Nature.comని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు.మీరు పరిమిత CSS మద్దతుతో బ్రౌజర్ సంస్కరణను ఉపయోగిస్తున్నారు.ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాల్సిందిగా మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా Internet Explorerలో అనుకూలత మోడ్‌ని నిలిపివేయండి).అదనంగా, కొనసాగుతున్న మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా సైట్‌ని చూపుతాము.
ఒకేసారి మూడు స్లయిడ్‌ల రంగులరాట్నం ప్రదర్శిస్తుంది.ఒకేసారి మూడు స్లయిడ్‌ల ద్వారా తరలించడానికి మునుపటి మరియు తదుపరి బటన్‌లను ఉపయోగించండి లేదా ఒకేసారి మూడు స్లయిడ్‌ల ద్వారా తరలించడానికి చివర ఉన్న స్లయిడర్ బటన్‌లను ఉపయోగించండి.
మెటల్ హైడ్రైడ్‌లు (MH) హైడ్రోజన్ నిల్వకు అత్యంత అనుకూలమైన పదార్థాల సమూహాలలో ఒకటిగా గుర్తించబడ్డాయి, ఎందుకంటే వాటి పెద్ద హైడ్రోజన్ నిల్వ సామర్థ్యం, తక్కువ ఆపరేటింగ్ ఒత్తిడి మరియు అధిక భద్రత.అయినప్పటికీ, వాటి నిదానమైన హైడ్రోజన్ తీసుకునే గతిశాస్త్రం నిల్వ పనితీరును బాగా తగ్గిస్తుంది.MH నిల్వ నుండి వేగవంతమైన ఉష్ణ తొలగింపు దాని హైడ్రోజన్ తీసుకునే రేటును పెంచడంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది, ఫలితంగా నిల్వ పనితీరు మెరుగుపడుతుంది.ఈ విషయంలో, ఈ అధ్యయనం MH నిల్వ వ్యవస్థ యొక్క హైడ్రోజన్ తీసుకునే రేటును సానుకూలంగా ప్రభావితం చేయడానికి ఉష్ణ బదిలీ లక్షణాలను మెరుగుపరచడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది.కొత్త సెమీ-స్థూపాకార కాయిల్ మొదట అభివృద్ధి చేయబడింది మరియు హైడ్రోజన్ నిల్వ కోసం ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది మరియు అంతర్గత గాలి-ఉష్ణ వినిమాయకం (HTF)గా చేర్చబడింది.విభిన్న పిచ్ పరిమాణాల ఆధారంగా, కొత్త ఉష్ణ వినిమాయకం కాన్ఫిగరేషన్ యొక్క ప్రభావం విశ్లేషించబడుతుంది మరియు సాంప్రదాయ హెలికల్ కాయిల్ జ్యామితితో పోల్చబడుతుంది.అదనంగా, MG మరియు GTP యొక్క నిల్వ యొక్క ఆపరేటింగ్ పారామితులు సరైన విలువలను పొందేందుకు సంఖ్యాపరంగా అధ్యయనం చేయబడ్డాయి.సంఖ్యా అనుకరణ కోసం, ANSYS ఫ్లూయెంట్ 2020 R2 ఉపయోగించబడుతుంది.సెమీ-స్థూపాకార కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్ (SCHE)ని ఉపయోగించడం ద్వారా MH నిల్వ ట్యాంక్ పనితీరును గణనీయంగా మెరుగుపరచవచ్చని ఈ అధ్యయనం యొక్క ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.సంప్రదాయ స్పైరల్ కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్లతో పోలిస్తే, హైడ్రోజన్ శోషణ వ్యవధి 59% తగ్గింది.SCHE కాయిల్స్ మధ్య అతి చిన్న దూరం కారణంగా శోషణ సమయం 61% తగ్గింది.SHE ఉపయోగించి MG నిల్వ యొక్క ఆపరేటింగ్ పారామితులకు సంబంధించి, ఎంచుకున్న అన్ని పారామితులు హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియలో గణనీయమైన మెరుగుదలకు దారితీస్తాయి, ముఖ్యంగా HTSకి ఇన్లెట్ వద్ద ఉష్ణోగ్రత.
శిలాజ ఇంధనాల ఆధారిత శక్తి నుండి పునరుత్పాదక శక్తికి ప్రపంచ పరివర్తన ఉంది.పునరుత్పాదక శక్తి యొక్క అనేక రూపాలు డైనమిక్ పద్ధతిలో శక్తిని అందిస్తాయి కాబట్టి, లోడ్‌ను సమతుల్యం చేయడానికి శక్తి నిల్వ అవసరం.హైడ్రోజన్ ఆధారిత శక్తి నిల్వ ఈ ప్రయోజనం కోసం చాలా దృష్టిని ఆకర్షించింది, ప్రత్యేకించి హైడ్రోజన్ దాని లక్షణాలు మరియు పోర్టబిలిటీ కారణంగా "ఆకుపచ్చ" ప్రత్యామ్నాయ ఇంధనం మరియు శక్తి క్యారియర్‌గా ఉపయోగించవచ్చు.అదనంగా, హైడ్రోజన్ శిలాజ ఇంధనాలు2తో పోలిస్తే యూనిట్ ద్రవ్యరాశికి అధిక శక్తిని అందిస్తుంది.హైడ్రోజన్ శక్తి నిల్వలో నాలుగు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి: సంపీడన వాయువు నిల్వ, భూగర్భ నిల్వ, ద్రవ నిల్వ మరియు ఘన నిల్వ.సంపీడన హైడ్రోజన్ అనేది బస్సులు మరియు ఫోర్క్లిఫ్ట్‌లు వంటి ఇంధన సెల్ వాహనాలలో ఉపయోగించే ప్రధాన రకం.అయినప్పటికీ, ఈ నిల్వ హైడ్రోజన్ యొక్క తక్కువ బల్క్ డెన్సిటీని అందిస్తుంది (సుమారు 0.089 kg/m3) మరియు అధిక ఆపరేటింగ్ ప్రెజర్3తో సంబంధం ఉన్న భద్రతా సమస్యలను కలిగి ఉంటుంది.తక్కువ పరిసర ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద మార్పిడి ప్రక్రియ ఆధారంగా, ద్రవ నిల్వ హైడ్రోజన్‌ను ద్రవ రూపంలో నిల్వ చేస్తుంది.అయితే, ద్రవీకరించినప్పుడు, దాదాపు 40% శక్తి పోతుంది.అదనంగా, ఈ సాంకేతికత సాలిడ్ స్టేట్ స్టోరేజీ సాంకేతికతలతో పోలిస్తే ఎక్కువ శక్తి మరియు శ్రమతో కూడుకున్నది.ఘన నిల్వ అనేది హైడ్రోజన్ ఆర్థిక వ్యవస్థకు ఆచరణీయమైన ఎంపిక, ఇది హైడ్రోజన్‌ను శోషణ ద్వారా ఘన పదార్ధాలలో చేర్చడం మరియు నిర్జలీకరణం ద్వారా హైడ్రోజన్‌ను విడుదల చేయడం ద్వారా హైడ్రోజన్‌ను నిల్వ చేస్తుంది.మెటల్ హైడ్రైడ్ (MH), ఘన పదార్థ నిల్వ సాంకేతికత, దాని అధిక హైడ్రోజన్ సామర్థ్యం, తక్కువ ఆపరేటింగ్ పీడనం మరియు ద్రవ నిల్వతో పోలిస్తే తక్కువ ధర కారణంగా ఇంధన సెల్ అప్లికేషన్‌లలో ఇటీవలి ఆసక్తిని కలిగి ఉంది మరియు ఇది స్థిర మరియు మొబైల్ అప్లికేషన్‌లకు అనుకూలంగా ఉంటుంది. అదనంగా, MH మెటీరియల్స్ పెద్ద కెపాసిటీ యొక్క సమర్థవంతమైన నిల్వ వంటి భద్రతా లక్షణాలను కూడా అందిస్తాయి8.అయినప్పటికీ, MG ఉత్పాదకతను పరిమితం చేసే సమస్య ఉంది: MG రియాక్టర్ యొక్క తక్కువ ఉష్ణ వాహకత హైడ్రోజన్ నెమ్మదిగా శోషణ మరియు నిర్జలీకరణానికి దారితీస్తుంది.
