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    组件 82:燃料电池
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    组件 82:燃料电池


    规格

    管道连接 

    1

    氧化气体进口(如空气、氧气)

    2

    废气(阴极)

    3

    废气(阳极)

    4

    燃料气体进口

    5

    蒸汽进口(仅适用于带重整器的旧版本)

    6

    冷却水进口

    7

    冷却水出口

    8

    产生的电功率

     

    通用       用户输入值       特征曲线       应用物理公式       显示       示例      

    通用

    对于这个组件,在 Ebsilon 专业版 6.0 中进行了全面的重新设计。如果出于兼容性的原因,需要重现以前的计算结果,可以通过设置 FSPEC = "旧模式" 切换到旧的计算模式。

    在旧模式中,重整器被整合到组件 82 中,而新模式则需要对重整器进行单独建模。为此,可以使用计算化学平衡的组件 95(而不是通过特征线进行全局描述),进行更详细的考虑。

    在新的计算模式中,有不同类型的燃料电池分类。使用参数 FSPEC 来切换这些类型,它们因使用的燃料气体和出现在阳极和阴极的物质而不同。EBSILONProfessional 中应用的类型是 PEM、PAFC、MCFC 和 SOFC。

    对于所有类型(在新的计算模式下),需要指定质量流量、温度和进口流量(燃料、氧化气体和冷却水)的压力以及燃料和氧化气体的化学成分。蒸汽、空气或通用流体也可用作冷却介质。

    根据指定的燃料电池类型,计算出一个化学转换率。转换率由规格参数 ECONH2 和 ECONCO 决定。由此产生的反应产物按照上图分布到阳极和阴极。未使用的燃料气体部分被添加到阳极出口,未使用的氧化气体部分被添加到阴极出口。

    使用指定的效率和损失计算产生的电功率以及阳极和阴极废气的温度:

    对于这些数量中的前五个,可以通过特征线来指定质量流量的依赖性。

    在组件中指定电压、频率和电流的类型:

    可以选择在组件中指定电压(VOLT)、频率(FREQ)和电流类型(NPHAS)作为默认值。

    标志 FVOLT 和 FFREQ 用于设置规格是由新的规格值 VOLT 和 FREQ 分别来给定(0)还是作为电气线路上的测量值从外部给定(-1)。


     

    计算模式

    FMODE

    计算模式   

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式 

    =0: 全局

    =1: 局部非设计

    FSPEC

    燃料电池的类型:

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 旧模式(包括重整器)

    =1: PEM

    =2: PAFC

    =3: MCFC

    =4: SOFC

    ETAEN

    电力效率 = QEN/(NCV*M1N)

    ETACN

    冷却效率 = QCN/(NCV*M1N)

    ETAON

    阴极废气效率 = QON/(NCV*M1N)

    ETALN

    阴极废气效率 = QLOSS/(NCV*M1N)

    ETAANN

    阳极效率

    ECONH2

    H2 转换率

    ECONCO

    CO 转换率

    EDCAC

    直流转交流转化效率

    FFUEL

    燃料类型(仅限旧模式)

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 碳氢化合物

    =1: 氢气

    ALAM

    空气比率(空气化学计量比,仅在旧模式下)

    DP12N

    管道 1 和 2 之间的压力损失(标称)

    DP67N

    管道 6 和 7 之间的压力损失(标称)

    FVOLT

    指定电压方法的标志

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 由规格值 VOLT 定义

    =-1: 电压在外部的电力出口上给定

    VOLT

    电压(在电力线上)

    FFREQ

    指定频率方法的标志

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 使用规格值 FREQ

    =-1: 在电力出口上从外部给定频率

    FREQ

    发电机频率

    NPHAS

    电流的类型

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 直流电

    =1: 单相交流

    =3: 三相交流

    M1N   

    空气质量流量(标称)

    M4N   

    燃料质量流量(标称)

    M6N   

    冷却水的质量流量(标称)

    V1N   

    氧化剂的比容(标称)

    V6N   

    冷却水的比容(标称)

    标记为蓝色的数值是非设计计算参考量。在所使用的公式中,实际的非设计值参考这些量。

    一般来说,所有的输入需要可见。通常会提供默认值。

    更多关于输入域的颜色和描述的信息,请参见编辑组件\规格值。

    关于设计值与非设计值以及标称值的更多信息,请参见通用\接受标称值。 


    特征曲线

    特征线 1: ETAE-特征线:  ETAE/ETAEN = f (M4/M4N)

