CFD-АНАЛИЗ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ ДЛЯ СВЕТОПРОЁМА БЛОКА СОЛНЕЧНОГО ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО РЕАКТОРА

Аннотация

<p>Из-за высокой температуры солнечных термохимических реакторов, вырабатывающих водород, стекло, воспринимающее концентрированный световой поток, деформируется. Поэтому необходимо бутылочное охлаждение, что приводит к модернизации конструкции реактора.<br>Блок светового проема солнечного термохимического реактора имеет металлический корпус и светопроводящее стекло. Металлический корпус выполнен в виде полого цилиндра с двумя отверстиями сбоку для циркуляции воды. По обеим сторонам корпуса расположены светопропускающие окна с герметичными прокладками, закрепленные крышками, снабженными отверстиями для болтового соединения с корпусом.<br>По результатам исследований оптимизирован водный контур охлаждения блока для различных температурных диапазонов радиантного блока солнечного термохимического реактора. Это исследование было смоделировано в COMSOL Multiphysicals.<br>При скорости поступающей воды для охлаждения блока светового проема солнечного термохимического реактора 1 м/с и входном отверстии 4-4,5 мм количество выходящей каждую секунду воды близко к 1 молю, и мы можем снабжать водой двухстадийный термохимический цикл, направляя эту нагретую воду непосредственно в реактор.</p>

Ключевые слова

Ключевые слова отсутствуют.

Литература

1. Steinfeld, A., 2005. Solar thermochemical production of hydrogena review. Sol. Energy78, 603–615.
2. Romero, M., Steinfeld, A., 2012. Concentrating solar thermal power and thermochemical fuels. Energy Environ. Sci. 5, 9234–9245.
3. Graves, C., Ebbesen, S.D., Mogensen, M., Lackner, K.S., 2011. Sustainable hydrocarbon fuels by recycling CO2 and H2O with renewable or nuclear energy. Renew. Sust. Energy Rev. 15, 1–23.
4. Pedro J. Megía, Arturo J. Vizcaíno, José A. Calles, and Alicia Carrero // Hydrogen Production Technologies: From Fossil Fuels toward Renewable Sources. A Mini Review // Energy Fuels 2021, 35, 16403−16415
5. A.A.Abdurakhmanov, A.Sh.Khodzhaev, M.A.Mamatkosimov, and Zh.Z.Akhadov. Development of Autonomous Solar Hydrogen Power Plant of Capacity to 5 kW. Applied Solar Energy, 2009, Vol. 45, No. 2, pp. 96–98.
6. Tianzeng Ma, Jian Cong, Zheshao Chang, Qiangqiang Zhang, Jasurjon S. Akhatov, Mingkai Fu, Xin Li // Heat transfer and solar absorption analysis of multiscale CeO2 reduction for rapid H2 production prediction // International Journal of Hydrogen Energy. Volume 47, Issue 51, 16 June 2022, Pages 21681-21689.
7. Jian Cong, Tianzeng Ma, Zheshao Chang, Jasurjon S. Akhatov, Mingkai Fu, Xin Li // Coupling of the water-splitting mechanism and doping-mixture method to design a novel Cr-perovskite for rapid and efficient solar thermochemical H2 production // Inorg. Chem. Front., 2022,9, 5714-5724.
8. Jasurjon S.Akhatov , Khushdil S.Akhmadov. Extraction of hydrogen from water using CeO2 in a solar reactor using a concentrated flux of solar radiation. Applied Solar Energy, 2022, Vol. 58, No. 6, pp. 889–894.
9. E. Koepf, I.Alxneit, C.Wieckert, A.Meier. A review of high temperature solar driven reactor technology: 25 years of experience in research and development at the Paul Scherrer Institute. Applied Energy 188 (2017) 620–651.
10. Robert C.Pullar, Rui M.Novais, Ana P.F.Caetano, Maria Alexandra Barreiros, Stéphane Abanades and Fernando A.Costa Oliveira. A Review of Solar Thermochemical CO2 Splitting Using Ceria-Based Ceramics with Designed Morphologies and Microstructures. Front. Chem., 04 September 2019. Sec. Chemical and Process Engineering Volume 7 – 2019. doi.org/10.3389/fchem.2019.00601.
11. Tatsuya Kodama, Niigata (JP); Koji Matsubara, Niigata (JP); Nobuyuki Gokon, Niigata (JP). Concentrated solar heat receiver, reactor and heater. Patent US010260014B2 Apr. 16, 2019.
12. Selvan Bellan, Tatsuya Kodama, Hyun Seok CHo, and Jin-Soo Kim. Hydrogen production by solar fluidized bed reactor using ceria: Euler-Lagrange modelling of gas-solid flow to optimize the internally circulating fluidized bed. Journal of Thermal Science and Technology, Vol.17, No.2 (2022).
13. Jian Cong, Tianzeng Ma, Zheshao Chang, Qiangqiang Zhang, Jasurjon S. Akhatov, Mingkai Fu, Xin Li // Neural network and experimental thermodynamics study of YCrO3-δ for efficient solar thermochemical hydrogen production // Renewable Energy. Volume 213, September 2023, Pages 1-10.
14. Akhatov J.S., Samiyev K.A., Khalimov A.S., Akhmadov Kh.S., Rashidov K.Y., Light-transmitting block of a solar-thermochemical reactor. № FAP 02072, 2022.