Titel: Modellierung und Simulation einer thermochemischen Kältemaschine auf Metallhydridbasis
Sonstige Titel: Modelling and simulation of a thermally driven metal hydride cooling system
Sprache: Deutsch
Autor/Autorin: Sutiono, Antoni
Schlagwörter: Wasserstoff;Wasserstofftechnik;thermochemische Kältemaschine;Metallhydridreaktor;Wärme-Stofftransport;hydrogen;hydrogen technology;heat and mass transfer;thermochemical refrigerator;absorption;desorption;finite element method
Erscheinungsdatum: 2011
Zusammenfassung (deutsch): Für die Auslegung und Optimierung von thermochemischen Kältemaschinen auf Metallhydridbasis ist die Kenntnis von Wärme- und Stofftransport in gekoppelten Metallhydridreaktoren von entscheidender Bedeutung. Diese Arbeit umfasst eine detaillierte zweidimensionale Modellierung und Simulation von gekoppelten Metallhydridreaktoren mit besonderem Hinblick auf deren Einsatz in einer Kältemaschine auf Metallhydridbasis. In einem theoretischen Modell wird ein partielles Differentialgleichungssystem für den Wärme- und Stofftransport in gekoppelten Reaktoren unter Einbeziehung von Absorption und Desorption, der kinetischen Gleichung sowie der Kopplungsbedingungen der Reaktoren verwendet. Für die Lösung des partiellen Differenzialgleichungssystems wird die auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) basierende Simulationssoftware COMSOL Multiphysics® eingesetzt. Darüber hinaus werden zur Validierung der Simulationsergebnisse zusätzlich eigene Versuche an gekoppelten Reaktoren im Labormaßstab auf Basis der Tieftemperaturhydride Ti27,2Zr5,8Mn47V17Fe3 und Ti30,5Zr2,5Mn47,3V15Fe2,7 durchgeführt. Eine gute Übereinstimmung zwischen simulierten und experimentellen Ergebnissen wird nachgewiesen.
Zusammenfassung (englisch): A study on the heat and mass transfer in coupled metal hydride reaction beds is of particular interest in the design and optimization of thermochemical refrigerator on the basis of metal hydrides. The present work examines a comprehensive two-dimensional dynamic heat and mass transfer in coupled metal hydride reaction beds. It is focused on the solution of the governing equations for the transient heat and mass transfer with consideration of the simultaneous absorption and desorption, kinetic rate equation and boundary conditions for coupling. The non linear coupled differential equations of the governing equations are solved numerically by the finite element method with COMSOL Multiphysics®. In order to verify and validate the simulation model coupled reaction beds filled with Ti27,2Zr5,8Mn47V17Fe3 and Ti30,5Zr2,5Mn47,3V15Fe2,7 alloys are experimentally investigated. The results of the numerical simulations show good agreement with the experimental results.
URI: http://tubdok.tub.tuhh.de/handle/11420/1024
URN: urn:nbn:de:gbv:830-tubdok-11178
DOI: 10.15480/882.1022
Institut: Prozess- und Anlagentechnik V-4
Process- and Plant Engineering V-4
Studienbereich: Verfahrenstechnik
Dokumenttyp: Dissertation
Hauptberichter: Hapke, Jobst
Gradverleihende Einrichtung: Technische Universität Hamburg
Enthalten in den Sammlungen:tub.dok

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