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2017-01-16 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
基于MATLAB/SIMULINK車載吸附儲氫系統的集總參數模型
本案例在熱力學定律的基礎上,使用修正的Dubinin-Astakhov(D-A)吸附等溫線模型,基于MATLAB/SIMULINK平臺建立了車載低溫吸附儲氫系統的集總參數模型。
1. 理論
1-1.吸附
流體與多孔材料接觸時,流體中某一組分或多個組分在固體表面處產生積蓄作用,這種現象稱為吸附。目前常見的吸附等溫線模型主要有 Langmuir 方程、 Virial 方程、Freundlich 方程、Herry 定律和 D-A方程等。根據其修正的 D-A 等溫線模型,單位質量活性炭AX-21的絕對吸附量可用以下公式表達:
1-2.吸附熱模型
吸附熱反映了吸附劑在吸附氣體過程中的熱效應,由于吸附過程中,氣體分子向固體吸附劑表面移動,其分子運動速度會降低,從而釋放出熱量。基于修正的D-A模型可得到了變化吸附熱公式:
1-3.基于NIST/REFPROP實際氣體狀態方程
理想氣體狀態方程是描述理想氣體的壓強、體積、溫度和物質的量間關系的狀態方程。而對于實際氣體,可采用基于NIST/REFPROP實際氣體狀態方程計算儲氫罐內氣體的壓力:
1-4.吸附儲氫系統的質量平衡
低溫吸附儲氫系統儲氫過程由充氣、放氣和休眠這三個階段組成,三個階段中氫氣總質量平衡公式如下:
1-5.吸附儲氫系統的能量平衡
吸附儲氫系統儲氫過程內能變化如下:
2.仿真模型
基于Matlab/Simulink,建立吸附儲氫系統集總參數模型,并應用于儲氫過程的仿真。仿真模型如圖1所示,能量平衡子模型如圖 2所示。仿真模型由六大子模塊組成,分別是初始質量子模塊、質量平衡子模塊、壓力系統子模塊、能量平衡子模塊、吸附/解附平衡子模塊和活性炭床溫度子模塊,均源于上述公式。
圖 1 車載儲氫系統仿真模型
圖 2 能量平衡子模型
3.仿真結果
實驗儲氫壓力與仿真結果,實驗儲氫溫度與仿真結果對比依次為:
本次案例,概述了車載吸附儲氫系統的理論,并基于MATLAB/SIMULINK平臺,建立出吸附儲氫系統的仿真模型。如有相關SIMULINK建模需求用戶,可進一步與我聯系。
原文出處【技術鄰】
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