際際滷

際際滷Share a Scribd company logo

water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems

Download as PPTX, PDF
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

scroll compressor

1 of 19
Download to read offline
Kelompok 9 Aji Purnayudha Attegar Pujaratmadja Bangbang Kurniawan Fahrizal Pradana Putra Uggy Purwo Saputro
Teoritis dan percobaan studi injeksi air gulir kompresor dalam sistem sel bahan bakar otomotif
Yuanyang Zhao., Liansheng Li., Huagen Wu., Pengcheng Shu., Theoretical and experimental studies of water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems., Elsevier., 2004.
Meneliti Suntikan kompresor gulir air untuk memasok udara terkompresi bersih untuk sistem sel bahan bakar otomotif. Air digunakan baik sebagai pelumas dan pendingin dalam kompresor. Sebuah model termodinamika air injeksi gulir kompresor yang mempertimbangkan kebocoran dan pertukaran panas untuk digunakan dengan sistem sel bahan bakar otomotif, dikembangkan dengan menggunakan persamaan konservasi energi, massa dan persamaan keadaan. Hasil menunjukkan bahwa kompresor gulir memiliki kompresi hampir isotermal saat menyuntikkan air di dalamnya. Meningkatkan kecepatan rotasi kompresor dan meningkatkan hilangnya debit dan efciency volumetrik kompresor gulir. Perbedaan antara perhitungan daya dan meningkatkan daya isotermal sebagai penambah kecepatan putaran kompresor, yang berarti efciency dari kompresor menurun. Peningkatan laju aliran air disuntikkan untuk meningkatkan efciency isotermal dan ditunjukkan untuk menurunkan suhu debit. Dalam kondisi dipelajari, laju aliran massa air memiliki efek terbesar pada suhu debit.
Seperti yang ada didalam jurnal banyak pengenalan dan referensi dari orang-orang yang mengemukakan tentang injeksi air pada kompresor gulir yang ada didalam sistem fuel cell otomotif, diantaranya :
Peningkatan konsumsi energi global dan emisi polutan telah memaksa produsen mobil untuk mencari sistem listrik masa depan dan konsep penggerak alternatif untuk meningkatkan kualitas lingkungan perkotaan dan menghemat energi. Saat ini, produsen mobil telah menyajikan sistem penggerak alternatif seperti listrik, hibrida, atau pertukaran proton membran (PEM) sistem sel bahan bakar. Di antara sistem ini, sistem sel bahan bakar tampaknya memiliki potensi tertinggi untuk bersaing dengan mesin pembakaran internal, dan sel bahan bakar juga merupakan salah satu aplikasi yang paling efektif energi hidrogen
Sebuah sel sistem mesin otomotif bahan bakar PEM terdiri dari banyak subsistem, bahan bakar dan pasokan udara, pendinginan, manajemen energi, controller, sistem listrik dan sel bahan bakar itu sendiri. Udara sistem pasokan merupakan bagian penting dari sistem sel bahan bakar PEM, sedangkan kompresor adalah inti dari sistem pasokan udara. Dalam sistem sel bahan bakar PEM, udara biasanya digunakan untuk katoda dari sel bahan bakar. Karena tekanan parsial oksigen di udara lebih rendah dibandingkan dengan gas murni, udara terkompresi diberikan. Hanya dengan tekanan yang lebih tinggi dari udara terkompresi dapat tujuan diperoleh seperti efciency tinggi, kerapatan daya, kinerja dinamis yang baik dan dimensi kompak dari sistem.
Kompresor gulir telah banyak digunakan karena kekompakan mereka, efciency tinggi, getaran rendah dan tingkat kebisingan dan kehandalan berjalan sangat baik, dan mereka telah dikembangkan untuk digunakan dalam sistem sel bahan bakar otomotif
menunjukkan struktur dari prototipe kompresor gulir. Ada dua lubang air di dinding shell kompresor. Bagian dari air yang disuntikkan ke ruang hisap kompresor melalui air inlet 1 dan kemudian mengalir ke dalam ruang hisap langsung. Air lainnya disuntikkan ke bagian dari mekanisme penggerak kompresor melalui air inlet 2. Bagian kedua dari air disuntikkan ke kompresor melumasi dan mendinginkan mekanisme drive sebelum mengalir ke dalam ruang hisap kompresor. Menyerap panas dari udara di ruang kompresi, dan akhirnya keluar dari lubang pembuangan.