ఎక్సోథర్మిక్ మరియు ఎండోథెర్మిక్ ప్రతిచర్యల సమయంలో సరైన ఉష్ణ బదిలీ MH రియాక్టర్ల పనితీరును మెరుగుపరచడంలో కీలకం.హైడ్రోజన్ లోడింగ్ ప్రక్రియ కోసం, గరిష్ట నిల్వ సామర్థ్యంతో కావలసిన రేటు వద్ద హైడ్రోజన్ లోడింగ్ ప్రవాహాన్ని నియంత్రించడానికి ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడిని రియాక్టర్ నుండి తీసివేయాలి.బదులుగా, ఉత్సర్గ సమయంలో హైడ్రోజన్ పరిణామం రేటును పెంచడానికి వేడి అవసరం.వేడి మరియు సామూహిక బదిలీ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి, అనేక మంది పరిశోధకులు ఆపరేటింగ్ పారామితులు, MG నిర్మాణం మరియు MG11 ఆప్టిమైజేషన్ వంటి బహుళ కారకాల ఆధారంగా డిజైన్ మరియు ఆప్టిమైజేషన్‌ను అధ్యయనం చేశారు.MG పొరలు 12,13కు ఫోమ్ మెటల్స్ వంటి అధిక ఉష్ణ వాహకత పదార్థాలను జోడించడం ద్వారా MG ఆప్టిమైజేషన్ చేయవచ్చు.అందువలన, సమర్థవంతమైన ఉష్ణ వాహకతను 0.1 నుండి 2 W/mK10కి పెంచవచ్చు.అయినప్పటికీ, ఘన పదార్థాల జోడింపు MN రియాక్టర్ యొక్క శక్తిని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది.ఆపరేటింగ్ పారామితులకు సంబంధించి, MG లేయర్ మరియు శీతలకరణి (HTF) యొక్క ప్రారంభ ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా మెరుగుదలలను సాధించవచ్చు.రియాక్టర్ యొక్క జ్యామితి మరియు ఉష్ణ వినిమాయకం రూపకల్పన కారణంగా MG యొక్క నిర్మాణాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు.MH రియాక్టర్ ఉష్ణ వినిమాయకం యొక్క ఆకృతీకరణకు సంబంధించి, పద్ధతులను రెండు రకాలుగా విభజించవచ్చు.ఇవి MO లేయర్‌లో నిర్మించిన అంతర్గత ఉష్ణ వినిమాయకాలు మరియు MO పొరను కప్పి ఉంచే బాహ్య ఉష్ణ వినిమాయకాలు అంటే రెక్కలు, కూలింగ్ జాకెట్లు మరియు నీటి స్నానాలు.బాహ్య ఉష్ణ వినిమాయకానికి సంబంధించి, Kaplan16 MH రియాక్టర్ యొక్క ఆపరేషన్‌ను విశ్లేషించింది, రియాక్టర్ లోపల ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించడానికి శీతలీకరణ నీటిని జాకెట్‌గా ఉపయోగిస్తుంది.ఫలితాలు 22 రౌండ్ ఫిన్ రియాక్టర్ మరియు సహజ ఉష్ణప్రసరణ ద్వారా చల్లబడిన మరొక రియాక్టర్‌తో పోల్చబడ్డాయి.శీతలీకరణ జాకెట్ యొక్క ఉనికి MH యొక్క ఉష్ణోగ్రతను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, తద్వారా శోషణ రేటు పెరుగుతుంది.పాటిల్ మరియు గోపాల్ ద్వారా వాటర్-జాకెట్ MH రియాక్టర్ యొక్క సంఖ్యా అధ్యయనాలు హైడ్రోజన్ సరఫరా ఒత్తిడి మరియు HTF ఉష్ణోగ్రత హైడ్రోజన్ తీసుకోవడం మరియు నిర్జలీకరణ రేటును ప్రభావితం చేసే కీలక పారామితులు అని చూపించాయి.
MHలో నిర్మించిన రెక్కలు మరియు ఉష్ణ వినిమాయకాలను జోడించడం ద్వారా ఉష్ణ బదిలీ ప్రాంతాన్ని పెంచడం అనేది హీట్ మరియు మాస్ ట్రాన్స్‌ఫర్ పనితీరును మెరుగుపరచడంలో కీలకం మరియు అందువల్ల MH18 యొక్క నిల్వ పనితీరు.MH19,20,21,22,23,24,25,26 రియాక్టర్‌లో శీతలకరణిని ప్రసరించడానికి అనేక అంతర్గత ఉష్ణ వినిమాయకం కాన్ఫిగరేషన్‌లు (స్ట్రెయిట్ ట్యూబ్ మరియు స్పైరల్ కాయిల్) రూపొందించబడ్డాయి.అంతర్గత ఉష్ణ వినిమాయకాన్ని ఉపయోగించి, శీతలీకరణ లేదా తాపన ద్రవం హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియలో MH రియాక్టర్ లోపల స్థానిక వేడిని బదిలీ చేస్తుంది.రాజు మరియు కుమార్ [27] MG పనితీరును మెరుగుపరచడానికి అనేక స్ట్రెయిట్ ట్యూబ్‌లను ఉష్ణ వినిమాయకాలుగా ఉపయోగించారు.నేరుగా గొట్టాలను ఉష్ణ వినిమాయకాలుగా ఉపయోగించినప్పుడు శోషణ సమయం తగ్గిందని వారి ఫలితాలు చూపించాయి.అదనంగా, స్ట్రెయిట్ ట్యూబ్‌ల వాడకం హైడ్రోజన్ నిర్జలీకరణ సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది28.అధిక శీతలకరణి ప్రవాహ రేట్లు హైడ్రోజన్ ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ రేటును పెంచుతాయి29.అయినప్పటికీ, శీతలీకరణ గొట్టాల సంఖ్యను పెంచడం వలన శీతలకరణి ప్రవాహం రేటు30,31 కంటే MH పనితీరుపై సానుకూల ప్రభావం ఉంటుంది.రాజు మరియు ఇతరులు.32 రియాక్టర్లలో మల్టీట్యూబ్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్ల పనితీరును అధ్యయనం చేయడానికి LaMi4.7Al0.3ని MH మెటీరియల్‌గా ఉపయోగించారు.ఆపరేటింగ్ పారామితులు శోషణ ప్రక్రియపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయని వారు నివేదించారు, ముఖ్యంగా ఫీడ్ ఒత్తిడి మరియు తరువాత HTF యొక్క ప్రవాహం రేటు.అయినప్పటికీ, శోషణ ఉష్ణోగ్రత తక్కువ క్లిష్టమైనదిగా మారింది.
స్ట్రెయిట్ ట్యూబ్‌లతో పోలిస్తే మెరుగైన ఉష్ణ బదిలీ కారణంగా స్పైరల్ కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా MH రియాక్టర్ పనితీరు మరింత మెరుగుపడుతుంది.ఎందుకంటే ద్వితీయ చక్రం రియాక్టర్ నుండి వేడిని బాగా తొలగించగలదు25.అదనంగా, స్పైరల్ గొట్టాలు MH పొర నుండి శీతలకరణికి ఉష్ణ బదిలీ కోసం పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యాన్ని అందిస్తాయి.ఈ పద్ధతిని రియాక్టర్ లోపల ప్రవేశపెట్టినప్పుడు, ఉష్ణ మార్పిడి గొట్టాల పంపిణీ కూడా మరింత ఏకరీతిగా ఉంటుంది.వాంగ్ మరియు ఇతరులు.34 MH రియాక్టర్‌కు హెలికల్ కాయిల్‌ని జోడించడం ద్వారా హైడ్రోజన్ తీసుకునే వ్యవధి ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేసింది.శీతలకరణి యొక్క ఉష్ణ బదిలీ గుణకం పెరిగేకొద్దీ, శోషణ సమయం తగ్గుతుందని వారి ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.వూ మరియు ఇతరులు.25 Mg2Ni ఆధారిత MH రియాక్టర్లు మరియు కాయిల్డ్ కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్ల పనితీరును పరిశోధించింది.వారి సంఖ్యా అధ్యయనాలు ప్రతిచర్య సమయంలో తగ్గింపును చూపించాయి.MN రియాక్టర్‌లో హీట్ ట్రాన్స్‌ఫర్ మెకానిజం మెరుగుదల అనేది స్క్రూ పిచ్‌కు స్క్రూ పిచ్ మరియు డైమెన్షన్‌లెస్ స్క్రూ పిచ్ యొక్క చిన్న నిష్పత్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.మెల్లౌలీ మరియు ఇతరులు 21 చేసిన ప్రయోగాత్మక అధ్యయనం కాయిల్డ్ కాయిల్‌ను అంతర్గత ఉష్ణ వినిమాయకం వలె ఉపయోగించి హైడ్రోజన్ తీసుకోవడం మరియు నిర్జలీకరణ సమయాన్ని మెరుగుపరచడంలో HTF ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.వివిధ అంతర్గత ఉష్ణ వినిమాయకాల కలయికలు అనేక అధ్యయనాలలో నిర్వహించబడ్డాయి.ఈసాపూర్ మరియు ఇతరులు.35 హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియను మెరుగుపరచడానికి సెంట్రల్ రిటర్న్ ట్యూబ్‌తో స్పైరల్ కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌ను ఉపయోగించి హైడ్రోజన్ నిల్వను అధ్యయనం చేసింది.స్పైరల్ ట్యూబ్ మరియు సెంట్రల్ రిటర్న్ ట్యూబ్ శీతలకరణి మరియు MG మధ్య ఉష్ణ బదిలీని గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తాయని వారి ఫలితాలు చూపించాయి.స్పైరల్ ట్యూబ్ యొక్క చిన్న పిచ్ మరియు పెద్ద వ్యాసం వేడి మరియు ద్రవ్యరాశి బదిలీ రేటును పెంచుతుంది.అర్దహై మరియు ఇతరులు.36 రియాక్టర్ లోపల ఉష్ణ బదిలీని మెరుగుపరచడానికి ఫ్లాట్ స్పైరల్ ట్యూబ్‌లను ఉష్ణ వినిమాయకాలుగా ఉపయోగించారు.చదునైన స్పైరల్ ట్యూబ్ ప్లేన్‌ల సంఖ్యను పెంచడం ద్వారా శోషణ వ్యవధి తగ్గిందని వారు నివేదించారు.వివిధ అంతర్గత ఉష్ణ వినిమాయకాల కలయికలు అనేక అధ్యయనాలలో నిర్వహించబడ్డాయి.ధౌ మరియు ఇతరులు.37 కాయిల్డ్ కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్ మరియు రెక్కలను ఉపయోగించి MH పనితీరును మెరుగుపరిచింది.రెక్కలు లేని కేసుతో పోలిస్తే ఈ పద్ధతి హైడ్రోజన్ నింపే సమయాన్ని 2 రెట్లు తగ్గిస్తుందని వారి ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.కంకణాకార రెక్కలను శీతలీకరణ గొట్టాలతో కలిపి MN రియాక్టర్‌లో నిర్మించారు.రెక్కలు లేని MH రియాక్టర్‌తో పోలిస్తే ఈ మిశ్రమ పద్ధతి మరింత ఏకరీతి ఉష్ణ బదిలీని అందిస్తుందని ఈ అధ్యయనం యొక్క ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.అయినప్పటికీ, వివిధ ఉష్ణ వినిమాయకాలను కలపడం వలన MH రియాక్టర్ యొక్క బరువు మరియు వాల్యూమ్‌ను ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.Wu et al.18 విభిన్న ఉష్ణ వినిమాయకం కాన్ఫిగరేషన్‌లను పోల్చారు.వీటిలో నేరుగా గొట్టాలు, రెక్కలు మరియు స్పైరల్ కాయిల్స్ ఉన్నాయి.స్పైరల్ కాయిల్స్ వేడి మరియు ద్రవ్యరాశి బదిలీలో ఉత్తమ మెరుగుదలలను అందజేస్తాయని రచయితలు నివేదిస్తున్నారు.అదనంగా, స్ట్రెయిట్ ట్యూబ్‌లు, కాయిల్డ్ ట్యూబ్‌లు మరియు కాయిల్డ్ ట్యూబ్‌లతో కలిపి స్ట్రెయిట్ ట్యూబ్‌లతో పోలిస్తే, డబుల్ కాయిల్స్ ఉష్ణ బదిలీని మెరుగుపరచడంలో మెరుగైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయి.శేఖర్ మరియు ఇతరుల అధ్యయనం.అంతర్గత ఉష్ణ వినిమాయకం మరియు ఫిన్డ్ బాహ్య శీతలీకరణ జాకెట్‌గా స్పైరల్ కాయిల్‌ని ఉపయోగించి హైడ్రోజన్ తీసుకోవడంలో ఇదే విధమైన మెరుగుదల సాధించబడిందని 40 చూపించింది.
