PEM суу электролизёрлорунда көзөнөктүү ташуу катмары (PTL) катализатор катмары менен агым талаасынын пластинасынын ортосунда электр жана жылуулук өткөрүүнү камсыз кылып, суунун реакция аймагына жетиши жана пайда болгон газдардын чыгарылышы үчүн негизги ташуу жолун түзөт. Бул изилдөөдө кадимки тик көзөнөктөрдүн ордуна агым багытында бири-бирине симметриялуу эки жантайма каналдан турган жаңы PTL геометриясы каралган. Максат агым каршылыгын азайтуу гана эмес, суюктук берүүнү, көбүкчөлөрдү чыгарууну, катуу зат–суюктук чегиндеги жылуулук берүүнү жана термомеханикалык туруктуулукту бир микрогеометриянын ичинде тең салмактоо болуп саналат.
Симметриялуу кош жантайма долбоордо эки негизги параметр өзгөртүлгөн: жантайуу бурчу \(\theta=30°,45°,60°,75°\) жана эки жантайма көзөнөктүн кабатташуу аянтынын катышы \(\beta=14,43\%,39,10\%,68,50\%,100,00\%\). Көзөнөк диаметри 0,8 mm, канал туурасы 1 mm, канал бийиктиги 1 mm, кыр туурасы 1 mm жана PTL калыңдыгы 1 mm болуп туруктуу сакталган. Тик көзөнөк менен салыштыруу \(\theta=90°\) геометриясы аркылуу жүргүзүлгөн.
Натыйжалар кош жантайма дубалдар негизги агымды ылдый багыттап, көзөнөк боюнча үзгүлтүксүз конвекциялык жол түзөрүн көрсөтөт. Тик көзөнөктө болсо жабык айланма куюндар жана ылдамдыгы төмөн токтоп калуу аймактары пайда болгон. Көбүкчө тажрыйбасында 30° дан 45° га өтүү чоң көбүкчөлөрдүн көзөнөк чыгышынан чыгарылуу үлүшүн болжол менен %52 ден %77 ге жогорулаткан.
Жылуулук берүү жагынан бардык кош жантайма түзүлүштөр тиешелүү тик көзөнөктөргө караганда дубалда жогорураак орточо жылуулук агымын жараткан. \(\theta\) нын 30° дан 75° га өсүшү жылуулук агымынын бөлүштүрүлүшүнүн бир калыптуулугун болжол менен %26 жакшырткан. \(\beta\) нын 14,43% тен 100% ке көбөйүшү да бир калыптуулукту кыйла жакшыртып, жогорку жылуулук агымына ээ дубал аянтынын үлүшүн болжол менен %29 жогорулаткан.
Механикалык анализ жантайма көзөнөктөр айрым геометрияларда көзөнөк четинде жогорураак жергиликтүү чыңалуу топтолушун түзүшү мүмкүн экенин, бирок күчөтүлгөн конвекциялык муздатуу температура айырмасын жана жалпы жылуулук жүгүн азайтарын көрсөтөт. Бардык кош жантайма конфигурацияларда максималдуу жылыш тиешелүү тик көзөнөктөрдөн төмөн болгон. Ошондуктан изилдөө бир оптималдуу бурчту сунуштагандан көрө, жылуулук, гидравликалык жана механикалык талаптарды бирге оптималдаштыруу зарылдыгын көрсөтөт.
Эмне үчүн PTL PEM электролизёрунун чечүүчү бөлүктөрүнүн бири?
PEM суу электролизинде реакция аймагына сууну үзгүлтүксүз жеткирүү жана пайда болгон газдарды тез чыгаруу талап кылынат. PTL бул ташуу процесстеринен тышкары катализатор катмары менен агым талаасынын ортосунда электрдик жана жылуулук байланышын да камсыз кылат. Көзөнөктөрдө кычкылтектин топтолушу газдык бүтөлүүгө, концентрациялык поляризацияга жана натыйжалуулуктун төмөндөшүнө алып келиши мүмкүн. Жергиликтүү суу тартыштыгы болсо катализатор катмарында кургап кетүү жана кайтарылгыс бузулуу коркунучун жаратышы мүмкүн.
