蓄熱電池一體化結(jié)構(gòu)設計技術研究.pdf

1、由于傳統(tǒng)的能源供應系統(tǒng)難以滿足自主水下航行器(AUV)大深度、長航程的作業(yè)要求,本文設計了-種新型的水下蓄熱式熱電直接轉(zhuǎn)換電池,包括高溫蓄熱器、熱電直接轉(zhuǎn)換器和一套作為電池熱控裝置的冷卻系統(tǒng)。該電池體積小、質(zhì)量輕、能量密度高、無排放、無運動構(gòu)件、運行安全,具有廣闊的應用前景。
　　 本文全面地比較了幾種高溫蓄熱方案的性能,最終基于Li/SF6緩慢烈燒進行了高溫化學蓄熱器的結(jié)構(gòu)設計,包括防阻塞SF6噴嘴的結(jié)構(gòu)、基于表面噴射的Li/

2、SF6反應器結(jié)構(gòu)、反應器外圍隔熱層的參數(shù)計算、蓄熱器內(nèi)的空間布置方式等,所有設計理念都是從有利于Li/SF6反應和傳熱方面考慮的。在理論計算的基礎上,通過有限元分析軟件對蓄熱器組件的應力集中區(qū)進行強度校核,對蓄熱器溫度場進行數(shù)值模擬,優(yōu)化蓄熱器結(jié)構(gòu)。
　　 本文論證了通過調(diào)節(jié)SF6的流量和冷卻系統(tǒng)的冷卻量來控制電池的輸出功率的可行性,并基于流體工質(zhì)的蒸發(fā)、冷凝傳熱以及毛細力驅(qū)動流體循環(huán)的機理,對冷卻系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)設計。針對電池的變

3、工況調(diào)節(jié)問題對冷卻系統(tǒng)內(nèi)的毛細蒸發(fā)器在不同熱負荷下進行數(shù)值模擬,具體地說綜合考慮了毛細芯內(nèi)相變過程及毛細抽力的作用,建立描述蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)流動和傳熱的二維模型,給出了穩(wěn)態(tài)工況下汽液界面的形成位置和溫度場、壓力場的分布狀況,并分析了不同熱負荷下,多孔芯中流動與傳熱的特性。
　　 本文最后給出了電池的整體結(jié)構(gòu),在滿足所有性能的基礎匕盡量要結(jié)構(gòu)簡單、易于維護和拆裝。
　　 本文特別之處在于:熱、應力、流場的全面分析;放熱壁面、絕