风光互补发电耦合氢储能系统研究综述 被引量：41

1

作者 荆涛 陈庚 +6 位作者 王子豪 许朋江 李高潮 贾明晓 王跃社 师进文 李明涛 《中国电力》 CSCD 北大核心 2022年第1期75-83,共9页

基于风光互补发电、电解水制氢、储氢、氢燃料电池等技术的风光互补发电耦合氢储能系统,以氢能为能源载体,是实现可再生能源-氢能-电能规模化应用的重要途径。介绍了风光互补发电、电解水制氢、储氢和氢燃料电池等关键技术的发展现状,... 基于风光互补发电、电解水制氢、储氢、氢燃料电池等技术的风光互补发电耦合氢储能系统,以氢能为能源载体,是实现可再生能源-氢能-电能规模化应用的重要途径。介绍了风光互补发电、电解水制氢、储氢和氢燃料电池等关键技术的发展现状,对风光互补发电耦合氢储能系统中的离网型、并网型系统和容量配置优化等研究热点进行了分析,为风光互补发电耦合氢储能系统的进一步技术研究和工程应用提供参考。 展开更多

关键词 风能 太阳能 电解水 制氢 储氢 氢燃料电池

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基于氢储能的风光氢能源系统能质转换优化策略 被引量：7

2

作者 阮景昕 王跃社 +1 位作者 张俊峰 徐昕歆 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期413-421,共9页

西北地区拥有丰富的风光资源,近年来基于风光的新能源发电系统发展迅猛。然而由于生产力、人口等因素,西北地区的电力负荷低,加之新能源的随机、不稳定等特点,弃风弃光现象严重,有研究表明可以通过新能源发电耦合氢储能技术来解决问题... 西北地区拥有丰富的风光资源,近年来基于风光的新能源发电系统发展迅猛。然而由于生产力、人口等因素,西北地区的电力负荷低,加之新能源的随机、不稳定等特点,弃风弃光现象严重,有研究表明可以通过新能源发电耦合氢储能技术来解决问题。基于风光联合发电耦合电解槽制氢系统的概念和结构,以风光氢能源系统的制氢速率为研究目标,在MATLAB/Simulink系统下建立了包括风力发电系统、光伏发电系统以及电解槽的混合架构模型,通过此模型探明在西北地区自然环境下的氢气产出特性及规律。 展开更多

关键词 风光互补发电 电解槽 氢储能 能质流动与转换 功率控制

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风沙流中跃移沙粒冲击速度和角度联合概率分布风洞实验 被引量：6

3

作者 肖锋军 董治宝 +2 位作者 郭烈锦 王跃社 李德标 《中国沙漠》 CSCD 北大核心 2020年第3期127-134,共8页

近地表跃移沙粒速度和角度概率分布是连接风沙运动宏观研究和微观研究的桥梁,对沙粒跃移轨迹和输沙率分布有很大影响。但是,目前跃移沙粒冲击速度概率分布和角度概率分布之间的关系还不明确。使用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)测量了风洞... 近地表跃移沙粒速度和角度概率分布是连接风沙运动宏观研究和微观研究的桥梁,对沙粒跃移轨迹和输沙率分布有很大影响。但是,目前跃移沙粒冲击速度概率分布和角度概率分布之间的关系还不明确。使用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)测量了风洞沙床面1 mm高度处的跃移沙粒速度,通过分析各冲击速度对应的冲击角度的概率分布研究了沙粒冲击速度和角度的联合概率分布。结果表明:沙粒冲击速度概率分布可用对数正态函数描述,冲击角度概率分布可用指数函数描述;各冲击速度对应的冲击角度都符合指数函数分布,且其衰减速度随冲击速度增加而加快。这表明,冲击速度概率分布和冲击角度概率分布之间具有很强的相关性。最后分别给出了沙粒冲击速度和角度的独立假设概率分布和条件联合概率分布。 展开更多

