Kiinteäoksidipolttokennolaitteiston rakenteen suunnittelu
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2009
Department
Major/Subject
Koneensuunnitteluoppi
Mcode
Kon-41
Degree programme
Language
fi
Pages
81 + liitt. (+3)
Series
Abstract
Tämä diplomityö on tehty vuoden 2008 aikana osana Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen SofcPower-projektia, jossa kehitettiin kiinteäoksidipolttokennolaitteistojen tekniikkaa. Työn päämääränä oli kehittää rakenne 5 kW sähkötehon tuottavalle integroidulle kiinteäoksidipolttokennolaitteistolle 3D-suunnittelua hyödyntämällä. Työ sisältää kirjallisuustutkimuksen, jossa selvitetään kiinteäoksidipolttokennolaitteiston toimintaperiaatteet. Lisäksi tutustutaan uusimpien integroitujen laitteistojen rakenneratkaisuihin muutaman esimerkkilaitteiston avulla. Työn alussa määritettiin laitteistolle muodostuvat vaatimukset ja rakenteen alkuarvot. Niiden pohjalta suunniteltiin laitteiston rakenne, joka sisältää tärkeimpinä osa-alueina komponenttien sijoittelun, kaasuputkiston, runkorakenteen ja lämmöneristyskonseptin. Rakennesuunnittelu perustui vahvasti 3D-suunnitteluun, jota käytettiin toisaalta myös tutkimusmenetelmänä. Laitteiston komponenttien sijoittelussa hyödynnettiin modulaarista tarkastelua. Työ pyrkii antamaan yleiskuvan integroidun kiinteäoksidipolttokennolaitteiston rakenteesta. Yksityiskohtien esittelyä on rajattu laajan kokonaisuuden takia. Rakennesuunnittelun tuloksena syntyneiden 3D-mallien avulla suoritettiin elementtimenetelmä (FEM) mallinnusta. FEM-mallinnuksen avulla saatiin tietoa laitteistolle suunnitellun runkorakenteen lujuudesta korkeassa lämpötilassa, sekä valittujen lämmöneristeiden toimivuudesta kehitetyssä lämmöneristyskonseptissa. Diplomityössä tehty rakennesuunnittelu tapahtui teorian avulla. Rakenteiden optimointi on suunniteltu toteutettavaksi diplomityön jälkeen tehtävien laboratoriokokeiden avulla. Diplomityön tuloksia voidaan hyödyntää kiinteäoksidipolttokennolaitteiston jatkokehityksessä ja prototyyppien rakentamisessa. Kaasuputkiston yksityiskohtaisesta 3D- mallista voidaan tuottaa työkuvat, joiden avulla on mahdollista rakentaa polttokennolaitteiston kaasuputkisto. FEM-analyyseistä saatuja tietoja voidaan käyttää apuna polttokennolaitteiston rungon ja lämmöneristyksen mitoituksessa.Description
Supervisor
Kuosmanen, PetriThesis advisor
Kuosmanen, PetriKeywords
solid oxide fuel cell system, kiinteäoksidipolttokennolaitteisto, system structure, komponenttien sijoittelu, placement of system components, kaasuputkisto, piping, lämmöneristys, thermal insulation, 3D-suunnittelu, 3D design