• 中国科技核心期刊
  • Scopus收录期刊
  • DOAJ收录期刊
  • JST收录期刊
  • Euro Pub收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于金属燃料的SOFC/氦氙布雷顿双闭式循环联合动力系统优化设计

王佳宾 徐 虎 董 平 郭兆元 郑 群

王佳宾, 徐 虎, 董 平, 郭兆元, 郑 群. 基于金属燃料的SOFC/氦氙布雷顿双闭式循环联合动力系统优化设计[J]. 水下无人系统学报, 2021, 29(6): 659-666. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2021.06.003
引用本文: 王佳宾, 徐 虎, 董 平, 郭兆元, 郑 群. 基于金属燃料的SOFC/氦氙布雷顿双闭式循环联合动力系统优化设计[J]. 水下无人系统学报, 2021, 29(6): 659-666. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2021.06.003
WANG Jia-bin, XU Hu, DONG Ping, GUO Zhao-yuan, ZHENG Qun. Optimization for Design of SOFC and Helium Xenon Brayton Double-Closed Cycle Combined Power System Based on Metal Fuel[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2021, 29(6): 659-666. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2021.06.003
Citation: WANG Jia-bin, XU Hu, DONG Ping, GUO Zhao-yuan, ZHENG Qun. Optimization for Design of SOFC and Helium Xenon Brayton Double-Closed Cycle Combined Power System Based on Metal Fuel[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2021, 29(6): 659-666. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2021.06.003

基于金属燃料的SOFC/氦氙布雷顿双闭式循环联合动力系统优化设计

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2021.06.003
基金项目:  中国博士后科学基金(227767).
详细信息
    作者简介:

    王佳宾(1997-), 男, 在读硕士, 主要研究方向为燃气轮机动力机械.

  • 中图分类号: TJ630 TK12

Optimization for Design of SOFC and Helium Xenon Brayton Double-Closed Cycle Combined Power System Based on Metal Fuel

  • 摘要: 为提高无空气推进闭式动力装置的热效率和续航能力, 建立了一种基于金属铝水反应的固体氧化物燃料电池(SOFC)/氦氙布雷顿双闭式循环联合动力系统。首先建立了该系统的数学模型, 将系统输出功率设计为100 kW, 对系统主要参数进行了敏感性分析, 分析结果表明: 影响系统工况性能的主要参数包括SOFC的工作温度、工作压力和布雷顿循环压气机压比; 在固定系统输出量级的情况下, 提高SOFC的工作温度与压力增加了其工作效率和功率分担比, 对SOFC的增益影响大于对布雷顿循环的增益; 压气机压比的变化影响了布雷顿循环的功率分担比, 对SOFC效率也呈现先升高后下降的影响趋势, 总体看来, 压气机压比对布雷顿循环功率分担比的提高存在一个峰值。采用遗传算法对该系统的工作参数进行优化设计, 优化设计后, 系统总效率较原型设计提高了2.53%, ?率较原型设计提高了2.55%, 有效提升了系统的热效率。

     

  • [1] 胡静, 孙俊忠, 周智勇, 等. 国外潜艇AIP技术发展现状与趋势分析[J]. 舰船电子工程, 2018, 38(3): 14-16, 25.

    Hu Jing, Sun Jun-zhong, Zhou Zhi-yong, et al. Deve- lopment Status and Trend Analysis of Foreign AIP Technology[J]. Ship Electronic Engineering, 2018, 38(3): 14-16, 25.
    [2] 王晓武. 国外常规潜艇AIP技术现状及发展趋势分析[J]. 舰船科学技术, 2009, 31(1): 173-176.

    Wang Xiao-wu. Analysis of Technology Condition and Development Trend for Air Independent Propulsion(AIP) Technology for Conventional Submarine[J]. Ship Science and Technology, 2009, 31(1): 173-176.
    [3] Waters D F, Cadou C P, Eagle W E. Quantifying Unmanned Undersea Vehicle Range Improvement Enabled by Aluminum-Water Power System[J]. Journal of Propulsion & Power, 2013, 29(3): 675-685.
    [4] Eagle W, Waters D, Cadou C. System Modeling of a Novel Aluminum Fueled UUV Power System[C]//50th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. Nashville, Tennessee: AIAA, 2012.
    [5] El-Genk M S, Tournier J M. Noble-Gas Binary Mixtures for Closed-Brayton-Cycle Space Reactor Power Systems[J]. Journal of Propulsion & Power, 2007, 23(4): 863-873.
    [6] Gallo B M, El-Genk M S. Brayton Rotating Units for Space Reactor Power Systems[J]. Energy Conversion & Management, 2009, 50(9): 2210-2232.
    [7] Harty R B. SP-100 Program: Space Reactor System and Subsystem Investigations[R]. Rockwell International, Final Rept. ESG-DOE-13413, Canoga Park, CA, 1983.
    [8] Barrett M J, Johnson P K. Performance and Mass Modeling Subtleties in Closed-Brayton-Cycle Space Power Systems[C]//3rd International Energy Conversion Engineering Conference. San Francisco, California: AIAA ARC, 2005.
    [9] Hosseinpour J, Sadeghi M, Chitsaz A, et al. Exergy Assessment and Optimization of a Cogeneration System Based on a Solid Oxide Fuel Cell Integrated with a Stirling Engine[J]. Energy Conversion and Management, 2017, 143(1): 448-458.
    [10] Tournier J M, El-Genk M, Gallo B. Best Estimates of Binary Gas Mixtures Properties for Closed Brayton Cycle Space Applications[C]//4th International Energy Conversion Engineering Conference and Exhibit. San Diego, California: AIAA, 2006.
    [11] 徐文迪. 氦氙涡轮叶片冷却特性数值研究[D]. 天津: 中国民航大学, 2020.
    [12] 田民丽. 基于固体氧化物燃料电池的CO2零排放联供系统热力学分析[D]. 济南: 山东大学, 2019.

  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  440
  • HTML全文浏览量:  153
  • PDF下载量:  123
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-24
  • 修回日期:  2021-11-01
  • 刊出日期:  2021-12-31

目录

    /

    返回文章
    返回
    服务号
    订阅号