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渡的重要橋梁之一,將為能源的清潔利用帶來新的變革。氫能利用需要解決制取、儲運和應(yīng)用等一系列問題,而儲運則是氫能應(yīng)用的重要關(guān)鍵。綜合考慮系統(tǒng)質(zhì)量、體積儲氫密度和儲存溫度,如果氫液化的效率得以進一步提高,液氫可望成為大規(guī)模儲運的主要形式之一。 目前運行的大型氫液化裝置,火用(exergy)效率普遍都較低,僅為20-30%。過去幾十年,許多研究者都在研究如何提高氫液化的效率,對克勞特型氫液化流程進行改進,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。在對比研究這些改進或創(chuàng)新流程基礎(chǔ)上,本文提出了一種基于液氮預冷、氦制冷、末級膨脹采用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)備條件下實現(xiàn)工程應(yīng)用。 傳統(tǒng)的Aspen Plus、Pro/Ⅱ、HYSYS和ChemCAD等模擬軟件,無法進行正-仲氫物性調(diào)用,因此本文自行開發(fā)了Matlab應(yīng)用程序?qū)υO(shè)計流程進行模擬,通過調(diào)用Refprop程序解決了平衡氫的物性計算問題。經(jīng)過模擬發(fā)現(xiàn),末級為J-T節(jié)流、閃蒸氣經(jīng)冷氦氣冷凝...

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
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 預冷Linde-Hampson循環(huán)
        1.3.2 預冷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Ingolstadt液氫裝置
        1.4.2 德國Leuna液氫流程
        1.4.3 美國Praxair氫液化流程
        1.4.4 基于LNG預冷的氫液化流程
    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
    2.1 設(shè)計原則
    2.2 流程組織
        2.2.1 預冷方式選擇
        2.2.2 制冷方式選擇
        2.2.3 末級膨脹方式
        2.2.4 膨脹機位置及級數(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 各級溫度和傳熱溫差
        2.3.3 壓縮機效率
        2.3.4 膨脹機效率
    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
        3.2.1 模擬程序說明
        3.2.2 基本參數(shù)下的模擬結(jié)果
        3.2.3 換熱器計算
        3.2.4 設(shè)計參數(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冷能的間接預冷方案
        3.3.2 基于LNG冷能的直接預冷方案
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
附錄A Matlab程序代碼
附錄B 說明
攻讀碩士學位期間的主要研究成果
致謝



本文編號：3889006