SU1097871A1 - Гидридный нагнетательно-тепловой насос - Google Patents

Гидридный нагнетательно-тепловой насос Download PDF

Info

Publication number
SU1097871A1
SU1097871A1 SU792790595A SU2790595A SU1097871A1 SU 1097871 A1 SU1097871 A1 SU 1097871A1 SU 792790595 A SU792790595 A SU 792790595A SU 2790595 A SU2790595 A SU 2790595A SU 1097871 A1 SU1097871 A1 SU 1097871A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
hydride
hydrogen
pressure
reactor
heat
Prior art date
Application number
SU792790595A
Other languages
English (en)
Inventor
Хилл Баумэн Уолкер
Эллиот Сайрович Брюс
Original Assignee
Стандарт Ойл Компани (Фирма)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Стандарт Ойл Компани (Фирма) filed Critical Стандарт Ойл Компани (Фирма)
Application granted granted Critical
Publication of SU1097871A1 publication Critical patent/SU1097871A1/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/09Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being hydrogen desorbed from a hydride
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

1. ГИДРИДНЫЙ НАГНЕТАТЕЛЬНО-ТЕПЛОВОЙ НАСОС, содержащий заполненные гидридообразующим материалом реакторы высокого и низкого давлени , снабженные нагревательно-охладительными элементами и патрубками подвода и отвода гидрида, отличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности, реакторы соединены между собой трубопроводами подачи гидрированного и дегидрированного мате7/ 7 ;rj ч 1 риала, имеющими тепловой контакт между собой и снабженными устройствами дл  перемещени  гидрированного и дегидрированного материала из реактора низкого давлени  в реактор высокого давлени  и в обратном направлении. 2.Насос по п. 1, отличающийс  тем, что реактор низкого давлени  расположен над реактором высокого давлени , а устройства дл  перемещени  гидрированного и дегидрированного материала выполнены в виде дроссел  и дополнительного нагревател , установленных соответственно на трубопроводах подачи гидрированного и дегидрированного материала. 3.Насос по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что устройства дл  перемещени  гид .рированного и дегидрированного материала выполнены в виде щлюзовых бункеров с (Л входными и выходными патрубками, подключенными через клапаны к трубопроводам подачи гидрированного и дегидрированного материала. со 00

