CN212903939U - 一种增湿器性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及增湿器测试领域，公开了一种增湿器性能测试系统，包括：控温容器，控温容器内具有温度可调的增湿流体；增湿管路，增湿管路的一端与控温容器连接，增湿管路的另一端与增湿器连接，使控温容器内的增湿流体可沿增湿管路进入增湿器，以对通过增湿器的干空气增湿；压力控制单元，设置在增湿管路上，用于控制增湿管路内的增湿流体的压力；温度检测单元，设置在增湿管路上，用于检测进入增湿器内的增湿流体的温度；压力检测单元，设置在增湿管路上，用于检测进入增湿器内的增湿流体的压力。本实用新型通过设计一种增湿器性能测试系统，实现对增湿器的性能测试，从而分析判断增湿器在使用时的增湿性能。

Description

一种增湿器性能测试系统

技术领域

本实用新型涉及增湿器测试领域，尤指一种增湿器性能测试系统。

背景技术

燃料电池电堆无法单独运行，需要将燃料电池电堆与外围氢气系统、空气系统及冷却系统集成，组成燃料电池系统才能正常工作输出电能。燃料电池增湿器是空气子系统的重要零部件。

为了维持燃料电池正常平稳的工作，目前普遍使用的气体增湿器以燃料电池阴极排出的尾气为增湿气体，直接经过增湿器为流经增湿器的干燥气体进行增湿。

空气进气增湿程度对燃料电池堆性能影响十分显著，燃料电池空气进气湿度控制是燃料电池系统热管理的重要内容。对增湿器的性能测试有利于了解增湿器在使用时的性能，因此，有必要设计一种增湿器性能测试系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种增湿器性能测试系统，实现对增湿器的性能测试。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种增湿器性能测试系统，包括：

控温容器，所述控温容器内具有增湿流体；

增湿管路，所述增湿管路的一端与所述控温容器连接，所述增湿管路的另一端与所述增湿器连接，使所述控温容器内的所述增湿流体可沿所述增湿管路进入所述增湿器，以对通过所述增湿器的干空气增湿；

压力控制单元，设置在所述增湿管路上，用于控制所述增湿管路内的所述增湿流体的压力；

温度检测单元，设置在所述增湿管路上，用于检测进入所述增湿器内的所述增湿流体的温度；

压力检测单元，设置在所述增湿管路上，用于检测进入所述增湿器内的所述增湿流体的压力；

湿度检测单元，设置在所述增湿器上，用于检测所述干空气增湿后的湿度。

本方案中，通过向增湿器内引入特定温度和压力下的增湿流体，对通过增湿器的管侧的干空气进行增湿，进而通过检测干空气增湿后的湿度，结合增湿流体的温度和压力，分析增湿器的增湿性能，从而判断增湿器在使用时的性能。

进一步优选地，还包括回流管路，所述回流管路的一端与所述控温容器连接，另一端与所述增湿器连接，使进入所述增湿器内的所述增湿流体可沿所述回流管路回流至所述控温容器内。

本方案中，通过在增湿器和控温容器之间设置回流管路，使得进入增湿器后的增湿流体可以回流至控温容器，从而对含有热量的增湿流体进行回收再利用，可以有效节约增湿器性能测试系统的能耗。

进一步优选地，还包括控制阀，所述控制阀设置在所述回流管路上，用于控制所述回流管路内的所述增湿流体的压力。

本方案中，通过在回流管路上设置控制阀，从而控制回流管路内的增湿流体的压力。

进一步优选地，所述控温容器为恒温水浴箱，所述增湿流体为储存在所述恒温水浴箱内的液态水。

本方案中，通过恒温水浴箱提供特定温度的液态水，从而为通过增湿器的管侧的干空气进行增湿。

进一步优选地，所述控温容器为增湿罐，所述增湿罐内设置有加热元件，所述加热元件用于对所述增湿罐内的液体加热，所述增湿罐上设置有与外界连通的空气进口，所述增湿流体为通过所述空气进口进入所述增湿罐增湿后的湿空气。