పైన పేర్కొన్న ఉదాహరణలలో, స్పైరల్ కాయిల్స్‌ను అంతర్గత ఉష్ణ వినిమాయకాలుగా ఉపయోగించడం వలన ఇతర ఉష్ణ వినిమాయకాలు, ముఖ్యంగా స్ట్రెయిట్ ట్యూబ్‌లు మరియు రెక్కల కంటే మెరుగైన ఉష్ణ మరియు ద్రవ్యరాశి బదిలీ మెరుగుదలలను అందిస్తుంది.అందువల్ల, ఉష్ణ బదిలీ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి స్పైరల్ కాయిల్‌ను మరింత అభివృద్ధి చేయడం ఈ అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం.మొట్టమొదటిసారిగా, సాంప్రదాయ MH నిల్వ హెలికల్ కాయిల్ ఆధారంగా కొత్త సెమీ-సిలిండర్ కాయిల్ అభివృద్ధి చేయబడింది.ఈ అధ్యయనం MH బెడ్ మరియు HTF ట్యూబ్‌ల స్థిరమైన వాల్యూమ్ ద్వారా అందించబడిన మెరుగైన ఉష్ణ బదిలీ జోన్ లేఅవుట్‌తో కొత్త హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్ డిజైన్‌ను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం ద్వారా హైడ్రోజన్ నిల్వ పనితీరును మెరుగుపరుస్తుందని భావిస్తున్నారు.ఈ కొత్త ఉష్ణ వినిమాయకం యొక్క నిల్వ పనితీరు వివిధ కాయిల్ పిచ్‌ల ఆధారంగా సంప్రదాయ స్పైరల్ కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్లతో పోల్చబడింది.ఇప్పటికే ఉన్న సాహిత్యం ప్రకారం, ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులు మరియు కాయిల్స్ యొక్క అంతరం MH రియాక్టర్ల పనితీరును ప్రభావితం చేసే ప్రధాన కారకాలు.ఈ కొత్త ఉష్ణ వినిమాయకం రూపకల్పనను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి, హైడ్రోజన్ తీసుకునే సమయం మరియు MH వాల్యూమ్‌పై కాయిల్ స్పేసింగ్ ప్రభావం పరిశోధించబడింది.అదనంగా, కొత్త హెమీ-స్థూపాకార కాయిల్స్ మరియు ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల మధ్య సంబంధాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి, ఈ అధ్యయనం యొక్క ద్వితీయ లక్ష్యం వివిధ ఆపరేటింగ్ పారామితి పరిధుల ప్రకారం రియాక్టర్ యొక్క లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడం మరియు ప్రతి ఆపరేటింగ్‌కు తగిన విలువలను నిర్ణయించడం. మోడ్.పరామితి.
ఈ అధ్యయనంలో హైడ్రోజన్ శక్తి నిల్వ పరికరం యొక్క పనితీరు రెండు ఉష్ణ వినిమాయక కాన్ఫిగరేషన్ల ఆధారంగా పరిశోధించబడుతుంది (1 నుండి 3 కేసులలో స్పైరల్ ట్యూబ్‌లు మరియు 4 నుండి 6 కేసులలో సెమీ-స్థూపాకార ట్యూబ్‌లతో సహా) మరియు ఆపరేటింగ్ పారామితుల యొక్క సున్నితత్వ విశ్లేషణ.MH రియాక్టర్ యొక్క కార్యాచరణ మొదటిసారిగా స్పైరల్ ట్యూబ్‌ను ఉష్ణ వినిమాయకంగా ఉపయోగించి పరీక్షించబడింది.శీతలకరణి చమురు పైపు మరియు MH రియాక్టర్ పాత్ర రెండూ స్టెయిన్లెస్ స్టీల్‌తో తయారు చేయబడ్డాయి.MG రియాక్టర్ యొక్క కొలతలు మరియు GTF పైపుల యొక్క వ్యాసం అన్ని సందర్భాలలో స్థిరంగా ఉన్నాయని గమనించాలి, అయితే GTF యొక్క దశల పరిమాణాలు మారుతూ ఉంటాయి.ఈ విభాగం HTF కాయిల్స్ యొక్క పిచ్ పరిమాణం యొక్క ప్రభావాన్ని విశ్లేషిస్తుంది.రియాక్టర్ యొక్క ఎత్తు మరియు బయటి వ్యాసం వరుసగా 110 mm మరియు 156 mm.వేడి-వాహక చమురు పైపు యొక్క వ్యాసం 6 మిమీ వద్ద సెట్ చేయబడింది.స్పైరల్ ట్యూబ్‌లు మరియు రెండు సెమీ సిలిండర్ ట్యూబ్‌లతో కూడిన MH రియాక్టర్ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రంపై వివరాల కోసం అనుబంధ విభాగాన్ని చూడండి.
అంజీర్ న.1a MH స్పైరల్ ట్యూబ్ రియాక్టర్ మరియు దాని కొలతలు చూపిస్తుంది.అన్ని రేఖాగణిత పారామితులు పట్టికలో ఇవ్వబడ్డాయి.1. హెలిక్స్ యొక్క మొత్తం వాల్యూమ్ మరియు ZG యొక్క వాల్యూమ్ వరుసగా సుమారు 100 cm3 మరియు 2000 cm3.ఈ MH రియాక్టర్ నుండి, HTF రూపంలో గాలి ఒక స్పైరల్ ట్యూబ్ ద్వారా క్రింది నుండి పోరస్ MH రియాక్టర్‌లోకి అందించబడుతుంది మరియు హైడ్రోజన్ రియాక్టర్ పై ఉపరితలం నుండి ప్రవేశపెట్టబడింది.
మెటల్ హైడ్రైడ్ రియాక్టర్ల కోసం ఎంచుకున్న జ్యామితి యొక్క లక్షణం.a) స్పైరల్-గొట్టపు ఉష్ణ వినిమాయకంతో, బి) సెమీ-స్థూపాకార గొట్టపు ఉష్ణ వినిమాయకంతో.
రెండవ భాగం ఉష్ణ వినిమాయకం వలె సెమీ-స్థూపాకార ట్యూబ్ ఆధారంగా MH రియాక్టర్ యొక్క ఆపరేషన్‌ను పరిశీలిస్తుంది.అంజీర్ న.1b MN రియాక్టర్‌ను రెండు సెమీ-స్థూపాకార గొట్టాలు మరియు వాటి కొలతలతో చూపిస్తుంది.టేబుల్ 1 సెమీ-స్థూపాకార పైపుల యొక్క అన్ని రేఖాగణిత పారామితులను జాబితా చేస్తుంది, అవి వాటి మధ్య దూరం మినహా స్థిరంగా ఉంటాయి.కేస్ 4లోని సెమీ-స్థూపాకార ట్యూబ్ కాయిల్డ్ ట్యూబ్‌లో HTF ట్యూబ్ మరియు MH మిశ్రమం యొక్క స్థిరమైన వాల్యూమ్‌తో రూపొందించబడిందని గమనించాలి (ఎంపిక 3).అంజీర్ కొరకు.1bలో, రెండు సెమీ-స్థూపాకార HTF గొట్టాల దిగువ నుండి గాలి కూడా ప్రవేశపెట్టబడింది మరియు MH రియాక్టర్ యొక్క వ్యతిరేక దిశ నుండి హైడ్రోజన్ ప్రవేశపెట్టబడింది.
ఉష్ణ వినిమాయకం యొక్క కొత్త రూపకల్పన కారణంగా, ఈ విభాగం యొక్క ఉద్దేశ్యం SCHEతో కలిపి MH రియాక్టర్ యొక్క ఆపరేటింగ్ పారామితులకు తగిన ప్రారంభ విలువలను నిర్ణయించడం.అన్ని సందర్భాల్లో, రియాక్టర్ నుండి వేడిని తొలగించడానికి గాలిని శీతలకరణిగా ఉపయోగించారు.ఉష్ణ బదిలీ నూనెలలో, గాలి మరియు నీరు సాధారణంగా వాటి తక్కువ ధర మరియు తక్కువ పర్యావరణ ప్రభావం కారణంగా MH రియాక్టర్లకు ఉష్ణ బదిలీ నూనెలుగా ఎంపిక చేయబడతాయి.మెగ్నీషియం ఆధారిత మిశ్రమాల యొక్క అధిక ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత పరిధి కారణంగా, ఈ అధ్యయనంలో గాలిని శీతలకరణిగా ఎంచుకున్నారు.అదనంగా, ఇది ఇతర ద్రవ లోహాలు మరియు కరిగిన లవణాల కంటే మెరుగైన ప్రవాహ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది.టేబుల్ 2 గాలి యొక్క లక్షణాలను 573 K వద్ద జాబితా చేస్తుంది. ఈ విభాగంలోని సున్నితత్వ విశ్లేషణ కోసం, MH-SCHE పనితీరు ఎంపికల యొక్క ఉత్తమ కాన్ఫిగరేషన్‌లు (కేసుల్లో 4 నుండి 6 వరకు) మాత్రమే వర్తించబడతాయి.ఈ విభాగంలోని అంచనాలు MH రియాక్టర్ యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత, హైడ్రోజన్ లోడింగ్ పీడనం, HTF ఇన్లెట్ ఉష్ణోగ్రత మరియు HTF రేటును మార్చడం ద్వారా లెక్కించబడిన రేనాల్డ్స్ సంఖ్యతో సహా వివిధ ఆపరేటింగ్ పారామితులపై ఆధారపడి ఉంటాయి.టేబుల్ 3 సున్నితత్వ విశ్లేషణ కోసం ఉపయోగించే అన్ని ఆపరేటింగ్ పారామితులను కలిగి ఉంది.
