Analys av passiva kylningsmetoder vid tillämpning över en hotspot genom analytiska och numeriska simuleringar
Till vilken grad kan passiva kylningsmetoder tillgodose ett lokalt kylningsbehov i ett marint framdrivningssystem?
I ett marint framdrivningssystem byggt av Rolls-Royce Marine i Kristinehamn, kallat POD Propulsion - MermaidTM, kyls systemets yttre delar med fo?rbistro?mmande vatten. Det kylande vattnet kompletteras av ett internt luftkylningssystem vilket, till fo?ljd av en la?gre kylningskapacitet a?n fo?r det externa vattnet, fo?rorsakar en otillra?cklig kylning i den sektor av elmotorns stator vars periferi kyls av kylluftsstro?mmen. En andel av statorn a?r sa?ledes enbart luftkyld vilket medfo?r att den axiella temperaturen i denna sektor uppna?r ett lokalt maximum, kallad ?hotspot?, vilken a?r ho?gre a?n fo?r resten av elmotorns stator.Avsaknaden av en tangentiellt uniform temperatur i statorn medfo?r begra?nsningar vid dimensionering av framdrivningssystemet. Begra?nsningar som kan fa? till fo?ljd att motorn i en POD o?verdimensioneras, gentemot fartygets effektbehov, sa?dan att elmotorn vid drift inte ska generera lika mycket va?rme och da?rmed undvika de ho?ga statortemperaturerna. En effektiv kylning av hotspoten och da?rigenom en tangentiellt mer uniform temperatur skulle da?rmed medfo?ra att elmotorn kan; dimensioneras mer effektivt och da?rigenom ge en la?gre installationskostnad, uppna? en ho?gre utnyttjandegrad samt leda till en fo?rba?ttrad hydrodynamisk verkningsgrad.Rapporten a?mnar genom ba?de analytiska och numeriska simuleringar utva?rdera ett flertal olika passiva kylningsmetoder som kan appliceras o?ver POD-husets hotspot. De tillta?nkta kylningsmetoderna baseras i grunden pa? tva? olika principer. En av principerna, kallad utvidgade ytor, avser kyla hotspoten genom att underla?tta o?verfo?ringen av va?rme fra?n hotspoten till en fo?rbipasserande fluid da?r den andra, genom tilla?mpning av ett ledande material, leder va?rme fra?n hotspoten till en omgivande kallare yta.Resultaten visar att alla de tillta?nkta modifikationerna, i varierande grad, mo?jliggo?r en temperatursa?nkning av det vertikala hotspotomra?det, vilken a?r bela?gen intill luftkylningskanalen. De modifikationer som presterar ba?st a?r modifikationerna som tilla?mpar en heatpipe som ledande material och modifikationen utvidgad solid gjort av koppar. Dessa modeller visar en 60 procentig temperatursa?nkning av den vertikala hotspoten relativt referensmodellen. Rapportens resultat kan a?ven visa en temperatursa?nkning av luften da? modifikationen ledande stag tilla?mpas, vilket a?r gynnsamt fo?r fartygets luftkylningsprocess.