CFD study on flow distribution uniformity in fuel distributors having multiple structural bifurcations of flow channels

Liu, Hong; Li, Peiwen; Lew, Jon Van

doi:10.1016/j.ijhydene.2010.06.043

Cited by 140 publications

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“…Table 3 summaries the boundary conditions, and solution parameters used in this study. The present model assumptions are: (1) steady state, (2) ideal gas, (3) single phase, (4) laminar flow, and (5) isotropic solid materials, (6) no gravity affect, similar to other researchers [33,34]. The inlet flow is laminar, due to the low flow rates used in the model, as displayed in Table 4, and thus been used in this study, similar to other researchers [22,35,36].…”

Section: Computational Modelmentioning

confidence: 93%

Representative model and flow characteristics of open pore cellular foam and potential use in proton exchange membrane fuel cells

Carton

Olabi

2015

International Journal of Hydrogen Energy

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Section: Computational Modelmentioning

confidence: 93%

Representative model and flow characteristics of open pore cellular foam and potential use in proton exchange membrane fuel cells

Carton

Olabi

2015

International Journal of Hydrogen Energy

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“…Efforts on this issue include some works that originated from Bejan's constructal theory [31][32][33][34][35][36], as well as studies such as those by Taccani et al [37], which reported that a serpentine flow field yields higher performance compared to a parallel flow field in their experimental tests. Through numerical analysis, Lobato et al [28] also found that serpentine flow channels performed better than the flow field with pin arrays.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effects of geometry/dimensions of gas flow channels and operating conditions on high-temperature PEM fuel cells

Liu

Hartz

et al. 2014

Int J Energy Environ Eng

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In order to accomplish the objective of studying and optimizing the flow channel geometries and dimensions for high-temperature proton-exchange-membrane (PEM) fuel cells (with operating temperatures above 120°C), a mathematical model has been developed in this work. As the major step of the modeling, the average concentrations of gas species in bulk flows as well as in the layers of electrodes are calculated through mass transfer analysis in one-dimensional direction normal to the membrane-electrodes layers. Therefore, the concentration and activation polarizations are simulated with much less computational work compared to a three-dimensional numerical model. The ohmic loss is taken into consideration through analysis of a representative network circuit simulating the electron and proton conduction in the elements of electrodes and electrolyte, respectively. The simulated results for high-temperature PEM fuel cells were compared with experimental results from literature. The results from the simulation and experimental tests showed good agreement, which validated the mathematical model. As the model requires less computational work, it was used to analyze a large number of cases with different gas flow channel dimensions and operating conditions, and optimization to the dimensions of channels and ribs was accomplished.

show abstract

“…Porém, para as simulações ocorre o oposto, a uniformidade de fluxo decresce com o aumento das vazões de entrada. Liu et al (2010) analisam o coeficiente de não-uniformidade para simulações com um distribuidor múltiplo. Nos ensaios computacionais realizados por Liu et al (2010) foi avaliada a uniformidade de fluxo para diferentes geometrias em diferentes valores de Reynolds.…”

Section: Congresso Brasileiro De Engenharia Química Em Iniciação unclassified

“…Liu et al (2010) analisam o coeficiente de não-uniformidade para simulações com um distribuidor múltiplo. Nos ensaios computacionais realizados por Liu et al (2010) foi avaliada a uniformidade de fluxo para diferentes geometrias em diferentes valores de Reynolds. Sendo que das 7 geometrias analisadas 6 apresentaram o aumento do coeficiente de não-uniformidade do fluxo com o aumento de Reynolds, ou seja, a uniformidade de fluxo diminuiu com o aumento da velocidade (Reynolds).…”

Section: Congresso Brasileiro De Engenharia Química Em Iniciação unclassified

Impressão 3d E Simulação Numérica No Design De Distribuidores De Fluxo

Andolphato¹,

Lopes²,

Santana³

et al. 2017

Blucher Chemical Engineering Proceedings

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RESUMO -Microplantas são plantas químicas que utilizam estruturas micrométricas principalmente microrreatores, micromisturadores e microtrocadores de calor. A microplanta envolve o aumento da produção de um determinado produto utilizando várias unidades micrométricas dispostas paralelamente (escalonamento). O escalonamento está relacionado com a distribuição uniforme de fluxo através dos microdispositivos, feita pelo distribuidor de vazão, que realiza a divisão de uma corrente de entrada em várias subcorrentes. Uma má distribuição, causada por designs inadequados, reduz a performance da microplanta. Assim, a fabricação em impressora 3D e a analise computacional permitem o desenvolvimento de uma forma mais rápida e econômica desses distribuidores. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi aplicar impressoras 3D na fabricação de distribuidores de vazão e comparar os resultados obtidos com simulações numéricas. A metodologia foi dividida em design do distribuidor, fabricação da peça, testes experimentais e ensaios computacionais. Foram obtidas as vazões mássicas em cada saída do distribuidor, para os ensaios experimentais e computacionais. Observou-se um perfil qualitativo de distribuição de fluxo próximo entre as metodologias analisadas. Houve aumento da uniformidade de fluxo com o aumento das vazões de teste para os ensaios experimentais. Porém, computacionalmente o comportamento observado foi oposto. Conclui-se que novos designs e condições de contorno devem ser testados. INTRODUÇÃOMicroplantas químicas podem ser entendidas como plantas químicas que utilizam estruturas micrométricas principalmente microrreatores, micromisturadores e microtrocadores de calor (i.e., estruturas com dimensões de dezenas a centenas de micrômetros) (Hasebe, 2004). Um exemplo de microplanta química é apresentada por Billo et al. (2015) para a produção de biodiesel, em que são empregados 14.000 microrreatores a uma taxa de produção de 2,47 L min -1 . A microplanta química envolve o aumento da produção de um determinado produto utilizando várias unidades micrométricas dispostas paralelamente (numbering upescalonamento). O escalonamento está diretamente relacionado com a distribuição uniforme de fluxo através dos microdispositivos em paralelo, feita pelo distribuidor de vazão. A má distribuição é causada por designs inadequados de distribuidores de vazão, os quais reduzem a performance da microplanta. Dessa forma, o distribuidor de vazão pode operar com taxas de fluxos macroscópicas, mas tem o objetivo de manter o desempenho e performance de um único

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CFD study on flow distribution uniformity in fuel distributors having multiple structural bifurcations of flow channels

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Representative model and flow characteristics of open pore cellular foam and potential use in proton exchange membrane fuel cells

Representative model and flow characteristics of open pore cellular foam and potential use in proton exchange membrane fuel cells

Effects of geometry/dimensions of gas flow channels and operating conditions on high-temperature PEM fuel cells

Impressão 3d E Simulação Numérica No Design De Distribuidores De Fluxo

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