【摘要】：鋰離子電池作為電動汽車?yán)硐氲膭恿﹄娫?高熱量密度是制約其發(fā)展的瓶頸,在此背景下,利用微通道熱沉來輔助散熱是一個合適的方法。針對鋰離子電池在工作過程中的產(chǎn)熱問題,本文設(shè)計(jì)了一種高深寬比的歧管式微通道熱沉,利用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法來研究熱沉對電池的散熱性能和壓降特性。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)闡述了電池的主要性能指標(biāo),分析電池的內(nèi)阻特性,確定了后續(xù)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境溫度應(yīng)控制在常溫或高溫范圍,且電池荷電狀態(tài)應(yīng)保持在20%以上。分析了電池的產(chǎn)熱機(jī)理并建立了傳熱模型,通過實(shí)驗(yàn)測試的方法得到電池的等效定壓比熱容、不同放電倍率下的發(fā)熱功率和電池在x、y、z方向的導(dǎo)熱系數(shù)。(2)設(shè)計(jì)了高深寬比的歧管式微通道熱沉,利用Fluent來研究歧管式微通道熱沉的流體流動及對電池的散熱性能。(3)搭建了微通道熱沉性能測試平臺,與傳統(tǒng)微通道熱沉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比,并提出了溫度均勻評估系數(shù)的指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:傳統(tǒng)和歧管式微通道熱沉都能滿足電池的散熱要求,且傳統(tǒng)微通道熱沉的散熱性能略好于歧管式微通道熱沉,但會使電池表面的溫度分布變得更不均勻,而且總壓降始終比歧管式微通道熱沉的大,為了節(jié)省泵功率,選擇歧管式微通道熱沉來散熱會更有優(yōu)勢。(4)通過實(shí)驗(yàn)測試進(jìn)一步研究了影響歧管式微通道熱沉性能的關(guān)鍵因素,結(jié)果表明:電池表面中心的溫度最高,隨著入口流量的增加,放電結(jié)束時,電池表面的最大溫度逐漸減小,且減小的趨勢變緩,但壓降增加的趨勢變大,因此入口流量取60ml/min比較合適;電池的放電倍率越大,表面的溫度分布越不均勻;四種深寬比的熱沉都能滿足電池的散熱要求,但仍然存在微通道的深寬比越大,散熱性能越好的規(guī)律,而且深寬比越大,電池表面的溫度分布會越不均勻,壓降也會越大。最后將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證了仿真結(jié)果的可靠性。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72
【圖文】：

圖 1-3 微通道熱沉度效應(yīng)機(jī)理研究沉的研究與常規(guī)尺度熱沉的研究相比存在著明顯的差異，主度效應(yīng)作用，包括以下三種效應(yīng)：效應(yīng)中的流體為電解質(zhì)溶液時，固體壁面的靜電荷會吸引流體中處靜電荷重新排列并形成平衡電場，這就是雙電層效應(yīng)，如圖松-玻爾茲曼方程和納維-斯托克斯方程，提出了雙電層效應(yīng)分析的方法表明了微通道的性能會受到雙電層效應(yīng)的影響。

圖 1-5 彎曲分支型微通道研究中，我們設(shè)計(jì)了兩種橫截面的微通道[39]，如圖 1-6 所示，列方式對甲醇蒸汽重整制氫反應(yīng)的影響。研究表明，微通道的制氫反應(yīng)的影響比微通道橫截面的影響大。對于矩形截面的微rse-distribution in the Left direction and Dense-distribution LDR)和左右方向均勻排列(Equal-distribution in the Left-Right di現(xiàn)出更好的反應(yīng)性能；而對于齒形截面的微通道，左ibution in the Left direction and Sparse-distribution in the Right dir排列(Equal-distribution in the Upside-Underside direction，EUU)應(yīng)性能。在研究的微通道中，ELR 的排列方式更有利于甲醇蒸矩形微通道齒形微通道

第三章 傳統(tǒng)和歧管式微通道熱沉設(shè)計(jì)與制造由于設(shè)計(jì)過程中考慮到了不同深寬比陣列的拆裝更換問題，在微通道深寬比的對比實(shí)驗(yàn)中，只需要更換歧管式微通道熱沉內(nèi)部的陣列及擋板。四種陣列的微通道深寬比從大到小依次是：MMC-w0.4>MMC-w0.45>MMC-w0.5>MMC-w0.55，四種陣列的實(shí)物如圖 3-17 所示。(a) MMC-w0.5(基準(zhǔn)模型) (b) MMC-w0.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2763847