Προσομοίωση θερμομονωτικής επάρκειας υλικών αποθήκευσης κρυογονικών καυσίμων
Loading...
Date
2024-07-03
Authors
Γεωργίου, Γεώργιος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) ως καυσίμων είναι ζωτικής
σημασίας στη σύγχρονη εποχή, η δημιουργία ενός βιώσιμου ενεργειακού
συστήματος και η αντιμετώπιση της περιβαλλοντικής ρύπανσης αποτελούν
μείζονα θέματα που χρειάζονται αναγκαίες και δραστικές ενέργειες. Η
εργασία επικεντρώνεται στα χαρακτηριστικά των κρυογονικών καυσίμων
δίνοντας στοιχεία ανάμεσα σε άλλα και για το υγρό υδρογόνο αφού η
ασφαλής χρήση του στο άμεσο μέλλον αποτελεί την πρόκληση της εποχής μας.
Πέρα από τα δίκτυα που θα αναπτύσσονται εντός των πόλεων μία σημαντική
παράμετρος είναι η ασφαλής μεταφορά και η αποθήκευση των κρυογονικών
καυσίμων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία (ΔΕ) θα συζητηθούν τα
πλεονεκτήματα αυτών των καυσίμων, αλλά και οι κίνδυνοι που ενυπάρχουν
κατά τη μεταφορά (ναυσιπλοΐα) και αποθήκευση ενώ θα δοθούν κάποια
δεδομένα για τη σύγκριση αυτών. Στο μεγαλύτερο μέρος της εργασίας
γίνεται προσπάθεια μιας ικανοποιητικής αριθμητικής προσομοίωσης ως προς
την ανθεκτικότητα και τη θερμομονωτική απόδοση του σύνθετου panel
πολυστρωματικού υλικού (sandwich) από το οποίο αποτελείται μια δεξαμενή
μεμβράνης όπως λέγεται. Ο συγκεκριμένος τύπος δεξαμενής αναμένεται στο
άμεσο μέλλον να αποτελέσει την πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη για τη
μεταφορά και την αποθήκευση κρυογονικών καυσίμων.
Πιο συγκεκριμένα η δεξαμενή μεμβράνης αποτελεί το φυσικό μοντέλο της
αριθμητικής προσομοίωσης που διενεργήθηκε μέσω του προγράμματος Ansys
Steady-State Thermal και Ansys Fluent. Η αριθμητική προσομοίωση έχει σαν
στόχο την ανάλυση πάνω στη θερμική μεταφορά που αναπτύσσεται μέσω των
επιφανειών της δεξαμενής με το υγρό καύσιμο. Στα μοντέλα GTT
MarkIII-Flex+ και NO-96 Perlite, η αριθμητική ρύθμιση εφαρμόζεται μόνο
σε οριακές συνθήκες που παραμένουν σταθερές καθ’ όλη τη διάρκεια του
χρόνου. Για την υπολογιστική προσομοίωσης αυτού του μοντέλου μελετήθηκαν
και χρησιμοποιήθηκαν βασικές αρχές της ρευστομηχανικής, της μεταφοράς
θερμότητας και της στατικής ανάλυσης, με τα αποτελέσματα να προσφέρουν
εμπεριστατωμένη κατανόηση και δυνατότητα βελτίωσης της απόδοσης της
δεξαμενής και των
υλικών της.
Στο σημείο αυτό με τον πλέον κατηγορηματικό τρόπο θα πρέπει να
επισημανθεί ότι το αρχικό μοντέλο δεξαμενής που επιλέχθηκε (Mark-III
Flex+) χρησιμοποιήθηκε πρώτα κατά τη Σπουδαστική μου εργασία (ΣΕ) υπό
την επίβλεψη του Επίκουρου Καθηγητή Δρ. Άγγελου Φιλιππάτου. Στο πλαίσιο
της ΔΕ που ακολουθεί έγινε ανάπτυξη του μοντέλου με μια καλύτερη
διακριτοποίηση και την εξαγωγή ακριβέστερων αποτελεσμάτων μετά από
ορθότερη ανάλυση ευαισθησίας του πλέγματος (sensitivity grid analysis)
με τη βοήθεια της πλήρους έκδοσης του Ansys Fluent. Με τον ίδιο τρόπο
γίνεται και σύγκριση των αποτελεσμάτων με το μοντέλο δεξαμενής NO-96
Perlite.
Description
Keywords
Αριθμητική προσομοίωση, Κρυογονικά καύσιμα, Ρευστομηχανική, Μεταφορά θερμότητας, Δεξαμενή μεμβράνης