Modellierung und Simulation von Hochtemperatur ... - JuSER

7.1. STRÖMUNGSVERTEILUNG IM STACK-MANIFOLDTabelle 7.2: Manifold-Geometrie und RandbedingungenGrößeWertZellen-Anzahl 5d in10 mmVerteiler-Manifold (b × h) 10 × 23 mmSammler-Manifold (b × h) 15 × 23 mmReaktantenH 2 / Lufti 0.20 - 0.60 A cm 2λ a/k 1.2 / 8.0T in160 ◦ CRe 10 1 -10 3laminaren Geschwindigkeitsprofil zugeschrieben werden. Hierbei kommt es in Wandnähe,wo sich unmittelbar auch die Randkanäle befinden, Abbildung 7.5, zu einer Geschwindigkeitsreduzierung,welche zur Unterversorgung führt. Dagegen zeigen die Simulationen mithöheren stöchiometrischen Verhältnissen und damit höheren Reynolds-Zahlen eine tendenziellbessere Verteilung auf. Dies konnte beispielsweise im Fall der Luftverteilung beobachtetwerden.7.1.3 LuftverteilungAls zweiter Testfall wurde der Betriebspunkt mit der Stromdichte i=0.60 A cm -2 auf derKathodenseite gewählt. Die gewählte Luftüberschusszahl ist λ = 2.0, um damit einen höherenGesamtmassenstrom zu erzielen und dennoch im laminaren Bereich zu bleiben. Fürdie Darstellung der Strömungsverteilung wurden die gleichen Flächen an den 50 Verteilerkanälengewählt wie im anderen Testfall mit Wasserstoff. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7.4dargestellt.Auch in diesem Fall ist eine ungleichmäßige Verteilung an der oberen und unteren Kanalreihezu beobachten. Die Abweichung wird offensichtlich mit steigendem Massenstromkleiner, was sich durch das Ändern des Geschwindigkeitsprofils wegen des Diffusors erklärenlässt. Auch hier wurde eine im Durchschnitt gleichmäßige Strömungsverteilung in dieZellen vorausgesagt.Aus den vorgenommenen Untersuchungen lässt sich schließen, dass das Manifold-Designdes experimentellen Stacks für eine gleichmäßige Verteilung in die einzelnen Zellen ausreichendist. Dies erlaubt bei der Stacksimulation die Annahme einer gleichmäßigen Ver-83