Hard carbon is now a popular choice for the anode material in sodium-ion batteries. Converting biochar to produce hard carbon is considered carbon neutral and of great interest since it reduces the environmental impacts of biomass waste. This procedure requires high temperatures, and induction heating provides several advantages over other heating methods and is, therefore, widely used. In this thesis, a thermochemical reactor based on the principle of induction heating is designed, and CFD simulations of fluid-thermal coupling are performed. According to the simulation results, the total energy use efficiency of the induction heating reactor is calculated and compared with that of the thermal conduction heating reactor, which is found to be much higher than that of the thermal conduction heating reactor. Furthermore, the temperature of the tube wall of the reactor and the power losses of the inlet and outlet are observed, and design improvements are suggested. Simulation results indicate that adding a layer of protector to the exterior of the workpiece effectively reduces the wall temperature and the effect would be greater as the thickness of the protector increases. Meanwhile, the change in efficiency and energy losses are essentially negligible. / Hårt kol är nu ett populärt val för anodmaterialet i natriumjonbatterier. Att omvandla biokol till att producera hårt kol anses vara kolneutralt och av stort intresse eftersom det minskar miljöpåverkan från biomassaavfall. Denna procedur kräver höga temperaturer och induktionsuppvärmning ger flera fördelar jämfört med andra uppvärmningsmetoder och är därför allmänt använd. I detta examensarbete designas en termokemisk reaktor baserad på principen om induktionsvärme, och CFD-simuleringar av fluid-termisk koppling utförs. Enligt simuleringsresultaten beräknas den totala energianvändningseffektiviteten för induktionsvärmereaktorn och jämförs med den för värmeledningsvärmereaktorn, som visar sig vara mycket högre än den för värmeledningsvärmereaktorn. Vidare observeras temperaturen på reaktorns rörvägg och effektförlusterna i inloppet och utloppet, och designförbättringar föreslås. Simuleringsresultat indikerar att att lägga till ett lager av skydd på utsidan av arbetsstycket effektivt minskar väggtemperaturen och effekten skulle bli större när tjockleken på skyddet ökar. Samtidigt är förändringen i effektivitet och energiförluster i stort sett försumbara.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-322810 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Zhang, Jinghe |
| Publisher | KTH, Kraft- och värmeteknologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2022:544 |
Page generated in 0.003 seconds