[發明專利]一種燃料電池系統中冷器的評價方法

有效

• 申請號: 202210863555.3
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115207395B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 黃易元;唐廷江;陳宏;劉騫;楊海淪
• 申請（專利權）人: 武漢雄韜氫雄燃料電池科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04298
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 袁凱

本發明公開了一種燃料電池系統中冷器的評價方法，包括S1、基于中冷器的技術參數及內部介質的物性參數，對中冷器進行中冷器換熱系數的數學模型搭建；S2、根據數學模型計算中冷器換熱系數，進而對中冷器進行性能評價；S3、選定中冷器，選取中冷器換熱系數為定量，對各個中冷運行參數變量進行敏感性分析。本發明首次基于換熱模型，對中冷器搭建了中冷器換熱系數數學模型，進而對中冷器進行性能評價，為燃料電池設計提供理論依據，而且將仿真數據與實際數據進行對比，誤差很小，表明此數據模型可以應用于燃料電池系統設計中；并選取中冷器換熱系數為定量，對其各個參數變量進行了敏感性數據分析，可在設計燃料電池系統時對其敏感性參數進行考慮。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體涉及一種燃料電池系統中冷器的評價方法。

背景技術

燃料電池系統中冷器作為空氣路重要零部件，對空壓機出口空氣進行降溫處理。現有技術對于中冷器的研究，主要是集中在應用層面，比如將中冷器與增濕器集成在一起等。雖然中冷器結構簡單，主要是給空壓機出口的空氣降溫，但是隨著燃料電池的發展，對于零部件的要求越來越高，應該從原理對其進行評價，指導燃料電池系統選型及設計開發。

發明內容

本發明提供一種燃料電池系統中冷器的評價方法，基于中冷器特點，對中冷器進行數學模型搭建，并進行實驗驗證，提取關鍵物性參數，從而通過中冷器換熱系數參數對不同中冷器進行性能評價，用以對燃料電池系統選型提供指導意見，同時基于中冷器換熱系數數學模型，選定中冷器，選取中冷器換熱系數為定量，對其各個參數變量進行敏感性數據分析，并在設計燃料電池系統時對敏感參數進行考慮。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種燃料電池系統中冷器的評價方法，包括以下步驟：

S1、基于中冷器的技術參數及內部介質的物性參數，對中冷器進行中冷器換熱系數的數學模型搭建；

S2、根據數學模型計算中冷器換熱系數，進而對中冷器進行性能評價；

S3、選定中冷器，選取中冷器換熱系數為定量，對各個中冷運行參數變量進行敏感性分析。

作為上述方案的優選，步驟S1中，中冷器的技術參數包括冷卻水的進口溫度t_in、冷卻水的出口溫度t_out、冷卻水質量流量m_c、空氣側進口溫度T_in、空氣側出口溫度T_out、空氣質量流量m_h；內部介質的物性參數包括冷卻水的熱容C_p，c、空氣的比熱容C_p，h。

作為上述方案的優選，步驟S2中的具體過程為：

根據以下公式(1)計算中冷器換熱系數：

其中根據冷熱平衡原理得到以下公式(2)：

Q_h＝Q_c＝Q_ic＝Q (2)

式中，Q_h為熱空氣的熱量，Q_c為冷卻水的熱量，Q_ic為中冷器材質的傳熱熱量，Δtm為熱空氣進出口及冷卻水進出口四個溫度的對數平均溫度，K為中冷器換熱系數，A為截面積。

作為上述方案的優選，對數平均溫度在微元換面內：

dΔt_m＝dT_h-dt_c

dQ＝KdAΔt_m

令所以：