 R2.Andika Kitendaji Kilichobainishwa na Mtumiaji (UDF) na uitumie kama neno la ingizo la mlingano wa nishati ili kukokotoa kinetiki za mchakato wa kunyonya.Mzunguko wa PRESTO55 na njia ya PISO56 hutumiwa kwa mawasiliano ya shinikizo-kasi na kurekebisha shinikizo.Chagua msingi wa seli ya Greene-Gauss kwa upinde rangi tofauti.Kasi na milinganyo ya nishati hutatuliwa kwa njia ya mpangilio wa pili wa upepo.Kuhusiana na mgawo wa kutotulia, shinikizo, kasi, na vipengele vya nishati vimewekwa kuwa 0.5, 0.7, na 0.7, mtawalia.Kazi za kawaida za ukuta zinatumika kwa HTF katika muundo wa turbulens.
Sehemu hii inawasilisha matokeo ya uigaji wa nambari za uhamishaji wa joto wa ndani ulioboreshwa wa kiyeyeyuta cha MH kwa kutumia kibadilisha joto cha coil kilichoviringishwa (HCHE) na kibadilisha joto cha coil ya helical (SCHE) wakati wa kunyonya hidrojeni.Athari ya sauti ya HTF kwenye halijoto ya kitanda cha kiyeyusha na muda wa kunyonya ilichanganuliwa.Vigezo kuu vya uendeshaji wa mchakato wa kunyonya vinasomwa na kuwasilishwa katika sehemu ya uchambuzi wa unyeti.
Ili kuchunguza athari ya nafasi ya coil kwenye uhamishaji wa joto kwenye kiyeyesha cha MH, usanidi tatu wa kibadilisha joto chenye viwango tofauti ulichunguzwa.Viwanja vitatu tofauti vya 15mm, 12.86mm na 10mm vimeteuliwa mwili 1, mwili 2 na mwili 3 mtawalia.Ikumbukwe kwamba kipenyo cha bomba kiliwekwa kwa mm 6 kwa joto la awali la 573 K na shinikizo la upakiaji wa 1.8 MPa katika hali zote.Kwenye mtini.4 inaonyesha wastani wa joto la kitanda na mkusanyiko wa hidrojeni katika safu ya MH wakati wa mchakato wa kunyonya hidrojeni katika kesi 1 hadi 3. Kwa kawaida, mmenyuko kati ya hidridi ya chuma na hidrojeni ni exothermic kwa mchakato wa kunyonya.Kwa hiyo, joto la kitanda huongezeka kwa kasi kutokana na wakati wa awali wakati hidrojeni huletwa kwanza kwenye reactor.Joto la kitanda huongezeka hadi kufikia kiwango cha juu zaidi na kisha hupungua polepole joto linapochukuliwa na baridi, ambayo ina joto la chini na hufanya kama kupoeza.Kama inavyoonyeshwa kwenye mtini.4a, kutokana na maelezo ya awali, joto la safu huongezeka kwa kasi na hupungua kwa kuendelea.Mkusanyiko wa hidrojeni kwa mchakato wa kunyonya kwa kawaida hutegemea joto la kitanda la reactor ya MH.Wakati joto la wastani la safu linapungua kwa joto fulani, uso wa chuma unachukua hidrojeni.Hii ni kutokana na kuongeza kasi ya taratibu za physisorption, chemisorption, kuenea kwa hidrojeni na malezi ya hidridi yake katika reactor.Kutoka mtini.4b inaweza kuonekana kuwa kiwango cha kunyonya hidrojeni katika kesi ya 3 ni ya chini kuliko katika hali nyingine kutokana na thamani ya hatua ndogo ya mchanganyiko wa joto la coil.Hii inasababisha urefu wa jumla wa bomba na eneo kubwa la kuhamisha joto kwa mabomba ya HTF.Kwa wastani wa ukolezi wa hidrojeni wa 90%, muda wa kufyonzwa kwa Kesi 1 ni sekunde 46,276.Ikilinganishwa na muda wa kunyonya katika kesi 1, muda wa kunyonya katika kesi 2 na 3 ulipunguzwa na 724 s na 1263 s, kwa mtiririko huo.Sehemu ya ziada inawasilisha viwango vya joto na mkusanyiko wa hidrojeni kwa maeneo yaliyochaguliwa kwenye safu ya HCHE-MH.
