Розплавлена ​​ванна - огляд тем ScienceDirect

Пов’язані терміни:

  • Енергетична інженерія
  • Газифікація
  • Гідроген
  • Окис вуглецю
  • Вихідні сировини
  • Сірка
  • Рідкісна Земля

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Вуглеводні з вугілля

6.1.3 Процеси розплавлення солі

Процеси розплавленої солі характеризуються використанням розплавленої ванни (> 1550 ° C;> 2820 ° F), в яку вводять вугілля, пару та кисень. Вугілля деелатизується з деяким термічним крекінгом летких складових. Продукт-газ, який залишає газифікатор, охолоджується, стискається і подається в перетворювач зсуву, де частина окису вуглецю реагує з парою для досягнення співвідношення оксиду вуглецю до водню 1: 3. Вироблений таким чином діоксид вуглецю видаляється, а газ знову охолоджується і надходить у метанатор, де оксид вуглецю та водень реагують з утворенням метану.

Проектування космічних енергетичних систем

4.1 Передача тепла для ванни для зберігання в робочу рідину

Класичний випадок передачі тепла від розплавленої ванни до охолоджуючої рідини, в якій рідина поступово заморожується навколо циліндричної трубки, може бути розроблений на основі кількох одиничних формул провідності, представлених у підручниках, таких як Ref. 17. Отримані рівняння тепловіддачі на одиницю довжини трубки з нескінченної ванни наведені на рис. 3. Ці формули дають результати для передачі тепла від лінії розплаву до робочої рідини. Таким чином, тепловий опір на стороні солі обумовлений необхідною провідністю через тверду сіль, що оточує трубку. Тепловий опір стінки трубки подібний. З іншого боку, тепловий опір робочої рідини залежить від коефіцієнта тепловіддачі всередині трубки. Внутрішній коефіцієнт трубки може бути як чистою конвекцією, як у випадку аргонового газу, так і комбінацією конвекції та провідності, як у випадку ртуті або води в прохідному котлі.

ванна

Рис.3. Рівняння дизайну ванни для зберігання.

Коли вся ванна для зберігання розплавлена, як це може бути в кінці сонячного часу на земній орбіті, тепловий опір твердої солі дорівнює нулю. Коли порожнинний приймач потрапляє в тінь, а накопичувальна сіль починає замерзати навколо трубки, тепловий опір твердої солі збільшується згідно з класичними формулами на рис. 3, якщо жодні геометричні фактори не заважають. Робота над програмою «Соняшник» 10-12 продемонструвала сильний вплив, який можуть чинити геометричні фактори. Таким чином, фактичні зміни теплового опору на стороні солі залежать як від твердої теплопровідності, так і від геометрії ванни для зберігання. Інші два опори, стінка трубки та робоча рідина, по суті постійні, на відміну від змінного солі бокового опору.

Аналіз конструкції приймача Брейтона показав, що тепловий опір на стороні газу набагато більший, ніж опір стінки трубки або солі. Отже, це швидкість теплообміну, що контролює опір, і вся діяльність, спрямована на збільшення швидкості нагрівання, зосереджена на зниженні опору на стороні газу. Поширеним методом зниження ефективного теплового опору є використання розширених поверхонь, таких як ребра. Внутрішні ребра були серйозно оцінені для трубок приймача Брейтона, але аналіз продемонстрував, що теплота, що передається на одиницю перепаду тиску, була меншою за ребра, ніж для оголених труб. Оскільки так важливо підтримувати мінімально можливий перепад тиску у всіх компонентах системи Брейтона, були оголені трубки.

На малюнку 3 видно, що параметром, що цікавить тепловий опір солі, є теплопровідність твердого фториду літію поблизу точки плавлення. Пошук літератури співробітниками TRW та NASA не зумів виявити експериментальних результатів у цій галузі. Єдині результати були теоретичними, як у посиланні 18. З огляду на повну відсутність експериментальних даних, була розпочата програма тестування для надання цих даних. Подробиці маломасштабної експериментальної програми, що проводиться з фторидом літію, представлені у розділі. 5.

Було продемонстровано використання електричного аналога для прогнозування бічного опору солі в умовах поперемінного заморожування та плавлення, а аналітична процедура була перевірена експериментально в програмі соняшникового котла/накопичувача тепла 12. За допомогою цього типу інформації можна задати зміну опору солі на стороні солі та положення лінії розплаву для будь-якої заданої геометрії ванни для зберігання. Як тільки рівняння теплового опору на стороні солі стає відомим, доступні всі елементи, необхідні для аналізу зміни умов робочої рідини із положенням лінії розплаву при віддаленні від трубки. Цей тип аналізу є правильним для стану ванни-сховища, коли вона залишає сонце і поки не повернеться назад на сонячне світло. Коли ванна зберігання знаходиться на сонці, аналіз є більш складним і буде обговорюватися в наступних розділах.

Композити: Інтерфейси

(c) Нанесення розпиленням

Методи нанесення розпилення розподіляються на два різні класи, залежно від того, чи потік крапель виробляється з розплавленої ванни, або шляхом постійної подачі холодного металу в зону швидкого нагрівання тепла. Процес був розроблений для накопичення об'ємного металевого матеріалу шляхом направлення атомізованого потоку крапель на підкладку. Адаптація до виробництва твердих частинок ММС шляхом впорскування керамічного порошку в розпилювач широко досліджена, хоча і з обмеженим комерційним успіхом. Швидкість крапель, як правило, становить в середньому близько 20–40 м с −1. Тонкий шар рідини або напівтвердої речовини часто присутній у верхній частині злитка, коли він утворюється. Виготовлений таким чином матеріал MMC часто виявляє неоднорідний розподіл керамічних частинок. Часто можна побачити насичені керамікою шари, приблизно нормальні до загального напрямку росту. Це може бути результатом гідродинамічних нестабільностей в режимах впорскування та польоту пороху або, можливо, багаторазовим штовханням частинок шляхом випереджаючого фронту затвердіння в рідинному або напівтвердому шарі, поки вміст кераміки не буде занадто високим, щоб це могло продовжуватися. Пористість у розпиленому стані зазвичай становить близько 5–10%.

Термічне розпилення в декількох аспектах відрізняється від процесів атомізації розплаву. Швидкості осадження (зазвичай ∼1 г с −1) повільніші, але швидкості частинок (∼50–400 м с −1) вищі. Швидкість загартування для кожного окремого струменя може бути дуже високою (∼10 6 K s −1). Рівень пористості, як правило, становить щонайменше кілька відсотків. Термічне напилення на масиви волокон з утворенням ММС приділяло певну увагу. Привабливістю тут є можливість отримання композиційного матеріалу під час операції, що включає лише дуже коротке вплив високих температур. За умови, що вміст і розподіл порожнеч такі, що повне ущільнення може бути здійснено за допомогою незначної подальшої термічної обробки, це дозволить уникнути проблем надмірної хімічної реакції волокна/матриці під час обробки - особливо важливою метою для MMC на основі титану. На жаль, виявилося дуже важким розпорошення на волоконних масивах, щоб отримати MMC з прийнятно низьким вмістом порожнечі, а також існують проблеми з підтримкою рівномірного розподілу волокна.