     

         X-轴            1         M4/M4N                     第一点
                            2          M4/M4N                    第二点
                            .
                            N         M4/M4N                    最后一点
     
         Y-轴            1          ETAE/ETAEN               第一点
                            2          ETAE/ETAEN               第二点
                            .
                            N         ETAE/ETAEN               最后一点
     

     

    特征线 2: ETAC-特征线:  ETAC/ETACN = f (M4/M4N)

     

         X-轴            1         M4/M4N                     第一点
                            2          M4/M4N                    第二点
                            .
                            N         M4/M4N                    最后一点
     
         Y-轴            1          ETAC/ETACN               第一点
                            2          ETAC/ETACN               第二点
                            .
                            N         ETAC/ETACN               最后一点
     

     

    特征线 3: ETAO-特征线:  ETAO/ETAON = f (M4/M4N)

     

         X-轴            1         M4/M4N                     第一点
                            2          M4/M4N                    第二点
                            .
                            N         M4/M4N                    最后一点
     
         Y-轴            1          ETAO/ETAON             第一点
                            2          ETAO/ETAON             第二点
                            .
                            N         ETAO/ETAON             最后一点
     

     

    特征线 4: ETAL-特征线:  ETAL/ETALN = f (M4/M4N)

     

         X-轴            1         M4/M4N                     第一点
                            2          M4/M4N                    第二点
                            .
                            N         M4/M4N                    最后一点
     
         Y-轴            1          ETAL/ETALN               第一点
                            2          ETAL/ETALN               第二点
                            .
                            N         ETAL/ETALN               最后一点
     

     

    特征线 5: ETAAN-特征线:  ETAA/ETAAN = f (M4/M4N)

     

         X-轴            1         M4/M4N                     第一点
                            2          M4/M4N                    第二点
                            .
                            N         M4/M4N                    最后一点
     
         Y-轴            1          ETAA/ETAAN              第一点
                            2          ETAA/ETAAN              第二点
                            .
                            N         ETAA/ETAAN              最后一点
     


    物理应用

    方程式

    设计

    (模拟标志:

    GLOBAL = 设计工况

    FMODE = GLOBAL)

     

     

    CORE=1

    CORC=1

    CORO=1

    CORL=1

     

    F1 = 1

    F6 = 1

     

     

    非设计

    (模拟标志:

    GLOBAL = 非设计

    FMODE = 局部非设计)

     

    CORE = f(M4/M4N)   来自特征线 1

    CORC = f(M4/M4N)   来自特征线 2

    CORO= f(M4/M4N)   来自特征线 3

    CORL = f(M4/M4N)   来自特征线 4

     

    F1 = (M1/M1N ** 2) * (V1/V1N)

    F6 = (M6/M6N ** 2) * (V6/V6N)          

     

     

     

    所有情况

     

    QZU = D4*(Hu4+H4)+D1*H1

     

    DQE = ETAEN*CORE*QZU

    DQC = ETACN*CORC*QZU

    DQO = ETAON*CORO*QZU

    DQL = ETALN*CORL*QZU

    DQA = QZU-(DQE-DQC-DQO-DQL)

     

    组份和质量流量管道 2:

    如果  FFUEL = 碳氢化合物,那么

    氢气燃烧和 DQE+DQO 产生的成分

    氢气燃烧和 DQE+DQO 产生的质量流量          

    否则

    由于氢气燃烧和 DQE+DQO+DQC+DQL 而产生的成分

    由于氢气燃烧和 DQE+DQO+DQC+DQL 而产生的质量流量    

    结束如果

     

    组份管道 3:

    从燃烧计算管道 1 / 管道 4

    减去管道 2 的组份

    加上管道 5 的组份

     

    M1M4R = 来自燃烧计算的质量流量比管道 1 / 管道 4 

    M1 = M1M4R *M4                                                                                              

     

    M3=M1+M4+M5-M2                                                                                          

     

    DP12  = DP12N* F1

    P2 = P1 DP12                                                                                                      

    P3 = P2                                                                                                                

     

    DP67  = DP67N* F6

    P7  = P6 DP67                                                                                                    

     

    H8 = DQE                                                                                                            

    H7 = H6+DQC                                                                                                   

    H2 = DQO/M2                                                                                                   

    H3 = ((H5-2500.)*M5+DQA)/M3                                                                      

        

     

     

    组件显示

    显示选项 1

    示例

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