بررسی عددی تاثیر ابعاد هندسی مانع زانویی بر عملکرد مرطوب‌ساز غشایی تخت در کاربرد پیل سوختی غشا پلیمری

مرطوب‌سازی گاز‌های واکنشگر در پیل‌ سوختی غشا پلیمری به دلیل حفظ رطوبت غشا امری حیاتی است. مرطوب‌سازهای غشایی به دلیل عملکرد مناسب، ساختار ساده و عمر بالا، کاربرد گسترده‌ای در مرطوب‌سازی گازهای واکنشگر‌ دارند. در این تحقیق، عملکرد یک مرطوب‌ساز غشایی در حضور موانع متقارن در هر دو کانال به‌صورت عددی، سه بعدی و دایم با نرم‌افزار fluent بررسی شده و عملکرد آن با مرطوب‌ساز ساده مقایسه گردیده است. سپس تاثیر ابعاد هندسی مانع زانویی با درنظرگرفتن پارامترهای نرخ بازیاب آب و دمای نقطه‌ی شبنم در خروجی کانال گاز خشک به‌عنوان معیار‌های سنجش عملکرد بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش دبی گاز خشک، عملکرد مرطوب‌ساز کاهش می‌باید. با نصب مانع دمای گاز خشک خروجی افزایش‌یافته که منتج از افزایش انتقال گرما در مرطوب‌ساز است. در میان متغیر‌ها، طول بال جلو، فواصل بین موانع، ارتفاع مانع، ارتفاع و فاصله‌‌ی مانع ها از سقف و کف کانال‌ها؛ فاصله از سقف و کف بیشترین تاثیر را بر عملکرد مرطوب‌ساز دارد. حداکثر بهبود حاصل شده میان حالات بررسی شده برای نرخ بازیاب و دمای نقطه‌ی شبنم در خروجی کانال گاز خشک به ترتیب 3 درصد و 3/5 درجه سلسیوس بوده است.

numerical investigation of l-shaped obstacle geometrical parameters effects on the planar membrane humidifier performance in the pem fuel cell application

humidification of polymer membrane fuel cell (pemfc) reactant gases is necessary for keeping the membrane humidified. planarmembrane humidifiers are widely used for reactant gas humidification due to their proper performance, simple structure, and long life span. in this study performance of a planar membrane humidifier with symmetrical l-shaped obstacles in both channels is investigated numerically by ansys fluent and its performance is compared with a simple planar humidifier. the effects of geometrical parameters are studied by 3d numerical modeling. accordingly, two parameters of water recovery ratio (wrr) and dew point temperature at the dry channel outlet are considered the main performance criteria. results show performance decreases with the increase of the gasses mass flow rates. dry gas outlet temperature noticeably increases by the l-shaped obstacles insertion which indicates better heat transfer. the effect of four geometrical parameters of the obstacle consisting of obstacle length, height, the distance between the obstacles and the top and bottom of the channels, and their relative distance are investigated. three values areconsidered for each geometrical variable, and the distance between the obstacles and the membrane exhibits more influence on the performance of the humidifier. the geometrical study improves the performance of the obstacles and raises the wrr and the dew point temperature by about 3% and 3.5 degrees, respectively.