Description

Изобретение относитс  к тепловым и нагнетательным насосным установкам, в которых гидрообразующий материал подвергаетс  термоциркулированию, а именно к гидридоперекачивающим устройствам, в которых гидридообразующий материал периодически перемещаетс  между средой с высоким давлением и средой с низким давлением .
Известен гидридный нагнетательно-тепловой насос, содержащий заполненные гидридообразующим материалом реакторы, снабженные своими нагревательно-охладительными элементами и патрубками подвода и отвода гидрида 1.
Недостатком известного насоса  вл етс  относительно низка  экономичность, так как его реакторы и содержащиес  в них гидриды подвергаютс  совместно термоциклированию . Термоциклирование главных конструктивных элементов (периодический нагрев термомассы реакторов) требует затрат энергии. Эта энерги  восстанавливаетс  только частично (за вычетом теплопотерь в окружающую среду), когда температура реакторов периодически измен етс , что приводит к уменьшению термодинамического КПД насоса.
Цель изобретени  - повышение экономичности .
Поставленна  цель достигаетс  тем, что в гидридном нагнетательно-тепловом насосе, содержащем заполненные гидридообразующим материалом реакторы высокого и низкого давлени , снабженные нагревательноохладительными элементами и патрубками подвода и отвода гидрида, реакторы соединены между собой трубопроводами подачи гидрированного и дегидрированного материала , имеющими тепловой контакт между собой и снабженными устройствами дл  перемещени  гидрированного и дегидрированного материала из реактора низкого давлени  в реактор высокого давлени  и в обратном направлении.
Причем реактор низкого давлени  расположен над реактором высокого давлени , а устройства дл  перемещени  гидрированного и дегидрированного материала выполнены в виде дроссел  и дополнительного нагревател , установленных соответственно на трубопроводах подачи гидрированного и дегидрированного материала.
Кроме того, устройства дл  перемещени  гидрированного и дегидрированного материала выполнены в виде шлюзовых бункеров с входными и выходными патрубками, подключенными через клапаны к трубопроводам подачи гидрированного и дегидрированного материала.
На фиг. 1 изображены типичные изотермы давление - состав дл  идеализированного гидридообразующего материала; на фиг. 2 - конструкци  нагнетательно-теплового насоса дл  движущегос  гидрида; на фиг. 3 - другой вариант конструкции насоса дл  движущегос  гидрида; на фиг. 4 - третий вариант насоса дл  движущегос  гидрида.
На фиг. 5 и 6 изображены идеализированные кривые давление-состав дл  циклов перекачивани , приведенных на фиг. 2.
Гидрообразующие материалы, используемые в изобретении, способны улавливать и затем отдавать в больших количествах водород , соответствующий температуре и давлению водорода. Под термином «водород подразумеваютс  все изотопы водорода включа  дейтерий и тритий.
Обычно каждый гидридообразователь обладает равновесной температурой, котора   вл етс  функцией давлени  водорода.
Когда гидридообразователь нагреваетс  до температуры, превышающей равновес0 ную температуру, и происходит дополнительна  подача тепла, то гидрид начинает распадатьс , отдава  ранее поглощенный водород. И наоборот, гидрообразователь будет абсорбировать водород, когда его температура становитс  ниже равновесной температуры , и происходит дальнейший отвод тепла. Таким образом,регулиру  температуру и парциальное давление водорода на гидридообразующем материале, а также подвод  или отвод  от него тепло, можно измен ть содержание водорода, накопленного в, гидриде. Наибольший интерес в данном случае представл ют те материалы, которые  вл ютс  экзотермическими поглотител ми водорода. Дл  этих, материалов характерно выделение большого количества тепла при
, абсорбировании водорода.
Большинство из предпочтительных гидридообразующих материалов  вл ютс  или сплавами металлов или чистыми металлами, которые способны накапливать большие количества водорода в металлической решетке.
0 Количество водорода, накопленного в решетке , может быть выражено как атомное отношение Н/гп, где Н - количество атомов водорода и ш - количество атомов металла . Полезной характеристикой многих гидридообразователей , включа  многие металлические гидридообразователи,  вл етс  то, что дл  заданной равновесной температуры равновесное давление будет примерно посто нным дл  широкого диапазона водородной емкости гидрообразовател  в течение
Q цикла гидрировани  или Дегидрировани . С точки зрени  атомного отношени  это означает , что дл  данной температуры эти материалы  вл ютс  по существу изобарическими в широком диапазоне величин Н/т. В качестве гидридообразователей могут ис5 пользоватьс  сплавы, смеси и интерметаллические соединени  никель-магний, лантанникель , кальций-никель, железо-титан-никель титан-никель, ниобий, скандий, ванадий и т.п. Кроме того, могут примен тьс  углеводородные соединени  с ненасыщенными св з ми углерод-углерод, которые могут принимать и отдавать водород при соответствующих услови х. На фиг. 1 представлены идеализированные изотермы дл  предпочтительного гидридообразовател , пригодного дл - использовани . Эти материалы обладают изобарическими равновесными зонами, в которых дл  данной равновесной температуры равноновесное давление  вл етс  по существу посто нным в щироком диапазоне концентрации водорода. Следует иметь ввиду, что это  вл етс  парциальным давлением водорода, а не полным давлением, которое показано на графиках (фиг. 1). В дальнейщем, если нет до полнительного по снени , то речь идет о парциальном давлении водорода. Материалы, которые наиболее подход т дл  использовани , имеют зоны плато, которые  вл ютс  по существу изобарическими дл  диапазона Н/ш пор дка 0,10 или больще. Такие материалы способны абсорбировать или десорбировать больщие количества водорода при фиксированных температуре и давлении путем регулировани  потока тепла и водорода вблизи материала. Равновесна  температура дл  данного давлени  не будет