-
شماره ركورد
24733
-
شماره راهنما
MEC2 282
-
نويسنده
سلطانيان تيرانچي، ابوالفضل
-
عنوان
شبيهسازي عددي تاثير ادغام چند روش بهبود انتقال حرارت بر عملكرد يك سيستم ذخيرهسازي هيدروژن هيدريد فلزي
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك - تبديل انرژي
-
دانشكده
فني و مهندسي
-
تاريخ دفاع
1404/03/19
-
صفحه شمار
83 ص.
-
استاد راهنما
احسان بني اسدي
-
استاد مشاور
مهدي مشرف دهكردي
-
كليدواژه فارسي
ذخيرهسازي هيدروژن , هيدريد فلزي , جذب هيدروژن , بهبود انتقال حرارت , روشهاي خنككار
-
چكيده فارسي
در اين پژوهش، بهبود فرآيند جذب هيدروژن در مخازن هيدريد فلزي از طريق بررسي تأثير روشهاي مختلف افزايش نرخ انتقال حرارت و پارامترهاي عملياتي مطالعه شده است. در ابتدا، عملكرد مخزن داراي غلاف خنككن خارجي كه دماي اوج بستر در آن به 53 درجه سلسيوس و زمان رسيدن به جذب 90 درصد حدود 182 ثانيه اندازهگيري شد، بهعنوان مدل پايه بررسي شد. سپس، با افزودن مجراي خنككن داخلي، دماي اوج به 51 درجه سلسيوس و زمان جذب به 118 ثانيه كاهش يافت. در مرحله بعد، افزودن پرههاي حرارتي به ساختار مخزن، زمان جذب را به حدود 104 ثانيه كاهش داد. در نهايت با بهكارگيري تركيبي از پرههاي حرارتي، مجراي داخلي و گرافيت طبيعي منبسطشده (ENG) به بستر، عملكرد حرارتي مخزن به شكل قابلتوجهي بهبود يافت، بهگونهاي كه دماي اوج بستر به 43 درجه سلسيوس كاهش و زمان جذب 90 درصد به 66 ثانيه رسيد. نتايج نشان داد كه افزودن مسيرهاي جديد براي انتقال حرارت، بهويژه استفاده از گرافيت، منجر به كاهش چشمگير دماي اوج بستر و بهبود يكنواختي توزيع دما شد كه در نتيجه، نرخ جذب هيدروژن افزايش يافت.
علاوه بر بررسي روشهاي بهبود انتقال حرارت، تأثير فشار ورودي هيدروژن، سرعت و دماي آب خنككننده بر رفتار حرارتي بستر و ميزان جذب هيدروژن تحليل شد. نتايج نشان داد كه افزايش فشار ورودي هيدروژن از 5 به30 بار باعث افزايش درصد جذب نهايي از 97/87 درصد به 100 درصد شد؛ اما منجر به افزايش دماي اوج تا حدود 63 درجه سلسيوس همراه بود كه نيازمند مديريت مناسب حرارتي است. همچنين، افزايش سرعت جريان آب خنككننده از 05/0 به 2/0 متر بر ثانيه و كاهش دماي آن از 25 درجه سلسيوس به 15 درجه سلسيوس، تأثير مثبتي بر كاهش دماي بستر و تسريع فرآيند جذب داشت. اين يافتهها نشان ميدهند كه تركيب بهينه روشهاي خنككاري و تنظيم دقيق پارامترهاي عملياتي، ميتواند نقش مهمي در بهبود عملكرد مخازن ذخيرهسازي هيدروژن مبتني بر هيدريد فلزي ايفا كند.
-
كليدواژه لاتين
Hydrogen storage , Metal hydride , Hydrogen absorption , heat transfer enhancement , cooling methods
-
عنوان لاتين
Numerical simulation of the effect of integrating multiple heat transfer enhamncment methods on the performance of a metal hydride hydrogen storage system
-
گروه آموزشي
مهندسي مكانيك
-
چكيده لاتين
In this study, the improvement of the process of hydrogen absorption in metal hydride tanks was studied by examining the effect of various methods of increased heat transfer rates and operating parameters. Initially, the performance of the tank with an external cooling sheath, where the peak temperature of the bed was measured to 53 degrees Celsius and the time to reach 90 % of about 182 seconds, was investigated as the base model. Then, by adding the internal cooling Channel, the peak temperature was reduced to 51 degrees Celsius and the adsorption time was reduced to 118 seconds. Next, the addition of thermal fins to the tank structure reduced the absorption time to about 104 seconds. Finally, by using a combination of thermal fins, internal Channel, and expanded natural graphite (ENG) in the bed, the reservoirʹs thermal performance improved significantly, Such that the peak bed temperature decreased to 43°C and the 90% absorption time reached 66. The results showed that the addition of new routes for heat transfer, especially graphite use, resulted in a significant decrease in bed temperature and improved temperature distribution uniformity, resulting in an increase in hydrogen absorption rate.
In addition to examining heat transfer improvements, the effect of hydrogen inlet pressure, velocity and cooling water temperature on bed thermal behavior and hydrogen absorption were analyzed. The results showed that the increase in hydrogen inlet pressure from 5 to 30 times increased the final absorption percentage from 87.97 % to 100%; But it resulted in an increase in peak temperature by about 63 degrees Celsius, which needed proper thermal management. Also, increasing cooling water flow rate from 0.05 to 0.2 m/s and lowering temperatures from 25 degrees Celsius to 15 degrees Celsius had a positive effect on reducing bed temperature and accelerating the absorption process. These findings suggest that the optimal combination of cooling methods and precise adjustment of operating parameters can play an important role in improving the performance of metal hydrogen -based hydrogen storage tanks.
-
تعداد فصل ها
5
-
لينک به اين مدرک :