منصة الرسائل والاطاريح: دراسة عددية لانتقال الحرارة في اسطوانة وقود الهيدروجين خلال عملية الاملاء

الخلاصة

مفتاح اقتصاد الهيدروجين هو تخزين الهيدروجين بكفاءة وفعالية وأمان. فيما يتعلق باحتياجات البنية التحتية ، يعد تخزين الهيدروجين الغازي عالي الضغط هو أبسط نهج وقد أصبح أكثر التقنيات شيوعًا وتطورًا. في هذه الدراسة، تم تمثيل العمل النظري باستخدام برنامج COMSOL للفيزياء المتعددة ثلاثي الابعاد للتنبؤ بتوزيع درجة الحرارة في أسطوانة وقود الهيدروجين. تتكون الاسطوانة من معدن الألمنيوم المغطى بألياف الكربون، حجم (74 لتر) وطول (90 سم)، وكانت مملوءة بغاز الهيدروجين المستخدم كوقود. تم تمثيله في وضع أفقي ورأسي وباستخدام ضغوط مختلفة وكميات مختلفة من الهيدروجين. أجريت عليه عدة اختبارات لتحديد تأثير درجة الحرارة الناتجة عن الهيدروجين. ما هو تأثير هذه المتغيرات على عملية التزود بالوقود ، فقد تم اعتماد عملية التعبئة للحصول على درجة حرارة آمنة (85 درجة مئوية) لتجنب مخاطر ارتفاع درجة حرارة الأسطوانة مما يؤدي إلى الانفجار الذي يحدث نتيجة ارتفاع درجات الحرارة تتولد أثناء ملء الاسطوانة. كانت معلمات المحاكاة للدراسة في هذه الدراسة هي الضغط (33،25،20 ميجا باسكال) عدة كتل مختلفة (1500،1000،500 جم) ومعدل التدفق الكتلي (5،3.33،1.6 جم / ثانية) لسيناريوهات مختلفة تمت نموذجيتها. أولاً، كانت الأسطوانة في وضع أفقي. أظهرت النتائج أن درجة حرارة الاسطوانة تزداد مع كتلة (1500 جم) وتنخفض عند تقلص الكتلة إلى (1000 جم)، ويمكن الاستنتاج أن درجة حرارة الأسطوانة تتناقص مع انخفاض الكتلة. ثانيًا، تمت دراسة سيناريو الحفظ السابق عندما كانت الأسطوانة في وضع عمودي بنفس كمية غاز الهيدروجين، ووجد أن الانخفاض النسبي في درجة حرارة الأسطوانة كان في الوضع الرأسي عن الوضع الأفقي. ، تقليل الضغط إلى القيمة الأقل عند (1000، 500 جم) كتل مختلفة. درجة حرارة الأسطوانة لا تزال تحتوي على درجة حرارة عالية، ويرجع ذلك إلى القيمة العالية لمعدل التدفق. أخيرًا ، قم بتغيير الضغط إلى (20ميجا باسكال) مع الكتلة (500جم) في الوضع الأفقي والرأسي ، ووجد أن درجة حرارة الأسطوانة تنخفض في الوضع الرأسي مقارنة بالموضع الأفقي لتأثير معدل التدفق الكتلي. . أظهرت مقارنة النتيجة توافقًا جيدًا بين نتائجنا وتلك الواردة في الدراسات السابقة مما أعطى الثقة فيما يتعلق بدقة نموذج العناصر المحدودة.