одной и той же дл  всех гидридообразующих материалов. С другой стороны, различные гидридообразующие материалы имеют различные равновесные температуры дл  данного давлени , в результате чего в теплоперекачивающих схемах можно использовать в комбинации два или более гидридообразующих материалов. Дл  гидридообразователей более высокие равновесные температуры в основном св заны с более высокими давлени ми водорода . Гидридообразующие материалы могут использоватьс  дл  создани  как тепловых, так и нагнетательных насосов, примен ющих циклы гидрид-дегидрид. Причем гидридообразующие материалы сами перемещаютс  из одной активной зоны в другую, уменьща  тем самым термоцйклирование баков реактора. Гидридные насосы, в которых гидридообразующий материал перемещаетс  из одной активной зоны в другую, назьшаютс  в дальнейщем гидридными насосами движущегос  сло . Основные циклы гидрировани /дегидрировани , использующие движущиес  -слои гидридообразующего материала, могут функционировать как нагнетательные, так и тепловые насосы. Схематично показан нагнетательный насос движущегос  гидридообразующего материала. Многие из гидридообразующих материалов самопроизвольно измельчаютс  в порощок после повторного термоциклировани . Размер индивидуальных частиц порощка зависит, главным образом , от механических свойств гидридообразовател , подвергающегос  циклированию в среде богатой водородом. Некоторые из гидридообразующих металлов могут давать самопроизвольное спекание, и средний размер частиц у таких материалов может зависеть от динамического баланса между конкурирующими процессами роста частиц (спекани  или агломерации или других аналогичных процессов) и разрущением частиц (дроблением). Дл  многих из этих материалов средний диаметр частицы находитс  в пределах от одного до п тидес ти микрон. В псевдожидко.м потоке движуща с  среда используетс  дл  переноса твердых частиц в направлении потока жидкости (среды). Скорость жидкости, необходима  дл  разжижени  порощка известной плотное ти и размера, может быть определена на основе стандартных инженерных принципов. Наличие частиц небольщого размера дает р д преимуществ. Скорость передачи тепла обычно больще дл  меньщих частиц, а скорость жидкости, необходимой дл  разжижени  порощка с частицами меньщего размера , будет ниже. Однако, с другой стороны, межчастична  св зь и поверхность раздела газ-твердое тело могут представить значительные трудности, когда размер частицы уменьщаетс . Предпочтительные размеры частиц и скорость разжижающей жидкости будут измен тьс  в зависимости от свойств примен емого гидридообразующего материала . Под термином «псевдожидкий и «псевдожидкий слой здесь подразумеваетс  больщое разнообразие методов транспортировани , по которым твердые вещества захватываютс  текущей жидкостью. Термин этот следует понимать так, чтобы в него вощли методы транспортировани , в которых помимо движущейс  жидкости используютс  средства дл  пере.мещивани  или диспергировани  тверых частиц, а также методы транспортировани , в которых движуща с  жидкость сама отдел ет и переносит частицы . Так например, в сочетании с движущейс  жидкостью дл  получени  псевдожидкого потока могут использоватьс  лтэпатки, акустические средства или электромеханические средства. Дл  разжижени  гидридообразователей имеетс  больщое количество жидкостей. Однако , основными характеристиками, на которые следует обращать внимание при выборе жидкости,  вл ютс  высока  скорость передачи тепла и водорода, а также то, чтобы она не ухудшала гидридообразующей способности гидридообразовател . Предпочтительной жидкостью  вл етс  водород, который легко накапливаетс  в гидридной системе , и характеризуетс  высокой скоростью теплопередачи и оказывает минимальное отравл ющее действие на гидридообразователь . Нагнетательный насос (фиг. 2) содержит реактор 1 высокого давлени  и реактор 2 низкого давлени . Реактор 1 высокого давлени  - снабжен патрубком 3, по которому из реактора под высоким давлением отводитс  водород, и нагревательно-охладительным элементом 4, служащим дл  передачи высокотемпературного тепла в реактор. Аналогично реактор 2 низкого давлени  снабжен патрубком 5, по которому подаетс  от источника водород под низким давлением, а также нагревательно-охладительным элементам 6, соединенным с низкотемпературным поглотителем тепла. Оба реактора частично заполнены гидридообразующим материалом, который циклируетс  между реакторами I и 2 с помощью устройства 7 дл  перемещени  гидридированного материала через трубопровод 8 подачи гидрированного материала в указанном сплошной стрелкой направлеНИИ , а с помощью устройства 9 дл  перемещени  дегидрированного материала в обратном направлении по трубопроводу 10 и подачи дегидрированного материала. Дл  тепловой св зи двух потоков гидридообразующего материала используетс  противоточный теплообменник П, с помощью которого часть тепловой энергии гидридообразующего материала, покидающего реактор 1 высокого давлени , восстанавливаетс  и используетс  дл  нагревани  гидридообразующего материала, поступающего в реактор 1. На фиг. 3 представлена схема работающего в непрерывном режиме насоса дл  псевдожидкого гидрида. Насос содержит реактор 1 высокого давлени  и реактор 2 низкого давлени , в которых находитс  соответствующий гидридообразующий материал. Водород высокого давлени  удал етс  из реактора 1 через патрубок 3, а высокотемпературное тепло вводитс  с помощью нагревательно-охладительного элемента 4. Аналогично, водород низкого давлени  подаетс  в реактор 2 низкого давлени  через патрубок 5, а низкотемпературное тепло отводитс  из него с помощью нагревательно-охладительного элемента 6. Трубопровод 8, снабженный дросселем 12 установлен между двум  реакторами давлени  1 и 2, причем реактор 2 низкого давлени  расположен над реактором 1 высокого давлени , а вес псевдожидкого гидрида, наход щегос  в трубопроводе 8, оказываетс  достаточным дл  поддержани  требуемого перепада давлений между реакторами 2 и 1. Между реакторами 2 и 