发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种燃料电池汽车动力系统的引射器,可让氢气尽可能小的排放到大气中,中压电堆在最佳的压力范围内安全、高效工作的目的。
此外,本发明还提供一种燃料电池汽车动力系统,可让氢气尽可能小的排放到大气中,中压电堆在最佳的压力范围内安全、高效工作的目的。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种燃料电池汽车动力系统的引射器,所述引射器包括喷嘴、喷腔,喷嘴包括喷嘴入口、拉法尔管腔,喷腔包括引射气流入口、拉法尔腔体、压力传感器接入口、喷腔气体排出口;
所述喷嘴入口与喷氢电磁阀出口相连;所述喷嘴入口处与电堆回气口相连,进入引射器;
所述喷嘴形式包含拉法尔管构造与引射系统;所述喷嘴为渐缩渐扩结构,保证最佳的流速与扩压;
所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区;第一喷嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面,加速缓冲扩压区呈锥形状;
在索科洛夫气体动力学函数设计方法中,需要引射器入口端、出口端、引射端的气体参数以及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中:入口端压力由不同压力对应不同的引射性能;引射端压力略低于出口端压力;出口端压力即电堆阳极入口端压力,与电堆阴极入口端压力随动;
所述引射器的喷腔系统入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外接压力传感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连;
所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区、第五缓冲区,第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区依次连接;
燃料电池氢气在喷氢阀的加压作用下进入引射器内,流经喷嘴入口,在第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲,在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的加速、缓冲、扩压,从喷嘴中流出,进入喷腔中;在喷嘴与喷腔的下部区域,形成一定的负压,燃料电池电堆的回氢气体在负压的作用下,由喷腔与汽水分离器相连入口处进入,混合后的加湿氢气在喷腔内一同加速,在第五缓冲区内稍作缓冲后,进入第一加速区内加速,再次在第二缓冲区内缓冲,进入第三扩压区,在第四缓冲整合区内进行整合,最后在测压区域内测试压力,由喷腔气体排出口把加湿混合的氢气,在一定压力上喷入电堆内部;
燃料电池汽车动力系统在运行过程中,定期的氢气排放在引射器的作用下,把水汽引射到腔体内,在流速一定的前提下,经过拉法尔管腔的加速、减速作用,使尾排氢气中的水汽更好的被引射回来。
一种燃料电池汽车动力系统的引射器,所述引射器包括喷嘴、喷腔,喷嘴包括喷嘴入口、拉法尔管腔,喷腔包括引射气流入口、拉法尔腔体、压力传感器接入口、喷腔气体排出口;
燃料电池动力系统在运行过程中,定期的氢气排放在引射器的作用下,把水汽引射到腔体内,在流速一定的前提下,经过拉法尔管的加速、减速作用,使尾排氢气中的水汽更好的被引射回来。
作为本发明的一种优选方案,所述喷嘴入口与喷氢电磁阀出口相连;所述喷嘴入口处与电堆回气口相连,进入引射器;
所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区;第一喷嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面,加速缓冲扩压区呈锥形状;
所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区、第五缓冲区,第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区依次连接;
燃料电池氢气在喷氢阀的加压作用下进入引射器内,流经喷嘴入口,在第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲,在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的加速、缓冲、扩压,从喷嘴中流出,进入喷腔中;在喷嘴与喷腔的下部区域,形成一定的负压,燃料电池电堆的回氢气体在负压的作用下,由喷腔与汽水分离器相连入口处进入,混合后的加湿氢气在喷腔内一同加速,在第五缓冲区内稍作缓冲后,进入第一加速区内加速,再次在第二缓冲区内缓冲,进入第三扩压区,在第四缓冲整合区内进行整合,最后在测压区域内测试压力,由喷腔气体排出口把加湿混合的氢气,在一定压力上喷入电堆内部。
作为本发明的一种优选方案,所述喷嘴系统的喷嘴入口与喷氢电磁阀出口相连;所述喷嘴系统的喷嘴入口处与电堆回气口相连,进入引射器;所述喷嘴系统的喷嘴形式包含拉法尔管构造与引射系统。
作为本发明的一种优选方案,在索科洛夫气体动力学函数设计方法中,需要引射器入口端、出口端、引射端的气体参数以及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中:入口端压力由不同压力对应不同的引射性能;引射端压力略低于出口端压力;出口端压力即电堆阳极入口端压力,与电堆阴极入口端压力随动。
作为本发明的一种优选方案,所述喷腔系统的拉法尔腔体出口外接压力传感器;所述喷腔系统的拉法尔腔体与电堆入口相连。
