径向流氦氢分离床穿透特性实验与模拟分析

TL92.2; 为系统深入研究径向流氦氢分离床的吸附穿透性能,指导结构设计,本研究借助COMSOL Multiphysics软件耦合材料吸氢动力学方程、流体流动动量方程和质量传递方程,建立了径向床穿透数学模型,并结合实验验证了模型的可靠性,利用模型对特性参数进行参数化扫描,分析其对穿透性能的影响.结果表明,穿透实验结果与模拟数据符合较好,模型可靠.通过分析温度、高径比及孔隙率等参数对床体穿透性能的影响,推荐氦氢分离床床体参数如下:床体吸附温度为室温～343 K,在该温度范围内升高温度对传质区长度及出口处浓度-时间曲线影响较小;随着高径比的增加,床体效率明显下降,其中高径比为2.00～8.33时...

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Published in原子能科学技术 Vol. 58; no. 1; pp. 181 - 188
Main Authors 丁卫东, 占勤, 杨洪广, 连旭东
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所,北京 102413 2024
Subjects
radial flow
穿透特性
径向流
氦氢分离床
helium-hydrogen separation bed
数值模拟
numerical simulation
breakthrough capacity
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ISSN1000-6931
DOI10.7538/yzk.2022.youxian.0862

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Summary:TL92.2; 为系统深入研究径向流氦氢分离床的吸附穿透性能,指导结构设计,本研究借助COMSOL Multiphysics软件耦合材料吸氢动力学方程、流体流动动量方程和质量传递方程,建立了径向床穿透数学模型,并结合实验验证了模型的可靠性,利用模型对特性参数进行参数化扫描,分析其对穿透性能的影响.结果表明,穿透实验结果与模拟数据符合较好,模型可靠.通过分析温度、高径比及孔隙率等参数对床体穿透性能的影响,推荐氦氢分离床床体参数如下:床体吸附温度为室温～343 K,在该温度范围内升高温度对传质区长度及出口处浓度-时间曲线影响较小;随着高径比的增加,床体效率明显下降,其中高径比为2.00～8.33时,维持高效率的时间较长;随着孔隙率的增加,床体吸附效率明显下降,考虑床层的吸附效率、压阻效应及粉末的装填难度,粉末孔隙率推荐0.56～0.64.以上结果表明,本研究建立的模型可较好地预测床体的吸附分离性能,可用于床体结构设计以及工艺参数的优化.
ISSN:1000-6931
DOI:10.7538/yzk.2022.youxian.0862