ఈ విభాగం హైడ్రోజన్ శోషణ, అల్లకల్లోలం మరియు శీతలకరణి యొక్క ఉష్ణ బదిలీ ప్రక్రియ కోసం అవసరమైన అన్ని నియంత్రణ సమీకరణాలను వివరిస్తుంది.
హైడ్రోజన్ తీసుకునే ప్రతిచర్య యొక్క పరిష్కారాన్ని సరళీకృతం చేయడానికి, క్రింది అంచనాలు తయారు చేయబడ్డాయి మరియు అందించబడతాయి;
శోషణ సమయంలో, హైడ్రోజన్ మరియు మెటల్ హైడ్రైడ్స్ యొక్క థర్మోఫిజికల్ లక్షణాలు స్థిరంగా ఉంటాయి.
హైడ్రోజన్ ఒక ఆదర్శ వాయువుగా పరిగణించబడుతుంది, కాబట్టి స్థానిక ఉష్ణ సమతౌల్య పరిస్థితులు43,44 పరిగణనలోకి తీసుకోబడతాయి.
ఇక్కడ \({L}_{గ్యాస్}\) అనేది ట్యాంక్ యొక్క వ్యాసార్థం మరియు \({L}_{heat}\) అనేది ట్యాంక్ యొక్క అక్షసంబంధ ఎత్తు.N 0.0146 కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, ట్యాంక్‌లోని హైడ్రోజన్ ప్రవాహాన్ని గణనీయమైన లోపం లేకుండా అనుకరణలో విస్మరించవచ్చు.ప్రస్తుత పరిశోధన ప్రకారం, N 0.1 కంటే చాలా తక్కువ.అందువలన, ఒత్తిడి ప్రవణత ప్రభావం నిర్లక్ష్యం చేయవచ్చు.
రియాక్టర్ గోడలు అన్ని సందర్భాలలో బాగా ఇన్సులేట్ చేయబడ్డాయి.అందువల్ల, రియాక్టర్ మరియు పర్యావరణం మధ్య ఉష్ణ మార్పిడి 47 లేదు.
Mg-ఆధారిత మిశ్రమాలు మంచి హైడ్రోజనేషన్ లక్షణాలు మరియు 7.6 wt%8 వరకు అధిక హైడ్రోజన్ నిల్వ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయని అందరికీ తెలుసు.ఘన స్థితి హైడ్రోజన్ నిల్వ అనువర్తనాల పరంగా, ఈ మిశ్రమాలను తేలికైన పదార్థాలు అని కూడా పిలుస్తారు.అదనంగా, అవి అద్భుతమైన ఉష్ణ నిరోధకత మరియు మంచి ప్రాసెసిబిలిటీని కలిగి ఉంటాయి.అనేక Mg-ఆధారిత మిశ్రమాలలో, Mg2Ni-ఆధారిత MgNi మిశ్రమం 6 wt% వరకు ఉన్న హైడ్రోజన్ నిల్వ సామర్థ్యం కారణంగా MH నిల్వకు అత్యంత అనుకూలమైన ఎంపికలలో ఒకటి.Mg2Ni మిశ్రమాలు MgH48 మిశ్రమంతో పోలిస్తే వేగవంతమైన శోషణ మరియు నిర్జలీకరణ గతిశాస్త్రాలను కూడా అందిస్తాయి.అందువల్ల, ఈ అధ్యయనంలో Mg2Ni మెటల్ హైడ్రైడ్ పదార్థంగా ఎంపిక చేయబడింది.
హైడ్రోజన్ మరియు Mg2Ni హైడ్రైడ్ మధ్య ఉష్ణ సమతుల్యత ఆధారంగా శక్తి సమీకరణం 25గా వ్యక్తీకరించబడింది:
X అనేది లోహ ఉపరితలంపై శోషించబడిన హైడ్రోజన్ మొత్తం, యూనిట్ \(బరువు\%\), శోషణ సమయంలో గతి సమీకరణం \(\frac{dX}{dt}\) నుండి లెక్కించబడుతుంది49:
ఇక్కడ \({C}_{a}\) అనేది ప్రతిచర్య రేటు మరియు \({E}_{a}\) అనేది యాక్టివేషన్ ఎనర్జీ.\({P}_{a,eq}\) అనేది శోషణ ప్రక్రియ సమయంలో మెటల్ హైడ్రైడ్ రియాక్టర్ లోపల సమతౌల్య పీడనం, ఈ క్రింది విధంగా వ్యాంట్ హాఫ్ సమీకరణం ద్వారా ఇవ్వబడింది25:
ఇక్కడ \({P}_{ref}\) అనేది 0.1 MPa యొక్క సూచన పీడనం.\(\Delta H\) మరియు \(\Delta S\) వరుసగా ప్రతిచర్య యొక్క ఎంథాల్పీ మరియు ఎంట్రోపీ.మిశ్రమాలు Mg2Ni మరియు హైడ్రోజన్ యొక్క లక్షణాలు పట్టికలో ప్రదర్శించబడ్డాయి.4. పేరు పెట్టబడిన జాబితాను అనుబంధ విభాగంలో చూడవచ్చు.
ద్రవ ప్రవాహం అల్లకల్లోలంగా పరిగణించబడుతుంది ఎందుకంటే దాని వేగం మరియు రేనాల్డ్స్ సంఖ్య (Re) వరుసగా 78.75 ms-1 మరియు 14000.ఈ అధ్యయనంలో, సాధించగల k-ε టర్బులెన్స్ మోడల్ ఎంపిక చేయబడింది.ఈ పద్ధతి ఇతర k-ε పద్ధతులతో పోల్చితే అధిక ఖచ్చితత్వాన్ని అందిస్తుందని మరియు RNG k-ε50,51 పద్ధతుల కంటే తక్కువ గణన సమయం అవసరమని గుర్తించబడింది.ఉష్ణ బదిలీ ద్రవాలకు సంబంధించిన ప్రాథమిక సమీకరణాలపై వివరాల కోసం అనుబంధ విభాగాన్ని చూడండి.
ప్రారంభంలో, MN రియాక్టర్‌లోని ఉష్ణోగ్రత పాలన ఏకరీతిగా ఉంది మరియు సగటు హైడ్రోజన్ సాంద్రత 0.043.MH రియాక్టర్ యొక్క బయటి సరిహద్దు బాగా ఇన్సులేట్ చేయబడిందని భావించబడుతుంది.మెగ్నీషియం-ఆధారిత మిశ్రమాలకు సాధారణంగా రియాక్టర్‌లో హైడ్రోజన్‌ను నిల్వ చేయడానికి మరియు విడుదల చేయడానికి అధిక ప్రతిచర్య ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రతలు అవసరం.Mg2Ni మిశ్రమం గరిష్ట శోషణకు 523–603 K ఉష్ణోగ్రత పరిధి మరియు పూర్తి నిర్జలీకరణానికి 573–603 K ఉష్ణోగ్రత పరిధి అవసరం.అయినప్పటికీ, ముత్తుకుమార్ మరియు ఇతరులు 53 చేసిన ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాలు హైడ్రోజన్ నిల్వ కోసం Mg2Ni యొక్క గరిష్ట నిల్వ సామర్థ్యాన్ని 573 K యొక్క ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సాధించవచ్చని చూపించాయి, ఇది దాని సైద్ధాంతిక సామర్థ్యానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది.కాబట్టి, ఈ అధ్యయనంలో 573 K ఉష్ణోగ్రత MN రియాక్టర్ యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతగా ఎంపిక చేయబడింది.
ధ్రువీకరణ మరియు విశ్వసనీయ ఫలితాల కోసం విభిన్న గ్రిడ్ పరిమాణాలను సృష్టించండి.అంజీర్ న.2 నాలుగు వేర్వేరు మూలకాల నుండి హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియలో ఎంచుకున్న ప్రదేశాలలో సగటు ఉష్ణోగ్రతను చూపుతుంది.సారూప్య జ్యామితి కారణంగా గ్రిడ్ స్వతంత్రతను పరీక్షించడానికి ప్రతి కాన్ఫిగరేషన్‌లోని ఒక సందర్భం మాత్రమే ఎంపిక చేయబడిందని గమనించాలి.అదే మెషింగ్ పద్ధతి ఇతర సందర్భాల్లో వర్తించబడుతుంది.కాబట్టి, స్పైరల్ పైప్ కోసం ఎంపిక 1 మరియు సెమీ సిలిండర్ పైపు కోసం ఎంపిక 4 ఎంచుకోండి.అంజీర్ న.2a, b ఎంపికలు 1 మరియు 4 కోసం రియాక్టర్‌లో సగటు ఉష్ణోగ్రతను చూపుతుంది.ఎంచుకున్న మూడు స్థానాలు రియాక్టర్ ఎగువ, మధ్య మరియు దిగువన ఉన్న బెడ్ ఉష్ణోగ్రత ఆకృతులను సూచిస్తాయి.ఎంచుకున్న ప్రదేశాలలో ఉష్ణోగ్రత ఆకృతుల ఆధారంగా, సగటు ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు 1 మరియు 4 కేసులకు వరుసగా 428,891 మరియు 430,599 మూలకాల సంఖ్యలలో స్వల్ప మార్పును చూపుతుంది.అందువల్ల, ఈ గ్రిడ్ పరిమాణాలు తదుపరి గణన గణనల కోసం ఎంపిక చేయబడ్డాయి.వివిధ కణ పరిమాణాల కోసం హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియ కోసం సగటు బెడ్ ఉష్ణోగ్రతపై వివరణాత్మక సమాచారం మరియు రెండు సందర్భాల్లో వరుసగా శుద్ధి చేయబడిన మెష్‌లు అనుబంధ విభాగంలో ఇవ్వబడ్డాయి.
