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Exemple

 Refroidissement d'une pile à combustible.

heatsink for fuel cell geometry

Pile à combustible avec radiateurs


Introduction

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
  • kaluminium = 200 W/K•m, kcontact = 0.1 W/K•m
  • convection forcée : h = 25 W/K•m²
  • Tair = 25 °C

Question / Réponse
  • 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).
Cliquer et tourner pour l'image complète

Quickfield, postprocessor, fields representation

Zoom - interface radiateur/pile


Compléments
  • 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 kequivalent = 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.

heatsink for fuel cell

Pile à combustible avec radiateurs


October 2019 | Copyright 2022 Ocsimize