طراحی و تحلیل سیستم خنک کاری و مدیریت حرارت سامانه تولید توان یک پهپاد سبک مجهز به پیل سوختی

Abstract

مسأله مدیریت حرارتی درون پیل­­های سوختی پلیمری از مسائل بسیار مهم و حائز اهمیت می­باشد. از یک طرف باید دمای مناسب برای واکنش­های الکتروشیمیایی فراهم شود و از طرف دیگر دما نباید به اندازه­ای بالا رود که منجر به آسیب دیدن قسمت­های مختلف پیل­سوختی شود. حرارت تولیدی پیل­سوختی یک چالش اساسی بوده که مدیریت درست آن نقش بسزایی در بهینه­سازی عملکرد و طول عمر آن دارد. در این مقاله سیستم خنک­کاری یک پیل­سوختی پلیمری یک کیلوواتی با کاربرد در پهپادها مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با استفاده از یک مدل ریاضی عملکرد پیل تحت شرایط کارکرد متفاوت بررسی شده و دبی هوای مورد نیاز جهت خنک­کاری آن محاسبه شده است. در ادامه هفت نمونه هندسه پیشنهادی (شیاردار و با سوراخ) جهت خروج هوای گرمی که از طریق فن­های پیل­سوختی خارج می­شود، ارئه شده و تأثیر این دریچه­های خروجی بر انتقال حرارت در داخل بدنه پهپاد بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می­دهد که برای تمامی هندسه­های پیشنهادی برای دریچه خروجی، میانگین دمای سطح خارجی پیل سوختی پایین­تر از 45 می­باشد، که این شرایط به خوبی محدودیت دمایی اعلام شده از سوی شرکت سازنده را تأمین می­کند.