关键词 跃移运动 沙粒速度 联合概率分布 输沙率

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大弯径比挠性弯管内气固两相流冲蚀特性研究 被引量：4

4

作者 霍志远 王跃社 苏敏文 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期434-442,共9页

以90°大弯径比挠性弯管为研究对象,基于离散相模型和General冲蚀模型,利用Fluent数值仿真软件,开展不同工况下气相进口速度、夹带固体颗粒质量流量、弯管肋条及弯径比等影响因素对弯管内气固两相流冲蚀特性的数值模拟研究。研究结... 以90°大弯径比挠性弯管为研究对象,基于离散相模型和General冲蚀模型,利用Fluent数值仿真软件,开展不同工况下气相进口速度、夹带固体颗粒质量流量、弯管肋条及弯径比等影响因素对弯管内气固两相流冲蚀特性的数值模拟研究。研究结果表明:弯管纵切面气固两相流场速度分布存在分离现象;弯管的最大冲蚀速率随气相进口速度的增长呈指数关系,随颗粒质量流量的增长呈线性关系,随肋条数目的增长先减小后略微增大最后趋于稳定;大弯径比弯管内部流场二次流强度小且肋条的存在使弯管的耐冲蚀性能得到一定的提升;弯管冲蚀最严重区域发生在弯管沿流动方向偏转26°左右夹角的区域且呈现出V型冲蚀形貌,这种现象是由于弯管处独特的颗粒运动轨迹决定的;在弯管沿流动方向60°~80°夹角范围内出现沟槽状冲蚀形貌,它是由于颗粒在弯管内的二次及多次碰撞。 展开更多

关键词 冲蚀磨损 气固两相流 颗粒轨迹 最大冲蚀速率

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安全壳内放射性气溶胶输运特性模拟研究 被引量：1

5

作者 田家铭 王跃社 +1 位作者 李彪 邹琳 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期88-95,共8页

为探明实际安全壳尺寸下严重事故中放射性气溶胶的输运特征,利用计算流体动力学和颗粒群平衡方程耦合,模拟了严重事故中放射性气溶胶在安全壳内的空间分布规律,并重点定量分析了不同聚并机制和沉积机制对于气溶胶输运过程的影响。结果表... 为探明实际安全壳尺寸下严重事故中放射性气溶胶的输运特征,利用计算流体动力学和颗粒群平衡方程耦合,模拟了严重事故中放射性气溶胶在安全壳内的空间分布规律,并重点定量分析了不同聚并机制和沉积机制对于气溶胶输运过程的影响。结果表明,粒径小于0.1μm的气溶胶颗粒的相互作用主要受布朗聚并影响,粒径大于10μm的主要受湍流惯性聚并影响,粒径介于两者之间的受布朗聚并和湍流聚并(湍流惯性聚并和湍流剪切聚并)共同影响。对于沉积现象,粒径小于0.1μm的气溶胶主要受布朗扩散沉积影响,粒径大于0.1μm的主要受重力沉积影响。湍流聚并的平均聚并速度是布朗聚并速度的2.99倍,布朗扩散沉积的平均沉积速率是重力沉积的1.38倍。本研究为实际安全壳尺寸下放射性气溶胶去除技术的选取提供了解决思路。 展开更多

关键词 安全壳 气溶胶 颗粒群平衡 聚并 沉积 输运性质

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奥氏体钢在超临界CO_(2)发电系统中的腐蚀行为研究

6

作者 邓忠悦 杨普 +2 位作者 王跃社 王柏崴 邹琳 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期400-406,共7页

