氫作為可從多種途徑獲取的理想能源載體,是化石能源向可再生能源過(guò)渡的重要橋梁之一,將為能源的清潔利用帶來(lái)新的變革。氫能利用需要解決制取、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用等一系列問(wèn)題,而儲(chǔ)運(yùn)則是氫能應(yīng)用的重要關(guān)鍵。綜合考慮系統(tǒng)質(zhì)量、體積儲(chǔ)氫密度和儲(chǔ)存溫度,如果氫液化的效率得以進(jìn)一步提高,液氫可望成為大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)的主要形式之一。 目前運(yùn)行的大型氫液化裝置,火用(exergy)效率普遍都較低,僅為20-30%。過(guò)去幾十年,許多研究者都在研究如何提高氫液化的效率,對(duì)克勞特型氫液化流程進(jìn)行改進(jìn),并且提出了許多創(chuàng)新的流程,但多是以創(chuàng)新設(shè)備、提高設(shè)備的效率為前提。在對(duì)比研究這些改進(jìn)或創(chuàng)新流程基礎(chǔ)上,本文提出了一種基于液氮預(yù)冷、氦制冷、末級(jí)膨脹采用J-T節(jié)流的氫液化流程,節(jié)流后閃蒸的飽和氫氣直接由氦氣冷凝。該流程的顯著特色在于可在現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備條件下實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。 傳統(tǒng)的Aspen Plus、Pro/Ⅱ、HYSYS和ChemCAD等模擬軟件,無(wú)法進(jìn)行正-仲氫物性調(diào)用,因此本文自行開(kāi)發(fā)了Matlab應(yīng)用程序?qū)υO(shè)計(jì)流程進(jìn)行模擬,通過(guò)調(diào)用Refprop程序解決了平衡氫的物性計(jì)算問(wèn)題。經(jīng)過(guò)模擬發(fā)現(xiàn),末級(jí)為J-T節(jié)流、閃蒸氣經(jīng)冷氦氣冷凝...

【文章頁(yè)數(shù)】：98 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 氫液化的歷史與現(xiàn)狀
    1.3 氫液化循環(huán)
        1.3.1 預(yù)冷Linde-Hampson循環(huán)
        1.3.2 預(yù)冷Claude循環(huán)
        1.3.3 氦制冷的氫液化循環(huán)
        1.3.4 主要液化循環(huán)比較
    1.4 典型液氫化裝置
        1.4.1 德國(guó)Ingolstadt液氫裝置
        1.4.2 德國(guó)Leuna液氫流程
        1.4.3 美國(guó)Praxair氫液化流程
        1.4.4 基于LNG預(yù)冷的氫液化流程
    1.5 氫液化創(chuàng)新流程
        1.5.1 H.Quack流程
        1.5.2 Valenti氫液化方案
    1.6 影響氫液化的主要因素
        1.6.1 正-仲轉(zhuǎn)化
        1.6.2 定壓比熱
        1.6.3 聲速
    1.7 氫液化系統(tǒng)的展望
        1.7.1 工藝流程
        1.7.2 工藝設(shè)備
    1.8 本文主要工作
第二章 氫液化流程的設(shè)計(jì)
    2.1 設(shè)計(jì)原則
    2.2 流程組織
        2.2.1 預(yù)冷方式選擇
        2.2.2 制冷方式選擇
        2.2.3 末級(jí)膨脹方式
        2.2.4 膨脹機(jī)位置及級(jí)數(shù)選擇
        2.2.5 正-仲轉(zhuǎn)化器
    2.3 參數(shù)選擇
        2.3.1 工作壓力
        2.3.2 各級(jí)溫度和傳熱溫差
        2.3.3 壓縮機(jī)效率
        2.3.4 膨脹機(jī)效率
    2.4 本章小結(jié)
第三章 氫液化流程模擬與分析
    3.1 基于Aspen Plus模擬的局限性
    3.2 基于Matlab模擬的流程設(shè)計(jì)
        3.2.1 模擬程序說(shuō)明
        3.2.2 基本參數(shù)下的模擬結(jié)果
        3.2.3 換熱器計(jì)算
        3.2.4 設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律
    3.3 基于LNG冷能的流程模擬
        3.3.1 基于LNG冷能的間接預(yù)冷方案
        3.3.2 基于LNG冷能的直接預(yù)冷方案
第四章 全文總結(jié)與展望
    4.1 全文總結(jié)
    4.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A Matlab程序代碼
附錄B 說(shuō)明
攻讀碩士學(xué)位期間的主要研究成果
致謝



本文編號(hào)：3889006