1 установлен трубопровод 10, выполн ющий роль пузырькового подъемника. Дополнительный нагреватель 13 св зан с частью трубопровода 10. Оба трубопровода 8 и 10 термически св заны с помощью противоточногр теплообменника 11, который передает тепло от поднимающегос  потока псевдожидкого дегидрированного материала в трубопроводе 10 направленном вниз по потоку псевдожидкого гидрида в трубопроводе 8. Теплообменник 11 может быть очень простым устройством, которое осуществл ет только тепловую св зь между двум  потоками гидридообразующего материала . Восстановление тепла в гидридных насосах осуществл етс  без применени  сложных систем, использующих движущуюс  теплообменную среду и теплообменные насосы. В данном случае гидридообразующий материал сам перемещаетс , а восстановление тепла осуществл етс  путем установки трубопроводов , содержащих два потока гидридообразующего материала, р дом друг с другом и расположением между ними теплопроводного материала. Насос (фиг. 4) содержит реактор 1 высокого давлени , снабженный патрубком 3 дл  подачи водорода высокого давлени , и нагревательно-охладительным элементом 4 дл  отвода высокотемпературного тепла. В реактор 2 Низкого давлени  подаетс  низкотемпературное тепло с помощью нагревательно-охладительного элемента б, а водород низкого давлени  удал етс  из реактора по патрубку 5. Реакторы 1 и 2 соединены со щлюзовыми бункерами 14, 15 и 16. Дл  регулировани  потока между реакторами и щлюзовыми бункерами предусмотрены клапаны 17-21. Насос (фиг. 2) работает следующим образом . При включении устройств 7 и 9 дл  перемещени  гидрированного и дегидрированного материала последний движетс  в направлении против часовой стрелки по непрерывному циклу. На фиг. 5 дано идеализированное представление цикла гидрировани /дегидрировани , который выполн етс  Б нагнетательном насосе, показанном на фиг. 2. Точка А на графике фиг. 5 представл ет состо ние дегидрированного материала , поступающего в реактор 2 низкого давлени , при этом содержание водорода, давление и температура материала наход тс  на низком уровне. При этом материал абсорбирует водород в реакторе 2. Водород низкого давлени  забираетс  материалом во врем  экзотермической реакции. Теплова  энерги  удал етс  из реактора 2 с помощью нагревательно-охладительного элемента 6 дл  поддержани  гидрирующего материала при требуемой низкой температуре. Когда содержание водорода в гидридообразующем материале увеличиваетс , то материал из точки А перемещаетс  в точку В на графике фиг. 5. После насыщени  гидридом материал перемещаетс  в реактор высокого давлени , где он нагреваетс  нагревательно-охладительным элементом 4 до более высокой температуры. При этой температуре равновесное давление водорода становитс  выше, чем раньше, и водород высокого давлени  отводитс  по патрубку 3, в результате чего гидрид смещаетс  из точки С в точку D на графике фиг. 5. Нагревательно-охладительный элемент 4 осуществл ет подачу высокотемпературного тепла , под действием которого протекает процесс эндотермического дегидрировани . После того, как материал существенно дегидрируетс , он возвращаетс  из реактора 1 высокого давлени  в реактор 2 низкого давлени  дл  повторени  цикла, т.е. насос использует перенос тепла от более высокой температуры к низкой температуре дл  сжати  водорода. Цикл гидрировани /дегидрировани , показанный на фиг. 2 и 5, может быть реверсирован , и тогда устройство функционирует как тепловой насос. Водород высокого давлени  используетс  дл  переноса тепловой энергии от источника тепла низкой температуры к более высокой температуре. В этом случае гидрированный материал (показано пунктирной линией на фиг. 2) поступает в реактор 2 низкого давлени  через трубопровод 8. Водород низкого давлени  отводитс  по патрубку 5, и эта эндотермическа  реакци  протекает под действием низкотемпературного тепла нагревательно-охладительного элемента 6. Применительно к графику фиг. 6 материал перемещаетс  из точки Е в точку F, так как он десорбирует во дород при.низких температуре и давлении. После того, как материал существенно дегидрировалс , он перемещаетс  по трубопроводу 10 в реактор 1 высокого давлени , где материал подвергаетс  воздействию водорода высокого давлени  и абсорбирует водород. Процесс экзотермической абсорбции сопровождаетс  выделением большого количества тепла, имеющего высокую температуру , которое поглощаетс  нагревательно-охладительным элементом 4. Гидридообразователь смещаетс  из точки G в точку Н на графике фиг. 3 по мере того, как он поглощает водород. После того, как материал подвергс  существенному гидрированию, он возвращаетс  в реактор 2 низкого давлени  по трубопроводу 8, и цикл начинаетс  сначала . Цикл теплового насоса гидрировани / дегидрировани  протекает под действием водорода высокого давлени  с целью переноса тепла от источника низкотемпературного тепла до поглотител  высокотемпературного тепла. Кривые состава, представленные на фиг. 5 и 6,  вл ютс  несколько идеализированными так как не учитывают вли ние гистерезиса. Вообще же действительные кривые давлениесостав показывают, что дл  данной температуры абсорбци  будет иметь место только при давлении, которое выше, чем давление, при котором происходит десорбци . Такое действие будет уменьшать общую производительность насоса и может потребовать повышени  температуры (давлени ) десорбции или понижени  температуры (давлени ) абсорбции. Однако результирующие потери производительности могут быть низкими за счет тщательного выбора гидридообразующего материала. Некоторые гидриды дают  рко выраженный гистерезис, тогда как в других вли ние гистерезиса почти ничтожно. Кривые состава на графиках фиг. 5 и 6 идеализированы в том смысле, что изотермы дл  любого данного гидридообразовател  могут не давать участка совершенно посто нного давлени  в широком диапазоне величин Н/т. Такое отклонение от полностью изобарического поведени  дл  некоторого диапазона Н/т будет вли ть на общую эффективность гидридного цикла. Предпочтительными