磁性冰箱

 世界各国科学家已经为寻求动力上有效益而又不污染环境的新型燃料奋斗了十几年。一种最有竞争力的燃料是液氢。氢气在燃烧时不会产生有害气体,而只产生水蒸汽。液氢是一种通用燃料:可适用于轿车、卡车、飞机乃至火箭。遗憾的是,现有的工艺还不能制取廉价液氢,尽管这种气体是许多化学生产的副产品。另外,液化小容量氢气(1-5吨)也无利可图,而1-5吨通常又是加油站所需的容量。     

车载液氢瓶的储氢密度影响规律研究

液氢瓶是氢能源汽车首选的储氢方式。基于线性屈曲模拟稳定性分析和极限承载能力分析方法，设计了18种规格的双壁层结构液氢瓶，并探讨了内容器直径、材料和长径比的变化对质量储氢密度、体积储氢密度的影响规律。结果表明：长度一定时，储氢密度随内容器长径比增大而减少；内/外容器采用薄壁铝合金/碳纤维缠绕复合材料能提高液氢瓶储氢密度。     

基于PSO算法的双混合制冷剂氢液化流程优化

液氢是实现氢能大规模储运的重要方式,氢气液化能耗高、效率低,是近几年研究的热点.对一种采用双混合制冷剂的氢液化工艺,在考虑正-仲氢转化的基础上进行HYSYS模拟计算.借助MATLAB,使用粒子群算法对液化流程关键操作变量进行全局优化,优化后比能耗为6.981 kW·h/kgLH2,(火用)效率为28.32％,较初始流程分别降低13.14％和提高15.17％,性能明显优于在运行的氢液化系统.基于优化结果对工艺进行换热性能分析和主要设备的(火用)分析,提出进一步改进工艺的建议.     

低温液体蒸发气再液化系统内BOG动态分析研究

低温液体蒸发气再液化系统漏热引起的储罐内低温液体蒸发气(BOG)蒸发速率和压力有效控制是试验正常进行的关键,通过对储罐内低温液体的热响应分析,建立罐内低温液体和BOG计算模型,对制冷机关闭情况下储罐内压力(BOG压力)和BOG蒸发速率随储存时间的变化过程进行数值计算。结果表明:随着储存时间的增大,储罐内压力升高、压力增长速率加快、BOG蒸发速率减小;液氮和BOG温度升高对储罐内压力升高速率具有显著的影响;制冷机可以实现对罐内压力和BOG量的调节控制。为制冷机控制方案的制定和后续开展低温液体BOG再液化试验研究提供理论基础。     

低温推进剂在轨储存热力学排气系统TVS研究进展

在空间零(微)重力环境下,有效地控制储罐压力并尽量减少液体推进剂的排放损失是低温推进剂在轨储存的核心技术任务。空间热力环境引起的热渗透不可避免,它将使得储罐压力持续升高,然而在零重力环境下无法通过类似地面顶部排气的方法来控制压力,其严重后果是大量气液混合物被直接排放至太空。针对这一问题而提出的热力学排气系统(TVS)能够在气液位置不确定的情况下实现少量的单纯气态排放,并且充分利用所排放低温推进剂节流后的热力学焓,从而在双重作用下有效地实现了储罐压力的控制。文中从仿真理论和实验两个方面总结归纳了国外TVS的技术研究历史和现状,涉及液氢、液氧和液态甲烷等低温推进剂以及模拟流体液氮,为我国低温推进剂空间储存相关技术的发展提供参考。     

地面导热系数对液氢泄漏扩散影响的研究

地面导热系数是影响液氢泄漏扩散行为特征的重要因素之一。本文推导了地面导热热流密度和液池半径的理论计算公式;建立了基于Mixture多相流模型和Realizable k-ε模型的CFD数学模型;开展了不同地面导热系数条件下,液氢泄漏后两相流动、气液相变和云团扩散数值计算。研究表明:热流密度和液池半径与地面导热系数紧密相关;地面导热系数对可燃氢气云团下风向方向的扩散范围影响不大,增加地面导热系数会促进氢气云团向上运动,并加速气云的扩散和稀释。     

液氢储罐用奥氏体不锈钢低温冲击试验研究

地面液氢储罐多采用奥氏体不锈钢作为受压元件。目前普遍采用液氮低温冲击试验测定冲击吸收能量和侧向膨胀量，并作为储罐生产中的质量控制标准，缺乏真实介质液氢温区下的冲击试验数据的支撑。本文选择不同牌号的奥氏体不锈钢材，并分别制取母材、焊缝、热影响区不同部位的试样开展液氮温度下和液氦温度下的低温冲击试验，测定了试样的冲击吸收能量和侧向膨胀量，并对试验数值进行了对比、分析。可参照数值进行定性和定量评估，合理选择储罐材料。     