一种燃料电池汽车动力系统,包括:电动机、燃料电池、引射器、尾气处理装置,电动机分别连接燃料电池、尾气处理装置;
所述尾气处理装置包括:氢气管道、氢气水分离器、空气管道、水封板、尾气混合排气管、筒体;
所述氢气管道的一端为氢气进气口,氢气进气口设置于筒体外;另一端设有氢气排气口,氢气排气口设置于筒体内,氢气排气口朝向第一方向;氢气管道中设置氢气水分离器;
所述空气管道的一端为空气进气口,空气进气口设置于筒体外;另一端设有空气排气口,空气排气口设置于筒体内,空气排气口朝向第二方向;第二方向与第一方向朝向相反,且均排向筒体内壁;空气排气口设有水封装置,防止停机后空气端倒吸;
所述氢气管道、空气管道设置于筒体的第一端,尾气混合排气管设置于筒体的第二端;
所述尾气混合排气管的第一端为混合气体进气口,混合气体进气口设置于筒体内;混合气体进气口距离筒体第二端设定距离;尾气混合排气管的第二端设有混合气体排气口,混合气体排气口设置于筒体外;
所述混合后的排气端在充分混合后排入大气中;利用气体自身的密度特性,箱体内还设有若干导流板;
定期的氢气排气在水分离器下把水分离开来,氢气排入筒体中;连续的空气排气排入筒体中,与少量的氢气充分混合后排出大气中;水封板接在空气排气尾端,防止燃料电池汽车停机时空气与氢气的倒吸;
所述氢气水分离器包括:汽水混合排气口、汽水分离室、液态水排出口、水汽排出口、第二筒体、堵头;
所述汽水混合排气口与燃料电池动力系统的排气口相连;
所述汽水分离室经过检核计算,达到最优的混合设计;根据伯努利方程,计算而得出;其中△P为氢气与空气混合压差,P1为空气进入尾气处理装置的压力,P2为氢气进入尾气处理装置的压力,ρ1为空气的密度,ρ2为空气的密度,v1为空气进入尾气处理装置的流速,v2为空气进入尾气处理装置的流速;
所述液态水排出口低于汽水分离室设计,保证足够的液态水流出;
所述水汽排出口在分离液态水后,让水汽再次进入引射器中循环利用;
所述燃料电池动力系统在运行过程中,定期的氢气排放带走燃料电池内部的液态水,在汽水分离器的作用下,把液态的水分离出去,排到大气中,其余水汽通过引射器的原理再次进入燃料电池内部参与循环反应,防止氢气过多的排入大气,同时减少整个燃料电池动力系统加湿器的成本;
所述氢气管道内设有第一流量传感器、第一浓度传感器,氢气管道靠近氢气进气口设有第一阀门、第一阀门控制机构;
所述空气管道设有第二流量传感器,空气管道靠近空气进气口设有第二阀门、第二阀门控制机构;
所述第一流量传感器、第一浓度传感器、第二流量传感器将感应的数据反馈至一主处理器,主处理器根据感应数据分别通过第一阀门控制机构、第二阀门控制机构控制第一阀门、第二阀门的开度;
所述引射器包括喷嘴、喷腔,喷嘴包括喷嘴入口、拉法尔管腔,喷腔包括引射气流入口、拉法尔腔体、压力传感器接入口、喷腔气体排出口;
所述喷嘴入口与喷氢电磁阀出口相连;所述喷嘴入口处与电堆回气口相连,进入引射器;
所述喷嘴形式包含拉法尔管构造与引射系统;所述喷嘴为渐缩渐扩结构,保证最佳的流速与扩压;
所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区;第一喷嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面,加速缓冲扩压区呈锥形状;
在索科洛夫气体动力学函数设计方法中,需要引射器入口端、出口端、引射端的气体参数以及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中:入口端压力由不同压力对应不同的引射性能;引射端压力略低于出口端压力;出口端压力即电堆阳极入口端压力,与电堆阴极入口端压力随动;
所述引射器的喷腔系统入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外接压力传感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连;
所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区、第五缓冲区,第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区依次连接;
燃料电池氢气在喷氢阀的加压作用下进入引射器内,流经喷嘴入口,在第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲,在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的加速、缓冲、扩压,从喷嘴中流出,进入喷腔中;在喷嘴与喷腔的下部区域,形成一定的负压,燃料电池电堆的回氢气体在负压的作用下,由喷腔与汽水分离器相连入口处进入,混合后的加湿氢气在喷腔内一同加速,在第五缓冲区内稍作缓冲后,进入第一加速区内加速,再次在第二缓冲区内缓冲,进入第三扩压区,在第四缓冲整合区内进行整合,最后在测压区域内测试压力,由喷腔气体排出口把加湿混合的氢气,在一定压力上喷入电堆内部;
燃料电池汽车动力系统在运行过程中,定期的氢气排放在引射器的作用下,把水汽引射到腔体内,在流速一定的前提下,经过拉法尔管腔的加速、减速作用,使尾排氢气中的水汽更好的被引射回来。
本发明的有益效果在于:本发明提出的燃料电池汽车动力系统及其引射器,利用了气体负压原理特性,在一定流速下增强了自吸功能;引射器在喷氢阀的作用下,增加了进入电堆中合适压力的要求。
实施例三
一种燃料电池汽车动力系统,包括:电动机、燃料电池、引射器、尾气处理装置,电动机分别连接燃料电池、尾气处理装置。
所述尾气处理装置包括:氢气管道、氢气水分离器、空气管道、水封板、尾气混合排气管、筒体;
所述氢气管道的一端为氢气进气口,氢气进气口设置于筒体外;另一端设有氢气排气口,氢气排气口设置于筒体内,氢气排气口朝向第一方向;氢气管道中设置氢气水分离器;
