CN114509681B - 一种氢空燃料电池真空环境试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境试验技术领域,具体涉及一种氢空燃料电池真空环境试验系统,包括试验舱和新风机组,试验舱周围还设置有进气缓冲机组、排气缓冲机组以及真空泵组,试验舱内部设置有放置台,放置台放置有氢空燃料电池,试验舱分别设置有第一进气管路和第一排气管路,进气缓冲机组包括有进气缓冲罐、第二进气管路以及送气管路,排气缓冲机组包括有排气缓冲罐、第三进气管路和低压排气管路,真空泵组包括有若干真空泵和储存罐,各个真空泵输入端共同连接有抽气管路,抽气管路还设置有卸载管路;本发明解决了现有的试验设备通常是用真空泵组对整个试验舱抽真空模拟低压环境,能耗高同时效率低下的问题。
Description
技术领域
本发明属于环境试验技术领域,具体涉及一种氢空燃料电池真空环境试验系统。
背景技术
随着环保意识以及环保要求的提高,越来越多的机动设备开始采用氢空燃料电池作为动力源,而氢空燃料电池需要摄取空气,外界大气与氢空燃料电池的工作效率是相关联的,不同的外界大气条件下,氢空燃料电池的工作效率是不同的,因此,需要对氢空燃料电池在不同的大气压力环境下以及不同的温度的环境下进行试验,现有的试验设备通常是用真空泵组对整个试验舱抽真空模拟低压环境,能耗高同时效率低下。
发明内容
本发明的目的是:旨在提供一种氢空燃料电池真空环境试验系统,以解决现有的试验设备通常是用真空泵组对整个试验舱抽真空模拟低压环境,能耗高同时效率低下的问题。
为实现上述技术目的,本发明采用的技术方案如下:
一种氢空燃料电池真空环境试验系统,包括试验舱和新风机组,所述新风机组与所述试验舱相连通,所述试验舱周围还设置有进气缓冲机组、排气缓冲机组以及真空泵组,所述试验舱内部设置有放置台,所述放置台放置有氢空燃料电池,所述试验舱分别设置有第一进气管路和第一排气管路,所述第一进气管路与所述氢空燃料电池的空气进口端相连通,所述第一排气管路与所述氢空燃料电池的排气出口端相连通;
所述进气缓冲机组包括有进气缓冲罐、第二进气管路以及送气管路,所述进气缓冲罐与所述试验舱之间通过所述第二进气管路相连通,所述第二进气管路还安装有进气压力快开阀和第一压力调节阀,所述送气管路将所述进气缓冲罐与所述第一进气管路相连通;
所述排气缓冲机组包括有排气缓冲罐、第三进气管路和低压排气管路,所述第一排气管路与所述排气缓冲罐相连通,所述排气缓冲罐通过第三进气管路与大气连通,所述第三进气管路安装有第二压力调节阀,所述低压排气管路安装有排气缓冲快开阀;
所述真空泵组包括有若干真空泵和一个储存罐,各个所述真空泵输入端共同连接有抽气管路,所述抽气管路分别与所述送气管路以及所述低压排气管路相连通,各个所述真空泵输出端均设置有第二排气管路,各个所述第二排气管路均与所述储存罐相连通,所述储存罐安装有延伸至室外的第三排气管路,所述抽气管路还设置有卸载管路,所述卸载管路与大气连通,所述卸载管路安装有卸载阀。
所述放置台的水平高度高于所述第一排气管路的水平高度,所述第一排气管路一端倾斜设置且较高侧与所述氢空燃料电池相连通。
所述排气缓冲罐还连接有常压排气管路,所述常压排气管路延伸至室外与所述第三排气管路相连通。
所述排气缓冲罐底部还设置有储水箱,所述排气缓冲罐与所述储水箱之间连接有第一排水管路,所述储水箱底部还固定连接有第二排水管路,所述第二排水管路安装有第二排水阀,所述第二排水管路连接有主排水管路。
所述真空泵组还设置有冷却机构,所述冷却机构包括有供水管路、送水管路以及第二换热器,所述供水管路与所述储存罐相连接且所述供水管路安装有供水阀,所述送水管路与所述储存罐底部相连接,所述第二换热器一侧通入冷却水,所述送水管路与所述第二换热器入口端相连通,所述送水管路安装有过滤器,所述第二换热器出口端连接有若干冷却管路,各个所述冷却管路分别与各个所述真空泵相连通,各个所述真空泵连接有与所述储存罐相连通的第五排水管路。
