Faz değiştiren malzeme ve radyal kanatçık kullanımının batarya termal performansına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation on effect of utilization of phase change material and radial fin on battery thermal performance
- Tez No: 895058
- Danışmanlar: PROF. DR. MÜSLÜM ARICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 82
Özet
Yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiş ve sıfır emisyon hedefinin daha kritik bir konu haline gelmesiyle birlikte elektrikli araçlar önem kazanmıştır. Elektrikli araç bataryalarının, güvenli koşullarda yüksek performans sağlaması ancak etkili batarya termal yönetim sistemlerinin uygulanmasıyla mümkün olmaktadır. Bu tez çalışmasında, faz değiştiren malzeme (FDM) kullanımının bataryanın termal performansına etkisi sayısal olarak incelendi. Analizler, farklı FDM (RT31, RT38 ve RT42), farklı radyal kanatçık sayıları (1, 3 ve 5 kanatçık) ve farklı hazne boyutları (26, 30 ve 34 mm) için farklı deşarj koşulları (1C, 3C ve 5C) altında gerçekleştirildi. Sadece FDM kullanılarak oluşturulan referans duruma ek olarak, 3 farklı tasarım senaryosu kurgulandı: i) FDM+1 kanatçık (Tasarım-I), ii) FDM+3 kanatçık (Tasarım-II) ve iii) FDM+5 kanatçık (Tasarım III). Referans duruma kıyasla RT31, R38 ve RT42 için Tasarım-I'de 3,36 °C, 2,82 °C ve 2,55 °C, Tasarım-II'de 5,56 °C, 4,76 °C ve 4,8 °C ve Tasarım-III'te 10,81 °C, 6,17 °C ve 5,66 °C'lik bir sıcaklık düşüşü görüldü. Elde edilen bulgular, kanatçık entegresinin, FDM içerisinde ısı transferini iyileştirerek referans duruma kıyasla batarya sıcaklığında önemli düşüşlere sebep olduğunu göstermektedir. Hazne boyutunun 34 mm'den 26 mm'ye düşürülmesiyle, maksimum sıcaklık değerlerinde kayda değer bir değişim gözlenmezken erime oranında RT31, RT38 ve RT42 için sırasıyla %36'dan %89'a, %28'den %76'ya ve %19'dan %65'e artış gözlendi. Ayrıca, gizli ısının, soğutma performansına katkısını belirlemek amacıyla faz stabil malzeme (FSM) yaklaşımı uygulandı. FSM entegre edildiği duruma kıyasla, FDM içeren batarya modelinde RT31, RT38 ve RT42 için Tasarım-I'de 13,28 °C, 10,5 °C ve 8,15 °C, Tasarım-II'de 13,96 °C, 10,92 °C ve 8,88 °C ve Tasarım-III'te 18,11 °C, 11,23 °C ve 8,64 °C'lik bir sıcaklık düşüşü gözlendi. Bu sonuç, FDM'nin gizli ısısının, batarya sıcaklığını kontrol altına almada çok kritik bir rolü olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Electric vehicles have gained importance as the transition to renewable energy sources and the zero emission target has become a more critical issue. Providing high performance of electric vehicle batteries under safe conditions is only possible by applying effective battery thermal management systems. In this thesis study, the effect of phase change material (PCM) usage on the thermal performance of the battery was investigated numerically. The analyses were carried out under different discharge conditions (1C, 3C and 5C) for different PCMs (RT31, RT38 and RT42), different radial fin numbers (1, 3 and 5 fins) and different chamber sizes (26, 30 and 34 mm). In addition to the reference case using only PCM, 3 different design scenarios were designed: i) PCM+1 fin (Design I), ii) PCM+3 fins (Design-II) and iii) PCM+5 fins (Design-III). Compared to the reference case, RT31, R38 and RT42 showed temperature reductions of 3.36 °C, 2.82 °C and 2.55 °C in Design-I, 5.56 °C, 4.76 °C and 4.8 °C in Design-II and 10.81 °C, 6.17 °C and 5.66 °C in Design-III. The findings show that the fin integration improves heat transfer within the PCM and causes significant decreases in battery temperature compared to the reference case. By reducing the chamber size from 34 mm to 26 mm, no significant change was observed in the maximum temperature values, while the melting rates increased from 36% to 89%, 28% to 76% and 19% to 65% for RT31, RT38 and RT42, respectively. In addition, phase stable material (PSM) approach is applied to reveal the contribution of latent heat to the cooling performance. Compared to the case with PSM integration, the battery model with PCM shows a temperature decrease of 13.28 °C, 10.5 °C and 8.15 °C in Design-I, 13.96 °C, 10.92 °C and 8.88 °C in Design-II and 18.11 °C, 11.23 °C and 8.64 °C in Design-III for RT31, RT38 and RT42. This result shows that the latent heat of the PCM has a critical role in controlling the battery temperature.
Benzer Tezler
- Helisel kanatlı ısıtıcı bulunan silindirik kapta faz değiştiren madde ile ısıl enerji depolanmasının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of thermal energy storage with phase change material embedded with helical finned heater inside a cylindrical container
TOLGA ALTINOLUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR
- Genelleştirilmiş takım geometrisi ile frezeleme mekaniğinin ve dinamiğinin incelenmesi
Mechanics and dynamics of milling with generalized geometry
ŞERAFETTİN ENGİN
- Faz değiştiren malzeme ve zorlanmış taşınımla soğutma işleminin fotovoltaik güneş panellerinin çıkış gücü üzerine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the effect of phase changing material and forced convection cooling process on the output power of photovoltaic solar panels
YASEMİN İNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR AKYOL
DOÇ. DR. DİNÇER AKAL
- Experimental investigation of forced air cooled PV/T collectors performance supported by phase change material and finned structure
Faz değiştiren malzeme ve kanatlı yapı ile desteklenen cebri hava soğutmalı PV/T kollektörlerinin performansının deneysel incelenmesi
AHMAD AL HARIRI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK SELİMLİ
- Improving the thermal conductivity of fiber-reinforced concrete panels for exterior facades with phase change materials
Diş cepheler için elyaf takviyeli beton panellerin ısı ı̇letkenliğinin faz değiştiren malzemelerle ı̇yileştirilmesi
YALDA SAFARALIPOUR
Doktora
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER