70MPa车载储氢气瓶供氢系统及快充过程研究

发布时间：2022-01-12 05:58

　　氢燃料电池汽车是如今新能源世界格局的必然选择,车载储氢气瓶是氢燃料电池汽车的重要构件之一。为普及、推广氢燃料电池汽车的使用,需要大量建设加氢站,从而保证氢燃料电池汽车的驾驶里程。当加氢站中高压储氢罐向车载储氢气瓶供给氢气时,车载储氢气瓶需在3分钟内压力达到70MPa,在短时间内气瓶内压力升高、氢气压缩等因素将导致车载储氢气瓶内氢气温度明显的升高,过高的温度会对车载储氢气瓶的安全造成威胁。同时,车载储氢气瓶内会产生超声速现象等相关问题。基于此,本文主要研究内容如下:（1）依据GB 50516-2010和SAE J2601-201407提出一套完整、新型、具体的70 MPa车载储氢气瓶的供氢系统。本文所提出的70 MPa车载储氢气瓶的供氢系统由三级压缩子系统A、B、C,真空泵、车载储氢气瓶、储水罐及备用高压储罐组成。每个压缩子系统都由压缩机、冷却器、高压分离器和高压储氢罐组成,其中压缩机使用离子液压缩机,冷却器使用HYPER涡流管,高压分离器使用热高压分离器。（2）分析压缩子系统C中的第三级高压储氢罐向车载储氢气瓶供氢过程。用Aspen Plus和Aspen HYSYS分别对车载储氢气瓶供... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 燃料电池汽车
        1.2.1 燃料电池汽车简介
        1.2.2 燃料电池汽车工作原理
        1.2.3 燃料电池汽车分类
        1.2.4 燃料电池汽车发展概况
    1.3 车载储氢气瓶快速充氢过程研究现状
        1.3.1 车载储氢气瓶发展概况
        1.3.2 车载储氢气瓶快速充氢过程研究现状
    1.4 车载储氢气瓶供氢系统研究现状
        1.4.1 加氢站的发展概况
        1.4.2 车载储氢气瓶供氢系统研究现状
    1.5 本文研究意义及研究内容
2 70 MPa车载储氢气瓶的供氢系统
    2.1 供氢系统概念规划
        2.1.1 氢源
        2.1.2 氢气压缩装置
        2.1.3 氢气储存装置
        2.1.4 氢气灌装装置
    2.2 供氢系统流程
    2.3 供氢系统理论分析
        2.3.1 气体状态方程
        2.3.2 高压储氢罐充氢过程理论分析
    2.4 供氢系统主要设备
        2.4.1 离子液压缩机
        2.4.2 冷却器
        2.4.3 高压水分离器
        2.4.4 高压储气罐
    2.5 本章小结
3 70 MPa车载储氢气瓶供氢系统的数值模拟
    3.1 Aspen Plus和 Aspen HYSYS简介
        3.1.1 化工过程模拟简介
        3.1.2 Aspen Plus简介
        3.1.3 Aspen HYSYS简介
    3.2 Aspen Plus模拟
        3.2.1 物性方法与物性参数
        3.2.2 工艺流程图
        3.2.3 结果分析
    3.3 Aspen HYSYS模拟
        3.3.1 物性方法
        3.3.2 工艺流程图
        3.3.3 结果分析
    3.4 Aspen Plus和 Aspen HYSYS模拟对比
    3.5 本章小结
4 70 MPa车载储氢气瓶快充过程
    4.1 储氢气瓶简介
        4.1.1 储氢气瓶发展历程
        4.1.2 车载储氢气瓶特性
        4.1.3 车载储氢气瓶的缠绕方式
    4.2 理论分析
        4.2.1 模型简化
        4.2.2 热力学分析
        4.2.3 焦耳——汤姆逊效应(Joule-Thomson)
    4.3 数学模型
        4.3.1 基本假设
        4.3.2 控制方程
    4.4 数值模拟
        4.4.1 几何建模与网格划分
        4.4.2 参数设置
        4.4.3 边界条件
        4.4.4 模型验证
    4.5 结果分析
        4.5.1 压力和温度
        4.5.2 跨音速
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3584235