Ushawishi wa umbali kati ya coils kwenye joto la wastani la safu na mkusanyiko wa hidrojeni.(a) Wastani wa halijoto ya kitanda kwa miviringo ya helical, (b) ukolezi wa hidrojeni kwa miviringo ya helical, (c) wastani wa halijoto ya kitanda kwa miviringo ya hemi-cylindrical, na (d) ukolezi wa hidrojeni kwa miviringo ya hemi-cylindrical.
Ili kuboresha sifa za uhamishaji wa joto wa mtambo wa MG, HFC mbili ziliundwa kwa kiasi cha mara kwa mara cha MG (2000 cm3) na mchanganyiko wa joto wa ond (100 cm3) ya Chaguo 3. Sehemu hii pia inazingatia athari za umbali kati ya coils ya 15 mm kwa kesi 4, 12.86 mm kwa kesi 5 na 10 mm kwa kesi 6. Katika mtini.4c,d huonyesha wastani wa joto la kitanda na mkusanyiko wa mchakato wa kunyonya hidrojeni kwenye joto la awali la 573 K na shinikizo la upakiaji la MPa 1.8.Kwa mujibu wa joto la wastani la safu kwenye Mchoro 4c, umbali mdogo kati ya coils katika kesi ya 6 hupunguza joto kwa kiasi kikubwa ikilinganishwa na kesi nyingine mbili.Kwa kesi ya 6, joto la chini la kitanda husababisha mkusanyiko wa juu wa hidrojeni (tazama Mchoro 4d).Muda wa uchukuaji wa hidrojeni kwa Lahaja 4 ni 19542 s, ambayo ni zaidi ya mara 2 kuliko kwa Vibadala 1-3 kwa kutumia HCH.Kwa kuongeza, ikilinganishwa na kesi ya 4, muda wa kunyonya pia ulipunguzwa na 378 s na 1515 s katika kesi 5 na 6 na umbali wa chini.Sehemu ya ziada inaonyesha viwango vya joto na mkusanyiko wa hidrojeni kwa maeneo yaliyochaguliwa katika safu ya SCHE-MH.
Ili kusoma utendakazi wa usanidi wa kibadilisha joto, sehemu hii hupanga na kuwasilisha mikondo ya halijoto katika maeneo matatu yaliyochaguliwa.Reactor ya MH yenye HCHE kutoka kesi ya 3 ilichaguliwa kwa kulinganisha na kiyeyeyuta cha MH kilicho na SCHE katika kesi ya 4 kwa sababu kina kiasi cha sauti cha MH na ujazo wa bomba.Hali ya uendeshaji kwa kulinganisha hii ilikuwa joto la awali la 573 K na shinikizo la upakiaji wa 1.8 MPa.Kwenye mtini.5a na 5b zinaonyesha nafasi zote tatu zilizochaguliwa za wasifu wa joto katika kesi 3 na 4, kwa mtiririko huo.Kwenye mtini.5c huonyesha wasifu wa halijoto na mkusanyiko wa tabaka baada ya 20,000 ya kunyonya hidrojeni.Kulingana na mstari wa 1 kwenye Mchoro wa 5c, hali ya joto karibu na TTF kutoka kwa chaguo 3 na 4 hupungua kutokana na uhamisho wa joto wa convective wa baridi.Hii husababisha mkusanyiko wa juu wa hidrojeni kuzunguka eneo hili.Hata hivyo, matumizi ya SCHE mbili husababisha mkusanyiko wa safu ya juu.Majibu ya haraka ya kinetic yalipatikana karibu na eneo la HTF katika kesi ya 4. Kwa kuongeza, mkusanyiko wa juu wa 100% pia ulipatikana katika eneo hili.Kutoka kwa mstari wa 2 ulio katikati ya reactor, joto la kesi 4 ni chini sana kuliko joto la kesi 3 katika maeneo yote isipokuwa katikati ya reactor.Hii husababisha mkusanyiko wa juu zaidi wa hidrojeni kwa kesi ya 4 isipokuwa eneo lililo karibu na kituo cha kiyeyusho kilicho mbali na HTF.Walakini, mkusanyiko wa kesi 3 haukubadilika sana.Tofauti kubwa katika joto na mkusanyiko wa safu ilionekana kwenye mstari wa 3 karibu na mlango wa GTS.Joto la safu katika kesi ya 4 ilipungua kwa kiasi kikubwa, na kusababisha mkusanyiko wa hidrojeni wa juu zaidi katika eneo hili, wakati mstari wa mkusanyiko katika kesi ya 3 ulikuwa bado unabadilika.Hii ni kutokana na kuongeza kasi ya uhamisho wa joto wa SCHE.Maelezo na majadiliano ya kulinganisha joto la wastani la safu ya MH na bomba la HTF kati ya kesi ya 3 na kesi ya 4 hutolewa katika sehemu ya ziada.