Жылуулук жагынан да бир калыптуулук маанилүү. Агым каналынын төмөнкү агым бөлүгүндө суу жылыган сайын муздатуу жөндөмү азайып, жергиликтүү ысык чекиттер пайда болушу мүмкүн. Кайталанган ишке киргизүү–токтотуу же өзгөрмө жүк менен иштөө учурунда бул температура градиенттери жылуулук кеңейиши жана механикалык чарчоо менен айкалышы мүмкүн.
Симметриялуу кош жантайма көзөнөк түзүлүшү кантип иштейт?
Жаңы геометрияда эки жантайма көзөнөк суюктук агымынын багыты боюнча бири-бирине симметриялуу жайгаштырылган. Каналды үстүнөн караганда эки көзөнөк CL–PTL бетинин белгилүү аймагында кабатташат. Бул кабатташуу \(\beta\) менен, ал эми көзөнөк огунун горизонталдуу/вертикалдуу багыты \(\theta\) менен башкарылат. Жантайма дубалдардын максаты негизги агымды капысынан 90° бурбастан, катализатор катмарына жумшагыраак багыттоо, андан соң реакцияга кирбеген суу менен газды экинчи жантайма каналдан негизги агымга кайтаруу болуп саналат.
| Параметр | Симметриялуу кош жантайма көзөнөк | Тик көзөнөк |
|---|---|---|
| Жантайуу бурчу \(\theta\) | 30°, 45°, 60°, 75° | 90° |
| Кабатташуу катышы \(\beta\) | 14,43%; 39,10%; 68,50%; 100,00% | — |
| Көзөнөк диаметри | 0,8 mm | 0,8 mm |
| Канал туурасы | 1 mm | 1 mm |
| Канал бийиктиги | 1 mm | 1 mm |
| Кыр туурасы | 1 mm | 1 mm |
| PTL калыңдыгы | 1 mm | 1 mm |
Булактын 1-сүрөтүндөгү геометрия өзгөчө түшүнүктүү: кош жантайма түзүлүш алдынан караганда V сымал туташ канал түзөт, ал эми тик эталондо эки өзүнчө цилиндрдик тешик бар. \(\beta=14,43\%,39,10\%\) жана \(68,50\%\) моделдеринде CL–PTL бетиндеги курч четтер сандык чыңалуу сингулярдуулугун азайтуу үчүн 0,05 mm радиус менен жумуруланган.
Жылуулук-гидравликалык теңдемелер
Агым талаасында массанын сакталуусу:
\[ \frac{\partial\rho}{\partial t}+ \frac{\partial(\rho u_i)}{\partial x_i}=0 \tag{1} \]
Импульс теңдемеси:
\[ \rho\frac{\partial u_j}{\partial t} +\rho u_i\frac{\partial u_j}{\partial x_i} = -\frac{\partial p}{\partial x_j} + \frac{\partial}{\partial x_i} \left[ \mu \left( \frac{\partial u_j}{\partial x_i} + \frac{\partial u_i}{\partial x_j} \right) -\frac{2}{3}\mu \frac{\partial u_k}{\partial x_k}\delta_{ij} \right] +F_j \tag{2} \]
Суюктуктун энергия теңдемеси:
\[ \rho C_P\frac{\partial T}{\partial t} + \rho C_Pu_i\frac{\partial T}{\partial x_i} - \frac{\partial}{\partial x_i}(\lambda\nabla T) = Q \tag{3} \]
жана илээшкектүүлүккө байланышкан энергия булагы:
\[ Q=\tau_{ij}\frac{\partial u_i}{\partial x_j} \tag{4} \]
түрүндө моделденген.
Катуу PTLдеги жылуулук өткөрүү:
\[ -\frac{\partial}{\partial x_i} (\lambda\nabla T) = Q_1+Q_2 \tag{5} \]
түрүндө берилет. \(Q_1\) Жоуль ысышын, \(Q_2\) тышкы чөйрө менен конвекциялык жылуулук алмашууну билдирет.
Жоуль жылуулук булагы:
\[ Q_1=\mathbf{J}\cdot\mathbf{E} \tag{6} \]
\[ \mathbf{J}=\xi\mathbf{E} \tag{7} \]
жана:
\[ Q_1=\frac{J^2}{\xi} \tag{8} \]
байланыштары менен эсептелген.
