一种减少湍流的燃料电池实验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种减少湍流的燃料电池实验系统，涉及燃料电池舱测试技术领域。该实用新型专利技术为了解决燃料电池系统试验舱内流场控制问题，避免舱内出现局部湍流，在舱体上开设微流道，微流道是指在燃料电池系统试验舱进风口一侧的侧壁和底面开出的小型风口，通过管道和微流道风机相连，每一个微流道风口单元可以单独开闭。在燃料电池系统试验舱顶部和吸风口一侧开出小型吸风口，通过管道与吸风口相连。燃料电池系统大功率工作时，微流道可以用于吹散主风道循环时形成的湍流，改散流场；并且可以用于吹散舱内局部聚集的氢气；在燃料电池系统作冷浸实验时，主风道关闭，依靠微流道循环可用于保持较低风速的情况下，实现舱内空气温度稳。气温度稳。气温度稳。

【技术实现步骤摘要】
一种减少湍流的燃料电池实验系统


[0001]本技术涉及燃料电池舱测试
，具体为一种减少湍流的燃料电池实验系统。

技术介绍

[0002]随着能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车得到了快速发展的机遇，其中氢燃料电池汽车作为终极清洁能源，在载货汽车、大型载客汽车应用方面有其独特的技术和环保优势，是未来新能源汽车发展的主要方向之一。氢燃料电池发电系统(以下简称系统)测试试验舱因其涉氢安全要求高、发热量大、新风需求量大等因素，受现有技术的制约，当前常规使用的普通环境试验舱无法满足燃料电池测试需要，无法支持燃料电池系统大功率持续运行。当前现有的通用环境试验舱存在的缺陷：
[0003]1、传统环境试验舱采用舱内对流的换热的方式会因为舱内热量过大，舱内空气质量有限而出现温差大，进而导致舱内温度紊乱，使试验工作无法进行；
[0004]2、传统环境试验舱采用舱内对流的循环的方式会出现湿度紊乱，使试验工作无法进行；
[0005]3、传统环境实验舱内局部湍流较多，流场传统环境舱所占空间大。
[0006]如现有申请号CN2016212025466的技术公开了一种用于燃料电池系统性能试验的环境舱。
[0007]该技术虽然解决了一些问题，但是在使用时依然存在以下等问题需要解决：
[0008]基于燃料电池系统电化学特性，其工作中化学能转化为发热量与发电量的比值约为55％:45％，以150kw发电功率的燃料电池系统为例，其发热量约185kw。而按照燃料电系统试验舱的舱容，以60m3舱为例，空气密度为1.2kg/m3舱，内空气总质量约72kg,总比热定压比热容cp＝1.003kJ/(kg*℃)，根据环境试工况要求温差Δt小于2℃，如下式：
[0009]Q＝Cp.r.Vs.ΔT
[0010]Q为舱内空气热负荷，单位为：kw,Cp为定压比热容，单位为kj/kg/℃；r为空气密度，单位为kg/m3；Vs为舱容积，单位为m3；ΔT为舱内温差，单位为℃。代入上式
[0011]Q＝Cp.r.Vs.ΔT
[0012]＝1.003kJ/(kg*℃)*1.2kg/m3*60m3*2℃
[0013]＝144kj
[0014]P为燃料电池系统舱内散功率,单位为kw(kj/s)；t为时间，单位为s。以150kw发电量的燃料电池为例，其发热量为185kw，根据下式：
[0015]P＝Q/t
[0016]所以有
[0017]t＝Q/P
[0018]＝144kj
÷
185kj/s
[0019]≈0.8s
[0020]根据以上计算结果，如果采用传统对流舱，按照60m3的舱容，载入150kw发电量的燃料电池系统，其在0.8秒内，舱内空气温度差将超过2℃，无法满足燃料电池系统可靠性试验需求。
[0021]另外舱内的湍流会导致有气体始终在湍流气旋中无法参与循环，导致舱内的换热效果变差，同时也会导致氢气在舱内慢慢聚集，引发更大的危险。因此有必要设计出一种新的燃料电池舱来解决上述问题。
[0022]于是，本申请人秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种减少湍流的燃料电池实验系统，以期达到更具有实用价值性的目的。

