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35MPa金属氢化物氢气热压缩机研究

作　者: 阳明
导　师: 陈江平
学　校: 上海交通大学
专　业: 制冷与低温工程
关键词: 氢气压缩机金属氢化物压缩比热功效率
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 45次
引　用: 1次
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内容摘要

随着新能源时代-氢能源时代的即将到来,氢燃料电池车的逐渐推广使用,能提供高纯高压氢且环保节能的金属氢化物热压缩机成为是近年压缩机界世界范围研究的热点。本文依托863计划项目(NO 2006AA05Z135),设计了金属氢化物单级和双级氢气热压缩机、主要研究内容及成果如下:对压缩机的运行特性进行了研究,仔细研究了压缩机运行的各条件:吸氢温度,放氢温度,吸氢压力,吸氢时间,放氢时间,循环放氢次数对压缩机三个性能指标:循环平均氢气流量,压缩比,压缩热功效率的影响,得出了各运行条件与压缩机性能之间的普遍关系。在运行特性研究的基础上,进行了单级氢气压缩的实验:本文设计的单级压缩机可将氢气由2Mpa提升至35Mpa,,压缩比达17.5,,循环平均放氢量为0.14mol/min,通过分析知合金在高温时的放氢平台斜度过大,在35Mpa的放氢平衡氢压附近,合金每放出0.5mol的氢气,反应的平衡氢压就要下降6Mpa。进行了双级氢气压缩实验:通过两级压缩,在175℃加热温度下反应床内最高压力达到了38Mpa,压缩机较平稳的压出35Mpa的氢气来,单位质量合金标况下的循环平均氢气流量为5.4L/(min*kg)高于国内领先水平。.对第一级压缩在固定放氢压力8.5Mpa情况下进行了单独实验,其循环平均氢气流量达0.384mol/min,绘制了合金在95℃和175℃的压力组成-等温PCT曲线。通过压缩实验发现,反应床有着良好强度和优良的传热传质性能。本文所做的应用性研究为金属氢化物热压缩机的进一步发展以及连续式氢气压缩机的研制奠定了重要的基础。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-25
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 金属氢化物压缩机的发展及研究现状  13-24
    1.2.1 金属氢化物压缩机氢气压缩的基本原理  13-16
    1.2.2 用于压缩的金属氢化物材料的研究  16-19
    1.2.3 金属氢化物反应床的研究现状  19-23
    1.2.4 金属氢化物压缩机样机的研究和发展现状  23
    1.2.5 结论  23-24
  1.3 本文研究的主要内容  24-25
第二章贮氢合金的制备  25-34
  2.1 已开发的贮氢合金的种类  25-27
    2.1.1 AB_5型合金  25-26
    2.1.2 Ab_2型合金  26-27
    2.1.3 AB型合金  27
  2.2 作热压缩用储氢合金必须具备的基本要求  27
  2.3 合金的制备与筛选  27-33
    2.3.1 成分设计及初步遴选  27-28
    2.3.2 La_(0.4)Y_(0.6)Ni_(4.8)A1_(0.2)的吸放氢性能及热力学参数  28-31
    2.3.3 La_(0.4)Y_(0.6)Ni_(4.8)MR_(0.1)AL_(0.1)的吸放氢性能及热力学参数  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章金属氢化物压缩机系统设计  34-51
  3.1 压缩机运行基本原理  34-35
  3.2 压缩机系统的运行原理图  35-36
  3.3 金属氢化物压缩机反应床的设计  36-48
    3.3.1 金属氢化物压缩机反应床所必备的要求  36-37
    3.3.2 目前金属氢化物反应床的类型  37-39
    3.3.3 反应床的结构的设计  39-48
  3.4 系统其它设备选型  48-50
    3.4.1 高温油浴  48-49
    3.4.2 低温油浴  49
    3.4.3 高温水浴  49-50
    3.4.4 低温水浴  50
    3.4.5 油泵油量的计算  50
    3.4.6 水泵水量的选择  50
  3.5 本章小结  50-51
第四章压缩机单级和双级压缩特性  51-74
  4.1 压缩机系统运行特性分析  51-62
    4.1.1 金属氢化物压缩系统的性能指标  52
    4.1.2 放氢温度的影响  52-54
    4.1.3 吸氢压力的影响  54-56
    4.1.4 吸氢温度的影响  56-57
    4.1.5 吸、放氢时间的影响  57-59
    4.1.6 循环放氢次数的影响  59-62
    4.1.7 小结  62
  4.2 单级压缩实验  62-66
    4.2.1 单级压缩原理  62
    4.2.2 单级压缩运行条件设定  62-63
    4.2.3 单级压缩实验结果分析  63-66
  4.3 双级压缩  66-70
    4.3.1 双级压缩原理  66-67
    4.3.2 双级压缩运行条件设定  67-68
    4.3.3 双级压缩实验结果分析  68-70
  4.4 反应床性能分析  70-72
  4.5 本章小结  72-74
第五章结论与展望  74-76
  5.1 结论  74-75
  5.2 展望  75-76
参考文献  76-80
主要符号说明  80-82
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  82-83
致谢  83

35MPa金属氢化物氢气热压缩机研究

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