以超临界二氧化碳(SCO_(2))作为工质的发电系统在太阳能热发电领域具有良好的发展前景。为探究SCO_(2)发电系统中典型材料的腐蚀行为,开展奥氏体钢316L和321样片在550℃、25 MPa SCO_(2)环境下的2000 h腐蚀实验研究。结果表明:两种奥氏... 以超临界二氧化碳(SCO_(2))作为工质的发电系统在太阳能热发电领域具有良好的发展前景。为探究SCO_(2)发电系统中典型材料的腐蚀行为,开展奥氏体钢316L和321样片在550℃、25 MPa SCO_(2)环境下的2000 h腐蚀实验研究。结果表明:两种奥氏体钢均发生了氧化腐蚀,且321耐腐蚀性能比316L更优异。腐蚀动力学近似符合抛物线规律。两种材料均形成双层氧化物,内侧为富铬垢和锰铬尖晶石,外侧形成富铁氧化物结节。此外,碳主要沉积于腐蚀产物表面,材料内部未发现渗碳现象。最后,建立了两种奥氏体钢的腐蚀机理模型。 展开更多

关键词 太阳能热发电 奥氏体钢 超临界二氧化碳 腐蚀行为 腐蚀机理

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油水分层流条件下腐蚀动力学特性模拟 被引量：2

7

作者 王凯 黄慧 +2 位作者 南翠红 王跃社 卢金玲 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期40-47,共8页

当石油输送管道内处于油水分层流条件时,管道底部与酸性水层接触极易造成内腐蚀,严重威胁管道安全,传统的静止和单相流条件的腐蚀预测方法已不能指导管道的安全运行,而多相流动、离子传质、化学反应及电极动力学等多种不同尺度的物理化... 当石油输送管道内处于油水分层流条件时,管道底部与酸性水层接触极易造成内腐蚀,严重威胁管道安全,传统的静止和单相流条件的腐蚀预测方法已不能指导管道的安全运行,而多相流动、离子传质、化学反应及电极动力学等多种不同尺度的物理化学过程对多相流腐蚀预测提出了挑战。本文基于多相流动特性及电化学腐蚀特性的耦合机理提出了分层流条件下腐蚀动力学模型,首先建立油水三层流传质计算模型,进而基于溶液区域和产物膜内部的传质计算,依据阴阳极电化学反应电流密度与传质通量之间的平衡关系,形成多相流条件下腐蚀预测方法。探究了离子传质、电极反应以及产物膜动态生长的耦合过程对腐蚀行为的作用机理,揭示了CO_(2)分压、温度对腐蚀发展规律的影响机制。研究发现温度、CO_(2)分压的改变会导致平衡反应方向的移动,从而改变离子浓度;离子的扩散系数是决定传质系数变化的内在原因;腐蚀速率的变化规律由产物膜生长和电极反应两种因素共同决定:腐蚀产物膜的生长会阻碍反应离子的传质效应,从而抑制腐蚀;而离子浓度的升高或传质增强会加快电极反应,促进腐蚀。 展开更多

关键词 石油 多相流 腐蚀 电化学 动力学模型

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变热负荷下蒸发面流量分配的试验与模拟研究

8

作者 郝芸 王跃社 +1 位作者 胡甜 邓倩 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期38-43,共6页

塔式太阳能热发电系统中,由于定日镜场的聚焦作用使得腔式吸热器受热面局部区域热负荷高度集中且随时间和空间不断变化导致吸热器系统工质流量分配特性恶化。该文以吸热器蒸发受热面水动力特性的试验平台为研究对象,结合吸热器内辐射-... 塔式太阳能热发电系统中,由于定日镜场的聚焦作用使得腔式吸热器受热面局部区域热负荷高度集中且随时间和空间不断变化导致吸热器系统工质流量分配特性恶化。该文以吸热器蒸发受热面水动力特性的试验平台为研究对象,结合吸热器内辐射-对流的能量传递过程,建立受热管内工质流动换热计算模型,在此基础上建立非均匀热负荷分布条件下腔式吸热器水动力计算的非线性数学模型,得出不同工况下蒸发受热面内工质的流量分配规律。 展开更多

关键词 太阳能发电 热负荷 流体动力学 数值模型

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电站空冷技术:研究现状及建议 被引量：1

9

作者 师进文 高凡翔 +5 位作者 邹洋 薛杨波 赵强强 王子豪 王永杰 王跃社 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期20-37,共18页