本方案中，以湿空气为增湿流体，通过增湿罐上的空气进口，引入外界空气进入增湿罐，形成湿空气，从而为通过增湿器的管侧的干空气增湿。

进一步优选地，所述增湿罐上还设置有与外界连通的背压阀，所述背压阀用于控制所述增湿罐内的所述湿空气的压力。

本方案中，通过背压阀控制增湿罐内的湿空气的压力，以使得增湿罐内具有足够的湿空气来进行增湿器的性能测试。

进一步优选地，所述加热元件为电阻加热元件。

本方案中，加热元件采用电阻加热元件。

进一步优选地，所述压力控制单元包括循环泵，所述循环泵用于将所述增湿流体泵送至所述增湿器。

本方案中，压力控制单元采用循环泵，通过循环泵和控制阀之间的配合，可以较好地调节增湿流体在控温容器和增湿器之间流动的压力。

进一步优选地，所述温度检测单元包括温度计，且所述温度计位于所述增湿管路靠近所述增湿器的一端。

本方案中，采用温度计检测进入增湿器的增湿流体的温度。

进一步优选地，所述压力检测单元包括压力计，且所述压力计位于所述增湿管路靠近所述增湿器的一端。

本方案中，采用压力计检测进入增湿器的增湿流体的压力。

本实用新型的技术效果在于：

本实用新型中的增湿器性能测试系统通过向增湿器内引入增湿流体，利用增湿流体对通过增湿器的管侧的干空气进行增湿，通过分析干空气增湿后的湿度信息与进入增湿器的增湿流体的温度和压力之间的关系，判断增湿器的增湿性能。通过控温容器调节增湿流体的温度，以及压力控制单元控制进入增湿器的增湿流体的压力，从而调节增湿流体进入增湿器的温度和压力，以获得不同温度和压力的增湿流体进入增湿器后对增湿器的作用情况，从而分析判断增湿器的增湿性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型的一种增湿器性能测试系统的实施例的结构示意图。

附图标号说明：

1.控温容器，2.增湿管路，3.增湿器，4.压力控制单元，5.温度检测单元，6.压力检测单元，7.湿度检测单元，8.回流管路，9.控制阀，10.加热元件，11.空气进口，12.背压阀。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1所示，本实用新型提供了一种增湿器性能测试系统，通过该性能测试系统替代用于对干空气增湿的电堆阴极排气(增湿器在正常使用时，利用燃料电池电堆的阴极排气中含有的较高温度的气体和水分，通常采用阴极排气对进入增湿器的干空气进行增湿)。其中，该性能测试系统包括控温容器1、增湿管路2、压力控制单元4、温度检测单元5、压力检测单元6和湿度检测单元7。控温容器1内具有温度可调的增湿流体，通过增湿流体为进入增湿器3的干空气进行增湿。

上面所说的增湿器3为管壳式结构，内部分为管侧和壳侧。在使用时，干空气通过增湿器3的内管膜，向增湿器3内通入高温的阴极排气，当阴极排气从增湿器3的内管膜外通过时，向内管膜中的干空气传递热量和水分，对干空气进行增湿处理，此处的内管膜为透水阻气性良好的膜。最后增湿后的干空气从增湿器3的管侧排出，阴极排气从增湿器3的壳侧排出。通过对增湿器3的实际工作环境进行模拟，测试增湿器3的增湿性能，即通过测试特定温度和压力下的增湿流体在通过增湿器3时，对干空气的增湿效果，分析增湿器3在特定工作环境下的增湿性能，此处的增湿流体即为对干空气进行增湿的流体。

