[发明专利]一种燃料电池系统中冷器的评价方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统中冷器的评价方法，包括S1、基于中冷器的技术参数及内部介质的物性参数，对中冷器进行中冷器换热系数的数学模型搭建；S2、根据数学模型计算中冷器换热系数，进而对中冷器进行性能评价；S3、选定中冷器，选取中冷器换热系数为定量，对各个中冷运行参数变量进行敏感性分析。本发明首次基于换热模型，对中冷器搭建了中冷器换热系数数学模型，进而对中冷器进行性能评价，为燃料电池设计提供理论依据，而且将仿真数据与实际数据进行对比，误差很小，表明此数据模型可以应用于燃料电池系统设计中；并选取中冷器换热系数为定量，对其各个参数变量进行了敏感性数据分析，可在设计燃料电池系统时对其敏感性参数进行考虑。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统中冷器的评价方法。

背景技术

燃料电池系统中冷器作为空气路重要零部件，对空压机出口空气进行降温处理。现有技术对于中冷器的研究，主要是集中在应用层面，比如将中冷器与增湿器集成在一起等。虽然中冷器结构简单，主要是给空压机出口的空气降温，但是随着燃料电池的发展，对于零部件的要求越来越高，应该从原理对其进行评价，指导燃料电池系统选型及设计开发。

发明内容

本发明提供一种燃料电池系统中冷器的评价方法，基于中冷器特点，对中冷器进行数学模型搭建，并进行实验验证，提取关键物性参数，从而通过中冷器换热系数参数对不同中冷器进行性能评价，用以对燃料电池系统选型提供指导意见，同时基于中冷器换热系数数学模型，选定中冷器，选取中冷器换热系数为定量，对其各个参数变量进行敏感性数据分析，并在设计燃料电池系统时对敏感参数进行考虑。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种燃料电池系统中冷器的评价方法，包括以下步骤：

S1、基于中冷器的技术参数及内部介质的物性参数，对中冷器进行中冷器换热系数的数学模型搭建；

S2、根据数学模型计算中冷器换热系数，进而对中冷器进行性能评价；

S3、选定中冷器，选取中冷器换热系数为定量，对各个中冷运行参数变量进行敏感性分析。

作为上述方案的优选，步骤S1中，中冷器的技术参数包括冷却水的进口温度t_in、冷却水的出口温度t_out、冷却水质量流量m_c、空气侧进口温度T_in、空气侧出口温度T_out、空气质量流量m_h；内部介质的物性参数包括冷却水的热容C_p，c、空气的比热容C_p，h。

作为上述方案的优选，步骤S2中的具体过程为：

根据以下公式(1)计算中冷器换热系数：

其中根据冷热平衡原理得到以下公式(2)：

Q_h＝Q_c＝Q_ic＝Q (2)

式中，Q_h为热空气的热量，Q_c为冷却水的热量，Q_ic为中冷器材质的传热热量，Δtm为热空气进出口及冷却水进出口四个温度的对数平均温度，K为中冷器换热系数，A为截面积。

作为上述方案的优选，对数平均温度在微元换面内：

dΔt_m＝dT_h-dt_c

dQ＝KdAΔt_m

令所以：