基于换热管束优化布置的固态储氢反应器储氢性能模拟研究
Simulation of hydrogen storage performance in solid-state hydrogen storage reactor based on optimal arrangement of heat exchange tube bundles作者机构：山东大学能源与动力工程学院高效储能及氢能利用山东省工程研究中心山东济南250061 华能山东发电有限公司山东济南250014 华能青岛热电有限公司山东青岛266000 华能国际发电有限公司日照电厂山东日照276800
出 版 物：《热力发电》 (Thermal Power Generation)
年 卷 期：2024年第53卷第9期
页 面：100-108页
核心收录：
学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理]
基 金：中国华能集团有限公司总部科技项目(HNKJ24-HF36) 广东省自然科学基金项目(2023A1515012808)
摘 要：为探究固态储氢反应器内的热质传递过程,建立了反应器的二维数值计算模型,分析了反应器内固态储氢材料的径向反应分率分布特性,以及储氢材料床层厚度与换热管径对饱和半径的影响规律,进而开展了换热管束优化布置研究。结果表明:换热管存在对应的最大饱和半径,且随管径增加而增大;当管半径为1.00~6.00 mm的单管布置时,最大饱和半径分别为2.60、3.30、3.50、3.70、3.80、3.90 mm,其中半径为1.00、2.00、3.00 mm的换热管体积分数较小,分别为7.72%、14.24%、21.30%,当这3种换热管以管束布置时,较优的管间床层厚度分别为4.86、6.09、6.38 mm;此外,增设换热管束可有效改善反应器内反应死区的储氢性能。在半径2.00 mm换热管束的反应器内,与未增设换热管束相比,在反应死区增设12根半径1.00 mm换热管后储氢时间减少了40.00%,为267 s,而换热管束体积分数仅增加了1.92%,储氢量仅减少2.17%。该研究成果可为固态储氢反应器的优化设计奠定基础,并为后续的工程应用提供指导。
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