金屬氫化物反應器由于儲氫量大、壓力低、耗能小等優(yōu)點,成為儲存和運輸氫氣的重要工具。氫化物與氫氣反應過程中伴隨著強吸/放熱效應,使得反應器內的傳熱速率成為影響吸放氫性能的關鍵因素之一。本文針對具有良好的彈性以及溫度補償功能的螺旋細通道反應器進行了深入研究,并利用多元價值取向模型對多種反應器進行了綜合評價。本文為了更好的對螺旋管結構參數進行優(yōu)化,根據熱平衡方程建立了圓形螺旋細通道反應器模型,并加工制作了反應器實物。通過數值模擬和實驗對螺旋管換熱器展開了研究,并實驗獲得螺旋管對流給熱系數方程。通過模擬得出:螺旋管內流體與床層之間的強制對流換熱是反應器的主要傳熱方式;圓形螺旋管結構參數對床層作用效力的數值模擬結果為Dc>Dt>Pt;并且隨著流體流量變大,增加單位流量對床層溫度的影響越來越小。利用床層數值模型方程對比了螺旋管管型對傳熱性能的影響,結果得出,不同管型螺旋管的傳熱性能順序為橢圓螺旋管>圓形螺旋管>方形螺旋管。在此基礎上,本文提出了仿生橢圓雙螺旋細通道反應器（Conjugate Elliptical Spiral Mini-channel Reactor,簡稱C... 

【文章來源】：西北大學陜西省 211工程院校

【文章頁數】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

固定床反應器[18]

(a) (b)圖 1-4 (a)環(huán)盤式反應器[22]；(b)翅片式反應器[25] 世紀 90 年代初，多管換熱的 MH 反應器出現[23]。2009年，意大利學者F立了反應床層內包含多跟換熱管并伴有換熱夾套的二維模型，如圖1-5氫管，周圍是換熱管，床層外壁和反應器外殼之間是夾套，可以進一步量交換。2012 年 Bhouri M[27]等人提出了圖 1-5(b)所示的多管束反應器氫化物床層，管外通換熱流體。2013 年，西安交通大學的鮑澤威博士器優(yōu)化的基礎上建立了直管多管束反應器(Straight Tube Mini-channel TMR)三維模型，結構如圖 1-5(c)所示，并提出了無量綱參數 N 用以探度對吸放氫速率的影響。2014 年，馬進成等人[29]將換熱管優(yōu)化為圖 1-結構。直管式反應器經過多年的發(fā)展已經相繼將翅片、夾套、多管束等高了床層在吸放氫過程中熱量的移除和供給速率，使反應器的性能得旋管式反應器

2009年，意大利學者Freni A[26]等人建立了反應床層內包含多跟換熱管并伴有換熱夾套的二維模型，如圖1-5(a)所示。中心是氫管，周圍是換熱管，床層外壁和反應器外殼之間是夾套，可以進一步與床層進行熱量交換。2012 年 Bhouri M[27]等人提出了圖 1-5(b)所示的多管束反應器，管內是金屬氫化物床層，管外通換熱流體。2013 年，西安交通大學的鮑澤威博士[28]在傳統反應器優(yōu)化的基礎上建立了直管多管束反應器(Straight Tube Mini-channel Reactor，簡稱 STMR)三維模型，結構如圖 1-5(c)所示，并提出了無量綱參數 N 用以探究換熱流體溫度對吸放氫速率的影響。2014 年

【參考文獻】：
期刊論文
[1]內螺旋管金屬氫化物反應器吸氫過程數值分析及優(yōu)化[J]. 鮑澤威,劉亮,袁晟毅.  四川大學學報(工程科學版). 2015(05)
[2]世界氫能技術研究和應用新進展[J]. 張聰.  石油石化節(jié)能. 2014(08)
[3]金屬氫化物熱壓縮機吸放氫傳熱傳質的對稱性研究[J]. 馬進成,楊福勝,王玉琪,吳震,鮑澤威,張早校,曹建黨.  西安交通大學學報. 2013(09)
[4]帶有內構件錯流移動床顆粒流動特性的數值模擬[J]. 曹俊,金保昇,鐘文琪,王愷,陶敏,張勇,陶賀.  機械工程學報. 2013(10)
[5]金屬氫化物反應器吸氫過程的熱質傳遞特性分析[J]. 鮑澤威,楊福勝,吳震,張早校.  西安交通大學學報. 2012(09)
[6]氫的制取及儲存技術探討[J]. 劉慶賓.  中國新技術新產品. 2011(17)
[7]氫能的研究進展[J]. 張軻,劉述麗,劉明明,張洪波,魯捷,曹中秋,張輝.  材料導報. 2011(09)
[8]金屬儲氫材料研究進展[J]. 范士鋒.  化學推進劑與高分子材料. 2010(02)
[9]金屬合金及碳材料儲氫的研究進展[J]. 盧國儉,周仕學,姜瑤瑤,雷桂芹,吳峻青,楊敏建.  材料導報. 2007(03)
[10]金屬氫化物反應器的設計與過程模擬[J]. 王玉琪,楊福勝,張早校,馮霄,郭權發(fā).  西安交通大學學報. 2006(07)

碩士論文
[1]螺旋管式儲氫反應器的研究及性能評價[D]. 李海娣.西北大學 2016



本文編號：3423701