换热器结构对氢燃料电池冷起动性能影响的仿真分析
刘洋洋1
崔万鑫2
鲍尊俊1
张黍涵1
孔祥安1
吕承举3
陈忠言4
李新海1
1.山东建筑大学机电工程学院,山东济南 2501012.中国重型汽车集团有限公司,山东济南 2501013.山东省交通科学研究院,山东济南 2500314.山东氢探新能源科技有限公司,山东济南 250109
摘要：为解决质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)在超低温环境下起动困难的问题,提出解决氢燃料电池冷起动困难问题的方案,通过氢燃烧器产生高温燃气,经换热器加热冷却液,由冷却液小循环提高电堆温度,以缩短冷起动时间,提高燃料电池冷起动性能.采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,基于AVL_FIRE软件建立管壳式换热器三维仿真模型,对换热器换热性能进行数值分析与迭代优化;针对初始模型换热效率低、冷却液温度分布不均等问题,提出缩短换热器进出口长度并调整铜管分布、增设挡板改变气流路径、增大流体进口管径、减小换热器长度削除尾部低效换热区域等4种优化方案.仿真结果显示:第4种优化方案使冷却液出口温度较进口温度提高36 K,满足冷起动系统对冷却液温升的要求,为最佳选择方案.
关键词：质子交换膜燃料电池低温冷起动换热器数值仿真
分类号：TM911(独立电源技术（直接发电）)
资助基金：山东省自然科学基金(ZR2021QE065)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2026-05-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 46-54,67 )
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