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2017-01-16 by:CAE仿真在线 来源:互联网
基于MATLAB/SIMULINK车载吸附储氢系统的集总参数模型
本案例在热力学定律的基础上,使用修正的Dubinin-Astakhov(D-A)吸附等温线模型,基于MATLAB/SIMULINK平台建立了车载低温吸附储氢系统的集总参数模型。
1. 理论
1-1.吸附
流体与多孔材料接触时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄作用,这种现象称为吸附。目前常见的吸附等温线模型主要有 Langmuir 方程、 Virial 方程、Freundlich 方程、Herry 定律和 D-A方程等。根据其修正的 D-A 等温线模型,单位质量活性炭AX-21的绝对吸附量可用以下公式表达:
1-2.吸附热模型
吸附热反映了吸附剂在吸附气体过程中的热效应,由于吸附过程中,气体分子向固体吸附剂表面移动,其分子运动速度会降低,从而释放出热量。基于修正的D-A模型可得到了变化吸附热公式:
1-3.基于NIST/REFPROP实际气体状态方程
理想气体状态方程是描述理想气体的压强、体积、温度和物质的量间关系的状态方程。而对于实际气体,可采用基于NIST/REFPROP实际气体状态方程计算储氢罐内气体的压力:
1-4.吸附储氢系统的质量平衡
低温吸附储氢系统储氢过程由充气、放气和休眠这三个阶段组成,三个阶段中氢气总质量平衡公式如下:
1-5.吸附储氢系统的能量平衡
吸附储氢系统储氢过程内能变化如下:
2.仿真模型
基于Matlab/Simulink,建立吸附储氢系统集总参数模型,并应用于储氢过程的仿真。仿真模型如图1所示,能量平衡子模型如图 2所示。仿真模型由六大子模块组成,分别是初始质量子模块、质量平衡子模块、压力系统子模块、能量平衡子模块、吸附/解附平衡子模块和活性炭床温度子模块,均源于上述公式。
图 1 车载储氢系统仿真模型
图 2 能量平衡子模型
3.仿真结果
实验储氢压力与仿真结果,实验储氢温度与仿真结果对比依次为:
本次案例,概述了车载吸附储氢系统的理论,并基于MATLAB/SIMULINK平台,建立出吸附储氢系统的仿真模型。如有相关SIMULINK建模需求用户,可进一步与我联系。
原文出处【技术邻】
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