活性炭吸附儲(chǔ)氫熱效應(yīng)的CFD模擬與優(yōu)化控制.pdf

1、儲(chǔ)氫技術(shù)是氫能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的瓶頸，也是燃料電池技術(shù)能否成功應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一。高比表面積活性炭材料由于具有低成本和有效性的特點(diǎn)成為近年儲(chǔ)氫介質(zhì)研究的熱點(diǎn)。但是受熱效應(yīng)的影響，活性炭?jī)?chǔ)氫的實(shí)際充放氣過程為非等溫過程，導(dǎo)致實(shí)際充放氣量小于等溫充放氣量。為了提高儲(chǔ)氫密度及充、放氣效率，實(shí)現(xiàn)高效的儲(chǔ)氫系統(tǒng)，必須對(duì)吸附過程的熱效應(yīng)進(jìn)行有效地控制。為此，本文利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)商業(yè)軟件Fluent，研究了活性炭吸附儲(chǔ)氫過程的

2、熱效應(yīng)并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化控制。
　　 文章首先基于儲(chǔ)氫系統(tǒng)模型和修正的D-A吸附等溫線模型，利用改進(jìn)的源項(xiàng)處理方法，模擬了室溫條件下的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氫過程，研究了吸附儲(chǔ)氫的熱效應(yīng)。結(jié)果表明，增加等量吸附熱時(shí)模擬的壓力和溫度明顯上升?；钚蕴看苍黾恿肆鲃?dòng)阻力和壓縮功，特別是在充氣過程的后期影響更加明顯。吸附作用產(chǎn)生的熱低于壓縮作用產(chǎn)生的熱，但會(huì)影響充氣前期的最高溫度。
　　 然后在室溫動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氫過程模擬的基礎(chǔ)上，通過比較研究的方法分析了

3、充氣壓力、進(jìn)氣流量、材料物性、有效熱導(dǎo)率以及換熱條件等物性參數(shù)和邊界條件對(duì)吸附儲(chǔ)氫熱效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，在平衡溫度相同的情況下，充氣壓力越高，溫度場(chǎng)的最高溫度越高。在充氣壓力相同的條件下，入口質(zhì)量流量越大，絕對(duì)吸附量增加得越快，溫度場(chǎng)最高溫度也越高。提高活性炭的熱導(dǎo)率可以提高活性炭床的有效熱導(dǎo)率，從而降低整個(gè)儲(chǔ)氫罐內(nèi)的溫度，提高氫氣的吸附量。換熱系數(shù)在較小的范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度分布的影響不大。
　　 最后利用線性驅(qū)動(dòng)力模