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基于泡沫金属强化的吸附储氢罐储氢性能研究

航空动力学报 2025年第1期40卷 59-68页

作者：荣杨一鸣孙怡高俊陈希谢林隆瑞中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122 华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074

基于数值模拟分别探究了以MOF-5和AX-21为吸附剂时,不同泡沫金属孔隙率对在充气和放气过程中储氢罐内温度、压力、吸附量和总吸附量的影响。在充气阶段,储氢罐内添加泡沫金属可显著提高储氢罐内的有效导热系数,显著降低储氢罐的平均温度... 详细信息

基于数值模拟分别探究了以MOF-5和AX-21为吸附剂时,不同泡沫金属孔隙率对在充气和放气过程中储氢罐内温度、压力、吸附量和总吸附量的影响。在充气阶段,储氢罐内添加泡沫金属可显著提高储氢罐内的有效导热系数,显著降低储氢罐的平均温度,提高储氢罐内平均压力,有利于吸附反应的进行。在放气阶段,加入泡沫金属可增加储氢罐内平均温度,从而促进氢气的脱附。在放气过程中,随着泡沫金属孔隙率的减少,脱附反应显著区域逐渐向罐体中心扩展,从而加速氢气的脱附和释放。存在最优的泡沫金属填充孔隙率使储氢罐内总的氢气吸附量最大。对于MOF吸附剂而言,最优的泡沫金属填充孔隙率为0.8;对于AX-21吸附剂而言,最优的泡沫金属填充孔隙率为0.9。

关键词：泡沫金属金属有机骨架活性炭吸附储氢孔隙率

Impacts of wind conditions on hydrogen leakage during refilling hydrogen-powered vehicles

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Energy Storage and Saving 2023年第2期2卷 449-458页

作者： Lin Xie yangyiming rong Jianye Chen Fang Yuan Rui Long School of Energy and Power Engineering Huazhong University of Science and TechnologyWuhan430074China Power China Huadong Engineering Corporation Limited Hangzhou311100China

Although hydrogen leakage at hydrogen refueling stations has been a concern,less efforts have been devoted to hydrogen leakage during the refueling of hydrogen-powered *** this study,hydrogen leakage and dilution from the hydrogen dispenser during the refueling of hydrogen-powered vehicles were numerically investigated under different wind *** shape,size,and distribution of flammable gas clouds(FGC)during the leakage and dilution processes were *** results showed that the presence of hydrogen-powered vehicles resulted in irregular FGC *** wind speeds(v wv)were associated with longer FGC propagation *** v_(wv)=2 m·s^(−1)and 10 m·s^(−1),the FGC lengths at the end of the leakage were 7.9 m and 20.4 m,*** downwind conditions,higher wind speeds corresponded to lower FGC *** FGC height was larger under upwind conditions and was slightly affected by the magnitude of the wind *** the dilution process,the existence of a region with a high hydrogen concentration led to the FGC volume first increasing and then gradually *** promoted the mixing of hydrogen and air,accelerated FGC dilution,inhibited hydrogen uplifting,and augmented the horizontal movement of the *** higher wind speeds,the low-altitude FGC movements could induce potential safety hazards.

关键词： Hydrogen safe Wind condition Hydrogen refilling Hydrogen leakage

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空分压缩余热自利用的理论增效极限研究

工程热物理学报 2023年第7期44卷 1762-1767页

作者：张涵玮周霞荣杨一鸣王凯植晓琴邱利民浙江大学制冷与低温研究所杭州310027 浙江省制冷与低温技术重点实验室杭州310027 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州310014

大规模空分系统中,利用各级空压机出口的低品位余热,经热驱动制冷循环转换后反馈用于冷却各级入口,可使实际过程进一步趋近于理想的等温压缩过程,实现压缩余热自利用和压缩过程自增效的目的。以10万规模空分中空压系统的余热回收为例,... 详细信息

