Absorption Heat Pump for Air Conditioning Driven by Fuel Cell Waste Heat
Author
Albacete Cachorro, Irene
Term
4. term
Education
Publication year
2013
Submitted on
2013-06-03
Pages
100
Abstract
Aircondition i elbiler forkorter typisk rækkevidden, fordi traditionelle kompressorvarmepumper bruger strøm fra batteriet. Dette speciale undersøger en alternativ løsning: en varme-drevet absorptionsvarmepumpe forsynet med spildvarme fra en brændselscelle, som kan levere køling uden at belaste batteriet. Arbejdet formulerer det centrale spørgsmål om, hvorvidt et kompakt system kan dække kabinekølebehovet under krævende omgivelser og samtidig passe i et køretøj. Først udvikles en model i EES til at beregne kølebehovet som funktion af bl.a. udetemperatur, udeluftens hastighed og bilens hastighed, inklusive sammenligninger for sort og hvid bil samt komfortkrav. Derefter opbygges og valideres en model af absorptionscyklussen, som bruges til at bestemme det nødvendige varmeinput til generatoren for at opnå den krævede fordampningskøling; validering sker mod data fra litteraturen. For at muliggøre modellering i værktøjer uden indbyggede medieegenskaber præsenteres og valideres beregningsmetoder for termodynamiske egenskaber for relevante arbejdsmidler (fx vand og vand/lithiumbromid-blandinger). Endelig gennemføres en størrelsesoptimering med fokus på varmevekslere, herunder minimumskrav til samlede varmeovergangstal og indflydelsen af pinch-temperatur på det samlede systemvolumen. Resultaterne peger på, at konceptet virker lovende og kan realiseres i en kompakt udgave, men yderligere studier anbefales.
Air conditioning in electric vehicles typically reduces driving range because conventional compressor heat pumps draw power from the battery. This thesis explores an alternative: a heat-driven absorption heat pump supplied by fuel cell waste heat, providing cooling without using traction battery energy. The core question is whether a compact system can meet cabin cooling needs under demanding ambient conditions and fit within vehicle constraints. First, an EES model estimates vehicle cooling loads as functions of ambient temperature, outside air speed, and vehicle speed, including comparisons for black and white vehicles and comfort targets. Next, an absorption cycle model is built and validated to determine the generator heat input required to deliver the calculated evaporator cooling, using literature data for validation. To enable implementation in tools lacking built-in fluid property libraries, methods to compute thermodynamic properties for relevant working fluids (e.g., water and water/lithium bromide mixtures) are presented and validated. Finally, component sizing is addressed through optimization of heat exchangers, including minimum overall heat transfer coefficients and the effect of evaporator pinch temperature on total system volume. The results indicate promising feasibility for a compact vehicle-integrable design, while recommending further studies.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Keywords
Documents