гидридообразующими материалами  вл ютс  такие, которые обладают изотермами с прот женной изобарической зоной . Гидридный нагнетательный насос, показанный на фиг. 3, работает следующим образом . Поскольку скорость циркул ции гидридообразовател  между верхним и нижним реакторами зависит от регулировки дроссел  и количества тепла, добавл емого к дегидриду в трубопроводе 10 (с помощью дополнительного нагревател  13), то тепло, добавленное к дегидриду с помощью нагревател  13, вызывает десорбцию дополнительного водорода, который образует «пузырьки в псевдожидком дегидриде. В другом случае в трубопровод 10 может подаватьс  транспортирующий газ, способствуюш ,ий образованию пузырьков. Эти пузырьки уменьшают общий вес материала в трубопроводе 10 и заставл ет дегидрид подниматьс  вверх через трубопровод 10 в верхний реактор 2 низкого давлени . После пребывани  в верхнем реакторе 2 в течение времени , которое необходимо дл  полного дегидридировани , материал под действием силы т жести опускаетс  в нижний реактор 1. Реакторы могут выполн тьс  с высокими теплопередающими характеристиками и осуществл ть быстрое смещивание псевдожидкого потока с тем, чтобы гарантировать более быстрое завершение реакции, чем среднее врем  нахождени  материала в реакторах 1 и 2. Или же материал может проходить через реакторы 1 и 2 в виде слоистого или закупоривающего потока, средн   скорость которого выбираетс  такой, чтобы гарантировать полную реакцию. Работа насоса (фиг. 4) осуществл етс  следующим образом. В реактор 2, установленном выше другого реактора, посто нно поддерживаетс  низкое давление. Гидридированный материал падает в реактор 2 в точку, наход щуюс  на некоторой высоте. По мере десорбции водорода этим материалом тепло абсорбируетс  у нагревательно-охладительного элемента 6. Дегидридированный материал смещаетс  на дно реактора, так как дегидрид постепенно удал етс  с основани  реактора 2. Между последним и шлюзовым бункером 15 встроен клапан 17. Последний периодически открываетс  дл  того, чтобы пропустить материал из реактора 2 в бункер 15, после чего клапан закрываетс  Дл  создани  давлени  в бункере 15 в него может добавл тьс  водород, однако, это может и не потребоватьс  дл  правильной работы устройства. У основани  бункера 15 установлен другой клапан 18, открывающийс  в нижний реактор 1. Когда этот клапан 18 открыт, то дегидридированные частицы падают из шлюзового бункера в нижний реактор 1, и клапан 18 закрываетс . Водород высокого давлени  подаетс  в реактор 1 через патрубок 3. Этот водород абсорбируетс  гидридообразующим материалом, который экзотермически освобождает высокотемпературное тепло, забираемое нагревательно-охладительным элементом 4. У основани  реактора 1 установлен клапан 19, открывающийс  в нижний шлюзовой бункер 16, в который поступают порции гидридированного материала. После этого в бункер подаетс  водород высокого давлени , а как только клапан 19 закрываетс , то открываетс  клапан 20, благодар  чему водород высокого давлени  проходит в бункер 16. Движушийс  водород переносит -порошкообразный гидрид в верхний бункер 14, где он собираетс . Из бункера 14 удал ютс  водород дл  перерегулировки газового давлени  до того, как открываетс  клапан 21, и порци  порошкообразного гидрида упадет в реактор 2 низкого давлени . Противоточный теплообменник 11 термически св зывает гидрид, наход щийс  в бункере 16, с гидридообразующим материалом в бункере 15, восстанавлива  тем самым часть тепловой энергии гидрида. Использование шлюзового бункера дл  транспортировани  гидрида применено и к гидридным нагнетательным насосам и к гидридным насосам, в которых реактор высокого давлени  установлен над реактором низкого давлени . В этом случае гравитационные силы используютс  дл  перемещени  порошкообразного гидридообразовател  вниз через основную часть цикла, а псевдоожиженный поток - дл  подъема гидридообразовател  с целью завершени  цикла. Путем изменени  относительного размера шлюзовых бункеров 14, 15 и 16 по отношению к реакторам 1 и 2 система может выполн тьс  дл  работы как по непрерывному циклу, так и по циклу движущейс  порции. Когда бункеры используютс  дл  передачи порций, которые относительно малы по сравнению с объемом гидрообразова ел  в любом из реакторов 1 и 2, то цикл протекает почти непрерывно. Шлюзовые бункеры могут быть выполнены дл  размешени  в них всего содержимого реакторов 1 и 2, В этом случае насос работает по циклу движущейс  порции. Транспортирование гидрида в состо нии псевдожидкого порощка (фиг. 3) заключаетс  в том, что количество движущихс  частей сводитс  до минимума. Поскольку вес столба псевдожидкого гидрида используетс  дл  поддержани  перепада давлений меж ду верхним и нижним реакторами, то вертикальное разделение между реакторами должно выбиратьс  с учетом обеспечени  требуемого полного перепада давлений. Вомногих случа х и дл  многих циклов гидридировани  (дегидридировани ) может потребоватьс  относительно большое вертикальное разделение агрегатов насоса. Поэтому, использование данного метода рекомендуетс  дл  транспортировани  гидридообразовател  дл  крупномасштабных промышленных систем. Второй способ псевдоожиженного транспортировани  гидридообразователей показан на фиг. 6. Метод, основанный на применении шлаковых бункеров, может примен тьс  при малом весе столба гидридообразовател  дл  поддержани  перепада давлений между реакторами. Применение шлюзовых бункеров дл  транспортировани  гидрида дает р д преимуществ по сравнению с конструкцией по фиг. 5. Устройство может быть выполнено меньших размеров,-поскольку здесь дл  создани  перепада давлений в системе не требуетс  вес гидридообразовател . Однако метод шлюзовых бункеров требует применени  большого количества клапанов, работающих в т желых услови х, включающих во многих случа х протекание твердых частиц, в результате чего в данном случае увеличиваетс  обслуживание клапанов дл  обеспечени  их правильной работы.
5.
:d
7
о о
о
iS
//
//7
л
Фиг.г
ч
4
Hjm
Фиг.
ч
vi
ФигЛ
И/т
Фиг. 5

