بررسی عددی خنک سازی غوطه وری نانوسیال آلومینا-روغن برای یک باتری لیتیوم-فسفات آهن

باتری های لیتیوم-یون به دلیل ظرفیت عملکرد در سطوح توان بالا و در عین حال تضمین پایداری و قابلیت اطمینان، به عنوان دستگاه های کارآمد برای ذخیره سازی انرژی شناخته می شوند. با این وجود، یک مانع مهم در کاربرد واقعی آنها، تولید گرما است که در طول هر دو فرآیند شارژ و دشارژ رخ می دهد و می تواند بر عملکرد، ایمنی و طول عمر تاثیر منفی بگذارد. در نتیجه، تحقیق در مورد استراتژی های مدیریت حرارتی برای تسهیل عملکرد پایدار باتری های لیتیوم-یون بسیار مهم شده است. این مطالعه یک تحلیل عددی با هدف بررسی اثربخشی خنک سازی یک نانوسیال روغن-آلومینا هنگام استفاده با یک باتری فسفات آهن لیتیوم (LFP) ارائه می دهد. این تحقیق در مجموع شش پارامتر، از جمله چهار پارامتر وابسته مرتبط با ویژگی های ترموفیزیکی خنک کننده، یک پارامتر مرتبط با شدت جریان برق عبوری از باتری و همچنین یک متغیر مستقل مرتبط با کسر حجمی نانوذرات را بررسی کرد. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار تجاری ANSYS Fluent انجام شد و شرایط جریان در عدد رینولدز ثابت حفظ شد. برای ارزیابی تاثیر غلظت نانوذرات، روغن خالص با نانوسیال روغن-آلومینا در سه کسر حجمی مجزا کنار هم قرار داده شد. یافته ها نشان داد که اگرچه افزایش غلظت نانوذرات از ۰% به ۴%، انتقال حرارت را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد و منجر به افزایش تقریبا ۲۰ درصدی ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت می شود، با اینحال این افزایش به قیمت افزایش قابل توجه افت فشار در طول محفظه باتری حاصل می شود که نهایتا منجر به کاهش مختصر بازدهی کارآیی نانوسیال می گردد.

کلیدواژه ها:

بهبود انتقال حرارت ، باتری لیتیومی ، خنک کاری غوطه وری ، نانوسیال