LNG储罐内BOG再液化工艺研究

LNG储罐是各类LNG工厂和LNG站必不可少的重要设备,由于LNG温度远低于环境温度,尽管对储罐采取绝热措施,但蒸发仍是不可避免的,LNG蒸发使储罐内压力和温度升高,对储罐产生不利影响。为了减少LNG储罐内低温蒸发气(BOG)直接放空或燃烧造成的污染与浪费,在以往BOG再液化工艺基础上进行优化,设计出适用于LNG站储罐内BOG再液化工艺。该工艺利用LNG站对外供气过程中输出的LNG自身冷能,在压缩机、冷凝器等设备的作用下将LNG储罐内BOG再液化,并以60方LNG储罐为例,用Aspen Plus软件对工艺参数进行优化。研究结果表明:该工艺利用对外供气过程中输出的LNG自身冷能不仅可提高BOG的回收率,使BOG在LNG储罐中循环利用,同时可有效减少LNG冷能浪费;60方LNG储罐,输出LNG流量达到110kg/h即可满足BOG冷凝要求;具有设备少、投资小、能耗低、操作简单的优点,为各类LNG站储罐内BOG再液化处理均有应用价值。     

低温液体甲烷无损储存规律研究

液体甲烷是易燃易爆的低温液体,在封闭容器中压力的上升是它安全储存所面临的关键问题。文中列出了无损储存计算用模型,并以40m~3液化天然气储罐为研究对象计算了甲烷的无损储存规律,得到了0．1518MPa和标准大气压下环境温度分别为30℃,50℃和80℃下的无损储存规律,以及液体甲烷安全无损储存天数。     

液化天然气汽车燃料罐的无气体排放的加注过程

文中介绍了液化天然气汽车燃料罐的无气体排放加注的过程,分析了过程实现的条件及输送到燃料罐后低温液体的饱和温度和压力的变化,提出了对燃料罐和加注站在设备结构、燃料储存和输送压力方面的要求,可作为设计与制造液化天然气汽车燃料储罐及相应加注装置的参考。     

氢液化技术研究进展及能耗分析

氢能是一种新型清洁无污染的二次能源,是我国能源结构调整中不可缺少的组成部分。在氢能的应用中,液氢具有较高的体积与质量存储密度,适合大规模运输及应用,能够显著降低市场化应用的成本。着重分析了氢液化技术的研究进展以及国际上的液氢研究项目:日本WE-NET (World Energy Network)及欧洲IDEALHY (Integrated Design for Efficient Advanced Liquefaction of Hydrogen)。从压缩能耗、液化能耗、运输能耗、总能耗四个方面进行高压氢与液氢的能耗对比,分析结果表明,对于液氢的运输能耗随里程增加缓慢,高压气氢的运输能耗随里程增加成直线上升;运输里程在约500 km时,液氢的总能耗将低于高压气氢,液化能耗在总能耗中占的比例减少。总结了目前氢液化过程相关技术的研究热点跟难点,并对未来液氢的大规模应用进行展望。     

电容式液氢密度传感器校准技术研究北大核心

介绍了电容式液氢密度传感器(capacitive density sensor for liquid hydrogen,简称"CDSLH")的特点及测量原理,建立了一套电容式液氢密度传感器校准试验系统,通过试验系统分别将实验容器内液氢调节出低密度状态(约50kg/m^3)、常温常压状态(约71kg/m^3)和高密度状态(约80kg/m^3),测量各工况点液氢的温度和压力,查NASA的氢热物理性能手册(NASA SP-3089)来得到对应的密度,以此作为密度的标准值,同时通过电容式密度传感器测量传感器在各工况点液氢中的电容,再利用电容与液氢的密度之间的函数关系计算得到对应的密度,视为密度的测量值,将其与标准值进行比较,完成密度校准。结果满足电容式液氢密度传感器的校准使用要求。     

ICF平面冷冻靶制备中充气速率效应

基于自主研制的平面冷冻靶打靶系统及微管注入法充气/冷冻技术,探讨了不同充气速率对平面冷冻靶制备的影响。研究表明:随着充气速率的减小,靶盒内氢气压强的变化速率越小,液化过程越明显,并且持续的时间越长;充气速率越小,越能准确测量液氢在该温度下的饱和蒸气压。同时,确定了最佳充气速率,建立了利用饱和蒸气压标定液氢温度的方法。研制的平面冷冻靶已经成功提供ICF物理实验。     

