本文關(guān)鍵詞：活性炭吸附儲氫過程的熱力學(xué)分析與模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 儲氫過程中熱效應(yīng)的不利影響是氫氣吸附儲存應(yīng)用于新能源汽車需要解決的關(guān)鍵問題之一。本文以車用吸附儲氫罐為研究對象,在吸附等溫線模型、氣體狀態(tài)方程等熱力學(xué)分析模型基礎(chǔ)上,利用有限元軟件COMSOL及動態(tài)系統(tǒng)仿真工具Matlab/Simulink,建立了COMSOL多維模型及Matlab/Simulink系統(tǒng)模型對活性炭吸附儲氫過程進行模擬,研究儲氫過程中的熱質(zhì)傳遞。并針對加拿大三河城魁北克大學(xué)氫能研究所進行的低溫吸附儲氫實驗,研究了低溫條件下吸附儲氫熱效應(yīng)的影響及熱力學(xué)優(yōu)化控制方法。 文章首先介紹了活性炭吸附儲氫過程的熱力學(xué)分析模型,包括吸附等溫線模型,吸附熱的熱力學(xué)計算以及氣體狀態(tài)方程。對吸附等溫線模型的研究意義及選取、吸附過程中產(chǎn)生吸附熱的數(shù)值確定方法、不同儲氫條件下氣體狀態(tài)方程的適用性及選取進行了探討。 然后基于有限元求解法,建立了COMSOL模型對活性炭吸附儲氫過程進行模擬,研究儲氫過程中的熱質(zhì)傳遞。重點考慮了充氣過程中高速流體的慣性阻力、活性炭床與不銹鋼罐體之間的接觸熱阻以及活性炭床有效熱導(dǎo)率對活性炭吸附儲氫熱效應(yīng)的影響。并利用Matlab/Simulink,通過動態(tài)集總參數(shù)模型模擬了活性炭的吸附儲氫過程,對充氣過程中儲氫罐內(nèi)壓力及溫度的變化進行了分析,同時研究了儲氫過程中的動態(tài)吸附曲線,對吸附儲氫過程有了較直觀的了解。 最后針對加拿大三河城魁北克大學(xué)氫能研究所進行的低溫吸附儲氫實驗,在吸附儲氫COMSOL多維模擬及Simulink系統(tǒng)分析模擬基礎(chǔ)上,進行了活性炭低溫吸附儲氫熱效應(yīng)的仿真模擬,并與實驗結(jié)果進行了對比。在此基礎(chǔ)上,研究了充氣速度、活性炭床有效熱導(dǎo)率對低溫吸附儲氫熱效應(yīng)的影響,初步探索了低溫條件下活性炭吸附儲氫熱效應(yīng)的優(yōu)化控制方法。
【關(guān)鍵詞】：活性炭 吸附 儲氫 熱力學(xué) 模擬
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-12
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 儲氫材料研究12-14
• 1.2.2 吸附儲氫研究14-15
• 1.2.3 吸附過程熱力學(xué)研究15-17
• 1.3 本文工作17-19
• 1.3.1 吸附儲氫過程的熱力學(xué)模型17
• 1.3.2 基于COMSOL的活性炭吸附儲氫模擬17
• 1.3.3 基于Matlab/Simulink的活性炭吸附儲氫模擬17-18
• 1.3.4 活性炭低溫吸附儲氫的熱力學(xué)分析與優(yōu)化18-19
• 第2章 吸附儲氫過程的熱力學(xué)模型19-31
• 2.1 吸附等溫線模型19-24
• 2.1.1 吸附等溫線研究的必要性19
• 2.1.2 吸附等溫線的分類19-21
• 2.1.3 吸附等溫線模型的比較21-24
• 2.2 吸附熱的熱力學(xué)計算24-26
• 2.2.1 吸附熱的產(chǎn)生機理24
• 2.2.2 吸附熱的計算24-26
• 2.3 氣體狀態(tài)方程26-30
• 2.3.1 理想氣體狀態(tài)方程27-28
• 2.3.2 實際氣體狀態(tài)方程28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 基于COMSOL的活性炭吸附儲氫模擬31-49
• 3.1 活性炭吸附儲氫的偏微分方程模型31-35
• 3.1.1 質(zhì)量守恒方程31-32
• 3.1.2 動量守恒方程32-33
• 3.1.3 能量守恒方程33-35
• 3.2 COMSOL模型及其參數(shù)35-38
• 3.2.1 儲氫罐幾何模型35
• 3.2.2 材料物性35-37
• 3.2.3 邊界條件37-38
• 3.3 COMSOL模擬結(jié)果與分析38-48
• 3.3.1 壓力變化38
• 3.3.2 溫度及速度變化38-42
• 3.3.3 動態(tài)吸附42-43
• 3.3.4 儲氫系統(tǒng)質(zhì)量平衡分析43-44
• 3.3.5 儲氫系統(tǒng)熱源項及熱傳遞分析44-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 基于Matlab/Simulink的活性炭吸附儲氫模擬49-57
• 4.1 活性炭吸附儲氫的常微分方程模型49-51
• 4.1.1 氫氣質(zhì)量平衡49-50
• 4.1.2 活性炭床能量平衡50
• 4.1.3 不銹鋼罐體能量平衡50-51
• 4.2 Matlab/Simulink模型及其參數(shù)51-54
• 4.2.1 幾何模型51-52
• 4.2.2 模型物理參數(shù)52
• 4.2.3 儲氫系統(tǒng)Simulink模型52-54
• 4.3 Matlab/Simulink模擬結(jié)果與分析54-56
• 4.3.1 儲氫罐內(nèi)壓力變化54
• 4.3.2 儲氫罐吸附床平均溫度變化54-55
• 4.3.3 氫氣質(zhì)量平衡分析55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第5章 活性炭低溫吸附儲氫的熱力學(xué)分析與優(yōu)化57-72
• 5.1 低溫吸附儲氫的COMSOL模擬57-63
• 5.1.1 COMSOL低溫吸附儲氫模型57-59
• 5.1.2 物性參數(shù)及邊界條件59-60
• 5.1.3 模擬結(jié)果60-63
• 5.2 低溫吸附儲氫的Matlab/Simulink模擬63-66
• 5.2.1 Simulink低溫吸附儲氫模型及物性參數(shù)63-64
• 5.2.2 模擬結(jié)果與分析64-66
• 5.3 低溫吸附儲氫的熱力學(xué)優(yōu)化66-71
• 5.3.1 活性炭床有效熱導(dǎo)率對低溫吸附儲氫熱效應(yīng)的影響66-68
• 5.3.2 充氣速度對低溫吸附儲氫熱效應(yīng)的影響68-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第6章 結(jié)論與展望72-75
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加的科研項目80

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳安良;陶菲;;活性炭吸附的應(yīng)用研究[J];化學(xué)工程與裝備;2011年11期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 葉鋒;碳基儲氫材料多孔結(jié)構(gòu)中傳輸與吸附的多尺度模擬[D];武漢理工大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 彭榮;多孔材料吸附儲氫的CFD模擬與優(yōu)化[D];武漢理工大學(xué);2012年

2 李千;低溫吸附儲氫系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化[D];武漢理工大學(xué);2012年

3 高宇翔;VOCs在活性炭固定床上的吸附動力學(xué)[D];華南理工大學(xué);2012年

4 胡敏;多孔材料儲氫的有限元模擬與優(yōu)化[D];武漢理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：活性炭吸附儲氫過程的熱力學(xué)分析與模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：419852