a. Kebocoran aliran massa Park YC, Kim Y, and Cho H, 2002 Kebocoran aliran massa Ada dua jenis kebocoran pada kompresor gulir (ditunjukkan pada Gambar. 2). Satu kebocoran disebut kebocoran radial dan disebabkan oleh kesenjangan antara bagian bawah atau atas piring dan gulungan. Yang lain disebut kebocoran tangensial dan disebabkan oleh kesenjangan antara sisi-sisi dari dua gulungan. Kebocoran ini menghasilkan penurunan dari kompresor volumetrik efciency, dan pada saat yang sama, pekerjaan kompresi meningkat karena kebocoran gas dari ruang tekanan tinggi ke tekanan rendah ruang
b. heat exchange (penukar panas) Seperti air yang disuntikkan ke dalam ruang kompresor gulir, menyerap panas dari udara basah dalam kompresor. Ketika udara dikompresi, suhu udara meningkat. Injeksi air menghambat peningkatan suhu gas, dan yang perlu diperhatikan dalam perhitungan pertukaran panas ini yaitu pada: - Suction bagian - proses kompresi c. Tambahan daya yang disebabkan oleh injeksi air Ketika air disuntikkan ke dalam kompresor gulir, kekuatan ekstra diperlukan untuk memampatkan uap air, dan munculnya tekanan air dengan peningkatan tekanan udara basah juga perlu listrik serta tenaga tambahan, kekuatan untuk air dapat dihitung dengan : d. metode numerik setelah memecahkan persamaan differential didapat berbagai parameter, seperti parameter dari kompresor gulir dapat dihitung, seperti efciency volumetrik, kekuasaan, efciency isotermal dan sebagainya.
Gambar ini menunjukkan sistem eksperimental. Udara disaring sebelum memasuki kompresor gulir dan kemudian dikompres dengan air. Campuran air dan udara mengalir ke pemisah air-udara setelah keluar dari kompresor. Akhirnya, air kembali disuntikkan ke dalam kompresor gulir setelah didinginkan dan disaring di air dingin dan filter.
a.Efects kecepatan rotasi kompresor gulir Gambar. 4, menunjukan grafik perbandingan ketika kecepatan bervariasi yang di parameterkan pada tekanan dan volume ratio, dan dapat dilihat bahwa kehilangan debit meningkat dengan meningkatnya kecepatan rotasi dalam proses discharge. Gambar. 5 menunjukkan perbandingan dari efciencies volumetrik, bila laju aliran massa air 60kg / jam. Hal ini dapat dilihat bahwa efciency volumetrik kompresor gulir meningkat dengan meningkatnya kecepatan rotasi kompresor gulir, tetapi tingkat kenaikan menurun. Sedikit demi sedikit. Gambar 4. diagram kecepatan putaran tekanan volume Gambar 5. grafik volumtric efficiency kompresor
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
b. Efects massa air disuntikkan pada kinerja kompresor Dari perhitungan model simulasi, hubungan antara diagram tekanan-volume dan massa air injeksi ditunjukkan pada Gambar. 7 dan, pada saat yang sama, dibandingkan dengan proses yang ideal, proses adiabatik dan isotermal. Di sini, data diprediksi dihitung untuk kecepatan 3000rpm. Gambar 7. diagram tekanan volume untuk massa air injeksi yang berbeda Untuk massa air injeksi penelitian, proses simulasi mendekati proses isotermal sangat baik, yang ditunjukkan pada Gambar. 7. Ketika kenaikan massa injeksi air, tingkat pendekatan terhadap proses kenaikan isotermal. Dari Gambar. 7, itu juga dapat dilihat bahwa tekanan dari proses adiabatik adalah yang terbesar dan bahwa dari proses isotermal adalah yang terkecil di antara semua proses pada akhir kompresi (V d ditampilkan jika Gambar. 7). Oleh karena itu, pada saat yang sama tekanan debit Pd , proses penurunan debit isotermal adalah yang paling dan bahwa proses adiabatik adalah yang paling besar.
Gambar. 8 grafik perubahan ishotemal dari indikasi efisiensi Gambar. 8 menunjukkan prediksi isotermal efciency yang ditunjukkan dari water injection scroll compressor dari model simulasinya. Di sini, efciency ditunjukkan isotermal Nilai dari efciency ysng ditunjukkan isotermal menyajikan sejauh mana proses pendekatan proses isotermal. Nilai ini meningkat dengan menurunnya kecepatan rotasi dan / atau laju aliran meningkatnya massa air injeksi.
