天然氣吸附儲存熱效應(yīng)研究.pdf

1、天然氣吸附儲存技術(shù)就是利用固體多孔吸附材料對氣體的吸附作用，使得在中低壓的情況下獲得與壓縮儲存等量相當(dāng)?shù)男Ч?，其研究成果可用于回收零散氣井的天然氣、汽車的燃料供?yīng)和天然氣儲氣裝置等。隨著天然氣的日益廣泛應(yīng)用，研究天然氣吸附儲存技術(shù)具有非常重要的工程意義。 針對吸附熱效應(yīng)問題，本文采用理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法對吸附/脫附過程展開研究，取得了重要進(jìn)展，主要內(nèi)容如下： 1、設(shè)計(jì)天然氣吸附儲存實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用粉體活性炭作為吸附劑，通過儲

2、罐內(nèi)各溫度測試點(diǎn)的溫度變化情況，來分析儲罐內(nèi)影響傳熱的各個因素，為以后的研究工作提供理論指導(dǎo)。 2、進(jìn)行了粉體活性炭成型實(shí)驗(yàn)研究，探析了粉體活性炭成型機(jī)理，制作初步的成型模具并選擇羧甲基纖維素作為成型用的粘結(jié)劑。建立活性炭吸附性能測試系統(tǒng)，確立活性炭的吸附性能測試方法。 3、提出了三種具有強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)的天然氣吸附儲罐：在軸向冷卻水管上加裝直肋、加裝環(huán)肋、加裝螺旋形肋片。運(yùn)用Fluent軟件，模擬各換熱結(jié)構(gòu)的溫度場分布，可

3、以得到：在中間冷卻水管加裝六個肋片后，儲罐最高溫度下降為336K，平均溫度下降為318.1K。整個溫度場的溫度分布較均勻，而且此結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝方便，可作為吸附儲罐的強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)。 4、假設(shè)儲罐內(nèi)活性炭與肋片的換熱處于穩(wěn)定狀態(tài)，建立肋片的傳熱數(shù)學(xué)模型，并將其轉(zhuǎn)化為二維穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，得到整個肋片的傳熱量。綜合考慮通過冷卻水管壁的導(dǎo)熱量與通過冷卻水管壁面的對流換熱量，得到吸附床總的傳熱量。結(jié)合上一章模擬中確定的冷卻水

4、管直徑與肋片厚度的范圍值，運(yùn)用Matlab程序優(yōu)化，得到了換熱結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)值：肋片厚度δ=2.5mm，冷卻水管的直徑d=26mm。 5、采用小型儲氣罐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證換熱結(jié)構(gòu)的實(shí)際效果，可以得到：換熱結(jié)構(gòu)在短時間內(nèi)對吸附/脫附過程的影響不大。加裝換熱結(jié)構(gòu)后，吸附過程中儲罐內(nèi)的最高溫度降低為350.96K，儲罐的最高平均溫度降低到324.4K；脫附過程中儲罐內(nèi)的最低溫度升高為261.47K，儲罐的最低平均溫度升高到280.34K，