车用燃料电池氢气循环系统引射特性研究

燃料电池电动汽车是新能源汽车的重要发展方向,燃料电池作为整车的核心能量单元,其工作性能直接影响车辆经济性、动力性及可靠性。氢气循环系统中,引射器是燃料电池的重要功能元件,文中首先基于索科洛夫设计法对引射器进行结构设计与建模,然后开展了引射流体的流场分析,最后基于分析结果探究了引射性能的关键影响因素。结果表明,在不同压力工况下,引射系数与工作流体入口直径呈抛物线趋势,引射系数与引射流体入口直径正相关,引射系数随混合流体出口直径的增加呈现先增后减的趋势。基于上述影响规律对引射系数进行优化,可使引射器回氢性能提高13.55%,改善了燃料电池的氢气利用率,进一步完善了引射器结构优化与引射特性研究。     

家用燃气灶上进风燃烧器的设计与研究

本文介绍了一种新型嵌入式家用燃气灶的上进风燃烧器,包括大气式引射器、喷嘴组件和燃烧器头部。该燃烧器引射腔设计合理,具有强劲的一次空气引射能力,通过改变喷嘴组件的装配方向,具有防堵塞能力。同时通过设置可调风门调节一次空气,环境适应性强。     

基于机器视觉的喷嘴外形关键尺寸检测系统

喷水织机中喷嘴的外形尺寸对织机的运行起到至关重要的作用,为了高效地进行织机喷嘴外形尺寸参数的高精度检测,设计了一种基于机器视觉的喷嘴外形尺寸检测系统。该系统利用步进电机控制喷嘴旋转,通过CCD相机多角度采集喷嘴图像,通过亚像素边缘检测方法得到喷嘴的外轮廓边缘,再对边缘进行直线拟合,最后计算得出喷嘴的直径、锥度和倾斜角等参数。实验结果表明,该系统直径测量相对误差小于1%,角度测量误差小于2′,采用多角度测量可以提高锥度和倾斜角的测量精度。该系统检测精度高,可以较好地满足实际生产应用的要求。     

便携式质子交换膜燃料电池系统集成研究

设计、开发并研制出了小型便携式质子交换膜燃料电池(PEMFC)电源系统,该系统采用常压空气为氧化剂,可逆金属氢化物储氢器来存储、供应氢气,并采用单片机作为核心控制单元的高效、可靠的电池管理系统来实现各子单元的协调控制。对研制出的200W便携式质子交换膜燃料电池系统演示样机进行了一系列性能测试,包括氢气压力、尾气排放、风扇高度、氢气增湿以及系统热管理对便携式PEMFC系统性能的影响,发现了影响便携式PEMFC系统性能的关键问题,并提出了解决方案。     

湿法烟气脱硫旋流喷嘴喷雾角试验研究

以湿法烟气脱硫工艺中常用的旋流喷嘴为对象,研制了几何相似的系列喷嘴和仅出口直径变化的系列喷嘴,并选择实心锥喷嘴和螺旋喷嘴作对比,经过大量试验,系统地研究了旋流喷嘴的喷雾角变化规律,为湿法脱硫喷淋系统的设计提供了一定参考。     

脉冲排放对PEMFC性能影响的研究进展

介绍脉冲排放对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能影响的研究进展,包括脉冲排放能提高氢气利用率、减少"水淹"的影响及对电池组件的影响。合理的脉冲排放周期和排放时间,可避免电池局部反应气体"饥饿",提高PEMFC的性能和寿命。应结合电池的工作参数、电池设计及电池寿命,研究合理的脉冲排放周期和排放时间。     

新型水煤浆喷嘴雾化性能试验研究

该文对自行开发出的新型水煤浆喷嘴进行了雾化性能试验研究,分析了喷嘴流量（负荷）和气化剂流量等因素对雾化颗粒分布、索太尔平均直径（SMD）和喷嘴雾化角的影响规律.结果表明,雾化流场内颗粒呈双峰分布,并且随着负荷的降低SMD减小,雾化颗粒分布更加均匀,雾化效果变好;而随着气化剂流量的增加SMD降低,雾化颗粒分布均匀性也变好,雾化效果明显转好.     

