Basınçlı hidrojen silindirinin dolum sürecinde başlangıç basıncı ve giriş sıcaklığının son sıcaklığa ve depolanan hidrojen kütlesine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of initial pressure and inlet temperature in the filling process of the compressed hydrogen cylinder on the final temperature and stored hydrogen mass
- Tez No: 814251
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHİTTİN BİLGİLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yapılan bu çalışma tip 3 yüksek basınçlı (350 bar) hidrojen tankına ait hidrojen dolum prosesinde sıcaklık dağılımlarını HAD analizi ile incelenmiştir. Uluslararası standartlarda izin verilen sıcaklık değerleri dikkate alınarak analizler ele alınmaktadır. Ayrıca yapılmış olan çalışma ile hidrojen dolum prosesinde tank başlangıç basıncı ve debinin, tankın ulaştığı son sıcaklığa ve dolum süresine etkisi incelenmiştir. Hesaplamalarda kullanılmak üzere 5 farklı hidrojen debisi ve 4 farklı başlangıç basıncı değerinin birbiri ile kombinasyonlarından 20 farklı durum elde edilmiştir. Elde edilen her durum için izin verilen sıcaklığa uygunluğu değerlendirilmiş olup, uygun olamayan durumlarda dolum yapılacak hidrojene ön soğutma uygulanarak analizler tekrarlanmıştır ve sonuçlar incelenmiştir. Hidrojen giriş sıcaklık değerleri her durum için izin verilen aralığa getirilmiştir. Bu çalışmanın ardından ön soğutmalı ve ön soğutmasız dolum sonuçlarından tank içerisinde depolanan hidrojen kütlesi incelenmiş, ön soğutma ile depolanan kütle arasındaki artış ilişkisi gösterilmiştir. Yapılan bu analizlerde k-epsilon türbülans modeli kullanılmıştır. Yapılan analiz sayısının çok olması ve analiz modelinin simetrik çözüme uygun olması nedeni ile modelleme 2-boyutlu yapılmıştır. Model kurulumundan sonra elde edilen sonuçlar, standartlarda izin verilen sıcaklık değerleri ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen veriler ışığında dolum işleminin izin verilen sıcaklık aralığında yapılması hedeflenmektedir. Çalışmanın sonuçları, hidrojen dolum prosesindeki sıcaklık dağılımlarının önemli bir faktör olduğunu göstermektedir. Hidrojen tankının izin verilen sıcaklık değerlerini aşması, güvenlik risklerini artırabilir ve tankın termal performansını olumsuz etkileyebilir. Ancak, hidrojen giriş sıcaklığının düşürülmesiyle bu risklerin önüne geçilebilir ve tankın güvenliği sağlanabilir. Bu tez, hidrojen dolum işlemlerinde termal yönetimin önemini vurgulayarak, hidrojen depolama sistemlerinin güvenli ve etkin bir şekilde kullanılmasına katkıda bulunmayı hedeflemektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the temperature distributions in the hydrogen filling process of the type 3 high pressure hydrogen tank (350 bar) were examined by CFD analysis. Analyzes are handled by taking into account the temperature values allowed in international standards. In addition, the effect of the tank initial pressure and flow rate on the final temperature reached by the tank and the filling time in the hydrogen filling process was investigated with the study. To be used in the calculations, 20 different situations were obtained by combining 5 different hydrogen flow rates and 4 different initial pressure values with each other. Compliance with the allowable temperature was evaluated for each situation obtained, and in unsuitable cases, pre-cooling was applied to the hydrogen to be filled, and the analyzes were repeated and the results were examined. Hydrogen inlet temperature values are brought to the allowable range for each case. After this study, the hydrogen mass stored in the tank was examined from the filling results with and without pre-cooling, and the increase relationship between the pre-cooling and the stored mass was shown. The k-epsilon turbulence model was used in these analyzes. Since the number of analyzes was high and the analysis model was suitable for the symmetrical solution, the modeling was done in 2 dimensions. The results obtained after the model setup were compared with the temperature values allowed in the standards. In the light of the data obtained, it is aimed to carry out the filling process in the allowable temperature range. The results of the study show that the temperature distributions in the hydrogen filling process are an important factor. Exceeding the allowable temperature of the hydrogen tank can increase safety risks and adversely affect the thermal performance of the tank. However, these risks can be avoided and the safety of the tank can be ensured by lowering the hydrogen inlet temperature. This thesis aims to contribute to the safe and effective use of hydrogen storage systems by emphasizing the importance of thermal management in hydrogen filling processes.
Benzer Tezler
- Yüksek basınçlı alüminyum cidarlı kompozit hidrojen depolama tanklarının hesaplamalı gerilme ve gerinme analizleri ve hidrojen depolama verimlilikleri
High pressure aluminum linered composite hydrogen storage tanks stress and strain analysis and hydrogen storage efficiencies
ORÇUN ERGİNCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Metalurji MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ ATA
- Yüksek basınçlı hidrojen gazı üreten bir sistemin termodinamik modellenmesi ve ekserjetik sürdürülebilirlik analizi
Thermodynamic modelling and exergetic sustainability analysis of a system production high-pressurised-hydrogen gas
SELÇUK İNAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Makine MühendisliğiNiğde ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN MİDİLLİ
- Hidrojen depolama için yüksek basınçlı kapların termal analizi
Thermal analysis of high-pressured vessels for hydrogen storage
BAHRİ CAN AK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİH COŞKUN
- Fracture analysis of materials used in high pressure hydrogen storage tanks
Yüksek basınçlı hidrojen depolama tanklarında kullanılan malzemelerin kırılma analizi
ADEM AVCU
Doktora
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM BOĞA
DR. ÖĞR. ÜYESİ MIRSADEGH SEYEDZAVVAR
- Design and development of the composite hydrogen storage tanks by using stochastic optimization methods
Yüksek basınçlı kompozit hidrojen depolama tanklarının stokastik optimizasyon yöntemleri kullanılarak tasarlanması ve geliştirilmesi
OZAN AYAKDAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT AYDIN