Baia topită - o prezentare generală Subiecte ScienceDirect

Termeni asociați:

Ingineria energetică
Gazificare
Hidrogen
Monoxid de carbon
Materii prime
Sulf
Pamant rar

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Hidrocarburi din cărbune

6.1.3 Procese de sare topită

Procesele de sare topită prezintă utilizarea unei băi topite (> 1550 ° C;> 2820 ° F) în care sunt injectați cărbune, abur și oxigen. Cărbunele se devolatilizează cu o fisurare termică a constituenților volatili. Gazul produs, care părăsește gazificatorul, este răcit, comprimat și alimentat la un convertor de schimbare în care o porțiune din monoxidul de carbon este reacționată cu abur pentru a obține un raport monoxid de carbon la hidrogen de 1: 3. Dioxidul de carbon astfel produs este îndepărtat și gazul este din nou răcit și intră într-un metanator unde monoxidul de carbon și hidrogenul reacționează pentru a forma metan.

Ingineria sistemelor de putere spațială

4.1 Transferul de căldură al băii de depozitare la fluidul de lucru

Cazul clasic al transferului de căldură dintr-o baie topită la un agent de răcire în care lichidul este înghețat progresiv în jurul unui tub cilindric poate fi dezvoltat din formule de conducere cu mai multe unități prezentate în manuale, cum ar fi Ref. 17. Ecuațiile rezultate pentru transferul de căldură pe unitate de lungime a tubului dintr-o baie infinită sunt date în Fig. 3. Aceste formule dau rezultatele transferului de căldură de la linia de topire la fluidul de lucru. Astfel, rezistența termică din partea sării este cauzată de conducerea necesară prin sarea solidă care înconjoară tubul. Rezistența termică a peretelui tubului este similară. Rezistența termică a fluidului de lucru, pe de altă parte, depinde de coeficientul de transfer de căldură din interiorul tubului. Coeficientul intern al tubului poate fi fie convecție pură, ca în cazul gazului argon, fie o combinație de convecție și conducție, ca în cazul mercurului sau apei într-un cazan cu o singură trecere.

FIG. 3. Ecuații de proiectare a băii de depozitare.

Când toată baia de stocare este topită, așa cum poate fi situația la sfârșitul timpului de soare pe o orbită terestră, rezistența termică a sării solide este zero. Pe măsură ce receptorul cavității intră în umbră și sarea de stocare începe să înghețe în jurul tubului, rezistența termică a sării solide crește în conformitate cu formulele clasice din Fig. 3 dacă nu interferează factori geometrici. Lucrările la programul Floarea-Soarelui 10-12 au demonstrat influența puternică pe care o pot exercita factorii geometrici. Astfel, variația efectivă a rezistenței termice a sării depinde atât de conductivitatea termică solidă, cât și de geometria băii de stocare. Celelalte două rezistențe, peretele tubului și fluidul de lucru, sunt în esență constante, spre deosebire de rezistența variabilă a sării.

Analiza de proiectare a receptorului Brayton a arătat că rezistența termică pe partea de gaz este mult mai mare decât peretele tubului sau rezistența pe partea de sare. Prin urmare, este rata de schimb a căldurii care controlează rezistența și toată activitatea de creștere a ratei de căldură sa concentrat pe scăderea rezistenței pe partea de gaz. O metodă obișnuită de scădere a rezistenței termice efective este utilizarea suprafeței extinse, cum ar fi aripioarele. Aripioarele interne au fost evaluate serios pentru tuburile receptorului Brayton, dar analiza a demonstrat că căldura transferată pe unitate de cădere de presiune a fost mai mică cu aripioarele decât pentru tuburile goale. Deoarece este atât de important să se mențină căderea minimă de presiune posibilă în toate componentele sistemului Brayton, au fost specificate tuburile goale.