大规模空分系统中,利用各级空压机出口的低品位余热,经热驱动制冷循环转换后反馈用于冷却各级入口,可使实际过程进一步趋近于理想的等温压缩过程,实现压缩余热自利用和压缩过程自增效的目的。以10万规模空分中空压系统的余热回收为例,基于气体压缩和热功转换基础理论,构建理想情况下压缩余热反馈增效的热力学模型,分析该方法对压缩过程的理论增效极限。进一步,研究了压缩机级数、环境温度等关键因素对于压缩效率提升的影响规律。结果表明,在热机循环冷端温度和制冷循环热端温度为40℃的条件下,当环境温度为20℃时,四级自增效流程的理想节能率可达5.39%。此外,节能率与压缩机级数和环境温度分别呈负相关和正相关。整体而言,此方法理论上可达到的节能效果显著,具有较大的发展应用潜力。

关键词：空分压缩热制冷卡诺循环极限

储氢场景与氢气储运系统的多维度模式匹配优化研究

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太阳能学报 2024年第6期45卷 102-108页

作者：荣杨一鸣孙怡高俊谢林陈希隆瑞中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122 华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074

基于三角模糊层次分析法对不同储氢场景与储运系统的质量储氢密度、体积储氢密度、制备能耗、安全性要求、平均充放氢时间等特征参数进行评价分析;耦合计算经济性分析方法建立不同用氢场景氢气储运系统的多维度模式匹配模型;基于所建立... 详细信息

基于三角模糊层次分析法对不同储氢场景与储运系统的质量储氢密度、体积储氢密度、制备能耗、安全性要求、平均充放氢时间等特征参数进行评价分析;耦合计算经济性分析方法建立不同用氢场景氢气储运系统的多维度模式匹配模型;基于所建立的多维度模式匹配模型对加氢站场景的储运系统的模式匹配进行分析,对不同氢气储运方式进行多维度综合评分,获得不同运输距离以及储氢质量下最优的用氢场景与氢气储运系统的匹配模式。当运输距离较短时,最优储氢方式为低温液态储氢;当中等运输距离和较小储氢质量要求时,最优储氢方式为高压气态储氢;当较大运输距离及较大储氢质量要求时,最优的储氢方式为金属吸附储氢。

关键词：氢能储氢场景氢气储运经济性分析多维度模式匹配

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空分系统压缩热回收利用方法比较研究

工程热物理学报 2023年第2期44卷 311-320页

作者：周霞张涵玮荣杨一鸣方松徐焯人王凯植晓琴邱利民浙江大学制冷与低温研究所杭州310027 浙江省制冷与低温技术重点实验室杭州310027 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州310014

本文将三种空分压缩热的利用方式加以比较,包括有机朗肯–空分压缩热回收系统(ORC-ACS),有机朗肯–电驱动式蒸气压缩–空分压缩热回收系统(ORC-VCR-ACS),以及有机朗肯驱动式–蒸气压缩–空分压缩热系统(ORVC-ACS)。计算结果显示,ORVC-AC... 详细信息

本文将三种空分压缩热的利用方式加以比较,包括有机朗肯–空分压缩热回收系统(ORC-ACS),有机朗肯–电驱动式蒸气压缩–空分压缩热回收系统(ORC-VCR-ACS),以及有机朗肯驱动式–蒸气压缩–空分压缩热系统(ORVC-ACS)。计算结果显示,ORVC-ACS具有最高的节能性和经济性,其节能功率可达1723 k W,折合节约电量15.1 GWh/a,空压机节能率达7.5%。ORC-VCR-ACS次之,其最高节约功率约为1268 k W,ORC-ACS的节能功率最低,其最高节能功率约为783 k W。ORVC-ACS的最高净现值约为9.9千万元,折现回收周期小于3.2年,具有较高的经济效益。ORC-VCR-ACS和ORC-ACS的最高净现值和最大折现回收周期分别约为9.7千万元、3.4年和4.4千万元、4.8年。此外,三个系统每年最多可节约二氧化碳分别为10.8、11.4和4.9百万吨,显示出巨大的环境潜力。