所述储存罐底部还连接有第三排水管路,所述第三排水管路与所述主排水管路相连通,所述第三排水管路安装有第三排水阀,所述储存罐上侧还设置有溢流管路,所述溢流管路与所述主排水管路相连通,所述储存罐设置有手动加水口和液位计。
所述进气缓冲罐底部连接有第四排水管路,所述第四排水管路安装有第四排水阀,所述第四排水管路与所述主排水管路相连通。
所述抽气管路还设置有卸载管路,所述卸载管路安装有卸载阀。
所述进气缓冲罐和所述排气缓冲罐还均安装有防爆压力传感器。
在进行氢空燃料电池低压试验时,先通过新风机组持续往试验舱中不断鼓入所需试验温度的常压空气,通过真空泵组的各个真空泵持续工作,使得进气缓冲罐中的压力达到所需的低压环境以及达到所需的空气温度环境,排气缓冲罐中的压力达到所需的低压环境,氢空燃料电池的空气进口端不断快速的将进气缓冲罐中的空气通过送气管路和第一进气管路吸出,此时,进气缓冲罐中的压力会迅速降低,第一压力调节阀开启,并且进气压力快开阀快速打开,将试验舱中的常压空气抽入进气缓冲罐中,从而使得进气缓冲罐中的压力不会波动,同时,氢空燃料电池排出的气体通过第一排气管路进入排气缓冲罐中,此时,排气缓冲罐中的压力会迅速增大,排气压力快开阀快速打开,通过真空泵组将排气缓冲罐中的气体抽出,从而避免排气缓冲罐中的压力不会波动,进而通过进气缓冲机组和排气缓冲机组,能够使得氢空燃料电池的空气进口端和排气出口端均处于稳定的低压状态,不用对整个试验舱进行真空处理,提高了试验效率,减少了能源消耗,各个真空泵抽出的气体通过各个第二排气管路进入储存罐中,通过储存罐的第三排气管路排出至室外。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明;
图1为本发明一种氢空燃料电池真空环境试验系统实施例的结构示意图;
图2为本发明实施例的进气缓冲机组的结构示意图;
图3为本发明实施例的排气缓冲机组的结构示意图;
图4为本发明实施例的真空泵组的结构示意图;
图5为本发明实施例的加热机构的结构示意图;
主要元件符号说明如下:
试验舱1、放置台11、氢空燃料电池111、第一进气管路12、第一排气管路13、新风机组2、进气缓冲机组3、进气缓冲罐31、第二进气管路32、进气压力快开阀321、第一压力调节阀322、送气管路33、第四排水管路34、第四排水阀341、排气缓冲机组4、排气缓冲罐41、第三进气管路42、第二压力调节阀421、低压排气管路43、排气缓冲快开阀431、常压排气管路44、储水箱45、第一排水管路46、第二排水管路47、第二排水阀471、主排水管路48、真空泵组5、真空泵51、第二排气管路511、储存罐52、第三排气管路521、第三排水管路522、第三排水阀523、溢流管路524、手动加水口525、液位计526、抽气管路53、卸载管路531、卸载阀532、供水管路61、供水阀611、送水管路62、过滤器621、第二换热器63、冷却管路64、第五排水管路65、防爆压力传感器7、加热板81、接电线82。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明,下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1-图4所示,本发明的一种氢空燃料电池真空环境试验系统,包括试验舱1和新风机组2,新风机组2与试验舱1相连通,试验舱1周围还设置有进气缓冲机组3、排气缓冲机组4以及真空泵组5,试验舱1内部设置有放置台11,放置台11放置有氢空燃料电池111,试验舱1分别设置有第一进气管路12和第一排气管路13,第一进气管路12与氢空燃料电池111的空气进口端相连通,第一排气管路13与氢空燃料电池111的排气出口端相连通;