空冷技术能够在电站冷端利用空气完成换热冷却,相比湿冷技术在节水、降耗、减排及降本方面具有独特优势。从系统设计与运行优化的角度出发,综述了直接空冷和间接空冷两大类空冷技术的研究进展。设计优化方面,换热器(凝汽器和散热器)的... 空冷技术能够在电站冷端利用空气完成换热冷却,相比湿冷技术在节水、降耗、减排及降本方面具有独特优势。从系统设计与运行优化的角度出发,综述了直接空冷和间接空冷两大类空冷技术的研究进展。设计优化方面,换热器(凝汽器和散热器)的流动换热特性已获得广泛研究,相关优化一般从几何结构、位置布局等角度开展,然而目前凝汽器研究对象多局限于翅片管,针对管束整体的优化研究比较缺乏,散热器研究则需更全面地考虑几何参数的影响等;另外,由于风机(群)直接决定凝汽器的进气流量,其气动特性和集群效应研究成为重点,目前已形成多种分区方法和运行控制策略实施调优,但优化方案的经济性分析研究还有待深入。运行优化方面,为了削弱环境效应对空冷系统的负面影响,可以通过加装导流板等改善流场以扩展风的正向效应、开发控制预测模型进行防冻调控或设计防冻装置优化传热、设计开发各类清洗系统进行除垢等。当前研究在换热器设计优化的精度、广度和各类环境效应作用机理方面仍有进步空间,未来研究方向还包括新能源电站应用空冷的适应性分析,运用人工智能技术进行换热器设计、性能预测等。 展开更多

关键词 空冷技术 直接空冷 间接空冷 换热器设计 优化研究

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火电机组直接空冷岛顶部防冻百叶窗仿真计算 被引量：1

10

作者 师进文 王子豪 +5 位作者 李高潮 邹洋 赵强强 薛杨波 邹琳 王跃社 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期180-187,共8页

针对当前直接空冷岛冬季严寒大风条件下易出现散热管束冻结开裂的问题,提出在空冷岛顶部蒸汽分配管之间安装防冻百叶窗装置。建立直接空冷岛的整体模型、含顶部百叶窗的空冷单元局部模型,使用Fluent软件进行流动传热计算,研究防冻百叶... 针对当前直接空冷岛冬季严寒大风条件下易出现散热管束冻结开裂的问题,提出在空冷岛顶部蒸汽分配管之间安装防冻百叶窗装置。建立直接空冷岛的整体模型、含顶部百叶窗的空冷单元局部模型,使用Fluent软件进行流动传热计算,研究防冻百叶窗的冬季防冻性能和开启状态下对直接空冷岛的性能影响。结果表明:在环境温度-20℃、风速20 m/s并且风机入口被封堵的情况下,关闭直接空冷岛顶部百叶窗后,直接空冷岛内部空气流速显著降低、空气温度显著升高,直接空冷岛整体散热量降低了52.7%;在环境温度15℃、无环境侧风且风机全功率运行时,开启状态下的顶部百叶窗对空冷单元的性能影响可以忽略不计,其中空冷单元空气流量损失为1.2%,空冷单元换热量损失为2.2%,且开启状态下的顶部百叶窗不会对空冷单元内外的流场及空气温度产生显著影响。该装置可有效提升直接空冷岛在冬季严寒大风天气下运行的安全性。 展开更多

关键词 直接空冷岛 防冻 顶部百叶窗 数值模拟

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塔式太阳能吸热器表面热流密度预测及优化

11

作者 张俊峰 彭怀午 +2 位作者 田家铭 陈康 王跃社 《太阳能学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期136-142,共7页

