Abstract
درجة حرارة تجميد الهيدروجين السائل أقل بكثير من الغاز الطبيعي، مما يتطلب تكثيفًا أكثر تعقيدًا وعمليات تبريد عميقة، وعمليات تجميد السائل معقدة وتحتاج إلى مساحة كبيرة وتكلفة استثمار عالية. تعد تقنية تكبير السرعة فعالة للتكثيف الغازي وفصله، وتتميز بالعملية المغلقة والتوفير في الطاقة وحماية البيئة والتكلفة المنخفضة. لذا، يقترح إدخال تقنية تكبير السرعة في مجال تجميد الهيدروجين واستكشاف إمكانية تطبيقها. باستخدام خوارزمية SIMPLE ونموذج الحركة الدورانية k-ω في برنامج حساب تدفق السوائل FLUENT، واعتماد نموذج نمو قطرة السائل Gyarmathy، تمت دراسة تدفق الهيدروجين الفوق صوتي وخصائص تكثيفه في ظروف ضغط الدخول المختلفة (1.05 ميجا باسكال و1.10 ميجا باسكال و1.15 ميجا باسكال). أظهرت النتائج أن تمدد الهيدروجين بسرعة عالية يسبب تأثيرات درجات الحرارة المنخفضة ويجعل الهيدروجين يتكثف تلقائيًا، مما يؤدي إلى تشكيل قطرات سائلة بسرعة على مسافات قصيرة، لتأكيد إمكانية تقنية تجميد الهيدروجين الفوق صوتي. يمكن زيادة ضغط الهيدروجين في الطور النقلي لتقليل درجة الحرارة الفائقة وتكثيف الغاز عند دخوله لفوهة Laval، مما يجعل موقع بدء تكثيف الغاز ينتقل إلى الأمام وزيادة قطر القطرات السائلة وارتفاع كفاءة تكثيف فوهة Laval.
Keywords
هيدروجين؛ تجميد؛ فوق صوتي؛ خصائص تكثف؛ فوهة Laval