بررسی دینامیک سیالات محاسباتی استفاده از نانوسیال در میدان خنک کاری پیل سوختی به روش طراحی آزمایش تاگوچی

پیل های سوختی از جمله مصادیق پراهمیت استفاده از انرژی های نو می باشند و در پژوهش حاضر، مسئلهخنک کاری بهینه و عملکرد حرارتی در صفحه خنک کننده پیل سوختی پلیمری (Polymer ElectrolyteMembrane) از طریق استفاده از نانوسیالات، به طور عددی مورد بررسی قرار گرفته است. این مطالعه بر غلظت حجمی۰/۱، ۰/۳ و ۰/۵%Al۲O۳ در ۶۰:۴۰ و آب (W) اتیلن گلیکول (EG) مخلوط شده به عنوان سیال عامل در صفحهخنک کننده سلول سوختی PEM تمرکز دارد. همچنین سیال آب/ اتیلن گلیکول با نسبت های ۵۰:۵۰ و ۶۰:۴۰ موردبررسی قرار گرفته شده اند. این پژوهش در یک صفحه خنک کننده با ۲۲ کانال موازی و با بار شار ثابت W۱۰۰ برایشبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی پیل سوختی انجام شد. تاث یر سرعت جریان در افزایش انتقال حرارت و افت فشاردر محدوده عدد رینولدز ۲۰ تا ۱۲۰ مشاهده شد. بر طبق نتایج به دست آمده با افزایش سرعت سیال درون کانال میزانانتقال حرارت و افت فشار افزای ش یافته است و همچنین با بالا بردن میزان نسبت اتیلن گلی کول در سیال آب (W)/ اتیلنگلیکول (EG)، میزان افت فشار و انتقال حرارت افزایش یافته است. با افزایش درصد نانو ذره اکسید آلومینیوم میزان افتفشار و انتقال حرارت افزایش یافته است و بیش ترین انتقال حرارت با ۰/۵ درصد نانو ذره اکسید آلومینیوم مشاهده شد. بابه کارگیری روش تاگوچی بهتری ن پارامترهای موثر پیدا شده است که درصد نانوذره ۰/۵ درصد، عدد رینولدز ۸۰ و نسبتسیال (اتیلن گلیکول / آب) برابر با ۶۰ به ۴۰ ی ا ۴۰ درصد آب و ۶۰ درصد اتیلن گلیکول به دست آمد و تاثیرگذارترینپارامتر بر انتقال حرارت، غلظت اتیلن گلیکول در سیال پا یه انتخاب شد.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی ، نانوسیال ، میدان خنک کاری ، شبیه سازی عددی ، روش تاگوچی