在本实施方案中，增湿流体通过增湿管路2进入增湿器3的壳侧，增湿管路2的一端与控温容器1连接，增湿管路2的另一端与增湿器3的壳侧进口连接，在增湿管路2上设置有压力控制单元4，通过压力控制单元4控制增湿管路2内的增湿流体的压力。同时，在增湿管路2上还设置有温度检测单元5和压力检测单元6，分别用于检测进入增湿器3内的增湿流体的温度和压力。在增湿器3的管侧出口设置有湿度检测单元7，用于检测干空气经过增湿器3增湿后的湿度。

在测试时，通过将控温容器1内的增湿流体引入增湿器3的壳侧，以替代用于对干空气增湿的电堆阴极排气，利用压力检测单元6和温度检测单元5检测到的压力和温度信息，调节控温容器1内的增湿流体的温度，以及通过压力控制单元4控制进入增湿器3内的增湿流体的压力，以模拟电堆阴极排气进入增湿器3时的温度和压力。增湿流体进入增湿器3后，对通过增湿器3的管侧的干空气进行增湿，其中，干空气沿图1中A处所示的箭头方向进入增湿器3的管侧进口，沿图1中B处所示的箭头方向从增湿器3的管侧出口排出。利用湿度检测单元7检测到的干空气湿度，从而通过实验数据分析增湿器3在不同温度和压力下的增湿流体的作用下的增湿性能。

为了节约性能测试系统的能耗，对增湿器3的壳侧出口的增湿流体进行回收利用，在增湿器3和控温容器1之间还设置有回流管路8，回流管路8的一端与增湿器3的壳侧出口连接，回流管路8的另一端与控温容器1连接。当控温容器1内的增湿流体通过增湿管路2进入增湿器3后，在增湿器3内对干空气进行增湿，从增湿器3的壳侧出口排出的增湿流体依然具有较高的温度和水分。因此，通过回流管路8对此部分增湿流体进行回收，使从增湿器3的壳侧出口排出的增湿流体，通过回流管路8回流至控温容器1内，从而为控温容器1内的其他增湿流体进行加热，从而节约该性能测试系统的能耗，对从增湿器3的壳侧出口排出的增湿流体的能量进行回收再利用。

为了控制增湿流体回流至控温容器1内时的流量和压力，在回流管路8上设置有控制阀9，通过调节该控制阀9的开度，从而调节回流管路8内的增湿流体的压力。

在替代用于对干空气增湿的电堆阴极排气时，可以采用液态水和湿气体两种方式实现。

第一种实施方案中，控温容器1采用恒温水浴箱，通过恒温水浴箱调节箱体内部液体的温度，增湿流体为恒温水浴箱内经过加热后的液态水，将该液态水引入增湿器3的壳侧，对通过增湿器3的管侧的干空气进行增湿，进而通过湿度检测单元7检测干空气增湿后的湿度，以分析增湿器3在不同温度的液态水的作用下的增湿性能。

第二种实施方式中，控温容器1采用增湿罐实现，在增湿罐内设置有加热元件10，通过加热元件10对增湿罐内的液体进行加热，同时，在增湿罐上设置有与外界连通的空气进口11，通过该空气进口11进入增湿罐的外界空气，在液体的作用下增湿，成为湿空气，并从增湿管路2进入增湿器3，对通过增湿器3的管侧的干空气进行增湿，从而通过检测干空气增湿后的湿度，分析增湿器3的增湿性能。

为了控制增湿罐内的湿空气的压力，在增湿罐上还设置有与外界连通的背压阀12，通过调节背压阀12的开度，从而控制增湿罐内的湿空气的压力，使得增湿罐内的湿空气保持在一定的压力下，从而及时补充通过增湿器3后损失的湿空气。

