蓄熱電池一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、由于傳統(tǒng)的能源供應(yīng)系統(tǒng)難以滿足自主水下航行器(AUV)大深度、長(zhǎng)航程的作業(yè)要求,本文設(shè)計(jì)了-種新型的水下蓄熱式熱電直接轉(zhuǎn)換電池,包括高溫蓄熱器、熱電直接轉(zhuǎn)換器和一套作為電池?zé)峥匮b置的冷卻系統(tǒng)。該電池體積小、質(zhì)量輕、能量密度高、無(wú)排放、無(wú)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件、運(yùn)行安全,具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文全面地比較了幾種高溫蓄熱方案的性能,最終基于Li/SF6緩慢烈燒進(jìn)行了高溫化學(xué)蓄熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括防阻塞SF6噴嘴的結(jié)構(gòu)、基于表面噴射的Li/

2、SF6反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、反應(yīng)器外圍隔熱層的參數(shù)計(jì)算、蓄熱器內(nèi)的空間布置方式等,所有設(shè)計(jì)理念都是從有利于Li/SF6反應(yīng)和傳熱方面考慮的。在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上,通過(guò)有限元分析軟件對(duì)蓄熱器組件的應(yīng)力集中區(qū)進(jìn)行強(qiáng)度校核,對(duì)蓄熱器溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,優(yōu)化蓄熱器結(jié)構(gòu)。
　　 本文論證了通過(guò)調(diào)節(jié)SF6的流量和冷卻系統(tǒng)的冷卻量來(lái)控制電池的輸出功率的可行性,并基于流體工質(zhì)的蒸發(fā)、冷凝傳熱以及毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)流體循環(huán)的機(jī)理,對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。針對(duì)電池的變

3、工況調(diào)節(jié)問(wèn)題對(duì)冷卻系統(tǒng)內(nèi)的毛細(xì)蒸發(fā)器在不同熱負(fù)荷下進(jìn)行數(shù)值模擬,具體地說(shuō)綜合考慮了毛細(xì)芯內(nèi)相變過(guò)程及毛細(xì)抽力的作用,建立描述蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)和傳熱的二維模型,給出了穩(wěn)態(tài)工況下汽液界面的形成位置和溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)的分布狀況,并分析了不同熱負(fù)荷下,多孔芯中流動(dòng)與傳熱的特性。
　　 本文最后給出了電池的整體結(jié)構(gòu),在滿足所有性能的基礎(chǔ)匕盡量要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)和拆裝。
　　 本文特別之處在于:熱、應(yīng)力、流場(chǎng)的全面分析;放熱壁面、絕