వివిధ గ్రిడ్ సంఖ్యలతో మెటల్ హైడ్రైడ్ రియాక్టర్‌లో హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియలో ఎంచుకున్న పాయింట్ల వద్ద సగటు బెడ్ ఉష్ణోగ్రత.(ఎ) కేస్ 1 కోసం ఎంచుకున్న ప్రదేశాలలో సగటు ఉష్ణోగ్రత మరియు (బి) కేస్ 4 కోసం ఎంచుకున్న ప్రదేశాలలో సగటు ఉష్ణోగ్రత.
ఈ అధ్యయనంలో Mg-ఆధారిత మెటల్ హైడ్రైడ్ రియాక్టర్ ముత్తుకుమార్ మరియు ఇతరుల ప్రయోగాత్మక ఫలితాల ఆధారంగా పరీక్షించబడింది.53.వారి అధ్యయనంలో, వారు స్టెయిన్లెస్ స్టీల్ ట్యూబ్‌లలో హైడ్రోజన్‌ను నిల్వ చేయడానికి Mg2Ni మిశ్రమాన్ని ఉపయోగించారు.రియాక్టర్ లోపల ఉష్ణ బదిలీని మెరుగుపరచడానికి రాగి రెక్కలను ఉపయోగిస్తారు.అంజీర్ న.3a ప్రయోగాత్మక అధ్యయనం మరియు ఈ అధ్యయనం మధ్య శోషణ ప్రక్రియ బెడ్ యొక్క సగటు ఉష్ణోగ్రత యొక్క పోలికను చూపుతుంది.ఈ ప్రయోగం కోసం ఎంచుకున్న ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులు: MG ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత 573 K మరియు ఇన్లెట్ ప్రెజర్ 2 MPa.అంజీర్ నుండి.3a సగటు లేయర్ ఉష్ణోగ్రతకు సంబంధించి ఈ ప్రయోగాత్మక ఫలితం ప్రస్తుత దానితో మంచి ఒప్పందంలో ఉందని స్పష్టంగా చూపవచ్చు.
మోడల్ ధృవీకరణ.(a) Mg2Ni మెటల్ హైడ్రైడ్ రియాక్టర్ యొక్క కోడ్ ధృవీకరణ ప్రస్తుత అధ్యయనాన్ని ముత్తుకుమార్ మరియు ఇతరుల ప్రయోగాత్మక పనితో పోల్చడం ద్వారా. .పరిశోధన.54.
టర్బులెన్స్ మోడల్‌ను పరీక్షించడానికి, ఎంచుకున్న అల్లకల్లోల నమూనా యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి ఈ అధ్యయనం ఫలితాలను కుమార్ మరియు ఇతరులు 54 యొక్క ప్రయోగాత్మక ఫలితాలతో పోల్చారు.కుమార్ మరియు ఇతరులు.54 ట్యూబ్-ఇన్-పైప్ స్పైరల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌లో కల్లోల ప్రవాహాన్ని అధ్యయనం చేశారు.నీరు వ్యతిరేక వైపుల నుండి ఇంజెక్ట్ చేయబడిన వేడి మరియు చల్లని ద్రవంగా ఉపయోగించబడుతుంది.వేడి మరియు చల్లని ద్రవ ఉష్ణోగ్రతలు వరుసగా 323 K మరియు 300 K.రేనాల్డ్స్ సంఖ్యలు వేడి ద్రవాలకు 3100 నుండి 5700 వరకు మరియు చల్లని ద్రవాలకు 21,000 నుండి 35,000 వరకు ఉంటాయి.డీన్ సంఖ్యలు వేడి ద్రవాలకు 550-1000 మరియు చల్లని ద్రవాలకు 3600-6000.లోపలి పైపు (వేడి ద్రవం కోసం) మరియు బయటి పైపు (చల్లని ద్రవం కోసం) యొక్క వ్యాసాలు వరుసగా 0.0254 మీ మరియు 0.0508 మీ.హెలికల్ కాయిల్ యొక్క వ్యాసం మరియు పిచ్ వరుసగా 0.762 మీ మరియు 0.100 మీ.అంజీర్ న.3b లోపలి ట్యూబ్‌లోని శీతలకరణి కోసం వివిధ జతల నస్సెల్ట్ మరియు డీన్ నంబర్‌ల కోసం ప్రయోగాత్మక మరియు ప్రస్తుత ఫలితాల పోలికను చూపుతుంది.మూడు వేర్వేరు అల్లకల్లోల నమూనాలు అమలు చేయబడ్డాయి మరియు ప్రయోగాత్మక ఫలితాలతో పోల్చబడ్డాయి.అంజీర్లో చూపిన విధంగా.3b, సాధించగల k-ε టర్బులెన్స్ మోడల్ ఫలితాలు ప్రయోగాత్మక డేటాతో మంచి ఒప్పందంలో ఉన్నాయి.అందువల్ల, ఈ అధ్యయనంలో ఈ నమూనా ఎంపిక చేయబడింది.
ఈ అధ్యయనంలో సంఖ్యాపరమైన అనుకరణలు ANSYS ఫ్లూయెంట్ 2020 R2ని ఉపయోగించి నిర్వహించబడ్డాయి.వినియోగదారు నిర్వచించిన ఫంక్షన్ (UDF)ని వ్రాయండి మరియు శోషణ ప్రక్రియ యొక్క గతిశాస్త్రాన్ని లెక్కించడానికి శక్తి సమీకరణం యొక్క ఇన్‌పుట్ పదంగా ఉపయోగించండి.PRESTO55 సర్క్యూట్ మరియు PISO56 పద్ధతి ఒత్తిడి-వేగం కమ్యూనికేషన్ మరియు ఒత్తిడి దిద్దుబాటు కోసం ఉపయోగించబడతాయి.వేరియబుల్ గ్రేడియంట్ కోసం గ్రీన్-గాస్ సెల్ బేస్‌ను ఎంచుకోండి.మొమెంటం మరియు ఎనర్జీ సమీకరణాలు సెకండ్-ఆర్డర్ అప్‌వైండ్ పద్ధతి ద్వారా పరిష్కరించబడతాయి.అండర్ రిలాక్సేషన్ కోఎఫీషియంట్స్‌కు సంబంధించి, పీడనం, వేగం మరియు శక్తి భాగాలు వరుసగా 0.5, 0.7 మరియు 0.7కి సెట్ చేయబడ్డాయి.స్టాండర్డ్ వాల్ ఫంక్షన్‌లు టర్బులెన్స్ మోడల్‌లో HTFకి వర్తింపజేయబడతాయి.
ఈ విభాగం హైడ్రోజన్ శోషణ సమయంలో కాయిల్డ్ కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్ (HCHE) మరియు హెలికల్ కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్ (SCHE)ని ఉపయోగించి MH రియాక్టర్ యొక్క మెరుగైన అంతర్గత ఉష్ణ బదిలీ యొక్క సంఖ్యాపరమైన అనుకరణల ఫలితాలను అందిస్తుంది.రియాక్టర్ బెడ్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత మరియు శోషణ వ్యవధిపై HTF పిచ్ ప్రభావం విశ్లేషించబడింది.శోషణ ప్రక్రియ యొక్క ప్రధాన ఆపరేటింగ్ పారామితులు సున్నితత్వ విశ్లేషణ విభాగంలో అధ్యయనం చేయబడతాయి మరియు ప్రదర్శించబడతాయి.
MH రియాక్టర్‌లో ఉష్ణ బదిలీపై కాయిల్ స్పేసింగ్ ప్రభావాన్ని పరిశోధించడానికి, వేర్వేరు పిచ్‌లతో మూడు ఉష్ణ వినిమాయకం కాన్ఫిగరేషన్‌లు పరిశోధించబడ్డాయి.15mm, 12.86mm మరియు 10mm యొక్క మూడు వేర్వేరు పిచ్‌లు వరుసగా బాడీ 1, బాడీ 2 మరియు బాడీ 3గా సూచించబడ్డాయి.పైప్ వ్యాసం 573 K యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత వద్ద 6 mm వద్ద స్థిరపరచబడిందని మరియు అన్ని సందర్భాలలో 1.8 MPa యొక్క లోడింగ్ ఒత్తిడిని గమనించాలి.అంజీర్ న.4 1 నుండి 3 సందర్భాలలో హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియలో MH పొరలో సగటు బెడ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు హైడ్రోజన్ సాంద్రతను చూపుతుంది. సాధారణంగా, మెటల్ హైడ్రైడ్ మరియు హైడ్రోజన్ మధ్య ప్రతిచర్య శోషణ ప్రక్రియకు ఎక్సోథర్మిక్‌గా ఉంటుంది.అందువల్ల, హైడ్రోజన్ మొదట రియాక్టర్‌లోకి ప్రవేశపెట్టినప్పుడు ప్రారంభ క్షణం కారణంగా మంచం యొక్క ఉష్ణోగ్రత వేగంగా పెరుగుతుంది.మంచం ఉష్ణోగ్రత గరిష్ట విలువకు చేరుకునే వరకు పెరుగుతుంది మరియు శీతలకరణి ద్వారా వేడిని దూరంగా తీసుకువెళుతున్నందున క్రమంగా తగ్గుతుంది, ఇది తక్కువ ఉష్ణోగ్రతను కలిగి ఉంటుంది మరియు శీతలకరణిగా పనిచేస్తుంది.అంజీర్లో చూపిన విధంగా.4a, మునుపటి వివరణ కారణంగా, పొర యొక్క ఉష్ణోగ్రత వేగంగా పెరుగుతుంది మరియు నిరంతరం తగ్గుతుంది.శోషణ ప్రక్రియ కోసం హైడ్రోజన్ సాంద్రత సాధారణంగా MH రియాక్టర్ యొక్క బెడ్ ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.సగటు పొర ఉష్ణోగ్రత నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రతకు పడిపోయినప్పుడు, మెటల్ ఉపరితలం హైడ్రోజన్‌ను గ్రహిస్తుంది.ఇది ఫిజిసోర్ప్షన్, కెమిసోర్ప్షన్, హైడ్రోజన్ యొక్క వ్యాప్తి మరియు రియాక్టర్‌లో దాని హైడ్రైడ్‌ల ఏర్పాటు ప్రక్రియల త్వరణం కారణంగా ఉంది.అంజీర్ నుండి.4b కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్ యొక్క చిన్న దశ విలువ కారణంగా 3వ సందర్భంలో హైడ్రోజన్ శోషణ రేటు ఇతర సందర్భాల్లో కంటే తక్కువగా ఉందని చూడవచ్చు.దీని ఫలితంగా మొత్తం పైప్ పొడవు మరియు HTF పైపుల కోసం పెద్ద ఉష్ణ బదిలీ ప్రాంతం ఉంటుంది.సగటు హైడ్రోజన్ సాంద్రత 90%తో, కేస్ 1 యొక్క శోషణ సమయం 46,276 సెకన్లు.కేసు 1లో శోషణ వ్యవధితో పోలిస్తే, 2 మరియు 3 కేసులలో శోషణ వ్యవధి వరుసగా 724 సె మరియు 1263 సెకన్లు తగ్గింది.అనుబంధ విభాగం HCHE-MH లేయర్‌లో ఎంచుకున్న స్థానాల కోసం ఉష్ణోగ్రత మరియు హైడ్రోజన్ ఏకాగ్రత ఆకృతులను ప్రదర్శిస్తుంది.