Механикалык модель
Катуу түзүлүштөгү нормалдуу жана жылышуу чыңалуулары механикалык тең салмактуулук, салыштырмалуу деформация–жылыш байланышы жана жалпыланган Гук мыйзамы аркылуу эсептелген. Жылуулук кеңейиши материалдын жүрүм-турумун аныктоочу байланышка түз кошулган:
\[ \varepsilon_x = \frac{1}{E} [\sigma_x-\eta(\sigma_y+\sigma_z)] +\alpha\Delta T \]
\[ \varepsilon_y = \frac{1}{E} [\sigma_y-\eta(\sigma_x+\sigma_z)] +\alpha\Delta T \]
\[ \varepsilon_z = \frac{1}{E} [\sigma_z-\eta(\sigma_x+\sigma_y)] +\alpha\Delta T \tag{12} \]
Бул мүчөлөрдөн улам агымдагы жана жылуулук берүүдөгү ар бир геометриялык өзгөрүү механикалык чечимге да түз чагылат: жакшыраак муздатуу кичирээк \(\Delta T\) жана демек, жылуулук кеңейишин шарттаган таасирдин азайышын билдирет.
COMSOL чектик шарттары
| Параметр | Маани |
|---|---|
| COMSOL | Multiphysics 6.3 |
| Баштапкы/эталондук/кириш температурасы | 353,15 K |
| Тышкы чөйрөнүн температурасы | 358,15 K |
| Тышкы конвекция коэффициенти | 10 W m⁻² K⁻¹ |
| Ток тыгыздыгы | 2 A cm⁻² |
| Суунун кириш ылдамдыгы | 0,3 m s⁻¹ |
| Чыгыш | Чөйрөнүн басымына ачык |
| Кыр бетиндеги басым | 1 atm |
| CL–PTL бети | Бекитилген, жылыш нөл |
| Катуу материал | 316L дат баспас болот |
| Агуучу чөйрө | Суу |
Эсептөө торуна көз карандысыздык
Тик көзөнөктүү өкүлдүк моделде 408.013, 594.301, 796.549 жана 1.409.323 элемент салыштырылган. 594.301 ден тыгызыраак торлорго өткөндө орточо конвекциялык жылуулук берүү коэффициентинин, каналдагы басым төмөндөшүнүн жана көлөм боюнча орточолонгон эквиваленттүү чыңалуунун өзгөрүүлөрү %1 ден төмөн калган. Ошондуктан бардык геометриялык салыштырууларда 594.301 элемент деңгээлиндеги тор стратегиясы колдонулган.
Модель тажрыйбада кантип ырасталган?
Агым модели чыныгы PEM электролизёр түзүлүшүндө аноддук PTL боюнча өлчөнгөн басым төмөндөшү менен сыналган. 80 °C жана чөйрөнүн басымында жүргүзүлгөн басым төмөндөө тажрыйбасында анодго 18 ml/мүн суу берилген. Кош жантайма түзүлүш үчүн тажрыйба 26,57 Pa, симуляция 25,98 Pa; тик түзүлүш үчүн тажрыйба 24,43 Pa, симуляция 23,90 Pa берген. Булак эки четтөө тең %5 тен төмөн экенин билдирип, агым моделин кабыл алынарлык деңгээлде ырастайт.
| Түзүлүш | Тажрыйба (Pa) | Симуляция (Pa) |
|---|---|---|
| Симметриялуу кош жантайма | 26,57 | 25,98 |
| Тик | 24,43 | 23,90 |
Көбүкчөлөрдүн кыймылы ошондой эле 80 °C, чөйрөнүн басымы жана 50 ml/мүн аноддук суу чыгымында 2.000 fps жогорку ылдамдыктагы камера менен тартылган.
Түзүлүш миллиметр масштабында болгондуктан, түз механикалык тажрыйба жүргүзүлгөн эмес. Авторлор тензодатчикти жайгаштырууну, жүктөөнүн тактыгын жана чектик шарттарды көзөмөлдөөнү негизги тажрыйбалык кыйынчылыктар катары белгилешет. Ошондуктан механикалык модель эки тегерек тешиги бар пластина үчүн аналитикалык чыңалуу топтолушунун тенденциялары менен салыштырылган. Демек, механикалык ырастоонун далил деңгээли агымды ырастоодон төмөн.
Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары
Эмне үчүн көбүкчөлөр кээде көзөнөктүн киришинен кайра чыгат?
Изилдөөнүн жөнөкөйлөштүрүлгөн күч моделине ылайык, көзөнөктөгү чоң көбүкчөгө негизинен суу агымынын сүйрөө күчү жана канал ичиндеги басым градиенти таасир этет. Модель көбүкчөнүн салмагын, көтөрүүчү күчтү, деталдуу чектик катмарларды жана көбүкчөлөрдүн туура эмес формаларын эске албай, көбүкчөнү шар түрүндө кабыл алат.
Эки жантайма тешиктин туташуу аймагы көбүкчөдөн тар болсо, көбүкчө бул тар жерден өтө албайт. Көзөнөк каналындагы басым өскөндө басым градиенти суунун сүйрөө күчүнөн ашып, көбүкчөнү көзөнөктүн киришине кайра түртүшү мүмкүн.
Жантайуу бурчу көбүкчөлөрдү чыгарууга кандай таасир этет?
\(\beta=14,43\%\) шартында 30° жана 45° геометриялар салыштырылганда, 30° түзүлүш негизги агымды жумшагыраак багыттайт, бирок көзөнөк ичиндеги ташуу жолу узун. 45° түзүлүш күчтүүрөөк куюндарды түзсө да, жол кыскарып, көбүкчөлөрдү чыгышка багыттоо күчөйт. Натыйжада чоң көбүкчөлөрдүн көзөнөк чыгышынан чыгарылуу үлүшү болжол менен %52 ден %77 ге жогорулаган.
| Геометрия | Көзөнөк киришинен чыккан | Көзөнөк чыгышынан чыккан | Чыгыш тараптын үлүшү |
|---|---|---|---|
| \(\theta=30°,\beta=14,43\%\) | 68 | 74 | ≈%52 |
| \(\theta=45°,\beta=14,43\%\) | 25 | 83 | ≈%77 |
30° түзүлүштө чоң көбүкчөнүн кириштен чыгуу убактысы болжол менен 2 ms болсо, 45° түзүлүштө күчтүү куюндан улам болжол менен 150 ms ге жеткен. Бул алгач 45° начарыраак деген таасир калтырышы мүмкүн; бирок ошол эле түзүлүш кыскараак каналдын эсебинен чоң көбүкчөлөрдүн пайда болушун азайтып, жалпысынан чыгыш багытындагы чыгарууну кыйла көбөйткөн.
Гидравликалык талаа
Тик көзөнөктөрдө жабык айланма куюндар, көзөнөк түбүндөгү төмөн ылдамдык жана токтоп калуу аймактары пайда болгон. Кош жантайма көзөнөктөрдө дубалдар негизги агымды канал боюнча багыттап, суюктуктун катализатор катмарынын жанына жетишин камсыз кылган.
\(\theta\) 30° дан 75° га көбөйтүлгөндө көзөнөктүн кириш четиндеги мүнөздүү ылдамдык тиешелүүлүгүнө жараша болжол менен 0,30; 0,21; 0,21 жана 0,20 m/s деп берилген. Кичине бурч суунун негизги агымдан жумшагыраак бөлүнүшүнө мүмкүндүк берет.
\(\beta\) өскөн сайын эки жантайма каналдын туташуу аянты кеңейип, каршылык азайып, жогорку ылдамдыктагы агым аймагы чоңойгон.
| \(\theta\) | \(\beta\) | Кош жантайма (Pa) | Тик (Pa) | Айырма (Pa) |
|---|---|---|---|---|
| 30° | 14,43% | 43,59 | 40,17 | 3,42 |
| 45° | 14,43% | 32,06 | 30,17 | 1,90 |
| 60° | 14,43% | 24,60 | 23,48 | 1,13 |
| 75° | 14,43% | 19,13 | 18,43 | 0,70 |
| 30° | 39,10% | 40,30 | 37,67 | 2,63 |
| 30° | 68,50% | 35,91 | 35,40 | 0,51 |
| 30° | 100,00% | 33,01 | 32,35 | 0,66 |
Кош жантайма түзүлүштөрдөгү абсолюттук басым төмөндөшү тиешелүү тик моделдерден бир аз жогору. Анын ордуна көзөнөк ичиндеги суунун жаңыланышы жана көбүкчөлөрдүн чыгарылышы жакшырат. \(\theta\) же \(\beta\) өскөн сайын басым төмөндөшүндөгү бул айырма кичирейет.
