خنک‌کاری مجموعه باتری‌های لیتیوم-یون بااستفاده از نانوسیال توسط چاه حرارتی

در پژوهش حاضر خنک کاری مجموعه ای از باتری‌های لیتیوم-یون (انباره)، توسط چاه حرارتی (heat sink) میکروکانالی دارای میکرولوله های موجی‌شکل به‌همراه نانوسیال نقره (آب اتیلن گلیکول50%) بررسی شده‌است. برای حل معادلات و کوپل میدان سرعت و فشار، از نرم افزار انسیس فلوئنت و روش سیمپل (simple) استفاده شده‌است. نتایج نشان می‌دهد، این سیستم می تواند دمای انبارۀ لیتیوم-یون را بین 295 تا 305 درجۀ کلوین حفظ کند و در تمام غلظت های مطالعه‌شده، ماکزیمم اختلاف دمایی در سطح انباره، به‌ترتیب 5 و 7 درجۀ کلوین است. هم‌چنین مشخص شد که افزایش غلظت نانوسیال دمای یکنواخت تری را برای انباره فراهم می آورد و در رینولدزهای بالاتر، اگرچه توزیع دما یکنواخت تر است اما افزایش غلظت نانوسیال اثر محسوسی ندارد، مثلا ًدر 300re = با افزایش غلظت از صفر تا 1%، بهبود یکنواختی دمای سطح 5/4% است. از طرفی افزایش عدد رینولدز بر قدرت پمپاژ سیال خنک کننده تاثیر منفی دارد. هم‌چنین نرخ تولید آنتروپی حرارتی و اصطکاکی با افزایش کسر حجمی نانوذرات کاهش می‌یابد به‌طوری‌که در غلظت 1% میزان کاهش آنتروپی اصطکاکی نسبت‌به سیال خالص برابر 9% است.

Cooling of lithium-ion battery assemblies using nanofluids by heat sink

In the present study, the cooling of a pack of lithiumion batteries in microchannel heatsink with wavy microtubes was investigated in the presence of silver/waterethylene glycol (50:50) nanofluid. ANSYS FLUENT software and SIMPLE method are used to solve the equations and coupling of velocity and pressure fields. The results show that this system can maintain the lithiumion temperature between 295 and 305 K. At all studied concentrations, the maximum temperature difference at the surface is 5 and 7 K, respectively. It is also found that increasing the nanofluid concentration provides a more uniform temperature. At higher Reynolds numbers, although the temperature distribution is more uniform, increasing the nanofluid concentration has no significant effect. For example, at Re = 300, the improvement of surface temperature uniformity is 4.5% with increasing the concentration from zero to 1%. On the other hand, an increment in the Reynolds number has a negative effect on the pumping power of the coolant. Also, the rate of thermal and frictional entropy generation decreases with the volume fraction of nanoparticles, so that at a concentration of 1%, the rate of reduction of frictional entropy relative to pure fluid is 9%.