Thermal Management and Integration of SOFC Fuel Reformer Unit for Natural Gas

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2006

Department

Konetekniikan osasto

Major/Subject

Lämpötekniikka ja koneoppi

Mcode

Ene-39

Degree programme

Language

en

Pages

104 + liitt. (+10)

Series

Abstract

Polttokenno on pienipäästöinen energiakonversiolaite, jolla voidaan saavuttaa korkeita hyötysuhteita. Kiinteäoksidipolttokenno (SOFC) on tehokkain tapa konvertoida kemiallista energiaa sähköksi ja lämmöksi. Wärtsilä Oyj kehittää 20 kW SOFC järjestelmää hajautettuun energian tuotantoon sekä lisätehoyksiköksi. SOFC kuuluu korkean lämpötilan polttokennoihin, minkä johdosta koko systeemin lämpötila on korkea. Termodynaaminen hallinta on tärkeää korkean lämpötilan systeemissä, sillä lämpöhäviöt ovat merkittävää suuruusluokkaa. Lämpöhäviöitä ja tarvittavien eristeiden määrää voidaan vähentää termodynaamisen integroinnin avulla, jolloin putkien määrä pienenee. Jokainen putki aiheuttaa sekä lämpö- että painehäviöitä. Tähän työhön sisältyy kirjallisuusselvitys, jonka tavoite oli arvioida mikrotekniikan soveltuvuutta lämmönvaihtimen ja esireformointireaktorin korvaajaksi. Selvitys osoitti, että mikrotekniikka ei ole sopiva ratkaisu termodynaamisen integroinnin haasteisiin. Tämän jälkeen työssä keskityttiin perinteisen kokoisiin komponentteihin. Viisi erilaista integrointimallia esitellään diplomityössä. Näitä malleja silmällä pitäen mitoitetaan kolme lämmönvaihdinta. Jokaiselle integrointimalleissa esiintyvälle komponentille on laskettu lämpöhäviöt. Wärtsilän SOFC järjestelmän integrointityötä tulisi jatkaa. Tämä diplomityö on osoittanut, että parhaat tulokset saavutetaan, kun integrointi suoritetaan yhteistyössä lämpöinsinöörien, kemiantekniikan insinöörien, kemistien, mekaniikka-suunnittelijoiden ja CFD-mallintajien kesken.

Description

Supervisor

Lampinen, Markku

Thesis advisor

Kivisaari, Timo

Keywords

thermal integration, termodynaaminen integrointi, thermal management, termodynaaminen hallinta, SOFC, kiinteäoksidipolttokenno, pre-reforming reactor, esireformointireaktori, heat exchanger, lämmönvaihdin, microtechnology, mikrotekniikka

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120553073

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK