天然氣吸附儲存過程熱效應(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)點受到了人們的青睞。如何安全、經(jīng)濟、有效的儲存天然氣還是一個沒有完全解決的課題。目前雖然壓縮天然氣汽車已被大量使用，但它的缺點也非常明顯：儲存壓力過高，安全性能差。而天然氣吸附儲存技術(shù)是利用固體多孔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容量相當?shù)男Ч蔀檠芯康臒狳c。在吸附天然氣汽車的應(yīng)用中，還有一些問題需要解決，包括吸附/解吸中的熱效應(yīng)對充氣和放氣過程的不利影響、生產(chǎn)高比表面積同時傳熱性

2、能好的吸附劑、儲存罐的合理設(shè)計、天然氣中雜質(zhì)和重組分對吸附/解吸的不利影響。 本文通過系統(tǒng)評述天然氣吸附存儲的研究現(xiàn)狀及其進展，著重研究了天然氣吸附存儲過程中的兩個問題：一是快速充氣時，吸附熱效應(yīng)對吸附儲罐充氣過程的影響；二是通過合理設(shè)計儲存容器來有效控制熱效應(yīng)。并確定以數(shù)值模擬來分析研究活性炭吸附儲存天然氣。 首先，根據(jù)活性炭-甲烷吸附床的傳熱傳質(zhì)機理，采用線性驅(qū)動力方程作為吸附速率方程，對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軟件對該數(shù)學(xué)模型進行了數(shù)值計算，分析了熱效應(yīng)對吸附過程的影響。對于快速充氣過程，入口充氣條件為300K、3.5MPa，儲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，增強吸附床的傳熱性能，本文把通常的圓筒形儲罐改為扁平狀儲罐，并在儲罐中加入換熱管和肋片。從吸附床層的最高