一种电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置及方法，其中实验验证装置包括容器、搅拌单元、电解槽和流体输送单元；所述容器用于存放混合有示踪粒子的流体；所述搅拌单元设在所述容器的下方或所述容器内部，用于将所述示踪粒子在所述流体中搅拌混匀；所述电解槽包括相对设置的第一入口和第一出口，所述电解槽为透明电解槽；所述第一出口连通所述容器的入口；所述流体输送单元的第二入口连通所述混合有示踪粒子的流体，所述流体输送单元的第二出口连通所述第一入口。本发明专利技术所述电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置，结构简单，采用示踪粒子的方法，可根据示踪粒子平均流入至流出电解槽的时间来验证模拟计算的准确性。确性。确性。

【技术实现步骤摘要】
一种电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置及方法


[0001]本专利技术属于电解制氢
，尤其涉及一种电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置及方法。

技术介绍

[0002]目前，电解水制氢是生产绿氢的重要方式。其中，碱液流动对电解制氢过程效率有重要影响。电解槽内流体流动越均一，即同一水平截面上碱液流速差异越小，则有利于产物(氢气/氧气)的排出和电解产热的及时移除，有利于提高电解制氢效率，降低电解能耗。因此，如何对电解槽小室内的几何结构进行设计优化，提高碱液流动均一性，对高效、低能耗电解槽的研制开发有重要意义。目前，随着计算机技术的发展，计算流体力学(CFD)技术应运而生。通过CFD技术，可以对电解槽内流动进行仿真模拟，可定性、定量分析电解槽内流体流动的流速及分布现象，进而对电解槽内结构进行相应的改进优化。
[0003]通过CFD技术，可在前期筛选不同类型的电解槽几何结构，计算得到每种结构下的流动分布数据，进而对电解槽进行有针对性的优化设计。但是，计算机仿真模拟本质上是求解流动过程的控制方程，其方程和边界条件有时会做相应的简化，另外数值求解也存在不同程度的误差，因此，CFD模拟仿真计算的结果通常需要与实验数据进行对比研究，以验证其准确性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提出一种电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置，结构简单，采用示踪粒子的方法，可根据示踪粒子平均流入至流出电解槽的时间来验证模拟计算的准确性。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提出一种电解槽流体力学模拟准确性的实验验证方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置，包括：
[0007]容器，所述容器用于存放混合有示踪粒子的流体；
[0008]搅拌单元，所述搅拌单元设在所述容器的下方或所述容器内部，用于将所述示踪粒子在所述流体中搅拌混匀；
[0009]电解槽，所述电解槽包括相对设置的第一入口和第一出口，所述电解槽为透明电解槽；所述第一出口连通所述容器的入口；
[0010]流体输送单元，所述流体输送单元的第二入口连通所述混合有示踪粒子的流体，所述流体输送单元的第二出口连通所述第一入口。
[0011]本专利技术实施例的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置，结构简单，采用示踪粒子的方法，可根据示踪粒子平均流入至流出电解槽的时间来验证模拟计算的准确性。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述示踪粒子为聚丙烯微球、聚丙乙烯微球、聚乙烯微球中的一种；所述示踪粒子的直径为1
‑
2mm。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述流体为水或碱液；
[0014]所述流体输送单元为蠕动泵；
[0015]当所述搅拌单元设在所述容器下方时，所述容器为烧杯、烧瓶、锥形瓶中的一种，所述搅拌单元为磁力搅拌器；
[0016]当所述搅拌单元设在所述容器内部时，所述容器为反应釜釜体，所述搅拌单元为反应釜的搅拌器。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述电解槽的材质为聚甲基丙烯酸甲酯或玻璃中的一种。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置，还包括拍摄单元、光源和计时器；所述拍摄单元、所述光源和所述计时器均独立设置。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述拍摄单元为相机、具有拍照功能的手机或者具有拍照功能的平板电脑；所述光源为背光光源或激光光源；所述计时器为秒表。
[0020]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种电解槽流体力学模拟准确性的实验验证方法，包括
[0021]将所述示踪粒子混匀在所述流体中，获得示踪流体；
[0022]分别以不同流速将示踪流体自所述第一入口引入所述电解槽，并记录所述不同流速条件下所述示踪粒子从所述第一入口穿越所述电解槽一直到所述第一出口各自所用的第一时间；