Wasifu wa halijoto na mkusanyiko wa kitanda katika maeneo yaliyochaguliwa kwenye kiyeyea chenye hidridi ya chuma.(a) Maeneo yaliyochaguliwa kwa kesi ya 3, (b) Maeneo yaliyochaguliwa kwa kesi ya 4, na (c) Wasifu wa halijoto na mkusanyiko wa tabaka katika maeneo yaliyochaguliwa baada ya 20,000 kwa mchakato wa kuchukua hidrojeni katika hali ya 3 na 4.
Kwenye mtini.Mchoro wa 6 unaonyesha ulinganisho wa wastani wa joto la kitanda (ona Mchoro 6a) na ukolezi wa hidrojeni (ona Mchoro 6b) kwa ajili ya kunyonya HCH na SHE.Inaweza kuonekana kutoka kwa takwimu hii kwamba joto la safu ya MG hupungua kwa kiasi kikubwa kutokana na ongezeko la eneo la kubadilishana joto.Kuondoa joto zaidi kutoka kwa reactor husababisha kiwango cha juu cha kunyonya hidrojeni.Ingawa usanidi wa kibadilisha joto mbili una ujazo sawa ikilinganishwa na kutumia HCHE kama Chaguo la 3, muda wa uchukuaji wa hidrojeni wa SCHE kulingana na Chaguo 4 ulipunguzwa kwa kiasi kikubwa kwa 59%.Kwa uchanganuzi wa kina zaidi, viwango vya hidrojeni kwa usanidi mbili za kibadilisha joto huonyeshwa kama isolines kwenye Mchoro 7. Takwimu hii inaonyesha kuwa katika hali zote mbili, hidrojeni huanza kufyonzwa kutoka chini karibu na ingizo la HTF.Viwango vya juu vilipatikana katika eneo la HTF, wakati viwango vya chini vilizingatiwa katikati ya reactor ya MH kutokana na umbali wake kutoka kwa mchanganyiko wa joto.Baada ya sekunde 10,000, mkusanyiko wa hidrojeni katika kesi ya 4 ni kubwa zaidi kuliko kesi ya 3. Baada ya sekunde 20,000, mkusanyiko wa hidrojeni katika reactor umeongezeka hadi 90% katika kesi ya 4 ikilinganishwa na 50% hidrojeni katika kesi 3. Hii inaweza kuwa kutokana na kwa uwezo wa juu wa kupoeza wenye ufanisi wa kuchanganya SCHE mbili, na kusababisha joto la chini ndani ya safu ya MH.Kwa hivyo, shinikizo la usawa zaidi huanguka ndani ya safu ya MG, ambayo husababisha kunyonya kwa haraka zaidi kwa hidrojeni.
Kesi ya 3 na ya 4 Ulinganisho wa wastani wa halijoto ya kitanda na ukolezi wa hidrojeni kati ya usanidi wa kibadilisha joto.
Ulinganisho wa mkusanyiko wa hidrojeni baada ya 500, 2000, 5000, 10000 na 20000 s baada ya kuanza kwa mchakato wa kunyonya hidrojeni katika kesi ya 3 na kesi ya 4.