Claims (3)

1. ГИДРИДНЫЙ НАГНЕТАТЕЛЬНО-ТЕПЛОВОЙ НАСОС, содержащий заполненные гидридообразующим материалом реакторы высокого и низкого давления, снабженные нагревательно-охладительными элементами и патрубками подвода и отвода гидрида, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, реакторы соединены между собой трубопроводами подачи гидрированного и дегидрированного мате риала, имеющими тепловой контакт между собой и снабженными устройствами для перемещения гидрированного и дегидрированного материала из реактора низкого давления в реактор высокого давления и в обратном направлении.
2. Насос по π. 1, отличающийся тем, что реактор низкого давления расположен над реактором высокого давления, а устройства для перемещения гидрированного и дегидрированного материала выполнены в виде дросселя и дополнительного нагревателя, установленных соответственно на трубопроводах подачи гидрированного и дегидрированного материала.
3. Насос по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что устройства для перемещения гидрированного и дегидрированного материала выполнены в виде шлюзовых бункеров с входными и выходными патрубками, подключенными через клапаны к трубопроводам подачи гидрированного и дегидрированного материала.
Фиг.1 ^//77
SU792790595A 1978-07-12 1979-07-12 Гидридный нагнетательно-тепловой насос SU1097871A1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/923,805 US4178987A (en) 1978-07-12 1978-07-12 Moving bed hydride/dehydride systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1097871A1 true SU1097871A1 (ru) 1984-06-15

