Experimentelle und numerische Untersuchung der Strömungs- und Wärmeübertragungseigenschaften eines Batterietemperaturregelungswärmetauschers

Liu Yi ,  

Du Yi ,  

Wan Hongniu ,  

Ma Keshuai ,  

Ji Wentao ,  

摘要

Die auf direkter Luftkühlung basierende Batterietemperaturregelung wird aufgrund niedriger Kosten und einfacher Struktur weit verbreitet eingesetzt. Mit zunehmender Windgeschwindigkeit nehmen jedoch auch Lärm und Leistungsaufnahme zu. Für einen typischen Rohrtuben-Wärmetauscher mit flachen Lamellen zur Batterietemperaturregelung wurden die Strömungs- und Wärmeübertragungseigenschaften mittels Experimenten und numerischer Simulation bei Windgeschwindigkeiten von 2,1 bis 6,1 m/s, einer Temperaturdifferenz zwischen Kühlmittelfluss und Lufteintritt von 20 bis 40 ℃ sowie einer Massenstromrate des Kühlmittels von 0,35 bis 0,55 kg/s untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass diese drei Parameter einen signifikanten Einfluss auf die Wärmeübertragungsleistung des flachlamelligen Wärmetauschers haben. Mit zunehmender Windgeschwindigkeit erhöhte sich der konvektive Wärmeübergangskoeffizient an der Luftseite maximal um 102,1 %; mit zunehmender Temperaturdifferenz ΔT_w-a zwischen Wassereintritt und Luft erhöhte sich der konvektive Wärmeübergangskoeffizient an der Oberfläche um 19,1 % bis 28,9 %, wobei eine nahezu lineare Beziehung mit ΔT_w-a bestand; die Erhöhung der Massenstromrate des Kühlmittels verstärkte den Wärmeaustausch, der konvektive Wärmeübergangskoeffizient an der Oberfläche stieg ebenfalls an, und das Ausmaß der Zunahme war bei gleicher Durchflusssteigerung ähnlich. Um den Strömungszustand innerhalb des Wärmetauschers tiefergehend zu untersuchen, wurde eine numerische Simulation unter gleichen Versuchsbedingungen durchgeführt. Es wurden die Auswirkungen von Parametern wie Rohrdurchmesser und Bündelreihenabstand auf die Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers untersucht, die Einflüsse verschiedener Parameter auf die Strömungs- und Wärmeübertragung im Wärmetauscher analysiert und relativ optimale geometrische Parameter für denselben Aufbau und das gleiche Material ermittelt.

关键词

Wärmeübertragungseigenschaften;flache Lamellenwärmetauscher;Batterietemperaturregelung;Luftkühlung

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