Кош жантайма көзөнөк жылуулук берүүнү кантип жакшыртат?
Тик көзөнөктүн ичинде ылдамдык нөлгө жакындаган аймактар жогорку температуралуу аймактар менен дал келет. Бул токтоп калуудан улам жылуулуктун топтолушун көрсөтөт. Кош жантайма геометрияда суюктук негизги каналдан CL тарапка, андан кайра негизги агымга өтүп, үзгүлтүксүз конвекциялык муздатуу жолун түзөт.
PDFнин 19. жана 33. беттериндеги температура карталарында кош жантайма көзөнөк аймактары кеңирээк көк/төмөн температуралуу аянттарды көрсөтөт. Жылуулук агымынын векторлору жантайма дубал боюнча багытталат, ал эми тик көзөнөктө катуу заттын ичиндеги жылуулук өткөрүү үстөм болуп, көзөнөк ичиндеги конвекциялык салым чектелүүрөөк.
Жантайуу бурчу жана жергиликтүү температура
\(\beta=14,43\%\) туруктуу кезде 45° дан 60° га өтүү көзөнөк аймагында суюктуктун CLге жетүү аралыгын кыскартып, жергиликтүү муздатууну жакшырткан. Бирок 60° дан 75° га өтүүдө негизги агым менен дубалдын ортосундагы кескинирээк бурч күчтүү кайра айланууну жаратып, көзөнөктүн кириш четиндеги жылуулук берүүнү начарлаткан.
90° тик моделде бул көйгөй эң айкын болуп, көзөнөк четинин айланасында жергиликтүү жогорку температуралар пайда болгон. Демек, \(\theta\) боюнча жылуулук көрсөткүчтөрү монотондуу «канчалык жогору болсо, ошончолук жакшы» жүрүм-турумун көрсөтпөйт.
Кабатташуу катышы жана жергиликтүү температура
\(\theta=30°\) туруктуу кезде \(\beta=14,43\%\) көзөнөк четиндеги жана көзөнөк аймагындагы эң жогорку жергиликтүү температуралардын айрымдарын жараткан. 39,10% жана 68,50% маанилери туташуу аянтын кеңейтип, каршылыкты азайтып, муздатууну күчөткөн.
\(\beta=100\%\) болгондо эки канал толук биригип, ортодогу тар «моюнча» геометриясы жоголгон. Бул абал каптал агымдын бузулушун азайтып, айрым жергиликтүү аймактарда 39,10% жана 68,50% сыяктуу жакшы муздатууну камсыз кыла алган эмес.
Жылуулук агымынын көрсөткүчтөрү
| \(\theta\) | \(\beta\) | \(q_{ave}\) W/m² | \(q_{max}\) W/m² | \(\phi\) | \(\psi\) |
|---|---|---|---|---|---|
| 30° | 14,43% | 95,67 | 713,93 | 6,46 | 36,72% |
| 45° | 14,43% | 95,16 | 588,32 | 5,18 | 36,62% |
| 60° | 14,43% | 99,75 | 590,64 | 4,92 | 37,41% |
| 75° | 14,43% | 101,19 | 582,77 | 4,76 | 37,81% |
| 30° | 39,10% | 110,20 | 683,83 | 5,21 | 43,05% |
| 30° | 68,50% | 119,07 | 686,90 | 4,77 | 47,90% |
| 30° | 100,00% | 124,35 | 696,53 | 4,60 | 47,41% |
Мында:
\[ \phi= \frac{q_{max}-q_{ave}}{q_{ave}} \tag{16} \]
болгондуктан, төмөнүрөөк \(\phi\) жылуулук агымынын бир калыптуураак бөлүштүрүлүшүн билдирет.
Жогорку жылуулук агымдуу аянттын пайызы:
\[ \psi= \frac{S-S_{q,ave}}{S}\times100\% \tag{17} \]
аркылуу аныкталган.
\(\theta=30°\rightarrow75°\) өзгөрүүсүндө \(\phi\) 6,46 дан 4,76 га төмөндөп, булак бир калыптуулуктун болжол менен %26 жакшырышын билдирген. \(\beta=14,43\%\rightarrow100\%\) өзгөрүүсүндө \(\phi\) 6,46 дан 4,60 ка түшүп, \(\psi\) %36,72 ден %47,41 ге өскөн.
Жакшыраак муздатуу механикалык бекемдикке кандай таасир этет?
Жантайма канал геометриясы механикалык жактан эки карама-каршы таасир жаратат. Геометриялык үзгүлтүк жана татаал жүк жолу көзөнөк четинин айланасында жергиликтүү чыңалуу топтолушун күчөтүшү мүмкүн. Бирок күчтүүрөөк конвекциялык муздатуу температура айырмасын жана жылуулук кеңейишин азайтат. Натыйжада айрым кош жантайма түзүлүштөрдө чоку чыңалуу жогору болсо да, көлөмдүк/орточо механикалык жүк тик эталондон төмөн болушу мүмкүн.
\(\beta\) 14,43% тен 100% ке өскөн сайын туташуу аянтынын кеңейиши муздатууну күчөтүп, орточо эквиваленттүү чыңалуу жалпысынан төмөндөгөн. \(\theta=30°,\beta=100\%\) учурда эки көзөнөк толук кабатташып, эллипстик тешикке айланган; геометриянын кескин өзгөрүшү азайып, чыңалуу топтолушу да, орточо эквиваленттүү чыңалуу да тик тегерек көзөнөктөн төмөн болгон.
Бардык кош жантайма моделдердин максималдуу жылышы тиешелүү тик түзүлүштөрдөн төмөн. Нормалдаштырылган натыйжалар болжол менен 0,97 ден 0,87 ге чейинки маанилерди көрсөтөт. Булак муну азыраак жылуулук кеңейиши, туруктуураак CL–PTL тийишүү басымы жана узак мөөнөттүү чарчоо жагынан оң белги катары чечмелейт. Бирок узак мөөнөттүү чарчоо өмүрү бул изилдөөдө чыныгы циклдик тажрыйба менен өлчөнгөн эмес.
Изилдөө колдогон жана колдобогон жыйынтыктар
| Булак колдогон | Булак далилдебеген |
|---|---|
| Кош жантайма көзөнөктөр багытталган конвекция жаратат. | Бир \(\theta,\beta\) айкалышы бардык PEMWE шарттарында универсалдуу оптимум болушу. |
| 45° түзүлүш 30° га салыштырмалуу чоң көбүкчөлөрдү чыгышка көбүрөөк багыттаган. | Модель толук эки фазалуу электрохимиялык уячанын иштөөсүн чечиши. |
| Кош жантайма каналдар тик көзөнөктөрдөн жогорураак орточо дубал жылуулук агымын жараткан. | Чыныгы уячалар топтомунун узак мөөнөттүү иштөө өмүрү көбөйтүлүшү. |
| Тийиштүү \(\theta\) жана \(\beta\) жылуулук агымынын бир калыптуулугун жакшырткан. | Мембрананын чарчоосу тажрыйба аркылуу азайтылышы. |
| Агымдагы басым төмөндөшү тажрыйба менен %5 чегинде ырасталган. | Механикалык модель түз салыштырмалуу деформация/деформация тажрыйбасы менен ырасталышы. |
| Бардык кош жантайма моделдерде максималдуу жылыш тиешелүү тик моделден төмөн эсептелген. | Бул геометриянын сериялык өндүрүшкө жарактуулугу же экономикалык артыкчылыгы көрсөтүлүшү. |
Ошондуктан изилдөөнүн эң күчтүү жыйынтыгы «кош жантайма тешик сөзсүз эң жакшы PTL» деген ой эмес, PTL микрогеометриясы агым, көбүкчө, жылуулук жана механикалык талааларды бир убакта өзгөртөрү жана долбоор бул талааларды бирге эске алуу менен түзүлүшү керектигинин сандык жана жарым-жартылай тажрыйбалык түрдө көрсөтүлүшү болуп саналат.
Булак жана Ыкма боюнча Эскертүү
Түпнуска изилдөө: Thermal-hydraulic-mechanical coupling analysis of porous transport layer with symmetrical double-inclined pores: balancing transport, heat transfer and mechanical properties
Авторлор: Zongqi Liu; Ximing Wang; Jingjie Ren; Siqi Yang; Weicheng Sun; Yubin Mu; Guiqiang Deng; Mingshu Bi.