Family

ID=25449288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792790595A SU1097871A1 (ru) 1978-07-12 1979-07-12 Гидридный нагнетательно-тепловой насос

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4178987A (ru)
EP (1) EP0007143A1 (ru)
JP (1) JPS5533588A (ru)
CA (1) CA1128330A (ru)
SU (1) SU1097871A1 (ru)

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5953201B2 (ja) * 1979-12-18 1984-12-24 松下電器産業株式会社 水素ガスの精製方法
JPS631148Y2 (ru) * 1980-04-03 1988-01-12
DE3020565A1 (de) * 1980-05-30 1981-12-10 Studiengesellschaft Kohle mbH, 4330 Mülheim Verfahren und vorrichtung zur energiesparenden gewinnung von nutzwaerme aus der umgebung oder aus abfallwaerme
JPS5924357B2 (ja) * 1980-06-23 1984-06-08 株式会社神戸製鋼所 水素収蔵体を利用した熱交換装置
US4366680A (en) * 1981-01-28 1983-01-04 Lovelace Alan M Administrator Cycling Joule Thomson refrigerator
US4436539A (en) 1981-10-06 1984-03-13 Technion Research And Development Foundation Ltd. Method and apparatus for air-conditioning by means of a hydrogen heat pump
US4425318A (en) 1981-11-12 1984-01-10 Allied Corporation Hydriding body-centered cubic phase alloys at room temperature
US4402187A (en) * 1982-05-12 1983-09-06 Mpd Technology Corporation Hydrogen compressor
DE3310012A1 (de) * 1983-03-19 1984-10-18 Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen Verfahren und vorrichtung zum inertisieren von transport-containern
US4659554A (en) * 1984-06-04 1987-04-21 Allied Corporation Low-energy process for separation of hydrogen isotopes
US4599867A (en) * 1985-01-25 1986-07-15 Retallick William B Hydrogen storage cell
US4641499A (en) * 1985-02-14 1987-02-10 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Ten degree Kelvin hydride refrigerator
FR2582790B1 (fr) * 1985-06-04 1987-07-24 Elf Aquitaine Procede et dispositif thermochimiques de stockage et destockage de chaleur
DE3639545C1 (de) * 1986-11-20 1988-06-01 Studiengesellschaft Kohle Mbh Verfahren zur Waermespeicherung und -transformation sowie Kaelteerzeugung
ES2036677T3 (es) * 1987-04-14 1993-06-01 Uwe Rockenfeller Sistema de acumulacion de energia quimica.
FR2615601B1 (fr) * 1987-05-22 1989-11-10 Faiveley Ets Dispositif et procede pour produire du froid et/ou de la chaleur par reaction solide-gaz
US4827726A (en) * 1987-07-14 1989-05-09 Ernest Gladstone Method of and arrangement for generating hydrogen
DE3809680A1 (de) * 1988-03-17 1989-09-28 Mannesmann Ag Anlage zur verdichtung von wasserstoffgas
US4928496A (en) * 1989-04-14 1990-05-29 Advanced Materials Corporation Hydrogen heat pump
US4939902A (en) * 1989-10-24 1990-07-10 Retallick William B Air conditioner for an automobile
US5048299A (en) * 1989-10-24 1991-09-17 Retallick William B Air conditioner for an automobile
US5161382A (en) * 1991-05-24 1992-11-10 Marin Tek, Inc. Combined cryosorption/auto-refrigerating cascade low temperature system
JP2624077B2 (ja) * 1992-02-15 1997-06-25 日本ケミコン株式会社 固体電解コンデンサ
US5450721A (en) * 1992-08-04 1995-09-19 Ergenics, Inc. Exhaust gas preheating system
JP3407913B2 (ja) * 1992-12-28 2003-05-19 三洋電機株式会社 水素吸蔵合金を利用した熱輸送システム
US5386705A (en) * 1993-08-27 1995-02-07 California Institute Of Technology Staged regenerative sorption heat pump
WO1996035079A1 (en) * 1995-05-02 1996-11-07 Thermal Electric Devices, Inc. Low mass hydride heat pump
US6000463A (en) * 1999-01-19 1999-12-14 Thermal Corp. Metal hydride heat pump
US7581698B2 (en) * 2004-04-23 2009-09-01 Airbus Deutschland Gmbh Method and apparatus for tempering gaseous and/or liquid media in transportation vehicles, particularly in aircraft
US7213409B1 (en) * 2005-07-14 2007-05-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Reconfigurable hydrogen transfer heating/cooling system
US8318131B2 (en) 2008-01-07 2012-11-27 Mcalister Technologies, Llc Chemical processes and reactors for efficiently producing hydrogen fuels and structural materials, and associated systems and methods
US9188086B2 (en) 2008-01-07 2015-11-17 Mcalister Technologies, Llc Coupled thermochemical reactors and engines, and associated systems and methods
US7901491B2 (en) * 2008-03-31 2011-03-08 General Electric Company Hydrogen storage material and related system
US8246903B2 (en) * 2008-09-09 2012-08-21 H.C. Starck Inc. Dynamic dehydriding of refractory metal powders
US8441361B2 (en) * 2010-02-13 2013-05-14 Mcallister Technologies, Llc Methods and apparatuses for detection of properties of fluid conveyance systems
GB2474249B (en) * 2009-10-07 2015-11-04 Mark Collins An apparatus for generating heat
WO2011100699A2 (en) 2010-02-13 2011-08-18 Mcalister Roy E Reactor vessels with transmissive surfaces for producing hydrogen-based fuels and structural elements, and associated systems and methods
US8734546B2 (en) 2011-08-12 2014-05-27 Mcalister Technologies, Llc Geothermal energization of a non-combustion chemical reactor and associated systems and methods
CN103857873A (zh) 2011-08-12 2014-06-11 麦卡利斯特技术有限责任公司 从水下来源除去和处理气体的系统和方法
WO2013025659A1 (en) 2011-08-12 2013-02-21 Mcalister Technologies, Llc Reducing and/or harvesting drag energy from transport vehicles, includings for chemical reactors, and associated systems and methods
US9302681B2 (en) 2011-08-12 2016-04-05 Mcalister Technologies, Llc Mobile transport platforms for producing hydrogen and structural materials, and associated systems and methods
US8911703B2 (en) 2011-08-12 2014-12-16 Mcalister Technologies, Llc Reducing and/or harvesting drag energy from transport vehicles, including for chemical reactors, and associated systems and methods
US8821602B2 (en) 2011-08-12 2014-09-02 Mcalister Technologies, Llc Systems and methods for providing supplemental aqueous thermal energy
US10233788B1 (en) * 2012-04-10 2019-03-19 Neil Tice Method and apparatus utilizing thermally conductive pumps for conversion of thermal energy to mechanical energy
US8926719B2 (en) 2013-03-14 2015-01-06 Mcalister Technologies, Llc Method and apparatus for generating hydrogen from metal
WO2015114716A1 (ja) * 2014-01-30 2015-08-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 熱輸送システム
WO2017017548A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Thermax Limited Regeneration system for a metal hydride heat pump
JP2018077001A (ja) * 2016-11-09 2018-05-17 東洋エンジニアリング株式会社 ケミカルヒートポンプシステム
CN108507071B (zh) * 2017-02-27 2020-11-03 青岛海尔智能技术研发有限公司 电化学空调、用于控制电化学空调的方法
CN108507060A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 青岛海尔智能技术研发有限公司 电化学空调系统及其控制方法
CN108507073A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 青岛海尔智能技术研发有限公司 电化学空调系统及其控制方法
CN108507064A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 青岛海尔智能技术研发有限公司 电化学空调系统及其控制方法
CN108507075A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 青岛海尔智能技术研发有限公司 电化学空调系统及其控制方法
CN108692399A (zh) * 2017-02-27 2018-10-23 青岛海尔智能技术研发有限公司 电化学空调系统及其控制方法
CN108507074A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 青岛海尔智能技术研发有限公司 电化学空调系统及其控制方法
CN108507069A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 青岛海尔智能技术研发有限公司 电化学空调系统及其控制方法
SE542957C2 (en) * 2018-06-05 2020-09-22 Saltx Tech Ab System and method for energy collecting
EP4188872A1 (en) * 2020-07-28 2023-06-07 ExxonMobil Technology and Engineering Company Continuous thermal compression of hydrogen
CN113074472B (zh) * 2021-03-11 2022-04-22 西安交通大学 一种高效回热式热驱动弹热制冷方法及系统
GB2621075A (en) * 2021-05-20 2024-01-31 Nabors Energy Transition Solutions Llc Systems, devices, and methods for hydrogen energy production and storage

