在制冷与氨
氨的存在在船上提供机会使用它作为发动机冷却制冷剂。此外,氨可以作为代理合作,恢复发动机热量并将其转换为一些额外的轴功。可选地,氨的制冷效果,即。,它的高潜热蒸发,可以用来生产一些空调机上。
氨的冷却效果相当于所需的热量提高温度+,如果适用,所需要的热量分解(部分或全部)生产氢。表示这个热焓
\ nh3 (T) = h (T) - h ' {T0) + xdn和(T) (5.7)
其中T代表NH3的温度通常是分解,xd代表的一部分氨流分离成H2和N2(如果适用),nd分解装置的效率,基于结果的阴et al。(2004)认为这是0.9,和和代表溶解热T .请注意,在某些应用程序中,例如,燃料内燃机,完全没有必要将氨分解成氢,因为这些系统可能采用氨和氢气的混合物。分解发生根据以下反应:
NH3 ^ n2 + h2 + 1.5和0.5 (5.8)
这吸热反应的热量计算作为温度的函数基于Shomate方程实现的NIST (2008)。最近开发的技术操作反应(5.8)在温度在300 - 700摄氏度的范围,分别。
为了量化氨的冷却效果相对而言我们介绍这里的冷却效果,通过热量由定义的Eq。(5.7)和氨的低发热值(低热值):
应用情商的结果。(5.9)的氨分解温度和各种改革提出了分数在图5.6。的热力学数据绘制图5.6,以及在这一章,使用FluidProp计算软件开发的报摊和Van der Stelt (2004)。
此案xd = 0%表示假设的情况下氨氧化前只是预热和一个假设没有发生分解。这个案例说明供参考,因为在现实中,在温度超过300摄氏度一些自发氨分解,即使没有催化剂的存在。xd = 5%的情况下适用于内燃机,正如上面所讨论的,一小部分氨通常是分解产生氢,提高燃烧过程。xd = 100%时的极端情况适用于一些提供纯氢燃料电池系统产生的氨。
图5.6冷却效果的NH3和分解温度和几个分解分数。
图5.6冷却效果的NH3和分解温度和几个分解分数。
上面图中的结果显示,最大可以实现发动机冷却与氨代表略超过20%的低热值。因此,在电力系统中使用氢氨,通常的水冷系统可能规模高达20%。可选的这个冷却的一部分可能会满足一些车辆空调的需要。
参照图5.7,一个假定的饱和液体提取热绝缘燃料箱。液流可以进行调节,燃料蒸发在所需的温度(例如,5-10oC就足够了对发动机冷却或获取一些空调)。节流后,流体通过热回收换热器的发动机冷却液与氨冷却。如果需要空调,热回收将是两个步骤:首先,空气和随后发动机的冷却剂与氨冷却。
为了给一个数值例子,让我们假设油箱的温度是25摄氏度,蒸发温度是5摄氏度,氨蒸发器的温度是15摄氏度(过热蒸汽)。这些数字,冷却效果量化6.3%的低热值的氨气。这意味着对于中型车配备70千瓦引擎,引擎运行在比氨H2满载获得制冷效应的形式使用空调~ 4.4千瓦。在此之上,高达15%的低热值意义10.3千瓦用于发动机冷却的目的。另外,~ 15 kW只能用于发动机冷却。
一个重要的评论是,虽然离开坦克液体焓拿出其流。这被蒸发焓的相应数量的液体的温度和压力的方式坦克可以保持不变。一个线圈可以沉浸到空气和冷却剂循环液体。冷却剂受到冷却氨消耗的坦克,这可以利用冷却效果对于任何有用的需要。方程h ' (T) mNHs =更好的(欣-胡特)代表的能量平衡冷却线圈、lh在哪里留下液体和RHS的焓是冷却剂的焓变化(如空气)。
提高发动机效率由于相关的冷却效果的氨可以量化的基础上,典型的性能系数(COP)的车辆冷却系统。获得在工作引擎轴由于可用冷却从氨(即。,来自风机,泵,压缩机功率储蓄)
和引起发动机性能提高,可以量化的效果介绍如下
2的一个假定的(典型的)警察(COP的发动机冷却系统和空调系统平均),最大增益效率约为10%。是说,这种冷却系统的简单(只包含一个或两个热交换器和一个节流阀)降低初始,操作,和维护成本通过消除或缩小传统机械冷却系统(包括压缩机、冷凝器、水泵、风扇、散热器)。
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