在本实施方案中，增湿罐内的加热元件10采用电阻加热元件10，例如电阻丝和热敏电阻。

在本实施方案中，压力控制单元4包括循环泵，通过循环泵和回流管路8上的控制阀9，控制增湿流体在增湿器3内流动的压力和流量。

在本实施方案中，增湿管路2上设置的温度检测单元5包括温度计，增湿管路2上设置的压力检测单元6包括压力计，增湿管路2上的温度计和压力计的位置均位于增湿管路2靠近增湿器3的一端，这样，可以更加准确地检测进入增湿器3壳体内的增湿流体的温度和压力，从而为分析增湿器3的增湿性能提供准确的数据依据。

此外，湿度检测单元7包括湿度计，该湿度计设置在增湿器3的管侧出口处。

上述增湿器3性能测试系统，通过液态水或湿空气替代用于干空气增湿的电堆阴极排气，在测试时利用温度计和压力计的检测数据，调节循环泵的开度，以调节进入增湿器3的增湿流体的压力，通过控制恒温水浴箱的温度或者增湿罐内的加热元件10，调节增湿流体的温度，进而通过湿度计检测干空气增湿后的湿度，依据所收集的进入增湿器3的增湿流体的温度和压力，分析增湿器3在不同温度和压力下的增湿流体作用下的增湿性能，从而测试增湿器3的增湿性能，为分析判断增湿器3的增湿性能提供了有效的数据支撑。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种增湿器性能测试系统，其特征在于：包括：

控温容器，所述控温容器内具有增湿流体；

增湿管路，所述增湿管路的一端与所述控温容器连接，所述增湿管路的另一端与所述增湿器连接，使所述控温容器内的所述增湿流体可沿所述增湿管路进入所述增湿器，以对通过所述增湿器的干空气增湿；

压力控制单元，设置在所述增湿管路上，用于控制所述增湿管路内的所述增湿流体的压力；

温度检测单元，设置在所述增湿管路上，用于检测进入所述增湿器内的所述增湿流体的温度；

压力检测单元，设置在所述增湿管路上，用于检测进入所述增湿器内的所述增湿流体的压力；

湿度检测单元，设置在所述增湿器上，用于检测所述干空气增湿后的湿度。

2.根据权利要求1所述的一种增湿器性能测试系统，其特征在于：

还包括回流管路，所述回流管路的一端与所述控温容器连接，另一端与所述增湿器连接，使进入所述增湿器内的所述增湿流体可沿所述回流管路回流至所述控温容器内。

3.根据权利要求2所述的一种增湿器性能测试系统，其特征在于：

还包括控制阀，所述控制阀设置在所述回流管路上，用于控制所述回流管路内的所述增湿流体的压力。

4.根据权利要求1所述的一种增湿器性能测试系统，其特征在于：

所述控温容器为恒温水浴箱，所述增湿流体为储存在所述恒温水浴箱内的液态水。

5.根据权利要求1所述的一种增湿器性能测试系统，其特征在于：

所述控温容器为增湿罐，所述增湿罐内设置有加热元件，所述加热元件用于对所述增湿罐内的液体加热，所述增湿罐上设置有与外界连通的空气进口，所述增湿流体为通过所述空气进口进入所述增湿罐增湿后的湿空气。

6.根据权利要求5所述的一种增湿器性能测试系统，其特征在于：

所述增湿罐上还设置有与外界连通的背压阀，所述背压阀用于控制所述增湿罐内的所述湿空气的压力。

7.根据权利要求5所述的一种增湿器性能测试系统，其特征在于：

所述加热元件为电阻加热元件。

8.根据权利要求3所述的一种增湿器性能测试系统，其特征在于：

所述压力控制单元包括循环泵，所述循环泵用于将所述增湿流体泵送至所述增湿器。

9.根据权利要求1所述的一种增湿器性能测试系统，其特征在于：

所述温度检测单元包括温度计，且所述温度计位于所述增湿管路靠近所述增湿器的一端。

10.根据权利要求1所述的一种增湿器性能测试系统，其特征在于：

所述压力检测单元包括压力计，且所述压力计位于所述增湿管路靠近所述增湿器的一端。

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