Gambar. 9 menunjukkan bahwa suhu debit menurun sebagai peningkatan injeksi massa air flow rate. Di sini, suhu diukur dan dihitung diperoleh untuk kecepatan kompresor dari 3000rpm. Rata-rata kesalahan antara diukur dan suhu dihitung adalah 5,41%, dan data dihitung lebih besar daripada percobaan. Salah satu alasannya adalah bahwa perpindahan panas antara udara basah dan shell kompresor tidak dipertimbangkan dalam model simulasi. sgsttg
c. Kekuatan ekstra yang dibutuhkan oleh water injection Tabel 3 menunjukkan diprediksi kekuatan ekstra yang dibutuhkan oleh water injection. Data diprediksi berikut dihitung dengan laju aliran massa air 60kg / jam. Hal ini dapat dilihat dari hal ini bahwa kekuatan untuk air 0,275% dari total daya yang ditunjukkan saat kecepatan 1000rpm dan 0,049% saat kecepatan 5000rpm. Kekuatan untuk kompres uap air kurang dari 2,5% dari total daya yang ditunjukkan pada semua kecepatan dihitung. Dengan demikian, total daya tambahan yang diperlukan oleh injeksi air kurang dari 3% dari daya yang ditunjukkan kompresor.
Atas dasar konservasi persamaan energi dan massa dan persamaan keadaan, model matematika dari injeksi kompresor gulir air yang digunakan dalam sistem sel bahan bakar otomotif dikembangkan. Kebocoran dan pertukaran panas antara udara dan air yang diperhitungkan. Prediksi yang ditujukan baik dengan hasil yang diukur. Hasil simulasi dan eksperimen menunjukkan bahwa - Kompresor gulir memiliki kompresi hampir isotermal dengan injeksi air. - Meningkatkan kecepatan rotasi kompresor meningkatkan hilangnya debit - Meningkatkan efciency volumetrik kompresor gulir, yang dihitung volumetrik efciency lebih tinggi dari nilai yang diukur dengan deviasi ratarata 0,95%. - Peningkatan laju aliran massa injeksi air meningkatkan efciency ditunjukkan isotermal dan menurunkan suhu debit. - Kekuatan tambahan yang diperlukan oleh injeksi air kurang dari 3% - laju aliran air memiliki efect terbesar pada suhu debit.

More Related Content

water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems

  • 1. Kelompok 9 Aji Purnayudha Attegar Pujaratmadja Bangbang Kurniawan Fahrizal Pradana Putra Uggy Purwo Saputro
  • 2. Teoritis dan percobaan studi injeksi air gulir kompresor dalam sistem sel bahan bakar otomotif
  • 3. Yuanyang Zhao., Liansheng Li., Huagen Wu., Pengcheng Shu., Theoretical and experimental studies of water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems., Elsevier., 2004.
  • 4. Meneliti Suntikan kompresor gulir air untuk memasok udara terkompresi bersih untuk sistem sel bahan bakar otomotif. Air digunakan baik sebagai pelumas dan pendingin dalam kompresor. Sebuah model termodinamika air injeksi gulir kompresor yang mempertimbangkan kebocoran dan pertukaran panas untuk digunakan dengan sistem sel bahan bakar otomotif, dikembangkan dengan menggunakan persamaan konservasi energi, massa dan persamaan keadaan. Hasil menunjukkan bahwa kompresor gulir memiliki kompresi hampir isotermal saat menyuntikkan air di dalamnya. Meningkatkan kecepatan rotasi kompresor dan meningkatkan hilangnya debit dan efciency volumetrik kompresor gulir. Perbedaan antara perhitungan daya dan meningkatkan daya isotermal sebagai penambah kecepatan putaran kompresor, yang berarti efciency dari kompresor menurun. Peningkatan laju aliran air disuntikkan untuk meningkatkan efciency isotermal dan ditunjukkan untuk menurunkan suhu debit. Dalam kondisi dipelajari, laju aliran massa air memiliki efek terbesar pada suhu debit.
