预热器撒料板结构对气固换热的影响

分析了水泥工艺烧成过程中的气固换热机理和撒料板对烧成系统气固换热的重要作用,介绍了常规的固定式、通过旋转轴安装的可旋转式、通过顶部销轴固定的角度可调式等三种平直板状撒料板结构特点,及其存在的物料适应性较差、易堵料、撒料不均匀等问题。通过将平直撒料板形状调整为扇形,并引入伞骨型导流板,增加了撒料板的曲折程度和物料的抛撒高度、分布面积,减少了物料成团现象,提高了物料分布均匀性和换热效率。生产实践表明,应用新型撒料板结构,可提高水泥熟料生产效率,降低系统能耗,应用前景广泛。

一种铝基平板热管特性的研究实验

制造了一台铝基平板热管原理样机,并搭建了测试装置。利用该测试装置对样机的特性进行了系统性的实验研究。实验表明,热管对温度响应迅速,能够快速地实现温度平衡;200 W功率时,冷热面上的温差仅为0.87℃和1.37℃。随着热流密度的增加,热管温度均匀性的优势变得更加明显,热阻仅为0.100℃/W。该热管样机具备优秀的启动性能、均温性能和良好的传热性能。

风冷电池模组热性能及成组效率的多目标优化

本工作提出一种基于套筒式热扩散板结构的新型风冷电池热管理系统,通过数值仿真研究电池模组的风冷性能。将电池模组内圆柱形锂离子电池正交排列,电池底部通过电绝缘板与铝制底板连接,且在电池中部配置双层热扩散板,从而增强风冷电池模组的热性能。首先,搭建了相应的风冷实验系统,通过对相同风速条件下的实验结果和仿真结果进行对比,对数值模型的可行性进行了验证。接着对电池模组的进口风速与热扩散板结构参数进行仿真研究,根据中心复合实验设计(CCD)原则得出25个研究案例,为建立优化目标代理模型提供样本数据。然后结合期望函数和代理模型对热扩散板配置下的电池模组进行了多目标优化,包括最高温度、最大温差、进出口压差的望小设计以及电池模组成组效率的望大设计,得到热扩散板结构参数和模组进口风速的最优结构配置。相比常规无扩散板配置设计,优化电池模组的最高温度和最大温差分别降低16.12%(6.36℃)和48.48%(2.72℃),并且重量成组效率为87.1%,与常规设计89.73%接近,在保证高成组效率的基础上显著提高了电池模组的温度一致性。

电池模组复合液冷散热的实验研究与数值分析

针对一种新型复合液冷散热的圆柱电池模组进行了实验与数值研究。电池模组内106颗圆柱电池正交排列,电池的底部通过电绝缘板与液冷板连接,中上部通过热扩散板以及导热柱与底部的液冷板相连。在单体电池3C放电、液冷流量为10 L/min时,实验测得电池模组的最高温度约为41.99℃,而相同条件下的数值仿真结果则为41.86℃,表明仿真模型合理可行。但是电池模组的温差约为5.68℃,超出电池热管理所要求的极限温度范围。对包括导热柱直径、导热柱高度以及热扩散板厚度在内不同结构参数进行了优化。优化后的电池模组的温差降为3.96℃,与传统单纯底部液冷结构相比,降低了约22.35%。

电池模组轴向-径向协同散热的数值分析

本文对一种轴向-径向协同散热电池模组的热性能进行了研究。电池模组内110颗圆柱电池正交排列,电池底部通过电绝缘板与液冷板相连,中上部通过热扩散板以及排布在电池周围的导热柱与液冷板相接,从而形成了独特的轴向、径向协同散热结构。对当前结构建立热模型,在单体电池3C放电、冷却流量10 L/min时,电池模组最高温度与温差分别为43.68℃、5.68℃。与单纯底部液冷模型相比,电池模组的最高温度降低了约48.68%,而温差增加了约11.37%。为获得更高的电池模组温度一致性,对液冷流量、导热柱直径、导热柱高度以及热扩散板厚度进行了数值仿真分析,并通过期望函数获取了优化参数配置。在较低的液冷流量下,可使得电池模组的热性能满足热设计要求。与实验结果进行了对比,验证了仿真模型的准确性。