[發(fā)明專利]一種基于雙堆流量分配一致性的空氣進(jìn)口歧管設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210236649.8
• 申請(qǐng)日: 2022-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN114595531B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃易元;唐廷江;陳宏;劉騫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢雄韜氫雄燃料電池科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/18;G06F30/20;H01M8/24;H01M8/2465;G06F113/08;G06F113/14
• 代理公司: 北京匯信合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11335
• 代理人: 王艷波

本發(fā)明公開了一種基于雙堆流量分配一致性的空氣進(jìn)口歧管設(shè)計(jì)方法，包括：依據(jù)已有管路設(shè)計(jì)原則：空氣進(jìn)口歧管的支干管路截面積與電堆出口截面積相等，主干管路截面積為上下兩支干管路截面積之和，選取基于雙堆流量分配一致性的歧管結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案：根據(jù)電堆空氣進(jìn)出口截面積變更進(jìn)堆歧管直徑，計(jì)算得出歧管主干管路和支干管路的直徑范圍，并根據(jù)直徑與壓損的擬合關(guān)系，確定出主干管路和支干管路的最優(yōu)直徑。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有空氣進(jìn)氣歧管設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，做0維理論計(jì)算，最終確定最優(yōu)方案，有效解決了現(xiàn)有歧管由于上下堆流量分配不均導(dǎo)致出現(xiàn)上下堆壽命及使用條件不一致問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙堆系統(tǒng)空氣側(cè)進(jìn)氣歧管設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙堆流量分配一致性的空氣進(jìn)口歧管設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，并未考慮雙堆進(jìn)氣歧管的設(shè)計(jì)，更多的是與電堆的分配頭截面積保持一致，同時(shí)，現(xiàn)在電堆在設(shè)計(jì)時(shí)，保證流量一致性，會(huì)將出口分配頭口徑設(shè)計(jì)比進(jìn)口大，而系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，采取取大不取小原則，將進(jìn)出口歧管管徑設(shè)計(jì)為一致，并未有理論依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于雙堆流量分配一致性的空氣進(jìn)口歧管設(shè)計(jì)方法，有效地解決了上下堆進(jìn)氣流量分配不均的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于雙堆流量分配一致性的空氣進(jìn)口歧管設(shè)計(jì)方法，包括：

依據(jù)已有管路設(shè)計(jì)原則：空氣進(jìn)口歧管的支干管路截面積與電堆出口截面積相等，主干管路截面積為上下兩支干管路截面積之和，選取基于雙堆流量分配一致性的歧管結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案：根據(jù)電堆空氣進(jìn)出口截面積變更進(jìn)堆歧管直徑，計(jì)算得出歧管主干管路和支干管路的直徑范圍，并根據(jù)直徑與壓損的擬合關(guān)系，確定出主干管路和支干管路的最優(yōu)直徑。

作為上述方案的優(yōu)選，優(yōu)化方案具體包括以下步驟：

S1、采集雙堆系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，包括電堆空氣進(jìn)口截面積、電堆空氣出口截面積、氣體密度、空壓、電堆功率、電壓、氣體流量；

S2、根據(jù)以下公式(1)分別計(jì)算出主干管路和支干管路的直徑范圍：

式中，S_進(jìn)為電堆空氣進(jìn)口截面積，單位為mm²；S_出為電堆空氣出口截面積，單位為mm²，現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，S_出大于S_進(jìn)；D_支min為支干管路的直徑下限值，單位為mm；D_支max為支干管路的直徑上限值，單位為mm；D_主min為主干管路的直徑下限值，單位為mm；D_主max為支干管路的直徑上限值，單位為mm；

S3、根據(jù)以下公式(2)得到上下堆管路之間存在的壓差：

式中，ζ為阻力系數(shù)，無單位，可通過查阻力系數(shù)表得到，ζ的數(shù)值選擇與主干管路直徑和支干管路直徑均有關(guān)系；ρ為氣體密度，單位為kg/m³；ΔP為壓差，ΔP_上為上電堆主干管路與支干管路轉(zhuǎn)交處的局部壓損，ΔP_下為下電堆主干管路與支干管路轉(zhuǎn)交處的局部壓損，單位均為KPa；v為進(jìn)氣速度，單位為m/s；Q為氣體流量，單位為m³/s；r_主為主干管路的半徑，單位為mm；

S4、擬合在不同支干管路直徑下，上堆壓損及下堆壓損隨主干管路直徑變化關(guān)系圖；

S5、擬合直徑與壓差變化關(guān)系圖；

S6、選取壓差最小時(shí)的主干直徑和支干直徑為最優(yōu)直徑。