进气缓冲机组3包括有进气缓冲罐31、第二进气管路32以及送气管路33,进气缓冲罐31与试验舱1之间通过第二进气管路32相连通,第二进气管路32还安装有进气压力快开阀321和第一压力调节阀322,送气管路33将进气缓冲罐31与第一进气管路12相连通;
排气缓冲机组4包括有排气缓冲罐41、第三进气管路42和低压排气管路43,第一排气管路13与排气缓冲罐41相连通,排气缓冲罐41通过第三进气管路42与大气连通,第三进气管路42安装有第二压力调节阀421,低压排气管路43安装有排气缓冲快开阀431;
真空泵组5包括有若干真空泵51和一个储存罐52,各个真空泵51输入端共同连接有抽气管路53,抽气管路53分别与送气管路33以及低压排气管路43相连通,各个真空泵51输出端均设置有第二排气管路511,各个第二排气管路511均与储存罐52相连通,储存罐52安装有延伸至室外的第三排气管路521,抽气管路53还设置有卸载管路531,卸载管路531与大气连通,卸载管路531安装有卸载阀532。
新风机组2用于向试验舱1中通入常压高温、常压低温或者常压常温的空气,使得试验舱1中能够处于不同的空气温度环境;放置台11则用于放置氢空燃料电池111,氢空燃料电池111工作时,氢空燃料电池111的空气进口端通过第一进气管路12吸入空气,所产生的的气体由氢空燃料电池111的排气出口端通过第一排气管路13排出;进气缓冲罐31与试验舱1之间通过第二进气管路32相连通,真空泵组5的各个真空泵5工作时,能够通过抽气管路53和送气管路33,将进气缓冲罐31中的气体抽出,同时试验舱1中的常压空气通过第二进气管路32进入进气缓冲罐31中,通过控制各个真空泵5的功率,从而使得进气缓冲罐31中能够保持低压和温度环境;而排气缓冲罐31通过第三进气管路42与大气连通,同时真空泵组5的各个真空泵5工作时,能够通过抽气管路53和低压排气管路43,将排气缓冲罐41中的气体抽出,通过控制各个真空泵5的功率,从而使得排气缓冲罐31中能够保持低压;
在进行氢空燃料电池111低压试验时,先通过新风机组2持续往试验舱1中不断鼓入所需试验温度的常压空气,通过真空泵组5的各个真空泵51持续工作,使得进气缓冲罐31中的压力达到所需的低压环境以及达到所需的空气温度环境,排气缓冲罐41中的压力达到所需的低压环境,氢空燃料电池111的空气进口端不断快速的将进气缓冲罐31中的空气通过送气管路33和第一进气管路12吸出,此时,进气缓冲罐31中的压力会迅速降低,第一压力调节阀322开启,并且进气压力快开阀321快速打开,将试验舱1中的常压空气抽入进气缓冲罐31中,从而使得进气缓冲罐31中的压力不会波动,同时,氢空燃料电池111排出的气体通过第一排气管路13进入排气缓冲罐41中,此时,排气缓冲罐41中的压力会迅速增大,排气压力快开阀321快速打开,通过真空泵组5将排气缓冲罐41中的气体抽出,从而避免排气缓冲罐41中的压力不会波动,进而通过进气缓冲机组3和排气缓冲机组4,能够使得氢空燃料电池111的空气进口端和排气出口端均处于稳定的低压状态,不用对整个试验舱1进行真空处理,提高了试验效率,减少了能源消耗,各个真空泵51抽出的气体通过各个第二排气管路511进入储存罐52中,通过储存罐52的第三排气管路521排出至室外,试验完成后,人们将新风机组2、控温机组33以及真空泵组5停机,通过打开卸载阀532,从而将进气缓冲机组3和排气缓冲机组4与大气连通,真空卸载完成。
请参阅图1和图3,排气缓冲罐41还连接有常压排气管路44,常压排气管路44延伸至室外与第三排气管路521相连通。
在本实施例中,试验舱1处于常压环境下时,真空泵组5不工作,此时,则可通过常压排气管路44进行排气。