Jedwali la 5 linatoa muhtasari wa muda wa kunyonya hidrojeni kwa visa vyote.Kwa kuongeza, jedwali pia linaonyesha wakati wa kunyonya hidrojeni, iliyoonyeshwa kama asilimia.Asilimia hii inakokotolewa kulingana na muda wa kunyonya wa Kesi ya 1. Kutoka kwa jedwali hili, muda wa kunyonya wa kiyeyeyusha cha MH kwa kutumia HCHE ni takriban 45,000 hadi 46,000, na muda wa kunyonya ikijumuisha SCHE ni takriban 18,000 hadi 19,000 s.Ikilinganishwa na Kesi ya 1, muda wa kunyonya katika Kesi ya 2 na Kesi ya 3 ulipunguzwa kwa 1.6% na 2.7% tu mtawalia.Wakati wa kutumia SCHE badala ya HCHE, wakati wa kunyonya ulipunguzwa sana kutoka kesi 4 hadi kesi 6, kutoka 58% hadi 61%.Ni wazi kwamba kuongezwa kwa SCHE kwenye kinu cha MH kunaboresha sana mchakato wa kunyonya hidrojeni na utendaji wa kinu cha MH.Ijapokuwa usakinishaji wa kibadilisha joto ndani ya mtambo wa MH hupunguza uwezo wa kuhifadhi, teknolojia hii hutoa uboreshaji mkubwa katika uhamishaji joto ikilinganishwa na teknolojia zingine.Pia, kupungua kwa thamani ya lami kutaongeza kiasi cha SCHE, na kusababisha kupungua kwa kiasi cha MH.Katika kesi ya 6 yenye ujazo wa juu zaidi wa SCHE, ujazo wa ujazo wa MH ulipunguzwa kwa 5% pekee ikilinganishwa na kesi ya 1 yenye ujazo wa chini kabisa wa HCHE.Kwa kuongezea, wakati wa kunyonya, kesi ya 6 ilionyesha utendakazi wa haraka na bora na kupunguzwa kwa 61% kwa wakati wa kunyonya.Kwa hivyo kesi ya 6 ilichaguliwa kwa uchunguzi zaidi katika uchanganuzi wa unyeti.Ikumbukwe kwamba muda mrefu wa kuchukua hidrojeni unahusishwa na tank ya kuhifadhi yenye kiasi cha MH cha karibu 2000 cm3.
Vigezo vya uendeshaji wakati wa majibu ni mambo muhimu ambayo yanaathiri vyema au vibaya utendaji wa reactor ya MH chini ya hali halisi.Utafiti huu unazingatia uchanganuzi wa unyeti ili kubaini vigezo vya awali vya uendeshaji vinavyofaa kwa kiyeyeo cha MH pamoja na SCHE, na sehemu hii inachunguza vigezo vinne vya uendeshaji kulingana na usanidi bora wa kiyezo katika kesi ya 6. Matokeo ya hali zote za uendeshaji yanaonyeshwa katika Kielelezo cha 8.
Grafu ya mkusanyiko wa hidrojeni chini ya hali mbalimbali za uendeshaji wakati wa kutumia mchanganyiko wa joto na coil ya nusu-cylindrical.(a) shinikizo la upakiaji, (b) halijoto ya awali ya kitanda, (c) nambari ya kupozea ya Reynolds, na (d) halijoto ya kiingilio cha kupozea.
Kulingana na halijoto ya awali ya 573 K na kiwango cha mtiririko wa kupozea na nambari ya Reynolds ya 14,000, shinikizo nne tofauti za upakiaji zilichaguliwa: 1.2 MPa, 1.8 MPa, 2.4 MPa, na 3.0 MPa.Kwenye mtini.8a inaonyesha athari ya shinikizo la upakiaji na SCHE kwenye mkusanyiko wa hidrojeni kwa muda.Wakati wa kunyonya hupungua kwa kuongezeka kwa shinikizo la upakiaji.Kutumia shinikizo la hidrojeni iliyotumiwa ya 1.2 MPa ni kesi mbaya zaidi kwa mchakato wa kunyonya hidrojeni, na muda wa kunyonya unazidi s 26,000 kufikia 90% ya kunyonya hidrojeni.Hata hivyo, shinikizo la juu la upakiaji lilisababisha kupungua kwa 32-42% katika muda wa kunyonya kutoka 1.8 hadi 3.0 MPa.Hii ni kutokana na shinikizo la juu la awali la hidrojeni, ambayo inasababisha tofauti kubwa kati ya shinikizo la usawa na shinikizo la kutumiwa.Kwa hiyo, hii inajenga nguvu kubwa ya kuendesha gari kwa kinetics ya kuchukua hidrojeni.Katika wakati wa awali, gesi ya hidrojeni inafyonzwa haraka kutokana na tofauti kubwa kati ya shinikizo la usawa na shinikizo la kutumiwa57.Kwa shinikizo la upakiaji la MPa 3.0, hidrojeni 18% hukusanywa kwa haraka wakati wa sekunde 10 za kwanza.Haidrojeni ilihifadhiwa katika 90% ya vinu katika hatua ya mwisho kwa 15460 s.Hata hivyo, kwa shinikizo la upakiaji wa 1.2 hadi 1.8 MPa, muda wa kunyonya ulipungua kwa kiasi kikubwa kwa 32%.Shinikizo zingine za juu zilikuwa na athari kidogo katika kuboresha nyakati za kunyonya.Kwa hiyo, inashauriwa kuwa shinikizo la upakiaji la reactor ya MH-SCHE iwe 1.8 MPa.Sehemu ya ziada inaonyesha mtaro wa mkusanyiko wa hidrojeni kwa shinikizo mbalimbali za upakiaji katika 15500 s.