  • 5. Seperti yang ada didalam jurnal banyak pengenalan dan referensi dari orang-orang yang mengemukakan tentang injeksi air pada kompresor gulir yang ada didalam sistem fuel cell otomotif, diantaranya :
  • 6. Peningkatan konsumsi energi global dan emisi polutan telah memaksa produsen mobil untuk mencari sistem listrik masa depan dan konsep penggerak alternatif untuk meningkatkan kualitas lingkungan perkotaan dan menghemat energi. Saat ini, produsen mobil telah menyajikan sistem penggerak alternatif seperti listrik, hibrida, atau pertukaran proton membran (PEM) sistem sel bahan bakar. Di antara sistem ini, sistem sel bahan bakar tampaknya memiliki potensi tertinggi untuk bersaing dengan mesin pembakaran internal, dan sel bahan bakar juga merupakan salah satu aplikasi yang paling efektif energi hidrogen
  • 7. Sebuah sel sistem mesin otomotif bahan bakar PEM terdiri dari banyak subsistem, bahan bakar dan pasokan udara, pendinginan, manajemen energi, controller, sistem listrik dan sel bahan bakar itu sendiri. Udara sistem pasokan merupakan bagian penting dari sistem sel bahan bakar PEM, sedangkan kompresor adalah inti dari sistem pasokan udara. Dalam sistem sel bahan bakar PEM, udara biasanya digunakan untuk katoda dari sel bahan bakar. Karena tekanan parsial oksigen di udara lebih rendah dibandingkan dengan gas murni, udara terkompresi diberikan. Hanya dengan tekanan yang lebih tinggi dari udara terkompresi dapat tujuan diperoleh seperti efciency tinggi, kerapatan daya, kinerja dinamis yang baik dan dimensi kompak dari sistem.
  • 8. Kompresor gulir telah banyak digunakan karena kekompakan mereka, efciency tinggi, getaran rendah dan tingkat kebisingan dan kehandalan berjalan sangat baik, dan mereka telah dikembangkan untuk digunakan dalam sistem sel bahan bakar otomotif
  • 9. menunjukkan struktur dari prototipe kompresor gulir. Ada dua lubang air di dinding shell kompresor. Bagian dari air yang disuntikkan ke ruang hisap kompresor melalui air inlet 1 dan kemudian mengalir ke dalam ruang hisap langsung. Air lainnya disuntikkan ke bagian dari mekanisme penggerak kompresor melalui air inlet 2. Bagian kedua dari air disuntikkan ke kompresor melumasi dan mendinginkan mekanisme drive sebelum mengalir ke dalam ruang hisap kompresor. Menyerap panas dari udara di ruang kompresi, dan akhirnya keluar dari lubang pembuangan.
  • 10. a. Kebocoran aliran massa Park YC, Kim Y, and Cho H, 2002 Kebocoran aliran massa Ada dua jenis kebocoran pada kompresor gulir (ditunjukkan pada Gambar. 2). Satu kebocoran disebut kebocoran radial dan disebabkan oleh kesenjangan antara bagian bawah atau atas piring dan gulungan. Yang lain disebut kebocoran tangensial dan disebabkan oleh kesenjangan antara sisi-sisi dari dua gulungan. Kebocoran ini menghasilkan penurunan dari kompresor volumetrik efciency, dan pada saat yang sama, pekerjaan kompresi meningkat karena kebocoran gas dari ruang tekanan tinggi ke tekanan rendah ruang
  • 11. b. heat exchange (penukar panas) Seperti air yang disuntikkan ke dalam ruang kompresor gulir, menyerap panas dari udara basah dalam kompresor. Ketika udara dikompresi, suhu udara meningkat. Injeksi air menghambat peningkatan suhu gas, dan yang perlu diperhatikan dalam perhitungan pertukaran panas ini yaitu pada: - Suction bagian - proses kompresi c. Tambahan daya yang disebabkan oleh injeksi air Ketika air disuntikkan ke dalam kompresor gulir, kekuatan ekstra diperlukan untuk memampatkan uap air, dan munculnya tekanan air dengan peningkatan tekanan udara basah juga perlu listrik serta tenaga tambahan, kekuatan untuk air dapat dihitung dengan : d. metode numerik setelah memecahkan persamaan differential didapat berbagai parameter, seperti parameter dari kompresor gulir dapat dihitung, seperti efciency volumetrik, kekuasaan, efciency isotermal dan sebagainya.
  • 12. Gambar ini menunjukkan sistem eksperimental. Udara disaring sebelum memasuki kompresor gulir dan kemudian dikompres dengan air. Campuran air dan udara mengalir ke pemisah air-udara setelah keluar dari kompresor. Akhirnya, air kembali disuntikkan ke dalam kompresor gulir setelah didinginkan dan disaring di air dingin dan filter.
