一种覆盖燃料电池全功率段的引射器制造技术

一种覆盖燃料电池全功率段的引射器，属于氢燃料电池装备技术领域。覆盖燃料电池全功率段的引射器包括壳体，以及设置于壳体内的：混合腔室，部分伸入混合腔室内的喷嘴，与喷嘴进气端相通的一次流进气通道，与混合腔室进气口相连通的二次流进气通道，以及与混合腔室出气口相通的引射流道。利用该覆盖燃料电池全功率段的引射器能够提高引射气体的压缩比，提高引射率，以满足多种功率燃料电池系统工作工况下氢气的回流。氢气的回流。氢气的回流。

【技术实现步骤摘要】
一种覆盖燃料电池全功率段的引射器


[0001]本申请涉及氢燃料电池装备
，具体而言，涉及一种覆盖燃料电池全功率段的引射器。

技术介绍

[0002]氢燃料电池系统具有快速高效发电的功能，广泛应用于汽车，船舶，航天等领域。与燃油发动机相比，氢燃料电池系统具有较简单的结构和较低的制作成本。氢燃料电池系统是最可能大规模应用并部分代替燃油发动机的新技术，也是实现动力革命弯道超车的最直接简单有效的方式之一。
[0003]氢燃料电池系统的供氢系统中，需要把反应后未利用的氢气尾气回流给反应堆入口。将反应后的氢气增压回系统时，常采用电机循环泵将氢气送回燃料电池系统的氢气入口。
[0004]然而，电机需要额外耗电、引入噪音且增加了系统整体的体积、重量与成本，并且，现有的引射装置无法满足不同功率的燃料电池系统的工作工况下氢气的回流。

