第58卷第1期2024年1月原子能科学技术AtomicEnergyScienceandTechnologyVol.58,No.1Jan.2024径向流氮氢分离床穿透特性实验与模拟分析丁卫东，占勤，杨洪广，连旭东（中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所，北京102413）摘要：为系统深入研究径向流氨氢分离床的吸附穿透性能，指导结构设计，本研究借助COMSOLMultiphysics软件耦合材料吸氢动力学方程、流体流动动量方程和质量传递方程，建立了径向床穿透数学模型，并结合实验验证了模型的可靠性，利用模型对特性参数进行参数化扫描，分析其对穿透性能的影响。结果表明，穿透实验结果与模拟数据符合较好，模型可靠。通过分析温度、高径比及孔隙率等参数对床体穿透性能的影响，推荐氨氢分离床床体参数如下：床体吸附温度为室温～343K，在该温度范围内升高温度对传质区长度及出口处浓度-时间曲线影响较小；随着高径比的增加，床体效率明显下降，其中高径比为2.00～8.33时，维持高效率的时间较长；随着孔隙率的增加，床体吸附效率明显下降，考虑床层的吸附效率、压阻效应及粉末的装填难度，粉末孔隙率推荐0.56～0.64。以上结果表明，本研究建立的模型可较好地预测床体的吸附分离性能，可用于床体结构设计以及工艺参数的优化。关键词：径向流；氮氢分离床；穿透特性；数值模拟中图分类号：TL92.2doi:10.7538/yzk.2022.youxian.0862ExperimentalandSimulationAnalysisofBreakthroughCapacityofRadialFlowHelium-hydrogenSeparationBedDINGWeidong,ZANQin,YANGHongguang,LIANXudong(ReactorEngineeringandTechnologyResearchInstitute,ChinaInstituteofAtomicEnergy,Beijing102413,China)Abstract:Helium-hydrogenseparationbedisanimportantpartoftritiumextractionsystem.Inordertodeeplystudypenetrationperformanceoftheradialflowbedandguidethestructuredesign,themathematicalmodelofradialbedbreakthroughcapacitywasestablishedbycouplingmaterialhydrogenabsorptionkineticsequation,masstrans-ferequationandfluidflowmomentumequationinCOMSOLMultiphysics,whichwasusedtocarryoutparametricscanningofthecharacteristicparameters,andtheeffectofthemodelonthebreakthroughcapacitywasanalyzed.Theresultsshowthatthebreak-throughexperimentresultsareingoodagreementwiththesimulateddata,andthemodelisreliable.Theeffectoftemperature,height-diameterratioandporosityonthebreakthrou...
