Experiments and simulations of gas flow through a NiCd battery

Autor: Petersson, Sarah
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Druh dokumentu: Text
Popis: This report describes the thesis work carried out regarding experiments and simulations of the gas flow through a NiCd battery. The objective of the work was to investigate how different geometries of the flip top vent on the battery and the level of porosity of the flame arresting disc impacted the amount of potassium carbonate created at the outlet of the vent. Experimentsand simulations in COMSOL were performed, where the gained gas flows from the experiments were inserted into the COMSOL models. The physics selected for the models were Free and Porous Media Flow and Particle Tracing. The conclusion drawn from the experiment was that the vent that took the longest time before leakage or bubbling was vent G4, after that vent G2, and then vent G0. Vent G2 was the vent type that had the most potassium carbonate created after the experiment, while the other two vent types had approximately the same amount of potassium carbonate created. The results from the simulations with the experiment could indicate that a lower exit velocity, with a higher gauge pressure in the disc and a shorter time for the particles to travel through the vent, leads to a longer time before fizzing or bubble formation and a lower amount of salt created. The geometry inside the vent leads to different velocities of the gas right before the porous disc. The velocities right before the discs were estimated to be more than double in vent G4 than in G0 and G2. The particles, therefore, travel at a higher velocity towards the porous disc. The higher velocity could potentially be why more particles exit vent G4 than the other vents. However, these correlations cannot be fully established since a limited number of vents were used in the experiment and the simulations.
Denna rapport beskriver det examensarbete som utförts avseende experiment och simuleringar av gasflödet genom ett NiCd-batteri. Syftet med detta arbete var att undersöka hur olika geometrier av flip-top-ventilen och nivån av porositet hos den flamskyddande skivan påverkade mängden kaliumkarbonat som skapas vid utloppet av ventilationen. Experimentet och simuleringar genomfördes i COMSOL, där det erhållna gasflödena från experimenten sattes in i COMSOL-modellerna. Fysiken som valdes ut för modellerna var Free and Porous Media Flow och Particle Tracing. Slutsatsen som drogs av experimentet var att den ventil som tog längst tid innan läckage eller bubbelformering var ventil G4, därefter ventil G2 och sedan ventil G0. Den ventiltyp som hade mest kaliumkarbonat skapat efter experimentet var ventil G2, medan de andra två ventiltyperna hade ungefär samma mängd kaliumkarbonat. Resultaten från simuleringarna med experimentet skulle kunna indikera att en lägre utloppshastighet, med ett högre tryck och en kortare tid för partiklarna åka igenom ventilen leder till längre tid innan brus eller bubbelbildning och en mindre mängd salt skapas. Geometrin inuti ventilen leder till olika hastigheter på gasen precis före den porösa skivan. Genom att observera resultaten uppskattades hastigheterna precis innan skivorna vara mer än det dubbla i ventilen G4 än G0 och G2. Detta resulterar i att partiklarna färdas med högre hastighet mot den porösa skivan. Detta kan potentiellt vara anledningen till att så många fler partiklar lämnar ventil G4 jämfört med de andra ventilerna. Dessa korrelationer kan dock inte fastställas utan fler experimentet och simuleringar.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: