افزایش انتقال حرارت با کمک جابجایی آشوبناک در کاربردهای خنک کاری پیل های سوختی از نوع PEMFC

سیستم های سرمایشی با بازدهی بالا از جمله مسایل اساسی در پیلهای سوختی PEMFC است. علاوه بر این بمنظور اطمینان از حصول یک فرآیند الکتروشیمیایی بهینه و در نتیجه دستیابی به حداکثر بازدهی، بایستی میدان دما در پیل، یکنواخت و در محدودهی کمی، حدود 80 تا 90 درجه سانتیگراد باقی بماند. بنابراین افزایش کارآیی حرارتی مبدل گرمایی در صفحات دو قطبی PEMFC اهمیت ویژه ای می یابد. در این مقاله اثر مکانیزم آشوبناک بر اختلاط و انتقال حرارت در مبدل حرارتی یکپارچه در صفحات دو قطبی PEMFC بررسی می شود. به همین منظور از هندسه پیشنهادی جدیدی که عامل بوجود آورنده جابجایی آشوبناک است استفاده شده است. ساختار مبدل بکارگرفته شده در این کاربردها کاملآ ساده بوده و رژیم جریان در آنها آرام با عدد رینولدزی در حدود 200 است ابتدا با ردگیری ذرات به صورت لاگرانژی درون جریان و محاسبه عدد نمایی لیاپانف، نشان داده شده است که هندسه جدید، آشوبناک بوده و سپس با محاسبه میزان کشیدگی المانهای سیال و ایجاد مقاطع پوآنکاره، اثر مکانیزم آشوبناک بر اختلاط به صورت کمی و کیفی بررسی شده است. محاسبات انجام شده نشان میدهد که واگرایی مسیر ذرات و کشیدگی المانهای سیال در جریان آشوبناک به صورت نمایی افزایش یافته و درنتیجه اختلاط افزایش چشمگیری خواهد داشت. همچنین عدد نوسلت و میزان افت فشار محاسبه شده در هر دو هندسه نشان می دهد که با تغییر مکانیزم جابجایی سیال در مبدل حرارتی و آشوبناک شدن آن، انتقال حرارت نیز افزایش مییابد.

کلیدواژه ها:

جابجایی آشوبناک ، اختلاط ، انتقال حرارت ، پیل سوختیPEMFC