Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Μελέτη του συστήματος ψύξης κυψέλης καυσίμου για την κίνηση ηλεκτρικού οχήματος

Vasileiou Chrysostomos-Iasonas

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Η ομάδα TUCERS του Πολυτεχνείου Κρήτης κατασκευάζει και αναπτύσσει πρωτότυπα ηλεκτρικά οχήματα, τα οποία αξιοποιούν την τεχνολογία των κυψελών καυσίμου, λαμβάνοντας μέρος πάνω από δώδεκα φορές σε διαγωνισμούς εξοικονόμησης καυσίμου. Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά το πρωτότυπο όχημα ER2022, το οποίο παρουσιάστηκε και έλαβε μέρος για πρώτη φορά το 2022 στον διαγωνισμό και χρησιμοποιεί μία κυψέλη καυσίμου υδρογόνου τύπου PEM, η οποία μετατρέπει μέσω ηλεκτροχημικής αντίδρασης την ενέργεια του υδρογόνου σε ηλεκτρισμό, για την τροφοδοσία και την κίνησή του οχήματος. Το αντικείμενο που προσεγγίζεται, αφορά την σχεδιομελέτη συστημάτων ψύξης της κυψέλης καυσίμου για την εξαγωγή συμπερασμάτων της ασφαλούς λειτουργίας και αύξησης της απόδοσής της κυψέλης καυσίμου, δεδομένου ότι αυτή σχετίζεται άμεσα με τις θερμοκρασίες λειτουργίας της. Αρχικά πραγματοποιείται μία σύντομη βιβλιογραφική ανασκόπηση-μελέτη των χαρακτηριστικών της κυψέλης καυσίμου εφαρμογής, καθώς και των γεωμετριών εισαγωγής του αέρα οι οποίες χρησιμοποιούνται για την προσέγγιση του ζητήματος. Συγκεκριμένα, με την χρήση του λογισμικού CATIA V5R20, μέσα από την φιλοσοφία του παραμετρικού σχεδιασμού, υλοποιείται σε περιβάλλον CAD ένα κύριο σύστημα εισαγωγής και εξαγωγής του ατμοσφαιρικού αέρα, για την παροχή οξειδωτικού και ψυκτικού μέσου στην κυψέλη, καθώς επίσης προβλέπεται η συναρμολόγηση αυτού στο σύνολο του οχήματος. Κατά τον σχεδιασμό λαμβάνονται υπόψη όλες οι φυσικές και θεωρητικές παράμετροι, καθώς και όλοι οι (ισχυροί) περιορισμοί που προκύπτουν από αυτές και περιορίζουν έντονα την σχεδίαση, μελετώντας τις δυνατότητες στο υφιστάμενο σύστημα του οχήματος. Από το κύριο παραμετρικό μοντέλο υλοποιούνται, σε περιβάλλον CAD, έξι γεωμετρικά μοντέλα, τα οποία διαφέρουν ως προς την τεχνική εισαγωγής και διαχείρισης της ροής, καθώς και οι αντίστοιχοι όγκοι που περιγράφουν τα πεδία ροής που προκύπτουν από αυτά. Τα μοντέλα εισαγωγής του αέρα αξιοποιούν τους τύπους αεραγωγών Scoop και NACA σε συνεργασία με έναν αγωγό τύπου S. H διαχείριση της ροής εξαγωγής, περιορίζεται σε ένα σταθερό γεωμετρικό μοντέλο διαχύτη (Diffuser). Τα μοντέλα που σχεδιάστηκαν ακολούθησαν τα αποτελέσματα προσομοιώσεων διαδοχικά, για την επίτευξη μίας ομοιόμορφης ροής. Για την μελέτη των γεωμετριών, έγινε χρήση του λογισμικού ANSYS 2019R2 CFX, μέσα από την κατασκευή υπολογιστικών πλεγμάτων, ορισμού προβλημάτων και επίλυση αυτών. Τα μοντέλα και οι προσομοιώσεις αυτών, επικεντρώνονται στην μελέτη και προσέγγιση μίας ομοιόμορφης κατανομής ταχυτήτων ροής, η οποία δύναται να επιδρά αντίστοιχα στην απαγωγή θερμότητας από το σώμα της κυψέλης καυσίμου. Συγκεκριμένα, η αξιολόγηση της αποδοτικότητας των μοντέλων στο σύστημα, κρίνεται εκ του αποτελέσματος της κατανομής των ταχυτήτων ροής στην επιφάνεια εισαγωγής της κυψέλης και πως αυτή επιδρά στην απαγωγή της θερμότητας, μέσα από τη παρατήρηση της κατανομή των τοπικών θερμοκρασιών στην επιφάνεια εξαγωγής της κυψέλης καυσίμου. Τέλος, συγκρίνοντας και αξιολογώντας τα αποτελέσματα, γίνονται προτάσεις περεταίρω μελέτης του συστήματος ψύξης, οι οποίες στηρίζονται στα δεδομένα και τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες