[实用新型]一种能使工质均匀流动的流场结构及换热器

说明书

本实用新型公开一种能使工质均匀流动的流场结构及换热器，所述流场结构包括进口流道（4）、出口流道（5）和设置于进口流道（4）和出口流道（5）之间的分流区域（6），所述分流区域（6）中设有沿着进口流道（4）和出口流道（5）中工质的流动方向均匀分布的分流道（7），所述进口流道（4）的形状为沿着流动方向呈渐缩式结构，所述出口流道（5）的形状为沿着流动方向呈渐扩式结构。本实用新型的流场结构能够让工质进入流场后分配均匀。

技术领域

本实用新型涉及换热器和燃料电池，具体涉及一种换热器和燃

料电池的流场结构。

背景技术

在换热器设计、燃料电池流场板设计过程中，普遍存在工质流动均匀性的要求。在换热器设计中，换热工质能够在所设计的流场结构中均匀分配流量，有助于热负荷的均匀性；在燃料电池流场设计过程中，反应气体等工质均匀分配和流动，有利于电流密度的均匀分布。因此，流动的均匀性有助于提高换热设备或燃料电池的性能和稳定性。

然而，传统的换热器和燃料电池的流场结构不利于工质的均匀流动，参考图1所示，现有的流场结构设置有等径的进口流道4与出口流道5，进口流道4和出口流道5之间形成有沿着它们的流动方向均匀分布的分流道7，所述分流道7与进口流道4以及出口流道5呈垂直关系。在上述的流场结构中，从进口流道4流入的工质沿着流动方向逐渐分配到各个分流道中，由于进口流道4的截面大小不变，使得进口流道4流中工质的流速逐渐减小，分配到对应的分流道7中的工质的流速也逐渐变小，使得各个分流道7中的工质流量不均匀，影响流场结构的工作性能。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种流场结构，该流场结构能够让工质进入流场后分配均匀。

本实用新型还提供了一种包含上述流场结构的换热器。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种能使工质均匀流动的流场结构，包括进口流道、出口流道和设置进口流道和出口流道之间的分流区域，所述分流区域中设有沿着进口流道和出口流道的流动方向均匀分布的分流道，其特征在于，所述进口流道的形状为沿着流动方向呈渐缩式结构，所述出口流道的形状为沿着流动方向呈渐扩式结构。

上述流场结构的工作原理是：

工作时，工质从进口流道中流入，并逐渐分配到各个分流道中，并逐渐汇集到出口流道中流出。本实用新型中，工质在进口流道流动过程中，一方面，随着工质不断分配到各个分流道，使得进口流道中工质流速具有减小的效应，另一方面，由于进口流道的形状为沿着流动方向呈渐缩式结构，又具有促使进口流道中工质流速增加的效应，上述减小和增加的效应叠加在一起会使得进口流道中工质流速趋于均匀，进而保证流入每个分流道中的工质流速一致；同理，在出口流道中，沿着工质的流动方向，汇集到出口流道中的工质逐渐增多，本实用新型中由于出口流道的形状为沿着流动方向呈渐扩式结构，从而跟汇入到出口流道中工质的量相匹配，进而保证工质在出口流道中的流速也保持均匀，最终确保各个分流道中的工质流速一致，流量均匀，提高流场结构的工作性能。

进一步地，所述的流场结构为燃料电池的流场结构，该流场结构设置在单极板上，所述单极板的中间区域构成所述的分流区域，该分流区域上均匀设置有多个分隔条，分隔条之间的空间构成所述的分流道；单极板上与分隔条两端对应的两个边沿上设有挡边，所述分隔条其中一个端部与对应的挡边之间的空间构成所述进口流道，所述分隔条另一个端部与对应的挡边之间的空间构成出口流道。

进一步地，所述挡边为平直结构，分隔条中与进口流道对应的端部在沿着进口流道中工质的流动方向上逐渐靠近所述挡边，形成所述的渐缩式结构，分隔条中与出口流道对应的端部在沿着出口流道中工质的流动方向上逐渐远离所述挡边，形成所述的渐扩式结构。