结构尺寸对预膜式雾化喷嘴雾化特性的影响

通过改变预膜式气动雾化喷嘴空气射入角、空气通道直径和环形液膜厚度等关键参数，研究了喷嘴结构参数对雾化特性的影响，得出雾化粒子索太尔平均直径的变化规律，为喷嘴的优化设计提供了依据。     

不同温度下磁场对PEMFC的工作性能影响

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极侧垂直加载410 mT磁场,考察不同气体温度下磁场对PEMFC工作性能的影响。结果发现:PEMFC在加载磁场后的工作性能优于不加载磁场的电池性能,当工作温度为45℃时,磁场提升PEMFC功率密度最大,达到14.4%。当PEMFC阳极侧和阴极侧采用不同温度条件时,加载磁场后PEMFC的工作性能提升幅度有很大不同,不加磁场时,氢气侧65℃、氧气侧45℃时的极化曲线斜率比氢气侧45℃、氧气侧65℃时的大很多,但加载磁场后,两者之间的斜率差缩小,表明磁场对电池内部氧气传质影响大于对氢气的影响。     

基于树状分形流场的PEMFC传质性能分析

双极板的设计和其流场几何形状对质子交换膜燃料(PEMFC)电池的工作性能有着直接的影响。改进流场形状对电池的功率密度,反应物的运输起着重要的作用。将树状分形引入交指形流场的设计,通过对比分析,得出基于树状分形的交指形流场的质子交换膜燃料电池功率密度比交指流场的高了36.7%,并在一定范围内提高了氢气的利用率和质子交换膜的水含量。     

湿法脱硫旋流喷嘴体积流量变化规律及数值模拟

以湿法烟气脱硫工艺中常用的旋流喷嘴为对象,研制了几何相似的系列喷嘴和仅出口直径变化的系列喷嘴,并选择实心锥喷嘴和螺旋喷嘴作对比,经过大量试验,系统地研究了旋流喷嘴的体积流量变化规律,得到旋流喷嘴体积流量与压力的平方根近似呈线性关系;在一定范围内改变喷孔直径,不会影响旋流喷嘴的流量-压力特性;几何相似时,增加喷孔直径,最大体积流量增加;相同压力下,螺旋喷嘴流量最大,旋流喷嘴次之,实心锥喷嘴最小。建立了旋流喷嘴的数学模型,采用Fluent对喷嘴内部流动和体积流量进行了数值模拟,给出了喷嘴内部流动、中心断面压力分布特性和流量-压力特性曲线,数值计算结果与试验数据基本吻合。     

基于LabVIEW的PEMFC特性研究

空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)的氢气流量、氢气压力、环境温度等参数对电堆的发电性能影响较大。首先通过实验研究了电堆最佳工作温度的确定方法和输出电压特性,其次采用了一种广义多项式拟合方法获得了它们的描述公式,最后基于LabVIEW设计了电堆温度和输出电压的特性研究软件,软件仿真结果与实验数据拟合精度较高,为研究PEMFC系统提供了一种切实有效的方法。     

脱硫工程应用喷嘴雾化特性试验研究

采用自行设计并搭建的雾化试验系统,对烟气脱硫系统大流量浆液雾化喷嘴进行流量、喷雾角及索特尔平均直径（SMD）测试,获得流量、喷雾角及SMD与压力之间的关系。试验结果表明:在额定压力下,脱硫工程大流量浆液雾化喷嘴的额定雾化特性参数与实测结果存在一定偏差,脱硫系统浆液雾化喷嘴需进行设计优化,且在浆液雾化喷嘴参数选型上应考虑预留一定余量。     

波纹状喷嘴蒸汽引射器性能分析

建立三维汽汽引射器数值模型,与普通喷嘴实验结果对比验证模型的准确性,对安装波纹状一次流喷嘴的引射器进行了分析。研究波纹的数目(Cn),波幅(h/D),波纹占喷嘴长度比率(l/L)和波纹扭曲角度(θ)对引射器的引射系数(ER)和临界背压(CBP)的影响。对引射器混合室内的涡量(流向和展向)分布进行了分析,发现涡强度越大,持续时间越长则引射系数越高,同时由于二次流流量加大和湍流的增强使机械能损失加大,从而导致临界背压下降;但当产生的展向涡过早与壁面接触时,则会导致接触点以后涡快速衰减,并导致引射系数和临界背压都下降。在所研究的波纹参数范围内,相比无波纹喷嘴,引射系数最大可提高13.9%,临界背压对应下降5.1%。     

