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高温热管在热化学循环制氢工艺中的应用研究

高温热管,工质选型,传热性能,热化学制氢

高温热管一般以钠、钾等碱金属为工质，运行温度在500℃以上，可为UT-3循环、IS循环等热化学制氢工艺提供高温热源。其中，UT-3循环的化学反应最高温度不超过750℃，IS循环的化学反应最高温度更高，约为800-900℃。本文基于几种常见的热化学循环制氢技术，提出将高温热管应用在不同的化学反应工艺过程中，利用高效相变传热、等温性好等热管传热优势，实现循环操作条件下的温度控制和热质传递。根据化学反应温度，开展了高温热管选型研究，获得了合适的工质类型，以及启动温度、品质因子等基本性能。同时，针对UT-3循环中第一步化学反应适用的钠热管进行了传热极限计算和运行特性试验，发现钠热管传热能力强，运行温度780℃时，冷凝段平均温度约724℃，传热极限在8kW以上，具有很好的技术可行性和应用潜力，可支撑开展后续方案设计。