중공사형 막 가습기는 수분 투과 특성 성능이 우수하고 크기가 작아 수소 연료 전지 자동차의 공기극 가습용으로 사용되고 있다. 막의 수분 투과 특성은 중공사형 막 가습기의 중요한 특성으로, 주요영향 인자에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 막 가습기의 성능에 영향을 미치는 다양한 인자와 수분 투과율 사이의 상관관계를 확인하기 위한 전산 해석을 수행하였다. 중공사형 막 가습기는 원통중공관형 물질교환기의 형상을 선정하였으며, 3차원 대칭 구조 격자를 이용하였다. 입구 온도 조건과 가습조건, 양 단의 유량 조건을 변경하면서 전산해석을 진행하였고, 또 평행류와 대향류 유동 배열에 대한 특성도 확인하였다. 그 결과, 대향류 유동이 물질 전달에 유리하며, 습공기의 온도 및 유량이 건공기보다 높을 경우 수분 투과 효율이 향상되는 것을 확인하였다. 또한, 유동 방향, 유량, 온도 조건 중에 온도 조건이 가장 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.
중공사형 막 가습기는 수분 투과 특성 성능이 우수하고 크기가 작아 수소 연료 전지 자동차의 공기극 가습용으로 사용되고 있다. 막의 수분 투과 특성은 중공사형 막 가습기의 중요한 특성으로, 주요영향 인자에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 막 가습기의 성능에 영향을 미치는 다양한 인자와 수분 투과율 사이의 상관관계를 확인하기 위한 전산 해석을 수행하였다. 중공사형 막 가습기는 원통중공관형 물질교환기의 형상을 선정하였으며, 3차원 대칭 구조 격자를 이용하였다. 입구 온도 조건과 가습조건, 양 단의 유량 조건을 변경하면서 전산해석을 진행하였고, 또 평행류와 대향류 유동 배열에 대한 특성도 확인하였다. 그 결과, 대향류 유동이 물질 전달에 유리하며, 습공기의 온도 및 유량이 건공기보다 높을 경우 수분 투과 효율이 향상되는 것을 확인하였다. 또한, 유동 방향, 유량, 온도 조건 중에 온도 조건이 가장 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.
The hollow fiber membrane humidifier has excellent moisture permeability characteristics and is small in size, and is used for air electrode humidification of a hydrogen fuel cell vehicle. Moisture permeability of membranes is an important characteristic of hollow fiber membrane humidifiers. In this...
The hollow fiber membrane humidifier has excellent moisture permeability characteristics and is small in size, and is used for air electrode humidification of a hydrogen fuel cell vehicle. Moisture permeability of membranes is an important characteristic of hollow fiber membrane humidifiers. In this study, numerical analysis was performed to confirm the correlation between various factors affecting performance of membrane humidifier and water permeability. In the hollow fiber membrane humidifier, the shell and tube material exchanger was selected and a 3-dimensional symmetric structure grating was used. Computational analysis was performed while changing the inlet temperature, humidification condition, and flow rate condition of both ends. Also, characteristics of parallel flow and counter flow arrangement were confirmed. As a result, it was confirmed that the counter flow is advantageous for mass transfer and the water permeation efficiency is improved when the temperature and the flow rate of the humidifier are higher than the dry air. Also, it was confirmed that the temperature condition had the greatest influence on flow direction, flow rate and temperature condition.
The hollow fiber membrane humidifier has excellent moisture permeability characteristics and is small in size, and is used for air electrode humidification of a hydrogen fuel cell vehicle. Moisture permeability of membranes is an important characteristic of hollow fiber membrane humidifiers. In this study, numerical analysis was performed to confirm the correlation between various factors affecting performance of membrane humidifier and water permeability. In the hollow fiber membrane humidifier, the shell and tube material exchanger was selected and a 3-dimensional symmetric structure grating was used. Computational analysis was performed while changing the inlet temperature, humidification condition, and flow rate condition of both ends. Also, characteristics of parallel flow and counter flow arrangement were confirmed. As a result, it was confirmed that the counter flow is advantageous for mass transfer and the water permeation efficiency is improved when the temperature and the flow rate of the humidifier are higher than the dry air. Also, it was confirmed that the temperature condition had the greatest influence on flow direction, flow rate and temperature condition.
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