[发明专利]一种具有旁路进口结构的引射器

说明书

本发明提供了一种具有旁路进口结构的引射器，属于气体引射技术领域，包括：工作流体管路、引射流体管路、吸入室、混合室、旁通二次流管路和扩压室；混合室与扩压室的连接处设置有旁通二次流管路；引射流体管路的入口端和旁通二次流管路的入口端均连接质子交换膜燃料电池电堆出口；混合室用于充分混合工作流体和二次流回流；扩压室用于将混合流体动能转换为压力势能；吸入室用于接收工作流体产生真空低压区域，且将工作流体的部分动量传递至主二次回流；旁通二次流管路用于将旁通二次回流卷吸进入混合室，三股流体充分混合进入扩压室，使流体速度降低且扩压室压力升高。本发明引入旁通二次流管路，增加了引射比，提高了引射器的回氢效率。

技术领域

本发明属于气体引射技术领域，更具体地，涉及一种具有旁路进口结构的引射器。

背景技术

为了提高燃料的利用率，质子交换膜燃料电池普遍做法是采用闭口脉冲运行，但是阳极闭口运行很容易导致电池水淹，影响燃料电池性能；或者是在燃料电池中增加氢气循环子系统，使氢气在电池内强制循环流动；除此之外，还有另外一种气体管理方法可以兼顾提升氢气利用率和促进排水作用，即尾气再循环系统。引射器是一种很有前途的尾气循环系统装置，它可以将高压储气罐的压力势能转化为动能，实现阳极出口氢气的回收再利用，与传统机械循环泵相比，引射器具有结构紧凑、运行可靠、无运动部件、易于维护以及没有寄生功率等优点。

但是，与传统机械循环泵相比，引射器表现出较差的性能，因此，追求高效率的引射器一直是研究人员的目标。到目前为止，越来越多的研究集中在非设计条件下的引射器性能分析。然而，具有优化几何形状的引射器仅在设计条件附近保持良好的性能，超出设计条件，其性能迅速下降，特别是过渡到亚临界模式。主要原因是引射器在纯剪切作用的基础上形成低压区域，混合段内压力回收过程中的动量浪费是造成引射器性能不佳的原因。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有旁路进口结构的引射器，旨在解决现有的引射器在纯剪切作用的基础上形成低压区域，混合段内压力回收过程中的动能浪费造成引射器性能不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有旁路进口结构的引射器，包括：工作流体管路、引射流体管路、吸入室、混合室、旁通二次流管路和扩压室；

工作流体管路与吸入室相连；扩压室一侧设置有用于混合气体流出的引射器出口；混合室与扩压室的连接处设置有旁通二次流管路；引射流体管路的入口端和旁通二次流管路的入口端均连接质子交换膜燃料电池电堆出口，回收未使用完的燃料气体；

工作流体管路的入口侧连接高压储氢罐；混合室用于充分混合工作流体和二次流回流；扩压室用于将混合流体动能转换为压力势能，并将混合流体输入到质子交换膜燃料电池电堆入口；吸入室用于接收工作流体产生真空低压区域，且将工作流体的部分动量传递至主二次回流；旁通二次流管路用于将旁通二次回流卷吸进入混合室，三股流体充分混合进入扩压室，使流体速度降低且扩压室压力升高。

优选地，工作流体管路包括工作流体入口和喷嘴主体；工作流体入口设置在工作流体管路的入口侧；喷嘴主体包括渐缩喷嘴、喷嘴出口和喷嘴喉部，成漏斗状；其中，喷嘴喉部的直径为1.5mm；喷嘴出口的直径为2.0mm；喷嘴出口距离混合室入口3.6mm；

优选地，混合室为圆柱状，轴向长度为16mm，径向直径为3.6mm。

优选地，扩压室轴向长45.72mm，开口角度为5°，出口直径为10mm；

优选地，引射流体管路的直径为6mm，旁通二次流管路的直径为1mm；

优选地，工作流体入口的直径为6mm，且轴向呈阶梯状圆柱。

优选地，吸入室、混合室、扩压室、引射流体管路和旁通二次流管路为一体。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：