车用PEMFC系统氢气供应系统发展现状及展望

氢气供应系统(Hydrogen Supply System,HSS)的调压、排水、排气、加湿作用对于提高质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)的性能与寿命有着重要影响。通过对比目前国内外燃料电池系统采用的不同氢气供应系统的结构及性能,分析了不同氢气供应系统的优缺点及对燃料电池系统性能的影响,最后指出了未来高性能质子交换膜燃料电池系统中氢气供应系统的研究和发展方向。     

燃料电池混合电动车中低温热能发电系统

质子交换膜燃料电池(PEMFC)通常在为电动车提供电力的同时,也要产生相当数量的废热(约40%～60%)。为了提高质子交换膜燃料电池混合电动车的能量利用率,提出了将温差发电机作为PEMFC的废热回收装置,使其能利用PEMFC低品位的热能进行二次发电并用于锂电池的在线充电。通过对该热电联供系统的热力学分析,得出了温差电池在PEMFC不同运行温度下的发电功率。试验结果显示,此系统可以在提高能量综合利用率的同时,降低对车载锂电池尺寸的设计要求。     

提高水力循环澄清池出力方法的研讨

通过对絮凝过程的分析和试验研究,探讨了提高水力循环澄清池出力的措施。试验结果表明,在运行条件一定的条件下,适当增大喷嘴直径可提高澄清池的澄清效果;设计出力为８０ｍ３／ｈ的水力循环澄清池在处理低温低浊水期间其出力只能达到３０ｍ３／ｈ,当把喷嘴直径由原设计的６５ｍｍ更换为８０ｍｍ后,出力可提高２３％。     

M5型喷嘴喷淋液滴粒径分布实验研究

喷嘴是使液体雾化的重要装置,在很多领域都有广泛的应用。针对低温多效海水淡化技术中使用的M5型喷嘴的喷淋粒径分布特性,专门设计并建立了特殊的测量系统,进行了常温常压状态下单喷嘴的喷淋液滴粒径分布实验。实验结果表明:同一流量下,在喷淋液滴所形成锥体的横截面上,液滴直径分布成U形;随着流量增加,液滴直径变小,液滴直径分布更加均匀,同时喷嘴的喷淋角度变大;液滴粒径测量时,遮水板之间的间距为2 cm时的流动状况比间距为4 cm时的流动状况波动剧烈。     

燃料电池氢气循环系统综述

燃料电池是目前最具潜力的氢能利用方式之一.氢气循环系统主要用于将未反应完全的氢气循环输送至电堆阳极,提高氢气利用率及电堆效率,是燃料电池的核心组成部分.综述了几种燃料电池氢气循环系统方案,分析了不同方案的工作原理,重点介绍了引射器方案以及氢气循环泵方案,对比了不同氢气循环方案的优缺点,指出了未来燃料电池氢气循环系统的研究热点及发展方向.     

喷嘴结构对水煤浆喷嘴雾化性能影响的试验研究

水煤浆在燃烧或气化前,必须进行雾化,因为水煤浆雾化后,雾化的颗粒越细小,其比表面越大,越有利于提高燃烧和气化时热和质的交换速率,从而加快燃烧或气化过程,同时还可增进燃烧和气化过程的稳定性。该文对自行开发的新型水煤浆喷嘴进行了雾化性能试验研究,分析了喷嘴各部件结构尺寸对索太尔平均直径(SMD)和喷嘴雾化角的影响规律。结果表明,喷嘴各部件结构尺寸均存在最佳值,在最佳值下SMD最小,雾化颗粒分布最均匀,雾化效果明显变好;而喷嘴各部件结构尺寸对雾化角的影响较小,完全可以通过雾化头的开孔方向来控制雾化角的大小。