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922872A (en) * 1975-02-04 1975-12-02 Us Energy Iron titanium manganase alloy hydrogen storage
US3943719A (en) * 1975-02-26 1976-03-16 Terry Lynn E Hydride-dehydride power system and methods
US4044819A (en) * 1976-02-12 1977-08-30 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Hydride heat pump
US4039023A (en) * 1976-02-25 1977-08-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method and apparatus for heat transfer, using metal hydrides
US4090361A (en) * 1976-03-15 1978-05-23 Terry Lynn E Power cycles based upon cyclical hydriding and dehydriding of a material
US4055962A (en) * 1976-08-18 1977-11-01 Terry Lynn E Hydrogen-hydride absorption systems and methods for refrigeration and heat pump cycles
GB1572737A (en) * 1977-01-17 1980-08-06 Exxon France Heat pump
US4200144A (en) * 1977-06-02 1980-04-29 Standard Oil Company (Indiana) Hydride heat pump

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент СССР № 936829, кл. F 25 В 29/00, 1977. *

Also Published As

Publication number Publication date
US4178987A (en) 1979-12-18
CA1128330A (en) 1982-07-27
JPS5533588A (en) 1980-03-08
EP0007143A1 (en) 1980-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1097871A1 (ru) Гидридный нагнетательно-тепловой насос
US4055962A (en) Hydrogen-hydride absorption systems and methods for refrigeration and heat pump cycles
EP0028512B1 (en) Storage and recovery systems for electrically generated energy
JPS5855688A (ja) 金属水素化物を利用した蓄熱システム
US3729105A (en) Liquid sealed solids lock hopper
US10184657B2 (en) Process and apparatus for chemical looping redox combustion with control of the heat exchanges
CN108106476B (zh) 一种连续化学反应法蓄热放热系统
US4769225A (en) System for exchange of hydrogen between liquid and solid phases
Kang et al. Dynamic behavior of heat and hydrogen transfer in a metal hydride cooling system
EP0094136B1 (en) Process for the separation of hydrogen from a mixture of gases
US11255575B2 (en) Process and system for hot and/or cold energy transfer, transport and/or storage
US5955040A (en) Integrated apparatus and process for high recovery of acetylene from the reaction of calcium carbide with water
US3963415A (en) Method and apparatus for conveying and/or heating coal particles in a dense phase flow
WO2017013152A1 (en) System and method for storing and releasing heat
JPS5992902A (ja) アンモニアからの水素
Blinov et al. Experimental investigations of thermal processes in the flow-throw hydrogen purification reactor
Heung Developments in tritium storage and transportation at the Savannah River Site
JPS60249610A (ja) 水素化金属を用いるエネルギ−変換装置
JPS6340703A (ja) 水素ガスの精製方法
JPS59212600A (ja) 水素の貯蔵方法
Dunikov et al. Optimization of heat transfer in metal hydride reactor
JP3518963B2 (ja) 水素吸蔵合金を使った蓄熱システムの運転方法
JPS591949B2 (ja) 水素貯蔵金属を内蔵した熱交換装置の制御方法
JPS59162103A (ja) 水素の貯蔵方法および貯蔵装置
JPH08119601A (ja) 水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵装置