技术实现思路

[0005]基于上述的不足，本申请提供了一种覆盖燃料电池全功率段的引射器，以解决相关技术中无法满足多种功率的燃料电池系统的工作工况下氢气回流的问题。
[0006]本申请的上述技术问题是通过下述技术方案得以实现的：
[0007]本申请的示例提供了一种覆盖燃料电池全功率段的引射器，包括壳体，壳体的内部设置有：
[0008]混合腔室，混合腔室具有进气口和出气口；
[0009]喷嘴，喷嘴具有直径比为5mm～20mm：0.1mm～3mm的导流通道和增速通道；导流通道的一端和增速通道设置于混合腔室内，导流通道的外壁与混合腔室的内壁之间的距离为2mm～20mm，增速通道与出气口同轴；
[0010]与导流通道的另一端相连的一次流进气通道；
[0011]与进气口相连的二次流进气通道；
[0012]引射流道，引射流道具有同轴设置的入口段和引流段，入口段的一端与出气口同轴相连，入口段的另一端与引流段的一端相连；入口段为直径随着远离所述出气口的方向逐渐减小的圆台形，引流段呈直径为2mm～20mm的圆柱形，引流段的一端与增速通道之间的距离为10mm～40mm。
[0013]在上述实现过程中，一方面，一次流(一般为储存于高压储氢瓶中的高压氢气)通过一次流进气通道流向喷嘴。流进喷嘴的高压氢气经过喷嘴中的导流通道进入增速通道。由于增速通道截面积远小于导流通道，高压氢气从增速通道高速喷出，进入混合腔室。另一方面，燃料电池系统反应后的余氢经过二次流通道流进混合腔室。当具有一定动能的一次流气体从增速通道喷射出时，一次流气体会与混合腔室内的余氢(二次流)进行能量交换，
从而带动混合腔内的余氢(二次流)一起向引射通道流动。两种气体在混合腔室内混合，由于伯努利原理，速度越高压力越低，高速的一次流气体形成远低于二次流入口的压力。即在混合腔室的前端和后端形成一定压力差，使得二次流通道中的气体不断被吸入混合腔室，并不断地被经喷嘴喷射出的一次流推动而流进引射通道，实现余氢的回流。
[0014]将喷嘴中导流通道与增速通道的直径比设置为5mm～20mm：0.1mm～3mm。通过设计适宜的直径比可以增加一次流进气的流量和压力的适应范围，提高一次流经过喷嘴喷射后的流速，以扩大引射器对一次流流量和压力的适应性，进而增大引射器应用的适用性。将增速通道与引流段的直径比设置为0.1mm～3mm：2mm～20mm。通过设计适宜的直径比可以调整一次流气体带动二次流气体的速度场分布和二次流气体可以达到的最高速度，提高速度场分布可以提高一次流能够带动的二次流的量，即提高引射率。提高最高速度，后期可以通过伯努利原理提高转化后的压力，可以提高气体最终引射出口的压力，即提高压缩比。然而，引射率的提高对应压缩比的减小。因此，此设计通过调整增速通道与引流段的直径比，配合增速通道与引流段距离的调整减小压损，可以在满足每个功率的最小压缩比的情况下，能够满足每个功率的引射率需求。
[0015]在一些可能的实施方式中，覆盖燃料电池全功率段的引射器还包括一次流进气接头，一次流进气接头设置于壳体，并与一次流进气通道相通。
[0016]覆盖燃料电池全功率段的引射器还包括二次流进气接头，二次流进气接头设置于壳体，并与二次流进气通道相通。
[0017]在上述实现过程中，在一次流进气通道和二次流进气通道分别连通一次流进气接头和二次流进气，方便操作人员将相应的一次流或二次流输入引射器内，以及方便调节一次流或二次流的进气流量。
[0018]在一种可能的实施方式中，二次流进气通道的轴线与出气口的轴线之间的夹角为45
°
～135
°
。
[0019]在上述实现过程中，将二次流进气通道的轴线与出气口之间的夹角设置为45
°
～135
°
，能够使得混合气体进入引射段的压损减小，也不造成湍流损失。
[0020]在一种可能的实施方式中，喷嘴还包括：设置于导流通道和增速通道之间的圆台形的节流通道；节流通道的一端与导流通道相连，且节流通道的一端与导流通道的直径相同；节流通道的另一端与增速通道相连，且节流通道的另一端与增速通道的直径相同。
[0021]在上述实现过程中，在导流通道和增速通道之间设置圆台形的节流通道，并且节流通道的直径沿气体的流动方向逐渐减小。由于连续性流体遵循“流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小”的原理，因此氢气在节流通道中不断加速，以提升氢气在节流通道与增速通道之间的连接处的流速，进而进一步提高由增速通道流出的气体的流速，增加引射能力。导流通道与增速通道合适的直径比，能够增加引射器中一次流的流量并快速提升一次流的流速。
[0022]在一种可能的实施方式中，引流段的长为5mm～40mm。
[0023]在上述实现过程中，合理设计引流段的长径比，能够提高进入引射通道内的混合气体(即一次流和二次流的混合气体)的流量，以减小该段的压损，以及将一定流量和流速的混合气体引入后续通道或出口。
[0024]在一些可能的实施方式中，引射流道还包括：
[0025]扩口段，扩口段的一端与引流段的另一端相连，扩口段设置成圆台形，扩口段的直径随着远离引流段的方向逐渐增大；
[0026]出口段，出口段的一端与所述扩口段的另一端相连。
[0027]根据“伯努利定律”，通过使扩口段的直径向靠近出口段的方向逐渐增大，能够使氢气通过扩口段时进行减速增压，以使回流余氢能够提高压力流至出口段，经过出口段流至氢燃料电池系统相应的装置中。
[0028]在一些可能的实施方式中，引射器还包括温度传感器；温度传感器分别设置于二次进气流通道和出口段。
[0029]引射器还包括压力传感器；压力传感器分别设置于一次进气流通道、二次进气流通道、混合腔室以及出口段。
[0030]在上述实现过程中，压力传感器和温度传感器分别采集压力数据和温度数据，并反馈相应的控制系统，用来指导后续部件的操作。例如，通过反馈的压力和温度数据，对一次流进气通道中一次流气体的流量进行调节，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种覆盖燃料电池全功率段的引射器，其特征在于，包括壳体，所述壳体的内部设置有：混合腔室，所述混合腔室具有进气口和出气口；喷嘴，所述喷嘴具有直径比为5mm～20mm：0.1mm～3mm的导流通道和增速通道；所述导流通道的一端和所述增速通道设置于所述混合腔室内，所述导流通道的外壁与所述混合腔室的内壁之间的距离为2mm～20mm，所述增速通道与所述出气口同轴；与所述导流通道的另一端相连的一次流进气通道；与所述进气口相连的二次流进气通道；引射流道，所述引射流道具有同轴设置的入口段和引流段，所述入口段的一端与所述出气口同轴相连，所述入口段的另一端与所述引流段的一端相连；所述入口段为直径随着远离所述出气口的方向逐渐减小的圆台形，所述引流段呈直径为2mm～20mm的圆柱形，所述引流段的一端与所述增速通道之间的距离为10mm～40mm。2.根据权利要求1所述的覆盖燃料电池全功率段的引射器，其特征在于，所述引射器还包括一次流进气接头，所述一次流进气接头设置于所述壳体，并与所述一次流进气通道相通。3.根据权利要求1或2所述的覆盖燃料电池全功率段的引射器，其特征在于，所述引射器还包括二次流进气接头，所述二次流进气接头设置于所述壳体，并与所述二次流进气通道相通。4.根据权利要求1所述的覆盖燃料电池全功率段的引射器，其特征在于，所述二次流进气通道的轴线与所述出气口的轴线之间的夹角为45

【专利技术属性】
技术研发人员：支明照，鲍不平，沈伟达，
申请(专利权)人：宁波赛轲动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：