以塔式太阳能聚光集热系统为研究对象,耦合蒙特卡洛光线追踪法和卷积法,通过综合考虑定日镜阴影和遮挡因子以及反射光束对热流密度的影响,建立一种精度高、计算量小的吸热器表面热流密度分布预测数学模型,获得考虑光线遮挡、余弦损失、... 以塔式太阳能聚光集热系统为研究对象,耦合蒙特卡洛光线追踪法和卷积法,通过综合考虑定日镜阴影和遮挡因子以及反射光束对热流密度的影响,建立一种精度高、计算量小的吸热器表面热流密度分布预测数学模型,获得考虑光线遮挡、余弦损失、溢出损失及大气衰减等因素时单定日镜及全镜场下的光迹追踪路线及热流密度分布规律。并根据镜场光学效率与镜面所处的位置关系提出一种镜场布局优化方式。优化后12:00时镜场的光学效率从43.5%提高到45.6%,日平均光学效率提高约2%,太阳热流密度分布更加均匀。 展开更多

关键词 塔式太阳能热发电 光线追踪法 卷积法 太阳能 光学效率 热流密度

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原油精馏塔中铵盐吸湿特性及其腐蚀行为

12

作者 李瑞东 黄辉 +1 位作者 同国虎 王跃社 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2809-2818,共10页

原油精馏塔顶部循环系统中由于铵盐沉积引发的腐蚀问题,是导致设备及管道局部失效泄漏的问题之一。为了认识铵盐腐蚀的机理,本文采用了从头算分子动力学(AIMD)的模拟方法以及原位电化学测试的实验方法分别探究了铵盐的吸湿潮解特性及其... 原油精馏塔顶部循环系统中由于铵盐沉积引发的腐蚀问题,是导致设备及管道局部失效泄漏的问题之一。为了认识铵盐腐蚀的机理,本文采用了从头算分子动力学(AIMD)的模拟方法以及原位电化学测试的实验方法分别探究了铵盐的吸湿潮解特性及其溶液在不同温度与浓度下对于20号碳钢的腐蚀演化规律。电化学阻抗谱与表面表征结果反映了腐蚀的界面过程是受腐蚀产物生长、成膜以及破损行为影响下的动态传质过程,结合线性极化电阻以及失重测试揭示了腐蚀速率的变化是由产物的传质效应与电极反应过程共同决定。AIMD模拟结果表明NH4Cl在水分子的作用下会发生包括电离、水解、质子转移链等一系列反应使得溶液呈酸性,并导致体系中的电荷状态发生了改变,这可能是引发腐蚀的一个重要原因。 展开更多

关键词 腐蚀 反应动力学 分子模拟 界面 传质

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熔融盐斜温层单罐蓄热的热力性能优化研究 被引量：1

13

作者 张健 邓泽宏 +1 位作者 肖欣悦 王跃社 《西北水电》 2021年第5期127-135,142,共10页

熔融盐单罐蓄热系统是一种高效、经济的太阳能高温蓄热技术,能有效弥补太阳能热发电系统间歇性、不连续性供能的缺点,其性能优劣直接影响着整个发电系统的效率。通过以此为研究对象建立了熔融盐斜温层蓄热罐二维轴对称模型,针对不同的... 熔融盐单罐蓄热系统是一种高效、经济的太阳能高温蓄热技术,能有效弥补太阳能热发电系统间歇性、不连续性供能的缺点,其性能优劣直接影响着整个发电系统的效率。通过以此为研究对象建立了熔融盐斜温层蓄热罐二维轴对称模型,针对不同的蓄热系统工作条件,采用多孔介质局部非热平衡模型对蓄热系统放热及蓄热过程进行模拟。研究表明:当熔融盐进口流速增大、孔隙率减小、固体颗粒直径增大及蓄热罐散流器高度增大时,蓄热罐内热扰动增强,斜温层厚度随之增大,蓄热系统效率降低;蓄热罐高径比越大系统效率越高。根据上述结果对蓄热罐进行了热力条件及结构的优化,计算表明优化后的蓄热系统蓄、放热效率均达到85%左右,较优化前的系统有较大幅度的提升。 展开更多