电容式液氢密度传感器校准技术研究

介绍了电容式液氢密度传感器(capacitive density sensor for liquid hydrogen,简称"CDSLH")的特点及测量原理,建立了一套电容式液氢密度传感器校准试验系统,通过试验系统分别将实验容器内液氢调节出低密度状态(约50kg/m~3)、常温常压状态(约71kg/m~3)和高密度状态(约80kg/m~3),测量各工况点液氢的温度和压力,查NASA的氢热物理性能手册(NASA SP-3089)来得到对应的密度,以此作为密度的标准值,同时通过电容式密度传感器测量传感器在各工况点液氢中的电容,再利用电容与液氢的密度之间的函数关系计算得到对应的密度,视为密度的测量值,将其与标准值进行比较,完成密度校准。结果满足电容式液氢密度传感器的校准使用要求。     

中小型低温储罐选型分析

中小型低温储罐作为气体工业和天然气工业中的核心设备,在空分装置、中小型LNG装置、LNG储配站及气化站得到广泛应用,其型式的选择关系着装置的造价及运行成本。结合已建部分工程实例,对1500m3、3000m3、5000m3、10000m3球形低温储罐和立式平底圆筒形低温储罐,从结构、材料用量、建造难度及建造周期、基础及运行费用等方面进行了详细对比分析。对比结果为:球形低温储罐在结构承压受力、绝热、基础占地及安全性方面要优于立式平底圆筒形低温储罐;容积较小时,二者的材料成本和运行费用相当;容积较大时,立式平底圆筒形低温储罐各项指标优势明显。结论是:容积在200m3~10000m3之间中小型低温储罐,如考虑工艺要求需带压储存,应选用球形低温储罐;无需带压储存,以1500m3为限,小于者选用球形低温储罐为优,大于者选用立式平底圆筒形低温储罐具有更好的经济性。     

低温高压液态空气储能系统分析

压缩空气储能是一种极具潜力的大规模储能技术,传统的压缩空气储能技术存在储能密度低、储存容积大等缺点,应用推广受到很大限制。液态空气储能技术是一种新兴的压缩空气储能技术,相比于传统压缩空气储能技术,能量储存密度显著提高。因此,基于低温空气液化原理,提出一种液态空气储能系统,其核心热力学过程为将空气降温液化后以高压状态存储,通过节流后的空气实现冷量回收,使得系统不需引入额外冷量。对该系统进行热力学分析和参数优化,结果表明系统效率可达50%以上。     

低温高压液态空气储能系统分析北大核心

压缩空气储能是一种极具潜力的大规模储能技术,传统的压缩空气储能技术存在储能密度低、储存容积大等缺点,应用推广受到很大限制。液态空气储能技术是一种新兴的压缩空气储能技术,相比于传统压缩空气储能技术,能量储存密度显著提高。因此,基于低温空气液化原理,提出一种液态空气储能系统,其核心热力学过程为将空气降温液化后以高压状态存储,通过节流后的空气实现冷量回收,使得系统不需引入额外冷量。对该系统进行热力学分析和参数优化,结果表明系统效率可达50%以上。     

液态空气储能系统液化率影响因素研究

液态空气储能技术可将剩余或不连续的电力储存一定时间并以稳定的功率输出。相比于传统的压缩空气储能技术,该技术具有储能密度高及储存压力低等优点,受地理条件限制较小,对于改善我国发电行业的"弃风"现象、满足电网系统的"削峰填谷"需求具有重大意义。高压空气的液化是液态空气储能技术的关键过程,液化率的高低对于系统的电-电转化效率有着直接的影响。本文以液态空气储能系统为对象,分析了液化率的影响因素及其作用机理,研究结果表明,液化率随液化压力呈现非单调变化趋势,随液化温度降低而提高,随储存压力提高而升高,随复温压力提高而降低,随蓄冷效率提高而升高。     

ICF靶丸中液氢层厚度的确定

 利用靶丸内部的质量守恒，提出了计算惯性约束聚变靶丸内液氢层厚度的函数关系式，从而得到了求解惯性约束聚变靶丸内液氢层厚度的一般模型，并在此基础上对影响液氢层厚度的各类因素如温度、充气密度等进行了讨论。该模型的分析方法同样适用于惯性约束聚变中的燃料气体氘、氚或者氘氚混合物。     

LNG储罐内分层与翻滚现象研究发展现状

针对液态天然气的储存,不同的充装方式、氮的含量以及罐内液体老化均可以引起分层。国外理论模型Bates-Morrison和国内理论模型四阶段模型分别对储罐内的分层与翻滚做了最新的分析,大量的研究表明:储罐的初始密度差不仅会影响罐内的压力变化和蒸发率,还和发生翻滚的早晚与剧烈程度有关,而且发现翻滚存在一个临界密度差,一般为2~5kg/m~3。