[0023]将所述不同流速条件所对应的所述第一时间和流体力学模拟的所述不同流速条件下电解液从所述第一入口穿越所述电解槽一直到所述第一出口各自所用的第二时间进行比较。
[0024]本专利技术实施例的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证方法带来的有益效果与本专利技术实施例的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置基本相同，在此不再赘述。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，所述不同流速的选择范围在1
‑
500ml/min之间。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，所述的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证方法还包括：在分别以不同流速将示踪流体自所述第一入口引入所述电解槽的同时，用所述光源照射所述电解槽。
[0027]在本专利技术的一些实施例中，所述的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证方法，还包括：在分别以不同流速将示踪流体自所述第一入口引入所述电解槽的同时，用所述拍摄单元拍摄所述示踪粒子的位置。
[0028]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0029]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0030]图1是根据本专利技术一个实施例的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置的简单结构示意图。
[0031]图2是实施例1的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证方法中示踪粒子进入电
解槽时间为1s时示踪粒子在实验电解槽和流体力学模拟电解槽中的位置比较图，其中a为示踪粒子在实验电解槽中的位置，b为示踪粒子在流体力学模拟电解槽中的位置。
[0032]图3是实施例1的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证方法中示踪粒子进入电解槽时间为2s时示踪粒子在实验电解槽和流体力学模拟电解槽中的位置比较图，其中c为示踪粒子在实验电解槽中的位置，d为示踪粒子在流体力学模拟电解槽中的位置。
[0033]图4是实施例1的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证方法中示踪粒子进入电解槽时间为3s时示踪粒子在实验电解槽和流体力学模拟电解槽中的位置比较图，其中e为示踪粒子在实验电解槽中的位置，f为示踪粒子在流体力学模拟电解槽中的位置。
[0034]图5是实施例1的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证方法中示踪粒子进入电解槽时间为4s时示踪粒子在实验电解槽和流体力学模拟电解槽中的位置比较图，其中g为示踪粒子在实验电解槽中的位置，h为示踪粒子在流体力学模拟电解槽中的位置。
[0035]图6是实施例1不同流速条件下的示踪粒子从第一入口穿越电解槽一直到第一出口各自所用的第一时间与第二时间的结果比较图。
[0036]附图标记：
[0037]1‑
容器；2
‑
示踪粒子；3
‑
搅拌单元；4
‑
电解槽；401
‑
第一入口；402
‑
第一出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置，其特征在于，包括：容器，所述容器用于存放混合有示踪粒子的流体；搅拌单元，所述搅拌单元设在所述容器的下方或所述容器内部，用于将所述示踪粒子在所述流体中搅拌混匀；电解槽，所述电解槽包括相对设置的第一入口和第一出口，所述电解槽为透明电解槽；所述第一出口连通所述容器的入口；流体输送单元，所述流体输送单元的第二入口连通所述混合有示踪粒子的流体，所述流体输送单元的第二出口连通所述第一入口。2.根据权利要求1所述的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置，其特征在于，所述示踪粒子为聚丙烯微球、聚丙乙烯微球、聚乙烯微球中的一种；所述示踪粒子的直径为1
‑
2mm。3.根据权利要求1所述的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置，其特征在于，所述流体为水或碱液；所述流体输送单元为蠕动泵；当所述搅拌单元设在所述容器下方时，所述容器为烧杯、烧瓶、锥形瓶中的一种，所述搅拌单元为磁力搅拌器；当所述搅拌单元设在所述容器内部时，所述容器为反应釜釜体，所述搅拌单元为反应釜的搅拌器。4.根据权利要求1所述的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置，其特征在于，所述电解槽的材质为聚甲基丙烯酸甲酯或玻璃。5.根据权利要求1所述的电解槽流体力学模拟准确性的实验验证装置，其特征在于，还包括拍摄单元、光源和计时器；所述拍摄单元、所述光源和所述计时器均独立设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王韬，王鹏杰，王金意，王凡，刘丽萍，郭海礁，潘龙，吴展，巩玉栋，张畅，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：