关键词 熔融盐单罐蓄热系统 斜温层 热性能 多孔介质

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基于管线积液的腐蚀位置预测研究 被引量：1

14

作者 陈冰清 王跃社 +1 位作者 何仁洋 黄辉 《中国特种设备安全》 2017年第3期37-41,74,共6页

随着油田开采率地不断提高,油气含水率也愈来愈高。长距离输送管道输送原油时不免携带有较高的水量,从而引起管道腐蚀,腐蚀会严重影响经济效益甚至人身安全。本文通过液滴携带机理研究实际工程管道运输过程中形成积液的情况从而预测腐... 随着油田开采率地不断提高,油气含水率也愈来愈高。长距离输送管道输送原油时不免携带有较高的水量,从而引起管道腐蚀,腐蚀会严重影响经济效益甚至人身安全。本文通过液滴携带机理研究实际工程管道运输过程中形成积液的情况从而预测腐蚀可能性,通过计算预测可能存在积液发生腐蚀的位置并与实际中发生腐蚀的位置做对比。经验证,在腐蚀严重段的7处位置有4处预测准确。结果表明,此预测研究模型具有工程指导意义。 展开更多

关键词 液滴携带 积液 管道腐蚀

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基于反应输运耦合机理的腐蚀演化研究

15

作者 王凯 艾琦 +2 位作者 卢金玲 张巧玲 王跃社 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期887-894,共8页

油气管道输运介质中化学反应、离子传质、金属溶解之间存在着复杂的交互作用,极易诱发浓度场-电势场耦合作用下的腐蚀问题。本研究综合考虑溶液化学反应、界面电化学反应、离子扩散和电迁移等多种不同时空尺度的物理化学过程,基于电场... 油气管道输运介质中化学反应、离子传质、金属溶解之间存在着复杂的交互作用,极易诱发浓度场-电势场耦合作用下的腐蚀问题。本研究综合考虑溶液化学反应、界面电化学反应、离子扩散和电迁移等多种不同时空尺度的物理化学过程,基于电场、浓度场的耦合机理建立腐蚀演化动力学模型,分析了浓度分布规律、腐蚀电流密度分布规律、腐蚀形貌演变规律等动态腐蚀行为,进而探究了局部化学环境以及电化学行为的耦合过程对腐蚀生长动力学的作用机制。研究发现腐蚀演变规律由电学作用和化学作用之间的竞争作用决定,随着时间的推移,电学作用占据主导地位,导致腐蚀电流密度逐渐减小,蚀坑形貌的演变始终保持对称性,而腐蚀坑宽度的增长小于深度的增长。 展开更多

关键词 多场耦合 腐蚀 动力学模型 离子传质 演化规律

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非均匀热流密度下多孔介质内氨反应特性研究

16

作者 阮景昕 邓泽宏 +1 位作者 胡甜 王跃社 《西北水电》 2021年第5期119-126,共8页

氨基热化学储能是一种极具研究价值的热化学储能方式,氨反应器内的反应特性更是与太阳能流密度息息相关。以非均匀热流密度下的氨反应器为研究对象,建立了一个基于反应动力学和传热传质的催化氨分解三维反应器模型。针对氨反应模型,揭... 氨基热化学储能是一种极具研究价值的热化学储能方式,氨反应器内的反应特性更是与太阳能流密度息息相关。以非均匀热流密度下的氨反应器为研究对象,建立了一个基于反应动力学和传热传质的催化氨分解三维反应器模型。针对氨反应模型,揭示了固体和流体的换热系数、有效导热系数以及有效扩散系数对氨分解的内在影响机制。通过定量定性的分析和讨论催化剂颗粒直径、孔隙率以及径向孔隙率分布对氨反应特性的影响,给出了优化氨反应管性能的方法。模拟结果表明,催化剂颗粒直径越小,孔隙率越小,氨的分解率越大,同时壁面峰值温度越低;采用孔隙率径向线性减小的分布方式可以在降低壁面峰值温度的同时又不降低氨分解率。最终优选的反应管参数为:颗粒直径为0.5 mm,孔隙率为径向分布0.8~0.2。 展开更多

关键词 热化学储能 氨分解反应 单管反应器 三维模型

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