Байланыш үчүн жооптуу автор: Jingjie Ren.
Жүктөлгөн булактын абалы: Илимий рецензиядан өтө элек SSRN препринти.
SSRN идентификатору боюнча эскертүү: Жүктөлгөн PDFнин төмөнкү маалыматында abstract=6899787 көрүнөт, ал эми SSRNнин учурдагы аталыш жазуусунда 6899786 көрсөтүлгөн. Бул айырма булак жазууларынын ортосундагы дал келбестик катары сакталган.
Журналдын учурдагы жазуусу: International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 271, Part 2, Article 129420, 15 December 2026.
Журнал DOIси: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2026.129420.
Негизги ыкма: COMSOL Multiphysics 6.3 менен өз ара байланышкан изотермалык эмес агым, катуу зат–суюктуктун биргелешкен жылуулук берүүсү, Жоуль ысышы, жылуулук кеңейиши жана механикалык чыңалуу анализи.
Тажрыйбалык ырастоо: PEM суу электролизёрүндө басым төмөндөө сыноосу жана көбүкчөлөрдү жогорку ылдамдыкта тартуу. Механикалык натыйжалар түз тажрыйбалык деформация өлчөөсү менен ырасталган эмес.
Негизги материалдар: Сандык моделде катуу материал — 316L дат баспас болот, агуучу чөйрө — суу.
Иштөө шарты: Моделдин кириш/эталондук температурасы 353,15 K, тышкы чөйрө 358,15 K; 2 A cm⁻² Жоуль жылуулугу эквиваленти; суунун кириш ылдамдыгы 0,3 m s⁻¹.
Каржылоо: Science and Technology Projects of Liaoning, Grant 2023JH2/101700281.
Маалыматтардын жеткиликтүүлүгү: Булак маалыматтар суроо-талап боюнча берилерин билдирет.
Кызыкчылыктардын кагылышуусу/патент: Jingjie Ren, Zongqi Liu, Weicheng Sun жана Mingshu Bi симметриялуу кош жантайма PTL көзөнөк түзүлүшүнө байланыштуу патенттик өтүнмөлөрдү билдиришкен. Кытайдын CN121407115A патенттик өтүнмөсү Dalian University of Technology тарабынан берилген.
Негизги ырастоо чеги: Агымдагы басым төмөндөшү түз тажрыйба менен ырасталган. Жылуулук талаасы адабиятта күтүлгөн тенденциялар менен салыштырылган. Механикалык талаа түз тажрыйбанын ордуна аналитикалык чыңалуу топтолуу тенденциялары менен сыналган.
Физикалык моделдин чеги: Негизги COMSOL модели кысылбаган ламинардуу суу агымы жана өз ара байланышкан жылуулук/механикалык чечимден турат. Көбүкчөлөрдүн жүрүм-туруму өзүнчө жогорку ылдамдыктагы тажрыйба жана жөнөкөйлөштүрүлгөн күч модели аркылуу каралган; изилдөө газ–суюктук чегин толук, убакытка көз каранды чечүүгө негизделген кеңири эки фазалуу CFD моделин сунуштабайт.
Өндүрүш чеги: Изилдөө түзүлүштүн көзөнөктүү ташуу электроддорунда колдонуу мүмкүнчүлүгүн көрсөтөт; узак мөөнөттүү уячалар топтомунун сыноосу, сериялык өндүрүштөгү жол берилген четтөөлөр, чыгым, коррозия жана чыныгы иштөө өмүрү кеңири ырасталган эмес.
Сүрөттү кайра тартуу боюнча эскертүү: Verianla үчүн эң күчтүү оригиналдуу композиция: солдо тик көзөнөктөгү куюн + көбүкчөнүн кармалышы + ысык чекит, ортодо симметриялуу кош жантайма V-каналда багытталган суу/көбүкчө агымы, оңдо төмөн температура жана азайган деформация; төмөнкү тилкеде \(\theta\), \(\beta\), %52→%77 көбүкчө чыгаруу жана жылуулук агымынын бир калыптуулугунун %26 жакшырышы болот.
Пикир калтырыңыз
E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген