L'exemple est la suite de l'exemple 1.5 : Refroidissement d'une membrane PEM, dans lequelle la cellule de la pile à combustible génère une puissance électrique de 9 W mais est l'origine d'une réaction exothermique de 11.25 W.

Pour refroidir cette cellule disposée dans un caisson on dispose d'un ventilateur dont la caractéristique est donnée param P = C×debit_volumique avec C = 1000 W/(m³/s).on souhaite que le système soit auto-alimenté, prenant 50% de la puissance électrique soit 4.5 W. Ce qui donne avec :
P = C×v×S ( S section vue par le flux d'air = N×section entre ailettes)
L'exercice original donne 4.7 m/s. Une convection forcée minimum que l'on choisira égale à 25 W/K•m² ( voir tableau - coefficients de convection ).

• Données :

• Géométrie
• k_aluminium = 200 W/K•m, k_contact = 0.1 W/K•m
• convection forcée : h = 25 W/K•m²
• T_air = 25 °C

• Quelle est la température de la cellule ?

• Réponse :

• exercice : 54.4 °C (avec h = 19.1 W/K•m² donné par une formule non justifiée).
• simulation : 48.3 °C (avec = 25 W/K•m²).

• Notes :

• Le contact radiateur/pile est défini par une résistance thermique de valeur 10e^-3 K•m²/W.
  Pour le modéliser, on a choisi une épaisseur de 0.1 mm, obtenant k_equivalent = 10e^-3×0.1e^-3 = 0.1 W/K•m.
  
  
• La puissance thermique à évacuée est modélisée par une puissance surfacique sur le segment "pile combustible" par la valeur q = 900 W/m². ( q = 4.5 / ( 2×S ) et S = 50e^-3×50e^-3 ).
  
  
• Un fichier "contour" (*.sst) est disponible pour calculer et vérifier que la valeur du flux thermique corespond avec la puissance thermique de la réaction dans la pile à combustible.

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Pile à combustible avec radiateurs