所述空气管道的一端为空气进气口,空气进气口设置于筒体外;另一端设有空气排气口,空气排气口设置于筒体内,空气排气口朝向第二方向;第二方向与第一方向朝向相反,且均排向筒体内壁;空气排气口设有水封装置,防止停机后空气端倒吸;
所述氢气管道、空气管道设置于筒体的第一端,尾气混合排气管设置于筒体的第二端;
所述尾气混合排气管的第一端为混合气体进气口,混合气体进气口设置于筒体内;混合气体进气口距离筒体第二端设定距离;尾气混合排气管的第二端设有混合气体排气口,混合气体排气口设置于筒体外;
所述混合后的排气端在充分混合后排入大气中;利用气体自身的密度特性,箱体内还设有若干导流板;
定期的氢气排气在水分离器下把水分离开来,氢气排入筒体中;连续的空气排气排入筒体中,与少量的氢气充分混合后排出大气中;水封板接在空气排气尾端,防止燃料电池汽车停机时空气与氢气的倒吸;
所述氢气水分离器包括:汽水混合排气口、汽水分离室、液态水排出口、水汽排出口、第二筒体、堵头;
所述汽水混合排气口与燃料电池动力系统的排气口相连;
所述汽水分离室经过检核计算,达到最优的混合设计;根据伯努利方程,计算而得出;其中△P为氢气与空气混合压差,P1为空气进入尾气处理装置的压力,P2为氢气进入尾气处理装置的压力,ρ1为空气的密度,ρ2为空气的密度,v1为空气进入尾气处理装置的流速,v2为空气进入尾气处理装置的流速;
所述液态水排出口低于汽水分离室设计,保证足够的液态水流出;
所述水汽排出口在分离液态水后,让水汽再次进入引射器中循环利用;
所述燃料电池动力系统在运行过程中,定期的氢气排放带走燃料电池内部的液态水,在汽水分离器的作用下,把液态的水分离出去,排到大气中,其余水汽通过引射器的原理再次进入燃料电池内部参与循环反应,防止氢气过多的排入大气,同时减少整个燃料电池动力系统加湿器的成本;
所述氢气管道内设有第一流量传感器、第一浓度传感器,氢气管道靠近氢气进气口设有第一阀门、第一阀门控制机构;
所述空气管道设有第二流量传感器,空气管道靠近空气进气口设有第二阀门、第二阀门控制机构;
所述第一流量传感器、第一浓度传感器、第二流量传感器将感应的数据反馈至一主处理器,主处理器根据感应数据分别通过第一阀门控制机构、第二阀门控制机构控制第一阀门、第二阀门的开度;
所述引射器包括喷嘴、喷腔,喷嘴包括喷嘴入口、拉法尔管腔,喷腔包括引射气流入口、拉法尔腔体、压力传感器接入口、喷腔气体排出口;
所述喷嘴入口与喷氢电磁阀出口相连;所述喷嘴入口处与电堆回气口相连,进入引射器;
所述喷嘴形式包含拉法尔管构造与引射系统;所述喷嘴为渐缩渐扩结构,保证最佳的流速与扩压;
所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区;第一喷嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面,加速缓冲扩压区呈锥形状;
在索科洛夫气体动力学函数设计方法中,需要引射器入口端、出口端、引射端的气体参数以及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中:入口端压力由不同压力对应不同的引射性能;引射端压力略低于出口端压力;出口端压力即电堆阳极入口端压力,与电堆阴极入口端压力随动;
所述引射器的喷腔系统入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外接压力传感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连;
所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区、第五缓冲区,第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区依次连接;
燃料电池氢气在喷氢阀的加压作用下进入引射器内,流经喷嘴入口,在第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲,在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的加速、缓冲、扩压,从喷嘴中流出,进入喷腔中;在喷嘴与喷腔的下部区域,形成一定的负压,燃料电池电堆的回氢气体在负压的作用下,由喷腔与汽水分离器相连入口处进入,混合后的加湿氢气在喷腔内一同加速,在第五缓冲区内稍作缓冲后,进入第一加速区内加速,再次在第二缓冲区内缓冲,进入第三扩压区,在第四缓冲整合区内进行整合,最后在测压区域内测试压力,由喷腔气体排出口把加湿混合的氢气,在一定压力上喷入电堆内部;
燃料电池汽车动力系统在运行过程中,定期的氢气排放在引射器的作用下,把水汽引射到腔体内,在流速一定的前提下,经过拉法尔管腔的加速、减速作用,使尾排氢气中的水汽更好的被引射回来。
综上所述,本发明提出的燃料电池汽车动力系统的引射器,利用了气体负压原理特性,在一定流速下增强了自吸功能;引射器在喷氢阀的作用下,增加了进入电堆中合适压力的要求。
这里本发明的描述和应用是说明性的,并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的,对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是,在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下,本发明可以以其它形式、结构、布置、比例,以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下,可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。