天然氣吸附儲(chǔ)存過(guò)程熱效應(yīng)數(shù)值模擬及其控制技術(shù)研究.pdf

1、天然氣以其熱值高，污染物排放少的優(yōu)點(diǎn)受到了人們的青睞。如何安全、經(jīng)濟(jì)、有效的儲(chǔ)存天然氣還是一個(gè)沒(méi)有完全解決的課題。目前雖然壓縮天然氣汽車(chē)已被大量使用，但它的缺點(diǎn)也非常明顯：儲(chǔ)存壓力過(guò)高，安全性能差。而天然氣吸附儲(chǔ)存技術(shù)是利用固體多孔材料對(duì)氣體的吸附作用使得在中低壓的情況下獲得與壓縮儲(chǔ)存容量相當(dāng)?shù)男Ч蔀檠芯康臒狳c(diǎn)。在吸附天然氣汽車(chē)的應(yīng)用中，還有一些問(wèn)題需要解決，包括吸附/解吸中的熱效應(yīng)對(duì)充氣和放氣過(guò)程的不利影響、生產(chǎn)高比表面積同時(shí)傳熱性

2、能好的吸附劑、儲(chǔ)存罐的合理設(shè)計(jì)、天然氣中雜質(zhì)和重組分對(duì)吸附/解吸的不利影響。 本文通過(guò)系統(tǒng)評(píng)述天然氣吸附存儲(chǔ)的研究現(xiàn)狀及其進(jìn)展，著重研究了天然氣吸附存儲(chǔ)過(guò)程中的兩個(gè)問(wèn)題：一是快速充氣時(shí)，吸附熱效應(yīng)對(duì)吸附儲(chǔ)罐充氣過(guò)程的影響；二是通過(guò)合理設(shè)計(jì)儲(chǔ)存容器來(lái)有效控制熱效應(yīng)。并確定以數(shù)值模擬來(lái)分析研究活性炭吸附儲(chǔ)存天然氣。 首先，根據(jù)活性炭-甲烷吸附床的傳熱傳質(zhì)機(jī)理，采用線性驅(qū)動(dòng)力方程作為吸附速率方程，對(duì)活性炭吸附床建立了二維多孔介

3、質(zhì)非等溫吸附傳熱傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型。然后利用FLUENT軟件對(duì)該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，分析了熱效應(yīng)對(duì)吸附過(guò)程的影響。對(duì)于快速充氣過(guò)程，入口充氣條件為300K、3.5MPa，儲(chǔ)罐壁面絕熱的情況下，吸附床層的最大溫升為56℃，絕熱充氣效率約為0.56。加了換熱U型管，可以進(jìn)一步降低床層溫度，提高吸附效率。 其次，為了有效的解決吸附熱，增強(qiáng)吸附床的傳熱性能，本文把通常的圓筒形儲(chǔ)罐改為扁平狀儲(chǔ)罐，并在儲(chǔ)罐中加入換熱管和肋片。從吸附床層的最高