  • 13. a.Efects kecepatan rotasi kompresor gulir Gambar. 4, menunjukan grafik perbandingan ketika kecepatan bervariasi yang di parameterkan pada tekanan dan volume ratio, dan dapat dilihat bahwa kehilangan debit meningkat dengan meningkatnya kecepatan rotasi dalam proses discharge. Gambar. 5 menunjukkan perbandingan dari efciencies volumetrik, bila laju aliran massa air 60kg / jam. Hal ini dapat dilihat bahwa efciency volumetrik kompresor gulir meningkat dengan meningkatnya kecepatan rotasi kompresor gulir, tetapi tingkat kenaikan menurun. Sedikit demi sedikit. Gambar 4. diagram kecepatan putaran tekanan volume Gambar 5. grafik volumtric efficiency kompresor
  • 15. b. Efects massa air disuntikkan pada kinerja kompresor Dari perhitungan model simulasi, hubungan antara diagram tekanan-volume dan massa air injeksi ditunjukkan pada Gambar. 7 dan, pada saat yang sama, dibandingkan dengan proses yang ideal, proses adiabatik dan isotermal. Di sini, data diprediksi dihitung untuk kecepatan 3000rpm. Gambar 7. diagram tekanan volume untuk massa air injeksi yang berbeda Untuk massa air injeksi penelitian, proses simulasi mendekati proses isotermal sangat baik, yang ditunjukkan pada Gambar. 7. Ketika kenaikan massa injeksi air, tingkat pendekatan terhadap proses kenaikan isotermal. Dari Gambar. 7, itu juga dapat dilihat bahwa tekanan dari proses adiabatik adalah yang terbesar dan bahwa dari proses isotermal adalah yang terkecil di antara semua proses pada akhir kompresi (V d ditampilkan jika Gambar. 7). Oleh karena itu, pada saat yang sama tekanan debit Pd , proses penurunan debit isotermal adalah yang paling dan bahwa proses adiabatik adalah yang paling besar.
  • 16. Gambar. 8 grafik perubahan ishotemal dari indikasi efisiensi Gambar. 8 menunjukkan prediksi isotermal efciency yang ditunjukkan dari water injection scroll compressor dari model simulasinya. Di sini, efciency ditunjukkan isotermal Nilai dari efciency ysng ditunjukkan isotermal menyajikan sejauh mana proses pendekatan proses isotermal. Nilai ini meningkat dengan menurunnya kecepatan rotasi dan / atau laju aliran meningkatnya massa air injeksi.
  • 17. Gambar. 9 menunjukkan bahwa suhu debit menurun sebagai peningkatan injeksi massa air flow rate. Di sini, suhu diukur dan dihitung diperoleh untuk kecepatan kompresor dari 3000rpm. Rata-rata kesalahan antara diukur dan suhu dihitung adalah 5,41%, dan data dihitung lebih besar daripada percobaan. Salah satu alasannya adalah bahwa perpindahan panas antara udara basah dan shell kompresor tidak dipertimbangkan dalam model simulasi. sgsttg
  • 18. c. Kekuatan ekstra yang dibutuhkan oleh water injection Tabel 3 menunjukkan diprediksi kekuatan ekstra yang dibutuhkan oleh water injection. Data diprediksi berikut dihitung dengan laju aliran massa air 60kg / jam. Hal ini dapat dilihat dari hal ini bahwa kekuatan untuk air 0,275% dari total daya yang ditunjukkan saat kecepatan 1000rpm dan 0,049% saat kecepatan 5000rpm. Kekuatan untuk kompres uap air kurang dari 2,5% dari total daya yang ditunjukkan pada semua kecepatan dihitung. Dengan demikian, total daya tambahan yang diperlukan oleh injeksi air kurang dari 3% dari daya yang ditunjukkan kompresor.
  • 19. Atas dasar konservasi persamaan energi dan massa dan persamaan keadaan, model matematika dari injeksi kompresor gulir air yang digunakan dalam sistem sel bahan bakar otomotif dikembangkan. Kebocoran dan pertukaran panas antara udara dan air yang diperhitungkan. Prediksi yang ditujukan baik dengan hasil yang diukur. Hasil simulasi dan eksperimen menunjukkan bahwa - Kompresor gulir memiliki kompresi hampir isotermal dengan injeksi air. - Meningkatkan kecepatan rotasi kompresor meningkatkan hilangnya debit - Meningkatkan efciency volumetrik kompresor gulir, yang dihitung volumetrik efciency lebih tinggi dari nilai yang diukur dengan deviasi ratarata 0,95%. - Peningkatan laju aliran massa injeksi air meningkatkan efciency ditunjukkan isotermal dan menurunkan suhu debit. - Kekuatan tambahan yang diperlukan oleh injeksi air kurang dari 3% - laju aliran air memiliki efect terbesar pada suhu debit.