天然气吸附床热质传递的数值计算

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1、中国石油大学（华东）硕士学位论文天然气吸附床热质传递的数值计算姓名：付荣申请学位级别：硕士专业：油气储运工程指导教师：冯永训20080401摘要ANG技术是一项先进的储气技术，该技术可用于天然气吸附剂汽车、无法管输零散气井天然气、放空天然气的吸附回收，可极大地利用与节约资源。ANG在3-4MPa下，储气量相当于压力为13～14MPa的CNG系统。在吸附／解吸过程中，由于吸附质分子势能的改变，会伴随着放热／吸热现象。研究表明其吸附热可达16kJ／mol，对吸附性能的影响有20％左右。本文主要着重于吸附过程中的热效应，从吸附罐的温度场分布，几种换热结构

2、的对比，以及不同边界条件下吸／脱附过程温度变化几个方面来展开工作，力求对吸附罐进行优化设计，得到吸附动力场中各参数的变化规律，主要内容如下：l、运用Fluent软件对不同换热结构的吸附罐的温度场进行分析计算。并就各种可能抑制吸附热效应的技术方案进行评估。主要分析了吸附罐的结构参数和活性炭的物性参数对温度的影响，为室内实验提供了理论指导。2、结合实验装置的结构尺寸，分析在吸附／脱附过程中不同径向位置上的温度变化特性。通过对冷却管中加循环水(有换热)和无循环水(无换热)两种情况的比较，分析换热对温度场的分布的作用效果。并进行了与实验数据的对比验证。3、

3、运用Fortran编程将吸附方程与传热方程耦合进行计算，输入已知的结构参数、物性参数和边界条件，获得了温度、吸附量和吸附热速率随时间变化的规律。计算结果表明，充气速率越小，越有利于吸附。本文对吸附罐内不同的强化换热结构(直肋、螺旋形肋片)进行模拟计算，以寻求减缓热效应的有效措施。模拟结果表明采用换热结构对减缓吸附／脱附过程的热效应有一定的作用。关键词：吸附，吸附罐，温度场，吸附热效应，活性炭NumericalCalculationofHeatandMassTransferinAdsorbentBedforNaturalGasFuRong(Oil&G

4、asStorageandTransportationEngineering)DirectedbyProf．FengYongxunAbstractANGisakindofnewtechnologytoadsorbnaturalgas．Itcanbeusedtonaturalgasvehicleandadsorbsomescatteredassociatedgas．Itcalldecreasethecostofmoney．QuantityofANGat3-4MPaisequaltotheCNGat13-14MPa．Inchargeanddischarg

5、eprocess，itshowsheateffect．Theheatofadsorptionisabout16kJ／m01．Itinfluencesadsorptioncapabilityabout20％．Thispapermainlydiscussedtheeffectsofheatofabsorptionduringchargeanddischargeprocess．Theywereanalyzedthetemperaturefieldofstoragevessel，comparingseveralheatexchangeswitlldiffe

6、rentstructuresandthetemperaturevariationatdifferentboundaryconditions，inordertooptimizethestructuresofstoragevesselandsummarizethechangeofparametersinadsorptiondynamics．Themaincomentsareasfollows：1．Thisthesispresenteddifferentheatexchangestructuresinstoragevessel．TheCFDsoftwar

7、eFLUENTWasusedtosimulatethetemperaturefieldsinchargeprocess；alsoitevaluatedtechno—methodstorestraintheeffectsofheatofabsorption．Themainparametersincludedstructureparametersofstoragevesselandphy’sicalcharactersofactivatedcarbon．Itofferedguidancetoindoorexperimentsontheory．2．Con

8、sideringtheactualexperimentstructures，analyzedthevariationoft