సగటు పొర ఉష్ణోగ్రత మరియు హైడ్రోజన్ ఏకాగ్రతపై కాయిల్స్ మధ్య దూరం ప్రభావం.(ఎ) హెలికల్ కాయిల్స్ కోసం సగటు బెడ్ ఉష్ణోగ్రత, (బి) హెలికల్ కాయిల్స్ కోసం హైడ్రోజన్ సాంద్రత, (సి) హెమీ-స్థూపాకార కాయిల్స్ కోసం సగటు బెడ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు (డి) హెమీ-స్థూపాకార కాయిల్స్ కోసం హైడ్రోజన్ సాంద్రత.
MG రియాక్టర్ యొక్క ఉష్ణ బదిలీ లక్షణాలను మెరుగుపరచడానికి, MG (2000 cm3) యొక్క స్థిరమైన వాల్యూమ్ మరియు ఎంపిక 3 యొక్క స్పైరల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్ (100 cm3) కోసం రెండు HFCలు రూపొందించబడ్డాయి. ఈ విభాగం మధ్య దూరం యొక్క ప్రభావాన్ని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది. కేసు 4 కోసం 15 మిమీ కాయిల్స్, కేసు 5 కోసం 12.86 మిమీ మరియు కేసు 6 కోసం 10 మిమీ. అంజీర్లో.4c,d 573 K ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత మరియు 1.8 MPa లోడింగ్ పీడనం వద్ద హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియ యొక్క సగటు బెడ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు ఏకాగ్రతను చూపుతుంది.Fig. 4cలోని సగటు పొర ఉష్ణోగ్రత ప్రకారం, 6వ సందర్భంలో కాయిల్స్ మధ్య ఉన్న చిన్న దూరం ఇతర రెండు కేసులతో పోలిస్తే ఉష్ణోగ్రతను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది.కేసు 6 కోసం, తక్కువ బెడ్ ఉష్ణోగ్రత అధిక హైడ్రోజన్ సాంద్రతకు దారితీస్తుంది (Fig. 4d చూడండి).వేరియంట్ 4 కోసం హైడ్రోజన్ తీసుకునే సమయం 19542 సె, ఇది HCHని ఉపయోగించే 1-3 వేరియంట్‌ల కంటే 2 రెట్లు తక్కువ.అదనంగా, కేసు 4తో పోలిస్తే, శోషణ సమయం కూడా 378 సెకన్లు మరియు 5 మరియు 6 కేసులలో తక్కువ దూరాలతో 1515 సెకన్లు తగ్గింది.అనుబంధ విభాగం SCHE-MH లేయర్‌లో ఎంచుకున్న స్థానాల కోసం ఉష్ణోగ్రత మరియు హైడ్రోజన్ ఏకాగ్రత ఆకృతులను ప్రదర్శిస్తుంది.
రెండు ఉష్ణ వినిమాయకం కాన్ఫిగరేషన్ల పనితీరును అధ్యయనం చేయడానికి, ఈ విభాగం ఎంచుకున్న మూడు ప్రదేశాలలో ఉష్ణోగ్రత వక్రతలను ప్లాట్ చేస్తుంది మరియు ప్రదర్శిస్తుంది.కేసు 3 నుండి HCHEతో ఉన్న MH రియాక్టర్ 4లో SCHE ఉన్న MH రియాక్టర్‌తో పోల్చడానికి ఎంపిక చేయబడింది, ఎందుకంటే ఇది స్థిరమైన MH వాల్యూమ్ మరియు పైపు వాల్యూమ్‌ను కలిగి ఉంటుంది.ఈ పోలిక కోసం ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులు ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత 573 K మరియు 1.8 MPa లోడింగ్ ఒత్తిడి.అంజీర్ న.5a మరియు 5b వరుసగా 3 మరియు 4 సందర్భాలలో ఉష్ణోగ్రత ప్రొఫైల్‌ల యొక్క ఎంచుకున్న మూడు స్థానాలను చూపుతాయి.అంజీర్ న.5c 20,000 సెకన్ల హైడ్రోజన్ తీసుకున్న తర్వాత ఉష్ణోగ్రత ప్రొఫైల్ మరియు పొర ఏకాగ్రతను చూపుతుంది.అంజీర్ 5cలోని లైన్ 1 ప్రకారం, శీతలకరణి యొక్క ఉష్ణప్రసరణ ఉష్ణ బదిలీ కారణంగా ఎంపికలు 3 మరియు 4 నుండి TTF చుట్టూ ఉష్ణోగ్రత తగ్గుతుంది.దీని ఫలితంగా ఈ ప్రాంతం చుట్టూ హైడ్రోజన్ అధిక సాంద్రత ఉంటుంది.ఏదేమైనప్పటికీ, రెండు SCHEలను ఉపయోగించడం వలన అధిక లేయర్ గాఢత ఏర్పడుతుంది.4వ సందర్భంలో HTF ప్రాంతం చుట్టూ వేగవంతమైన గతి ప్రతిస్పందనలు కనుగొనబడ్డాయి. అదనంగా, ఈ ప్రాంతంలో 100% గరిష్ట సాంద్రత కూడా కనుగొనబడింది.రియాక్టర్ మధ్యలో ఉన్న లైన్ 2 నుండి, కేసు 4 యొక్క ఉష్ణోగ్రత రియాక్టర్ మధ్యలో మినహా అన్ని ప్రదేశాలలో కేసు 3 యొక్క ఉష్ణోగ్రత కంటే గణనీయంగా తక్కువగా ఉంటుంది.ఇది HTF నుండి దూరంగా ఉన్న రియాక్టర్ మధ్యలో ఉన్న ప్రాంతం మినహా కేసు 4కి గరిష్ట హైడ్రోజన్ సాంద్రతకు దారి తీస్తుంది.అయినప్పటికీ, కేసు 3 యొక్క ఏకాగ్రత పెద్దగా మారలేదు.పొర యొక్క ఉష్ణోగ్రత మరియు ఏకాగ్రతలో పెద్ద వ్యత్యాసం GTS ప్రవేశద్వారం దగ్గర లైన్ 3 లో గమనించబడింది.4వ సందర్భంలో పొర యొక్క ఉష్ణోగ్రత గణనీయంగా తగ్గింది, దీని ఫలితంగా ఈ ప్రాంతంలో అత్యధిక హైడ్రోజన్ సాంద్రత ఏర్పడుతుంది, అయితే 3వ సందర్భంలో ఏకాగ్రత రేఖ ఇప్పటికీ హెచ్చుతగ్గులకు గురవుతోంది.ఇది SCHE ఉష్ణ బదిలీ యొక్క త్వరణం కారణంగా ఉంది.కేస్ 3 మరియు కేస్ 4 మధ్య MH లేయర్ మరియు HTF పైప్ యొక్క సగటు ఉష్ణోగ్రత పోలిక వివరాలు మరియు చర్చ అనుబంధ విభాగంలో అందించబడ్డాయి.
మెటల్ హైడ్రైడ్ రియాక్టర్‌లో ఎంచుకున్న ప్రదేశాలలో ఉష్ణోగ్రత ప్రొఫైల్ మరియు బెడ్ ఏకాగ్రత.(ఎ) కేస్ 3 కోసం ఎంచుకున్న లొకేషన్‌లు, (బి) కేస్ 4 కోసం ఎంచుకున్న లొకేషన్‌లు మరియు (సి) 3 మరియు 4 కేసులలో హైడ్రోజన్ తీసుకునే ప్రక్రియ కోసం 20,000 సెకన్ల తర్వాత ఎంచుకున్న ప్రదేశాలలో ఉష్ణోగ్రత ప్రొఫైల్ మరియు లేయర్ ఏకాగ్రత.