请参阅图1和图3,放置台11的水平高度高于第一排气管路13的水平高度,第一排气管路13一端倾斜设置且较高侧与氢空燃料电池111的排气出口端相连通,排气缓冲罐41底部还设置有储水箱45,排气缓冲罐41与储水箱45之间连接有第一排水管路46,储水箱45底部还固定连接有第二排水管路47,第二排水管路47安装有第二排水阀471,第二排水管路47连接有主排水管路48。
在本实施例中,由于氢空燃料电池111的排气出口端排出的气体中含有大量的水,通过将放置台11的水平高度高于第一排气管路13的水平高度,从而使第一排气管路13倾斜设置,能够将水通过第一排气管路13排出至排气缓冲罐41中,在试验过程中,第二排水管路47的第二排水阀471关闭,排气缓冲罐41中的水通过第一排水管路46流入储水箱45中,试验结束后,通过打开卸载阀532,使得排气缓冲罐41中恢复至常压,此时第二排水阀471打开,储水箱45中的水即可通过第二排水管路47排出流入主排水管路48中。
请参阅图1和图4,真空泵组5还设置有冷却机构,冷却机构包括有供水管路61、送水管路62以及第二换热器63,供水管路61与储存罐52相连接且供水管路61安装有供水阀611,送水管路62与储存罐52底部相连接,第二换热器63一侧通入冷却水,送水管路62与第二换热器63入口端相连通,送水管路62安装有过滤器621,第二换热器63出口端连接有若干冷却管路64,各个冷却管路64分别与各个真空泵51相连通,各个真空泵51连接有与储存罐52相连通的第五排水管路65,储存罐52底部还连接有第三排水管路522,第三排水管路522与主排水管路48相连通,第三排水管路522安装有第三排水阀523,储存罐52上侧还设置有溢流管路524,溢流管路524与主排水管路48相连通,储存罐52设置有手动加水口525和液位计526。
在本实施例中,对真空泵组5的各个真空泵51采用水冷的方式进行冷却,打开供水阀611,通过供水管路61向储存罐52中通水,储存罐52中的水通过送水管路62经过过滤器621过滤后进入第二换热器63,并与第二换热器63中通入的冷却水换热,使得冷却后的水经过各个冷却管路64对各个真空泵51进行冷却,最后通过第五排水管路65再次进入储存罐52进行循环,若需要将储存罐52中的水排出更换时,人们通过打开第三排水阀523即可将储存罐52中的水通过第三排水管路522排出至主排水管路48,并且通过设置溢流管路524,能够在储存罐52中的水位过高时,水能够自动的通过溢流管路524排出至主排水管路48,手动加水口525则用于人们手动向储存罐52中加入水,液位计526则用于对储存罐52中的水位进行监测。
请参阅图1和图2,进气缓冲罐31底部连接有第四排水管路34,第四排水管路34安装有第四排水阀341,第四排水管路34与主排水管路48相连通。
在本实施例中,进气缓冲罐31中的气体含水量极少,在试验结束后,通过打开卸载阀532,使得进气缓冲罐31中恢复至常压,打开第四排水阀341,进气缓冲罐31中的水即可通过第四排水管路34排入主排水管路48中。
请参阅图2和图3,进气缓冲罐31和排气缓冲罐41还均安装有防爆压力传感器7。
在本实施例中,防爆压力传感器7用于对进气缓冲罐31和排气缓冲罐41进行压力监测,提高进气缓冲机组3和排气缓冲机组4的安全性。
请参阅图5,第一排气管路13与试验舱1之间还设置有加热机构,加热机构包括有加热板81和接电线82,加热板81套设于第一排气管路13外侧,加热板81位于试验舱1外侧,加热板81端部向着试验舱1内壁延伸,加热板81端部与试验舱1内壁之间的距离为20mm,接电线82与加热板81电性连接,接电线82位于试验舱1外侧。
