Управление температурным режимом - разработка схемы охлаждения однородной пластины

Фон:

Методы охлаждения существующих модулей - это в основном водяное и воздушное охлаждение; среди них воздушное охлаждение занимает большой объем, а охлаждающий эффект не идеален; Одна из основных причин заключается в том, что коэффициент конвективной теплопередачи на поверхности батареи низкий, а площадь теплообмена ограничена площадью поверхности элемента, чтобы воздух мог вовремя отводить тепло батареи, разница температур между элементом и воздухом должна быть достаточно большой, что увеличивает температуру элемента и сокращает срок его службы. Саморазряд довольно неблагоприятен; поэтому мы решили разработать новую конструкцию отвода тепла с воздушным охлаждением, используя технический принцип пластины с равномерной температурой. Этот тип конструкции рассеивания тепла позволяет максимально использовать существующую структуру модуля и объем аккумуляторной батареи, и в то же время улучшает эффект рассеивания тепла элемента и снижает температуру элемента по сравнению с существующим уровнем с воздушным охлаждением. модуль на более низкий уровень.

Краткое введение в принцип и характеристики пластины выравнивания температуры:

Паровая камера представляет собой пластину, окруженную двумя медными пластинами с полостью внутри; внутренняя стенка полости имеет капиллярную структуру и поддерживает медные столбы. При этом происходит вакуумирование полости и ее заполнение некоторым количеством рабочей жидкости. В зоне используется фазовый переход рабочей жидкости из жидкости в газ для поглощения тепла, и после конденсации для выделения тепла на стороне конденсации фаза снова меняется с газа на жидкость, а затем возвращается в зону испарения по капилляру. сила капиллярной структуры. Принцип такой же, как и у тепловой трубки. Преимущество состоит в том, что температура на поверхности всей пластины выравнивания температуры очень однородна, а источник тепла с небольшой площадью и высокой плотностью теплового потока можно замаскировать, уменьшая плотность теплового потока, а затем охлаждая его.

Введение:

Принимая во внимание различные размеры и ограниченное пространство модулей, мы разработали две разные схемы охлаждения для пластины с однородной температурой: вариант 1 схемы охлаждения пластины с однородной температурой.

Каждые две ячейки (6Ah) в модуле имеют общую пластину выравнивания температуры, а верхняя двойная поверхность пластины выравнивания приварена к радиатору. Радиатор имеет специальный воздушный канал и охлаждается воздухом с температурой 25 ℃. Размер пластины выравнивания температуры составляет 60 * 160, а толщина составляет 5 мм (или меньше), чтобы полностью использовать ширину существующего воздуховода между ячейками.

Если предположить, что в модуле 18 батарей, всего 0,39 кВт-ч электроэнергии (см. Проекты JH и GW). Структура дизайна показана на рисунке ниже:

Поле течения и тепловое моделирование:

Чтобы проверить способность рассеивания тепла радиатором, необходимо смоделировать способность рассеивания тепла радиатором. Для моделирования используйте программное обеспечение flotherm 9.3.

Граничные условия моделирования:

1. Предполагая, что скорость входящего воздуха составляет 2 м / с, входное отверстие находится в 100 мм перед радиатором, а выходное отверстие - в 50 мм за радиатором; общий объем воздуха модуля составляет 0,93 м³ / мин (32,78 куб. футов в минуту)

2. При моделировании в установившемся режиме тепловая мощность нижней поверхности радиатора составляет 3,5 Вт; эта мощность представляет собой мощность нагрева элемента 6Ah при разряде 5C, а разряд 5C рассчитывается в соответствии с условиями работы заказчика'

3. Воздуховод не пропускает воздух, весь воздух, поступающий из входа, проходит через радиатор, а затем выходит из выхода, давление на выходе равно 0

4. Независимо от радиационного теплообмена стенка области решения задается адиабатической стенкой.

Начальные условия моделирования:

1. Приточный воздух - это воздух в кабине при постоянной температуре 25 ℃.

2. Начальная температура радиатора составляет 25 ° C (имитация устойчивого состояния).

Настройки модели:

Материал радиатора - Al 6061

Нижняя поверхность радиатора нагревается постоянной мощностью 3,5Вт.

Модель поля течения является турбулентной.