అంజీర్ న.HCH మరియు SHE యొక్క శోషణ కోసం సగటు బెడ్ ఉష్ణోగ్రత (Fig. 6a చూడండి) మరియు హైడ్రోజన్ ఏకాగ్రత (Fig. 6b చూడండి) యొక్క పోలికను మూర్తి 6 చూపిస్తుంది.ఉష్ణ మార్పిడి ప్రాంతంలో పెరుగుదల కారణంగా MG పొర యొక్క ఉష్ణోగ్రత గణనీయంగా తగ్గుతుందని ఈ సంఖ్య నుండి చూడవచ్చు.రియాక్టర్ నుండి ఎక్కువ వేడిని తొలగించడం వలన అధిక హైడ్రోజన్ తీసుకునే రేటు ఏర్పడుతుంది.HCHEని ఎంపిక 3గా ఉపయోగించడంతో పోలిస్తే రెండు ఉష్ణ వినిమాయకం కాన్ఫిగరేషన్‌లు ఒకే వాల్యూమ్‌లను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ఎంపిక 4 ఆధారంగా SCHE యొక్క హైడ్రోజన్ తీసుకునే సమయం గణనీయంగా 59% తగ్గింది.మరింత వివరణాత్మక విశ్లేషణ కోసం, రెండు ఉష్ణ వినిమాయకం కాన్ఫిగరేషన్ల కోసం హైడ్రోజన్ సాంద్రతలు మూర్తి 7లో ఐసోలిన్‌లుగా చూపబడ్డాయి. రెండు సందర్భాల్లో, HTF ఇన్లెట్ చుట్టూ హైడ్రోజన్ దిగువ నుండి శోషించబడుతుందని ఈ సంఖ్య చూపిస్తుంది.HTF ప్రాంతంలో అధిక సాంద్రతలు కనుగొనబడ్డాయి, అయితే ఉష్ణ వినిమాయకం నుండి దూరం కారణంగా MH రియాక్టర్ మధ్యలో తక్కువ సాంద్రతలు గమనించబడ్డాయి.10,000 సెకన్ల తర్వాత, కేసు 4లో హైడ్రోజన్ ఏకాగ్రత కేసు 3 కంటే గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది. 20,000 సెకన్ల తర్వాత, రియాక్టర్‌లోని సగటు హైడ్రోజన్ సాంద్రత 4 కేసు 3లో 50% హైడ్రోజన్‌తో పోలిస్తే 90%కి పెరిగింది. దీనికి కారణం కావచ్చు. రెండు SCHEలను కలపడం ద్వారా అధిక ప్రభావవంతమైన శీతలీకరణ సామర్థ్యానికి, ఫలితంగా MH పొర లోపల ఉష్ణోగ్రత తక్కువగా ఉంటుంది.పర్యవసానంగా, MG పొర లోపల మరింత సమతౌల్య పీడనం వస్తుంది, ఇది హైడ్రోజన్‌ను మరింత వేగంగా గ్రహించడానికి దారితీస్తుంది.
కేస్ 3 మరియు కేస్ 4 రెండు ఉష్ణ వినిమాయకం కాన్ఫిగరేషన్ల మధ్య సగటు బెడ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు హైడ్రోజన్ సాంద్రత యొక్క పోలిక.
3 మరియు కేసు 4లో హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియ ప్రారంభమైన తర్వాత 500, 2000, 5000, 10000 మరియు 20000 సెకన్ల తర్వాత హైడ్రోజన్ సాంద్రత యొక్క పోలిక.
టేబుల్ 5 అన్ని సందర్భాల్లో హైడ్రోజన్ తీసుకునే వ్యవధిని సంగ్రహిస్తుంది.అదనంగా, పట్టిక హైడ్రోజన్ యొక్క శోషణ సమయాన్ని కూడా చూపిస్తుంది, ఇది శాతంగా వ్యక్తీకరించబడింది.కేస్ 1 యొక్క శోషణ సమయం ఆధారంగా ఈ శాతం లెక్కించబడుతుంది. ఈ పట్టిక నుండి, HCHEని ఉపయోగించే MH రియాక్టర్ యొక్క శోషణ సమయం సుమారు 45,000 నుండి 46,000 సెకన్లు, మరియు SCHEతో సహా శోషణ సమయం సుమారు 18,000 నుండి 19,000 సె.కేస్ 1తో పోలిస్తే, కేస్ 2 మరియు కేస్ 3లో శోషణ సమయం వరుసగా 1.6% మరియు 2.7% తగ్గింది.HCHEకి బదులుగా SCHEని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, శోషణ సమయం కేసు 4 నుండి కేసు 6కి, 58% నుండి 61%కి గణనీయంగా తగ్గించబడింది.MH రియాక్టర్‌కు SCHE జోడించడం వల్ల హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియ మరియు MH రియాక్టర్ పనితీరు బాగా మెరుగుపడుతుందని స్పష్టమైంది.MH రియాక్టర్ లోపల ఉష్ణ వినిమాయకం యొక్క సంస్థాపన నిల్వ సామర్థ్యాన్ని తగ్గించినప్పటికీ, ఈ సాంకేతికత ఇతర సాంకేతికతలతో పోలిస్తే ఉష్ణ బదిలీలో గణనీయమైన మెరుగుదలను అందిస్తుంది.అలాగే, పిచ్ విలువను తగ్గించడం వలన SCHE వాల్యూమ్ పెరుగుతుంది, దీని ఫలితంగా MH వాల్యూమ్ తగ్గుతుంది.అత్యధిక SCHE వాల్యూమ్ ఉన్న సందర్భంలో 6, అత్యల్ప HCHE వాల్యూమ్‌తో కేస్ 1తో పోలిస్తే MH వాల్యూమెట్రిక్ సామర్థ్యం 5% మాత్రమే తగ్గించబడింది.అదనంగా, శోషణ సమయంలో, కేసు 6 శోషణ సమయంలో 61% తగ్గింపుతో వేగంగా మరియు మెరుగైన పనితీరును చూపింది.అందువల్ల సున్నితత్వ విశ్లేషణలో తదుపరి పరిశోధన కోసం కేసు 6 ఎంపిక చేయబడింది.సుదీర్ఘ హైడ్రోజన్ తీసుకునే సమయం సుమారు 2000 cm3 MH వాల్యూమ్‌ను కలిగి ఉన్న నిల్వ ట్యాంక్‌తో అనుబంధించబడిందని గమనించాలి.
ప్రతిచర్య సమయంలో ఆపరేటింగ్ పారామితులు వాస్తవ పరిస్థితులలో MH రియాక్టర్ పనితీరును సానుకూలంగా లేదా ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేసే ముఖ్యమైన కారకాలు.ఈ అధ్యయనం SCHEతో కలిపి MH రియాక్టర్‌కు తగిన ప్రారంభ ఆపరేటింగ్ పారామితులను నిర్ణయించడానికి సున్నితత్వ విశ్లేషణను పరిగణిస్తుంది మరియు ఈ విభాగం కేసు 6లో సరైన రియాక్టర్ కాన్ఫిగరేషన్ ఆధారంగా నాలుగు ప్రధాన ఆపరేటింగ్ పారామితులను పరిశీలిస్తుంది. అన్ని ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల ఫలితాలు ఇందులో చూపబడ్డాయి. అత్తి 8.
సెమీ-స్థూపాకార కాయిల్‌తో ఉష్ణ వినిమాయకాన్ని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు వివిధ ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల్లో హైడ్రోజన్ ఏకాగ్రత యొక్క గ్రాఫ్.(ఎ) లోడింగ్ ప్రెజర్, (బి) ప్రారంభ బెడ్ ఉష్ణోగ్రత, (సి) శీతలకరణి రేనాల్డ్స్ సంఖ్య మరియు (డి) శీతలకరణి ఇన్లెట్ ఉష్ణోగ్రత.
573 K యొక్క స్థిరమైన ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత మరియు రేనాల్డ్స్ సంఖ్య 14,000తో కూడిన శీతలకరణి ప్రవాహం రేటు ఆధారంగా, నాలుగు వేర్వేరు లోడింగ్ ఒత్తిళ్లు ఎంపిక చేయబడ్డాయి: 1.2 MPa, 1.8 MPa, 2.4 MPa మరియు 3.0 MPa.అంజీర్ న.8a కాలక్రమేణా హైడ్రోజన్ ఏకాగ్రతపై లోడ్ ఒత్తిడి మరియు SCHE ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.పెరుగుతున్న లోడింగ్ ఒత్తిడితో శోషణ సమయం తగ్గుతుంది.హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియలో 1.2 MPa అనువర్తిత హైడ్రోజన్ పీడనాన్ని ఉపయోగించడం అనేది చెత్త కేసు, మరియు 90% హైడ్రోజన్ శోషణను సాధించడానికి శోషణ వ్యవధి 26,000 సెకన్లకు మించి ఉంటుంది.అయినప్పటికీ, అధిక లోడింగ్ ఒత్తిడి ఫలితంగా 1.8 నుండి 3.0 MPa వరకు శోషణ సమయం 32-42% తగ్గింది.ఇది హైడ్రోజన్ యొక్క అధిక ప్రారంభ పీడనం కారణంగా ఉంది, దీని ఫలితంగా సమతౌల్య పీడనం మరియు అనువర్తిత పీడనం మధ్య పెద్ద వ్యత్యాసం ఏర్పడుతుంది.అందువల్ల, ఇది హైడ్రోజన్ తీసుకునే గతిశాస్త్రానికి పెద్ద చోదక శక్తిని సృష్టిస్తుంది.ప్రారంభ క్షణంలో, సమతౌల్య పీడనం మరియు అనువర్తిత పీడనం మధ్య పెద్ద వ్యత్యాసం కారణంగా హైడ్రోజన్ వాయువు వేగంగా గ్రహించబడుతుంది.3.0 MPa లోడింగ్ పీడనం వద్ద, మొదటి 10 సెకన్లలో 18% హైడ్రోజన్ వేగంగా పేరుకుపోతుంది.హైడ్రోజన్ 90% రియాక్టర్లలో చివరి దశలో 15460 సెకన్లపాటు నిల్వ చేయబడింది.అయినప్పటికీ, 1.2 నుండి 1.8 MPa వరకు లోడింగ్ ఒత్తిడిలో, శోషణ సమయం గణనీయంగా 32% తగ్గింది.ఇతర అధిక ఒత్తిళ్లు శోషణ సమయాలను మెరుగుపరచడంలో తక్కువ ప్రభావాన్ని చూపుతాయి.అందువల్ల, MH-SCHE రియాక్టర్ యొక్క లోడింగ్ ఒత్తిడి 1.8 MPaగా ఉండాలని సిఫార్సు చేయబడింది.అనుబంధ విభాగం 15500 సె. వద్ద వివిధ లోడింగ్ ఒత్తిళ్ల కోసం హైడ్రోజన్ ఏకాగ్రత ఆకృతులను చూపుతుంది.