技术实现思路

[0023](一)解决的技术问题
[0024]针对现有技术的不足，本技术提供了一种减少湍流的燃料电池实验系统，解决了现有燃料电池仓换热量不足且无法应对舱内湍流的问题。
[0025](二)技术方案
[0026]为了满足燃料系统环境可靠性试验需求，本技术采用风洞式循环风流道，模仿汽车行进时的新风从车头前方进吹向车身，热风从车身后部吹出的流场模型，采用舱内空气平流流场设计。温度、温度受控的新鲜空气从一侧舱壁吹向燃料电池系统及燃料电池系统散热器，热空气从舱壁另一侧经吸气风道吸出，再经由舱外换热器、加热器、加湿除湿器等设备控温控湿后，再经由舱壁吸风口吹出，以此循环(如图3)。
[0027]采用此循环方式，流经对环境温度比较敏感的燃料电池系统空压机和燃料电池散热器的空气为经过控温控湿的循环空气，而舱内被燃料电池系统和燃料电池换热器加热的循环空气被吸风口及时吸走，避免在舱内存留循环以，解决了舱内冷热空气交叉对流循环的问题，防止舱内温度紊乱。
[0028]本技术为了解决燃料电池系统试验舱内流场控制问题，避免舱内出现局部湍流，其中一项创新为微流道。微流道是指在燃料电池系统试验舱进风口一侧的侧壁和底面开出的小型风口，通过管道和微流道风机相连，每一个微流道风口单元可以单独开闭。在燃料电池系统试验舱顶部和吸风口一侧开出小型风口，通过管道与进风口相连，每一个微流道风口可以单独开闭。燃料电池系统大功率工作时，微流道可以用于吹散主风道循环时形成的湍流，改散流场；并且可以用于吹散舱内局部聚集的氢气；在燃料电池系统作冷浸实验时，主风道关闭，依靠微流道循环可用于保持较低风速的情况下，实现舱内空气温度稳定。
[0029]为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：一种减少湍流的燃料电池实验系统，包括舱体，所述舱体上开设有进风口和吸风口，所述吸风口连接有风道，所述风道的另一端与舱体的进风口连通，所述风道内设置有循环风机和换热器，所述舱体上开设有为微流道风口，所述循环风机出口与微流道风口连通。
[0030]优选的，所述循环风机进口设置有新风入口。
[0031]优选的，所述循环风机出口设置有排氢口。
[0032]优选的，所述循环风机出口与舱体的进风口之间的风道内的拐弯处设置有导流板。
[0033]优选的，所述舱体的进风口内设置有整流板。
[0034]优选的，所述进风口的出风口处设置有风向调整板。
[0035]优选的，所述舱体内的底部设置有样件平台。
[0036]优选的，所述换热器为制冷、制热换热器中的一种。
[0037]优选的，所述舱体的顶部设置有斜度大于5
°
斜顶，所述斜顶最高处设置强排口，所述舱体顶部设置的微流道风口与强排口连通。
[0038]优选的，所述强排口内安装有防爆风机。
[0039](三)有益效果
[0040]本技术提供了一种减少湍流的燃料电池实验系统。具备以下有益效果：
[0041](1)该减少湍流的燃料电池实验系统采用风洞式设计，提高换热量，在环境舱的舱壁上设置微流道风口，可以将气流湍流而产生的气旋吹散来进一步提升换热效果，并且在冷态试验中可以关闭舱体的进风口，开启微流道风口，利用微流道风口的风量即可完成试验。
[0042](2)该减少湍流的燃料电池实验系统在舱体顶部设置强排口，可以将舱内的氢气排出，减少因氢气聚集而引发的危险。
附图说明
[0043]图1为本技术使用状态系统图；
[0044]图2为舱体结构示意图；
[0045]图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少湍流的燃料电池实验系统，包括舱体(1)，所述舱体(1)上开设有进风口和吸风口(3)，其特征在于：所述吸风口(3)连接有风道(4)，所述风道(4)的另一端与舱体(1)的进风口连通，所述风道(4)内设置有循环风机(6)和换热器(7)，所述舱体(1)上开设有微流道风口(13)，所述微流道风口(13)与舱体(1)内的湍流处相对，所述循环风机(6)出口与微流道风口(13)连通。2.根据权利要求1所述的一种减少湍流的燃料电池实验系统，其特征在于：所述循环风机(6)进口设置有新风入口(5)。3.根据权利要求1所述的一种减少湍流的燃料电池实验系统，其特征在于：所述循环风机(6)出口设置有排氢口(10)。4.根据权利要求1所述的一种减少湍流的燃料电池实验系统，其特征在于：所述循环风机(6)出口与舱体(1)的进风口之间的风道(4)内的拐弯处设置有导流板(9)。5.根据权利要求1所述的一种减少...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑜，裴冯来，王少华，
申请(专利权)人：上海凌逐新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：