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Estudios multifísicos de un intercambiador de calor de aletas en 3D lleno de catalizador de conversión de orto-para-hidrógeno para la licuación de hidrógeno

Autores: Tang, Liangguang; Yamaguchi, Doki; Orellana, Jose; Tian, Wendy

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Estudios multifísicos de un intercambiador de calor de aletas en 3D lleno de catalizador de conversión de orto-para-hidrógeno para la licuación de hidrógeno


Categoría

Energía

Subcategoría

Energías renovables

Palabras clave

Integral
3d
Multifísica
Intercambiador de calor
Licuefacción de hidrógeno
Hidrógeno orto-para

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se desarrolló un modelo multifísico 3D integral para simular un intercambiador de calor de aletas planas diseñado para la licuación de hidrógeno, incorporando un catalizador de conversión de hidrógeno orto-para en el canal de aletas calientes. El modelo abarcó la estructura de aletas serradas en 3D, el flujo turbulento dentro del canal de aletas frías y el flujo poroso a través del canal de aletas calientes catalíticas. El transporte de especies dentro del canal de aletas calientes está acoplado con la cinética de conversión de hidrógeno orto-para, mientras que los mecanismos de transferencia de calor entre los canales de aletas calientes y frías se tienen en cuenta rigurosamente. Además, se emplea una ecuación de estado de última generación para describir con precisión las propiedades termodinámicas del hidrógeno orto y para dentro del modelo. Se variaron sistemáticamente numerosos parámetros operativos, incluyendo la velocidad de espacio horario del gas, la velocidad del gas frío, la cinética de conversión de hidrógeno orto-para y la presión de operación, para identificar las limitaciones cinéticas y de transferencia de calor durante la operación del intercambiador de calor. Los hallazgos revelaron que el parámetro cinético de conversión de hidrógeno orto-para gobierna predominantemente las operaciones que requieren una alta velocidad de espacio horario del gas, particularmente en procesos de licuación de hidrógeno a gran escala. Además, se observó una caída de presión significativa dentro del canal lleno de catalizador; sin embargo, operar a presiones más altas mitiga este problema mientras mejora ligeramente la cinética de conversión de hidrógeno orto-para.

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