在本实施例中,当新风机组2向试验舱1通入低温空气,使试验舱1内部环境处于低温环境时,第一排气管路13中排出的气体中的水容易冷凝结冰,此时,通过将接电线82接电,使加热板81对第一排气管路13外壁进行加热,从而避免气体中的水汽结冰堵塞第一排气管路13,并且将接电线82设置于试验舱1外侧,同时加热板81端部与试验舱1内壁之间的距离为20mm,能够避免接电线82接电发热以及加热板81发热对试验舱1中的低温环境造成影响。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种氢空燃料电池真空环境试验系统,包括试验舱和新风机组,其特征在于:所述新风机组与所述试验舱相连通,所述试验舱周围还设置有进气缓冲机组、排气缓冲机组以及真空泵组,所述试验舱内部设置有放置台,所述放置台放置有氢空燃料电池,所述试验舱分别设置有第一进气管路和第一排气管路,所述第一进气管路与所述氢空燃料电池的空气进口端相连通,所述第一排气管路与所述氢空燃料电池的排气出口端相连通;
所述进气缓冲机组包括有进气缓冲罐、第二进气管路以及送气管路,所述进气缓冲罐与所述试验舱之间通过所述第二进气管路相连通,所述第二进气管路还安装有进气压力快开阀和第一压力调节阀,所述送气管路将所述进气缓冲罐与所述第一进气管路相连通;
所述排气缓冲机组包括有排气缓冲罐、第三进气管路和低压排气管路,所述第一排气管路与所述排气缓冲罐相连通,所述排气缓冲罐通过第三进气管路与大气连通,所述第三进气管路安装有第二压力调节阀,所述低压排气管路安装有排气缓冲快开阀;
所述真空泵组包括有若干真空泵和一个储存罐,各个所述真空泵输入端共同连接有抽气管路,所述抽气管路分别与所述送气管路以及所述低压排气管路相连通,各个所述真空泵输出端均设置有第二排气管路,各个所述第二排气管路均与所述储存罐相连通,所述储存罐安装有延伸至室外的第三排气管路,所述抽气管路还设置有卸载管路,所述卸载管路与大气连通,所述卸载管路安装有卸载阀。
2.根据权利要求1所述的一种氢空燃料电池真空环境试验系统,其特征在于:所述排气缓冲罐还连接有常压排气管路,所述常压排气管路延伸至室外与所述第三排气管路相连通。
3.根据权利要求1所述的一种氢空燃料电池真空环境试验系统,其特征在于:所述放置台的水平高度高于所述第一排气管路的水平高度,所述第一排气管路一端倾斜设置且较高侧与所述氢空燃料电池相连通。
4.根据权利要求3所述的一种氢空燃料电池真空环境试验系统,其特征在于:所述排气缓冲罐底部还设置有储水箱,所述排气缓冲罐与所述储水箱之间连接有第一排水管路,所述储水箱底部还固定连接有第二排水管路,所述第二排水管路安装有第二排水阀,所述第二排水管路连接有主排水管路。
5.根据权利要求4所述的一种氢空燃料电池真空环境试验系统,其特征在于:所述真空泵组还设置有冷却机构,所述冷却机构包括有供水管路、送水管路以及第二换热器,所述供水管路与所述储存罐相连接且所述供水管路安装有供水阀,所述送水管路与所述储存罐底部相连接,所述第二换热器一侧通入冷却水,所述送水管路与所述第二换热器入口端相连通,所述送水管路安装有过滤器,所述第二换热器出口端连接有若干冷却管路,各个所述冷却管路分别与各个所述真空泵相连通,各个所述真空泵连接有与所述储存罐相连通的第五排水管路。
6.根据权利要求5所述的一种氢空燃料电池真空环境试验系统,其特征在于:所述储存罐底部还连接有第三排水管路,所述第三排水管路与所述主排水管路相连通,所述第三排水管路安装有第三排水阀,所述储存罐上侧还设置有溢流管路,所述溢流管路与所述主排水管路相连通,所述储存罐设置有手动加水口和液位计。
7.根据权利要求6所述的一种氢空燃料电池真空环境试验系统,其特征在于:所述进气缓冲罐底部连接有第四排水管路,所述第四排水管路安装有第四排水阀,所述第四排水管路与所述主排水管路相连通。
8.根据权利要求1所述的一种氢空燃料电池真空环境试验系统,其特征在于:所述进气缓冲罐和所述排气缓冲罐还均安装有防爆压力传感器。
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