Анализ продолжительности низкотемпературной циркуляционной заправки адсорбционной системы аккумулирования метана при помощи программного пакета ANSYS Fluent
- Авторы: Шелякин И.Д.1
-
Учреждения:
- Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
- Выпуск: Том 111, № 1 (2022)
- Страницы: 21-28
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://ogarev-online.ru/0023-124X/article/view/105246
- DOI: https://doi.org/10.17816/RF105246
- ID: 105246
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Системы адсорбированного природного газа являются перспективной альтернативой компримированному природному газу высоких давлений и сжиженному природному газу низких температур. Системы адсорбированного природного газа позволяют аккумулировать метан при меньших энергозатратах и с повышенной пожаровзрывобезопасностью вследствие «связанного» состояния газа в порах. Однако процесс заправки осложняется тепловыми эффектами адсорбции, снижающими энергетическую эффективность метода и требующими дополнительного терморегулирования. Проведено исследование продолжительности низкотемпературной циркуляционной заправки элементарной адсорбционной ячейки различных геометрий при разных режимах по температуре и давлению. Критерием окончания заправки выбрано достижение количества аккумулированного метана в 95% от предельного значения, постоянного для всех рассматриваемых случаев. В результате моделирования отмечено сокращение продолжительности аккумулирования газа при повышении рабочего давления. Установлено, что на длительность заправки значительное влияние оказывает диаметр отверстия газового канала, необходимого для снижения гидравлического сопротивление слоя адсорбента: с увеличением диаметра канала с 4 до 6 мм продолжительность заправки в среднем уменьшилась на 138 с, или на 25%. Вдвое меньший эффект, около 13%, наблюдался при увеличении диаметра с 2 до 4 мм, что обусловлено изменением характера охлаждения.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Игорь Дмитриевич Шелякин
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
Автор, ответственный за переписку.
Email: shelyakinlife@mail.ru
SPIN-код: 4624-5336
Россия, Москва
Список литературы
- Стриженов Е.М., Жердев, А.А., Подчуфаров А.А. и др. Энергосберегающая многоступенчатая заправка адсорбционной системы аккумулирования природного газа // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2015. № 11. С. 40–44.
- Чугаев С.С., Стриженов Е.М., Жердев А.А. и др. Пожаровзрывобезопасная низкотемпературная заправка адсорбционной системы аккумулирования природного газа // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2016. № 12. С. 32–38.
- Men’shchikov I.E., Shkolin A.V., Strizhenov E.M. et al. Thermodynamic behaviors of adsorbed methane storage systems based on nanoporous carbon adsorbents prepared from coconut shells // Nanomaterials. 2020. V. 10. № 11. P. 1–26.
- Vasiliev L.L., Kanonchik L.E., Tsitovich A.P. Adsorption system with heat pipe thermal control for mobile storage of gaseous fuel // Int. J. Therm. Sci. 2017. V. 120. P. 252–262.
- Zhang L.Z., Wang L. Effects of coupled heat and mass transfers in adsorbent on the performance of a waste heat adsorption cooling unit // Applied Thermal Engineering. 1999. V. 19. № 2. P. 195–215.
- Patil K.H., Sahoo S. Charge characteristics of adsorbed natural gas storage system based on MAXSORB III // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2018. V. 52. P. 267–282.
- Sahoo S., Ramgopal M. Regression equations for predicting discharge performance of adsorbed natural gas storage systems // Applied Thermal Engineering. 2015. V. 86. P. 127–134.
- Sahoo S., Ramgopal M. A simple regression equation for predicting charge characteristics of adsorbed natural gas storage systems // Applied Thermal Engineering. 2014. V. 73. № 1. P. 1093–1100.
- Стриженов Е.М., Чугаев С.С., Жердев А.А. Математическая модель процесса циркуляционной заправки адсорбционной системы аккумулирования метана // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2018. № 10. С. 38–43.
- Strizhenov E.M., Chugaev S.S., Men’shchikov I.E. et al. Experimental study of heat transfer in adsorbed natural gas storage system filled with microporous monolithic active carbon // J Phys: Conf. Ser. 2021. V. 2116. № 1. 4 p.
- Strizhenov E.M., Chugaev S.S., Men’shchikov I.E. et al. Heat and Mass Transfer in an Adsorbed Natural Gas Storage System Filled with Monolithic Carbon Adsorbent during Circulating Gas Charging // Nanomaterials. 2021. V. 11. № 12. P. 1–22.
- Kanonchik L.E., Vasiliev L.L. Charge dynamics of a low-pressure natural gas accumulator with solid adsorbent, novel thermosyphon and recirculation loop // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. V. 143. P. 118374.
- Vasiliev L.L., Kanonchik L.E., Kuzmich M., Kulikouski V. Development of thermosyphon controlled adsorptive natural gas storage system // Applied Thermal Engineering. 2021. V. 185. P. 116–184.
- Da Silva M.J. M., Sphaier L.A. Dimensionless lumped formulation for performance assessment of adsorbed natural gas storage // Applied Energy. 2010. V. 87. № 5. P. 1572–1580.
- Grande C.A., Vistad Ø. Adequacy versus complexity of mathematical models for engineering an adsorbed natural gas device // Journal of Energy Storage. 2020. V. 28. P. 101200.
- Стриженов Е.М., Жердев А.А. Подчуфаров А.А. и др. Номограмма емкостных и термодинамических свойств адсорбционной системы аккумулирования метана // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2015. № 12. С. 10–14.
- Стриженов Е.М., Фомкин А.А., Жердев А.А. и др. Адсорбция метана на микропористом углеродном адсорбенте АУ–1 // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2012. Т. 48. № 6. С. 521.
- Стриженов Е.М., Школин А.В., Фомкин А.А. и др. Низкотемпературная адсорбция метана на микропористом углеродном адсорбенте АУ–1 // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2014. Т. 50. № 1. С. 19–25.
Дополнительные файлы