Uchaguzi wa hali ya joto inayofaa ya awali ya reactor ya MH ni mojawapo ya sababu kuu zinazoathiri mchakato wa utangazaji wa hidrojeni, kwani huathiri nguvu ya uendeshaji wa mmenyuko wa malezi ya hidridi.Kusoma athari za SCHE kwenye halijoto ya awali ya kinu cha MH, halijoto nne tofauti zilichaguliwa kwa shinikizo la mara kwa mara la upakiaji la 1.8 MPa na nambari ya Reynolds ya 14,000 HTF.Kwenye mtini.Kielelezo 8b kinaonyesha ulinganisho wa halijoto mbalimbali za kuanzia, ikiwa ni pamoja na 473K, 523K, 573K, na 623K.Kwa kweli, wakati halijoto ni ya juu kuliko 230°C au 503K58, aloi ya Mg2Ni ina sifa faafu kwa mchakato wa kunyonya hidrojeni.Hata hivyo, wakati wa awali wa sindano ya hidrojeni, joto huongezeka kwa kasi.Kwa hiyo, joto la safu ya MG litazidi 523 K. Kwa hiyo, uundaji wa hidridi huwezeshwa kutokana na kuongezeka kwa kiwango cha kunyonya53.Kutoka mtini.Inaweza kuonekana kutoka kwenye Mchoro 8b kwamba hidrojeni hufyonzwa haraka zaidi joto la awali la safu ya MB linapungua.Shinikizo la chini la usawa hutokea wakati joto la awali ni la chini.Kadiri tofauti ya shinikizo kati ya shinikizo la usawa na shinikizo inayotumika, kasi ya mchakato wa kunyonya hidrojeni.Katika joto la awali la 473 K, hidrojeni hufyonzwa haraka hadi 27% katika sekunde 18 za kwanza.Kwa kuongeza, wakati wa kunyonya pia ulipunguzwa kutoka 11% hadi 24% kwa joto la chini la awali ikilinganishwa na joto la awali la 623 K. Wakati wa kunyonya kwenye joto la chini la awali la 473 K ni 15247 s, ambayo ni sawa na bora zaidi. shinikizo la upakiaji wa kesi, hata hivyo, kupungua kwa joto la awali la reactor husababisha kupungua kwa uwezo wa kuhifadhi hidrojeni.Joto la awali la reactor ya MN lazima iwe angalau 503 K53.Kwa kuongeza, kwa joto la awali la 573 K53, uwezo wa juu wa hifadhi ya hidrojeni ya 3.6 wt% inaweza kupatikana.Kwa upande wa uwezo wa kuhifadhi hidrojeni na muda wa kunyonya, halijoto kati ya 523 na 573 K hufupisha muda kwa 6% tu.Kwa hivyo, halijoto ya 573 K inapendekezwa kama joto la awali la reactor ya MH-SCHE.Hata hivyo, athari ya joto la awali kwenye mchakato wa kunyonya haikuwa muhimu ikilinganishwa na shinikizo la upakiaji.Sehemu ya ziada inaonyesha mtaro wa mkusanyiko wa hidrojeni kwa joto mbalimbali za awali katika 15500 s.