关键词：空分系统压缩热余热回收有机朗肯循环有机朗肯–蒸气压缩制冷循环

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低温空分系统中压缩余热利用研究进展

工程热物理学报 2022年第10期43卷 2580-2593页

作者：王凯张涵玮周霞荣杨一鸣方松徐焯人植晓琴邱利民浙江大学制冷与低温研究所杭州310027 浙江省制冷与低温技术重点实验室杭州310027 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州310014

低温空分系统是煤化工、冶金和航天等重要领域的关键支撑之一。然而,作为低温空分系统最大的耗能单元,空气压缩机的效率提升已接近瓶颈,压缩能耗居高不下,产生大量低品位、低能量密度的压缩余热,有效利用该部分余热可望成为提升压缩过... 详细信息

低温空分系统是煤化工、冶金和航天等重要领域的关键支撑之一。然而,作为低温空分系统最大的耗能单元,空气压缩机的效率提升已接近瓶颈,压缩能耗居高不下,产生大量低品位、低能量密度的压缩余热,有效利用该部分余热可望成为提升压缩过程能效的重要突破口。本文首先从热力学角度对不同压缩过程进行了分析,总结了空分应用中压缩过程的主要特点,分析了减少压缩能耗的基本方向。在此基础上,对低温空分系统中压缩余热的特殊性进行了总结凝练。最后,立足于直接热利用和能量品位提升两个视角,从相对广义的压缩余热利用逐步聚焦到空分系统内压缩余热利用,综述了国内外的相关研究进展,并展望了空分压缩余热利用的未来研究与应用方向。

关键词：余热回收低温空分有机朗肯循环空气压缩低品位热能

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多级矩阵结构冷却除湿器的除湿性能研究

制冷学报 2020年第5期41卷 12-22页

作者：程兴旺吴巧仙方松荣杨一鸣周霞植晓琴王凯邱利民袁一军浙江大学制冷与低温研究所杭州310027 杭州制氧机集团股份有限公司杭州310014 杭州兴环科技有限公司杭州311200

为了降低空分系统压缩机功耗,提高压缩机运行可靠性,本文提出一种用于压缩机进气除湿的多级矩阵结构的冷却除湿器,并搭建了多级冷却除湿实验台,测试了除湿器的除湿性能。实验结果表明,在进口空气含湿量和温度固定为11.7 g/(kg干空气)和2... 详细信息

为了降低空分系统压缩机功耗,提高压缩机运行可靠性,本文提出一种用于压缩机进气除湿的多级矩阵结构的冷却除湿器,并搭建了多级冷却除湿实验台,测试了除湿器的除湿性能。实验结果表明,在进口空气含湿量和温度固定为11.7 g/(kg干空气)和24.4℃时,当空气质量流量由0.48 kg/s增至0.78 kg/s,空气出口含湿量由7.1 g/(kg干空气)增至7.7 g/(kg干空气);在进口空气质量流量和温度固定为0.53 kg/s和25.2℃时,当冷却水温度由6.9℃升至11.9℃,空气出口含湿量由7.1 g/(kg干空气)增至9.4 g/(kg干空气)。本研究针对除湿器内部传热传质过程建立了稳态数值模型,将模拟结果与实验结果进行对比,结果表明:该模型对于除湿器出口空气含湿量和温度的平均误差分别为8.6%和2.1%,显示出较好的可靠性;并进一步模拟研究了多级矩阵结构与单级叉流结构冷却除湿器的除湿性能,发现采用多级结构可以有效提高除湿效率,在进口空气质量流量和冷却水质量流量分别为0.53 kg/s和0.3 kg/s时,多级结构的除湿量可以提高4.3%,除湿效率可以提高2.5%;通过增加填料模块的长度,可以提高除湿效率。当长方体填料模块体积固定为0.054 m^3,模块长度由0.14 m增至0.28 m时,传质系数可由4.3 g/(m^2·s)增至6.5 g/(m^2·s),除湿效率由66.4%升至79.2%。

关键词：冷却除湿填料塔数值模拟除湿效率