MH రియాక్టర్ యొక్క సరైన ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత ఎంపిక హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియను ప్రభావితం చేసే ప్రధాన కారకాల్లో ఒకటి, ఎందుకంటే ఇది హైడ్రైడ్ ఏర్పడే ప్రతిచర్య యొక్క చోదక శక్తిని ప్రభావితం చేస్తుంది.MH రియాక్టర్ యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతపై SCHE ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి, 1.8 MPa యొక్క స్థిరమైన లోడింగ్ పీడనం మరియు 14,000 HTF యొక్క రేనాల్డ్స్ సంఖ్యతో నాలుగు వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతలు ఎంపిక చేయబడ్డాయి.అంజీర్ న.473K, 523K, 573K మరియు 623Kతో సహా వివిధ ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతల పోలికను మూర్తి 8b చూపిస్తుంది.వాస్తవానికి, ఉష్ణోగ్రత 230°C లేదా 503K58 కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, Mg2Ni మిశ్రమం హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియకు సమర్థవంతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది.అయినప్పటికీ, హైడ్రోజన్ ఇంజెక్షన్ యొక్క ప్రారంభ క్షణంలో, ఉష్ణోగ్రత వేగంగా పెరుగుతుంది.పర్యవసానంగా, MG పొర యొక్క ఉష్ణోగ్రత 523 K కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, పెరిగిన శోషణ రేటు కారణంగా హైడ్రైడ్స్ ఏర్పడటం సులభతరం అవుతుంది.అంజీర్ నుండి.MB పొర యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు హైడ్రోజన్ వేగంగా గ్రహించబడుతుందని Fig. 8b నుండి చూడవచ్చు.ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత తక్కువగా ఉన్నప్పుడు తక్కువ సమతౌల్య ఒత్తిడి ఏర్పడుతుంది.సమతౌల్య పీడనం మరియు అనువర్తిత పీడనం మధ్య ఎక్కువ ఒత్తిడి వ్యత్యాసం, హైడ్రోజన్ శోషణ ప్రక్రియ వేగంగా జరుగుతుంది.473 K ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, మొదటి 18 సెకన్లలో హైడ్రోజన్ 27% వరకు వేగంగా గ్రహించబడుతుంది.అదనంగా, శోషణ సమయం కూడా 623 K యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతతో పోలిస్తే తక్కువ ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత వద్ద 11% నుండి 24%కి తగ్గించబడింది. 473 K యొక్క అత్యల్ప ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత వద్ద శోషణ సమయం 15247 సె, ఇది ఉత్తమమైన మాదిరిగానే ఉంటుంది. కేస్ లోడింగ్ ఒత్తిడి, అయితే, ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత రియాక్టర్ ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదల హైడ్రోజన్ నిల్వ సామర్థ్యంలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది.MN రియాక్టర్ యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత తప్పనిసరిగా కనీసం 503 K53 ఉండాలి.అదనంగా, 573 K53 ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, గరిష్టంగా 3.6 wt% హైడ్రోజన్ నిల్వ సామర్థ్యాన్ని సాధించవచ్చు.హైడ్రోజన్ నిల్వ సామర్థ్యం మరియు శోషణ వ్యవధి పరంగా, 523 మరియు 573 K మధ్య ఉష్ణోగ్రతలు సమయాన్ని 6% మాత్రమే తగ్గిస్తాయి.కాబట్టి, MH-SCHE రియాక్టర్ యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతగా 573 K ఉష్ణోగ్రత ప్రతిపాదించబడింది.అయినప్పటికీ, శోషణ ప్రక్రియపై ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం లోడింగ్ ఒత్తిడితో పోలిస్తే తక్కువ ముఖ్యమైనది.అనుబంధ విభాగం 15500 సె. వద్ద వివిధ ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతల కోసం హైడ్రోజన్ సాంద్రత యొక్క ఆకృతులను చూపుతుంది.
ఫ్లో రేట్ అనేది హైడ్రోజనేషన్ మరియు డీహైడ్రోజనేషన్ యొక్క ప్రధాన పారామితులలో ఒకటి, ఎందుకంటే ఇది హైడ్రోజనేషన్ మరియు డీహైడ్రోజనేషన్ సమయంలో అల్లకల్లోలం మరియు వేడి తొలగింపు లేదా ఇన్‌పుట్‌ను ప్రభావితం చేస్తుంది.అధిక ప్రవాహ రేట్లు అల్లకల్లోల దశలను సృష్టిస్తాయి మరియు HTF గొట్టాల ద్వారా వేగంగా ద్రవ ప్రవాహానికి దారితీస్తాయి.ఈ ప్రతిచర్య వేగవంతమైన ఉష్ణ బదిలీకి దారి తీస్తుంది.HTF కోసం వేర్వేరు ప్రవేశ వేగాలు 10,000, 14,000, 18,000 మరియు 22,000 రేనాల్డ్స్ సంఖ్యల ఆధారంగా లెక్కించబడతాయి.MG పొర యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత 573 K వద్ద మరియు లోడింగ్ ఒత్తిడి 1.8 MPa వద్ద స్థిరపరచబడింది.అంజీర్‌లోని ఫలితాలు.8c అధిక రేనాల్డ్స్ సంఖ్యను SCHEతో కలిపి ఉపయోగించడం వలన అధిక వినియోగ రేటు ఏర్పడుతుందని నిరూపిస్తుంది.రేనాల్డ్స్ సంఖ్య 10,000 నుండి 22,000 వరకు పెరగడంతో, శోషణ సమయం దాదాపు 28-50% తగ్గుతుంది.రేనాల్డ్స్ సంఖ్య 22,000 వద్ద శోషణ సమయం 12,505 సెకన్లు, ఇది వివిధ ప్రారంభ లోడింగ్ ఉష్ణోగ్రతలు మరియు పీడనాల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.12500 s వద్ద GTP కోసం వివిధ రేనాల్డ్స్ సంఖ్యల కోసం హైడ్రోజన్ ఏకాగ్రత ఆకృతులు అనుబంధ విభాగంలో ప్రదర్శించబడ్డాయి.
HTF యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతపై SCHE ప్రభావం విశ్లేషించబడింది మరియు అంజీర్ 8dలో చూపబడింది.573 K యొక్క ప్రారంభ MG ఉష్ణోగ్రత మరియు 1.8 MPa యొక్క హైడ్రోజన్ లోడింగ్ పీడనం వద్ద, ఈ విశ్లేషణ కోసం నాలుగు ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతలు ఎంపిక చేయబడ్డాయి: 373 K, 473 K, 523 K మరియు 573 K. 8d శీతలకరణి యొక్క ఉష్ణోగ్రతలో తగ్గుదలని చూపుతుంది. ఇన్లెట్ వద్ద శోషణ సమయం తగ్గుతుంది.573 K ఇన్లెట్ ఉష్ణోగ్రతతో బేస్ కేస్‌తో పోలిస్తే, శోషణ సమయం వరుసగా 523 K, 473 K మరియు 373 K ఇన్లెట్ ఉష్ణోగ్రతల కోసం సుమారు 20%, 44% మరియు 56% తగ్గింది.6917 సెకన్లలో, GTF యొక్క ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత 373 K, రియాక్టర్‌లో హైడ్రోజన్ సాంద్రత 90%.MG లేయర్ మరియు HCS మధ్య మెరుగైన ఉష్ణప్రసరణ ఉష్ణ బదిలీ ద్వారా దీనిని వివరించవచ్చు.తక్కువ HTF ఉష్ణోగ్రతలు వేడి వెదజల్లడాన్ని పెంచుతాయి మరియు ఫలితంగా హైడ్రోజన్ తీసుకోవడం పెరుగుతుంది.అన్ని ఆపరేటింగ్ పారామితులలో, HTF ఇన్లెట్ ఉష్ణోగ్రతను పెంచడం ద్వారా MH-SCHE రియాక్టర్ యొక్క పనితీరును మెరుగుపరచడం అత్యంత అనుకూలమైన పద్ధతి, ఎందుకంటే శోషణ ప్రక్రియ యొక్క ముగింపు సమయం 7000 సెకన్ల కంటే తక్కువగా ఉంది, అయితే ఇతర పద్ధతుల యొక్క అతి తక్కువ శోషణ సమయం ఎక్కువ. కంటే 10000 సె.7000 సెకనుకు GTP యొక్క వివిధ ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతల కోసం హైడ్రోజన్ ఏకాగ్రత ఆకృతులు ప్రదర్శించబడతాయి.
ఈ అధ్యయనం మొదటిసారిగా మెటల్ హైడ్రైడ్ స్టోరేజ్ యూనిట్‌లో ఒక కొత్త సెమీ-సిలిండర్ కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌ని అందజేస్తుంది.హైడ్రోజన్‌ను గ్రహించే ప్రతిపాదిత వ్యవస్థ యొక్క సామర్థ్యాన్ని ఉష్ణ వినిమాయకం యొక్క వివిధ కాన్ఫిగరేషన్‌లతో పరిశోధించారు.మెటల్ హైడ్రైడ్ పొర మరియు శీతలకరణి మధ్య ఉష్ణ మార్పిడిపై ఆపరేటింగ్ పారామితుల ప్రభావం కొత్త ఉష్ణ వినిమాయకం ఉపయోగించి మెటల్ హైడ్రైడ్‌లను నిల్వ చేయడానికి సరైన పరిస్థితులను కనుగొనడానికి పరిశోధించబడింది.ఈ అధ్యయనం యొక్క ప్రధాన ఫలితాలు ఈ క్రింది విధంగా సంగ్రహించబడ్డాయి:
సెమీ-స్థూపాకార కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌తో, మెగ్నీషియం లేయర్ రియాక్టర్‌లో మరింత ఏకరీతి ఉష్ణ పంపిణీని కలిగి ఉన్నందున, ఉష్ణ బదిలీ పనితీరు మెరుగుపడుతుంది, ఫలితంగా మెరుగైన హైడ్రోజన్ శోషణ రేటు ఉంటుంది.హీట్ ఎక్స్ఛేంజ్ ట్యూబ్ మరియు మెటల్ హైడ్రైడ్ యొక్క వాల్యూమ్ మారదు కాబట్టి, సంప్రదాయ కాయిల్డ్ కాయిల్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌తో పోలిస్తే శోషణ ప్రతిచర్య సమయం గణనీయంగా 59% తగ్గింది.
పోస్ట్ సమయం: జనవరి-15-2023