Kiwango cha mtiririko ni mojawapo ya vigezo kuu vya utiririshaji wa hidrojeni na uondoaji hidrojeni kwa sababu kinaweza kuathiri msukosuko na uondoaji wa joto au uingizaji wakati wa utiaji hidrojeni na uondoaji hidrojeni59.Viwango vya juu vya mtiririko vitaleta awamu za msukosuko na kusababisha mtiririko wa maji kwa kasi kupitia neli ya HTF.Mwitikio huu utasababisha uhamishaji wa joto haraka.Kasi tofauti za kuingia kwa HTF zinakokotolewa kulingana na nambari za Reynolds za 10,000, 14,000, 18,000, na 22,000.Joto la awali la safu ya MG liliwekwa kwenye 573 K na shinikizo la upakiaji kwenye 1.8 MPa.Matokeo katika mtini.8c zinaonyesha kuwa kutumia nambari ya juu ya Reynolds pamoja na SCHE husababisha kiwango cha juu cha matumizi.Kadiri idadi ya Reynolds inavyoongezeka kutoka 10,000 hadi 22,000, wakati wa kunyonya hupungua kwa karibu 28-50%.Wakati wa kunyonya kwenye nambari ya Reynolds ya 22,000 ni sekunde 12,505, ambayo ni chini ya viwango vya joto na shinikizo la upakiaji.Mtaro wa mkusanyiko wa hidrojeni kwa nambari mbalimbali za Reynolds kwa GTP saa 12500 s zimewasilishwa katika sehemu ya ziada.
Athari ya SCHE kwenye halijoto ya awali ya HTF inachambuliwa na kuonyeshwa kwenye Mchoro 8d.Katika joto la awali la MG la 573 K na shinikizo la upakiaji wa hidrojeni ya 1.8 MPa, viwango vinne vya joto vya awali vilichaguliwa kwa uchambuzi huu: 373 K, 473 K, 523 K, na 573 K. 8d inaonyesha kuwa kupungua kwa joto la baridi. kwenye ghuba husababisha kupunguzwa kwa wakati wa kunyonya.Ikilinganishwa na kesi ya msingi yenye joto la 573 K, wakati wa kunyonya ulipunguzwa kwa takriban 20%, 44% na 56% kwa joto la kuingia la 523 K, 473 K na 373 K, kwa mtiririko huo.Katika 6917 s, joto la awali la GTF ni 373 K, mkusanyiko wa hidrojeni katika reactor ni 90%.Hii inaweza kuelezewa na uhamishaji wa joto wa kushawishi kati ya safu ya MG na HCS.Viwango vya chini vya joto vya HTF vitaongeza utaftaji wa joto na kusababisha kuongezeka kwa hidrojeni.Miongoni mwa vigezo vyote vya uendeshaji, kuboresha utendaji wa reactor ya MH-SCHE kwa kuongeza joto la uingizaji wa HTF ilikuwa njia inayofaa zaidi, kwani wakati wa mwisho wa mchakato wa kunyonya ulikuwa chini ya 7000 s, wakati muda mfupi zaidi wa kunyonya wa njia nyingine ulikuwa zaidi. zaidi ya 10000 s.Mtaro wa ukolezi wa hidrojeni huwasilishwa kwa viwango mbalimbali vya joto vya awali vya GTP kwa 7000 s.
Utafiti huu unawasilisha kwa mara ya kwanza kibadilisha joto cha koili ya nusu silinda iliyounganishwa kwenye kitengo cha kuhifadhi hidridi ya chuma.Uwezo wa mfumo uliopendekezwa wa kunyonya hidrojeni ulichunguzwa na usanidi mbalimbali wa mchanganyiko wa joto.Athari za vigezo vya uendeshaji kwenye ubadilishanaji wa joto kati ya safu ya hidridi ya chuma na kipozezi kilichunguzwa ili kupata hali bora zaidi za kuhifadhi hidridi za chuma kwa kutumia kibadilisha joto kipya.Matokeo kuu ya utafiti huu yamefupishwa kama ifuatavyo:
Kwa kibadilisha joto cha koili ya nusu-silinda, utendaji wa uhamishaji joto huboreshwa kwa sababu una mgawanyo sawa zaidi wa joto katika kiyeyesha safu ya magnesiamu, na kusababisha kiwango bora cha kunyonya hidrojeni.Isipokuwa kwamba kiasi cha bomba la kubadilishana joto na hidridi ya chuma bado haijabadilika, wakati wa mmenyuko wa kunyonya hupunguzwa kwa kiasi kikubwa kwa 59% ikilinganishwa na kibadilishaji joto cha coil kilichofungwa kawaida.
Muda wa kutuma: Jan-15-2023