Figura 3 arată că parametrul de interes pentru rezistența termică a sării este conductivitatea termică a fluorurii de litiu solide în apropierea punctului de topire. O căutare în literatură efectuată de personalul TRW și NASA nu a reușit să descopere rezultate experimentale în acest domeniu. Singurele rezultate au fost teoretice ca în Ref. 18. Având în vedere absența completă a datelor experimentale, a fost inițiat un program de testare pentru a furniza aceste date. Detaliile programului experimental la scară mică, realizat cu fluorură de litiu, sunt prezentate în sec. 5.

S-a demonstrat utilizarea unui analog electric pentru a prezice rezistența laterală a sării în condiții de înghețare și topire alternativă, iar procedura analitică a fost verificată experimental în cadrul cazanului de floarea-soarelui/programului de stocare a căldurii 12. Cu acest tip de informații, este posibilă specificarea variației rezistenței laterale a sării cu poziția liniei topite pentru orice geometrie dată a băii de depozitare. De îndată ce se cunoaște ecuația rezistenței termice a sării, sunt disponibile toate elementele necesare pentru analiza variației condițiilor fluidului de lucru cu poziția liniei topite pe măsură ce se îndepărtează de tub. Acest tip de analiză este corect pentru starea băii de depozitare pe măsură ce părăsește soarele și până când reintră în lumina soarelui. Când baia de depozitare este la soare, analiza este mai complexă și va fi discutată în secțiunile următoare.

Compozite: interfețe

(c) Depunerea prin pulverizare

Tehnicile de depunere prin pulverizare se împart în două clase distincte, în funcție de faptul că fluxul de picături este produs dintr-o baie topită sau prin alimentarea continuă a metalului rece într-o zonă de injectare rapidă a căldurii. Procesul a fost dezvoltat pentru construirea unui material metalic în vrac prin direcționarea unui flux atomizat de picături pe un substrat. Adaptarea la producția de particule MMC prin injectarea de pulbere ceramică în spray a fost explorată pe larg, deși cu succes comercial limitat. Viteza picăturilor este de obicei de aproximativ 20-40 m s −1. Un strat subțire de lichid, sau semisolid, este adesea prezent pe vârful lingoului pe măsură ce se formează. Materialul MMC produs în acest mod prezintă adesea distribuții neomogene ale particulelor ceramice. Straturi bogate în ceramică aproximativ normale față de direcția generală de creștere sunt adesea observate. Acest lucru poate fi rezultatul instabilităților hidrodinamice în injecția de pulbere și modelele de zbor sau, eventual, la împingerea repetată a particulelor de către frontul de solidificare în avans în stratul lichid sau semisolid, până când conținutul ceramic este prea mare pentru ca acest lucru să continue. Porozitatea în starea de pulverizare este de obicei de aproximativ 5-10%.

Pulverizarea termică diferă în mai multe privințe de procesele de atomizare a topiturii. Viteza de depunere (de obicei ∼1 g s −1) este mai lentă, dar viteza particulelor (∼50–400 m s −1) este mai mare. Ratele de stingere pentru fiecare splat individual pot fi foarte mari (∼10 6 K s −1). Nivelurile de porozitate sunt de obicei de cel puțin câteva procente. Pulverizarea termică pe matrice de fibre pentru a forma MMC-uri a primit o oarecare atenție. O atracție aici este posibilitatea de a produce material compozit într-o operație care implică doar o expunere foarte scurtă la temperaturi ridicate. Cu condiția ca conținutul golului și distribuția să fie astfel încât consolidarea completă să poată fi efectuată cu puțin tratament termic suplimentar, acest lucru ar permite evitarea problemelor de reacție chimică excesivă a fibrelor/matricei în timpul procesării - un obiectiv deosebit de important pentru MMC pe bază de titan. Din păcate, s-a dovedit foarte dificil să se pulverizeze pe rețelele de fibre, astfel încât să se producă MMC-uri cu conținut de goluri acceptabil scăzut și există, de asemenea, probleme în menținerea unei distribuții uniforme a fibrelor.