Farklı kanat yapılarına ve faz değiştiren malzemeye sahip bataryaların ısıl performanslarının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of thermal performances of batteries with different fin structures and phase change materials
- Tez No: 988186
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA YASİN GÖKASLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Lityum iyon pil, Lithium ion battery
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Batarya günlük hayatımızda birçok alanda kullanılmaktadır. Özellikle taşınabilir cihazlarda, savunma sanayinde medikal cihazlarda son zamanlarda ise araçlarda tercih edilmektedir. Bataryaların güç yoğunluğu, ömrü, maliyeti gibi faktörleri kullanım alanlarına göre seçme fırsatı sunulsa da her bir pil çeşidi için ısıl yönetimi yapılmalıdır. Isıl yönetimi sayesine batarya ömrü, ısıl bozunma patlama ve yanma riskleri de önüne geçilebilmektedir. Bu tez çalışmasında bataryaların farklı çalışma koşullarında ısıl performansları deneysel olarak incelenecektir. İlk olarak herhangi bir uygulama yapılmadan batarya grubunun ve tekli pilin ısıl performansı belirlenerek pillerin sıcaklık profilleri ortaya çıkarılacaktır. Bu aşamada bataryanın hangi bölgelerinin daha çok ısındığı tespit edilerek bu soruna çözüm olarak ısıl uygulama belirlenecektir. Bataryanın sıcaklık profili belirlendikten sonra birinci katmanda belirli bir kalınlıkta faz değiştiren malzeme, ikinci katmanda ise farklı tiplerde kanatçıklar kullanılarak deney odaları oluşturulacaktır. Bataryalara farklı akımlarda şarj ve deşarj durumlarında ilk önce hava akışının olmadığı durumlarda bataryaların ısıl performansları tespit edilecektir. Daha sonra hava kanalında belirli hava hızlarında deneyler yapılarak bataryaların ısıl performansları belirlenecektir. Bu tez çalışmasında bataryaların yüzey sıcaklığı, faz değiştiren malzeme sıcaklığı, giren ve çıkan havanın sıcaklıkları, ortam sıcaklığı, deney odasındaki basınç düşüşü ölçülecektir. Elde edilen sonuçlar her bir farklı kanatçıklı deney odaları için ve kanatçık ve faz değiştiren malzeme olmadığı durumlarla kıyaslanarak yorumlanacak ve sonuçlar irdelenecektir. Ayrıca literatürde benzer çalışmalarla ile tez çalışmasından elde edilen deneysel sonuçlar karşılaştırılacak deney odasına uygulanan faz değiştiren malzeme ve kanatçıkların ısıl yönetime etkisi ortaya çıkarılacaktır. Ayrıca hava akışının olduğu deneylerde Nusselt korelasyonları çıkarılacak ve literatüre sunulacaktır. Son olarak ise batarya grupların yalı haldeki ısı geçişi ve basınç düşüşü ile faz değiştiren malzeme ve kanatçıklı geometriler oluşturuldukları deneylerdeki ısı geçişi basınç düşüşü kullanılarak ısıl verim hesabı yapılacak ve uygulan bu ısıl yöntemin performansı belirlenecektir.
Özet (Çeviri)
Battery is used in many areas in our daily life. It is especially preferred in portable devices, medical devices in the defense industry, and recently in vehicles. Although it is possible to choose batteries according to factors such as power density, lifespan and cost, thermal management must be done for each battery type. Thanks to thermal management, battery life, thermal degradation, explosion and burning risks can be prevented. In this thesis study, the thermal performances of batteries under different operating conditions will be examined experimentally. First, the thermal performance of the battery group and the single battery will be determined without any application and the temperature profiles of the batteries will be revealed. At this stage, it will be determined which parts of the battery heat up more and thermal application will be determined as a solution to this problem. After the temperature profile of the battery is determined, experimental chambers will be created using a certain thickness of phase change material in the first layer and different types of fins in the second layer. When charging and discharging batteries at different currents, first the thermal performance of the batteries will be determined in cases where there is no air flow. Then, the thermal performance of the batteries will be determined by conducting experiments at certain air speeds in the air duct. In this thesis study, the surface temperature of the batteries, the phase change material temperature, the temperatures of the entering and leaving air, the ambient temperature, and the pressure drop in the experiment room will be measured. The results obtained will be interpreted for each experiment chamber with different fins and by comparing them with the cases where there is no fin and phase change material, and the results will be examined. In addition, the experimental results obtained from the thesis study will be compared with similar studies in the literature, and the effect of phase changing materials and fins applied to the experimental room on thermal management will be revealed. Additionally, Nusselt correlations will be obtained in experiments involving air flow and will be presented to the literature. Finally, the thermal efficiency calculation will be made using the heat transfer and pressure drop of the battery groups in the insulated state and the heat transfer pressure drop in the experiments where the phase changing material and finned geometries are created and the performance of this applied thermal method will be determined.
Benzer Tezler
- Batarya soğutma performansını iyileştirmek için alüminyum fin yapı içerisinde grafen katkılı PCM malzemesinin değerlendirilmesi
Consideration of graphene material in PCM with aluminium fin structure for improving the battery cooling performance
YUSUF AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF YAŞA
- 4D printing of body temperature responsive hydrogels with self-healing and shape-memory abilities
Kendi kendini onarma ve şekil hafıza özelliklerine sahip vücut sıcaklığına duyarlı hidrojellerin dört boyutlu baskısı
GAMZE AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ OKAY
DR. TURDİMUHAMMAD ABDULLAH
- Machine learning assisted force field development for nucleic acids
Nükleik asitler için makine öğrenimi destekli kuvvet alanı geliştirilmesi
GÖZDE İNİŞ DEMİR
Doktora
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilim ve Mühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. ADEM TEKİN
- Deformation behavior of thin walled structures filled with auxetic and non-auxetic core materials
Ökzetik ve ökzetik olmayan dolgu malzemeli ince cidarlı yapıların deformasyon davranışı
FATİH USTA
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. FABRIZIO SCARPA
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE