Extensión del rango de operación validada experimentalmente de un turbocompresor impulsado eléctricamente para aplicaciones de pilas de combustible
Autores: Schoedel, Markus; Menze, Marco; Seume, Joerg R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Extensión del rango de operación validada experimentalmente de un turbocompresor impulsado eléctricamente para aplicaciones de pilas de combustible
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Turboalimentador eléctrico
Pila de combustible
Compresor
Turbina
Eficiencia
Rango de operación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Desde un punto de vista aerodinámico, el turbocompresor eléctrico para el suministro de aire de una celda de combustible automotriz enfrenta requisitos difíciles: no solo debe controlar el nivel de presión de la celda de combustible, sino que también tiene que operar con una eficiencia muy alta en un amplio rango. Este documento explora características para el compresor y la turbina de un turbocompresor eléctrico existente, que están destinadas a cumplir con los requisitos específicos de una celda de combustible en un estudio numérico validado experimentalmente. Las palas ajustables del difusor o de la boquilla en el compresor y la turbina logran rangos de operación más amplios, pero comprometen la eficiencia, especialmente debido a los espacios necesarios entre las palas y las paredes finales. Para la turbina, hay pérdidas adicionales de eficiencia ya que el pivoteo de las palas de la boquilla conduce a la incidencia y, por lo tanto, a la separación del flujo en el borde de ataque de las palas de la boquilla y las palas del rotor. Un aumento en el flujo másico y una ligera mejora en la eficiencia de la turbina con las palas de boquilla de baja solidez contrarrestan estas pérdidas. Para el compresor, una reducción en la altura del difusor y su influencia sobre el rango de operación y el consumo de energía produce un aumento en el margen de sobrepresión así como en la eficiencia máxima.
Descripción
Desde un punto de vista aerodinámico, el turbocompresor eléctrico para el suministro de aire de una celda de combustible automotriz enfrenta requisitos difíciles: no solo debe controlar el nivel de presión de la celda de combustible, sino que también tiene que operar con una eficiencia muy alta en un amplio rango. Este documento explora características para el compresor y la turbina de un turbocompresor eléctrico existente, que están destinadas a cumplir con los requisitos específicos de una celda de combustible en un estudio numérico validado experimentalmente. Las palas ajustables del difusor o de la boquilla en el compresor y la turbina logran rangos de operación más amplios, pero comprometen la eficiencia, especialmente debido a los espacios necesarios entre las palas y las paredes finales. Para la turbina, hay pérdidas adicionales de eficiencia ya que el pivoteo de las palas de la boquilla conduce a la incidencia y, por lo tanto, a la separación del flujo en el borde de ataque de las palas de la boquilla y las palas del rotor. Un aumento en el flujo másico y una ligera mejora en la eficiencia de la turbina con las palas de boquilla de baja solidez contrarrestan estas pérdidas. Para el compresor, una reducción en la altura del difusor y su influencia sobre el rango de operación y el consumo de energía produce un aumento en el margen de sobrepresión así como en la eficiencia máxima.