一种用于涡轮回收的集成式中冷器制造技术

本实用新型专利技术涉及中冷器领域，公开了一种用于涡轮回收的集成式中冷器，包括：冷却机构，用于降低进入电堆阴极的空气温度；蒸发机构，与所述冷却机构连接，所述蒸发机构用于吸收空气的热量并蒸发液态水；还包括分别与所述蒸发机构连接的阴极尾气入口、阳极水入口和气体出口。本实用新型专利技术通过将阴极尾气通入蒸发机构中，将阴极尾气中的液态水蒸发为水蒸气，避免液态水进入涡轮中，减少叶轮受损风险，另一方面，通过向蒸发机构中引入阳极的液态水，液态水在蒸发机构中蒸发生成水蒸气，水蒸气与尾气一同从气体出口排出并进入涡轮，从而增大了气体出口的气体流量，使得进入涡轮的气体流量增大，提高了涡轮的回收效率。提高了涡轮的回收效率。提高了涡轮的回收效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于涡轮回收的集成式中冷器


[0001]本技术涉及中冷器领域，特别涉及一种用于涡轮回收的集成式中冷器。

技术介绍

[0002]在燃料电池系统中，涡轮用于回收来自电堆阴极的尾气并将尾气外排至环境中，由于尾气中存在一定含量的液态水，液态水在被涡轮外排时会对叶轮造成冲击，从而导致叶轮损坏，为避免叶轮过早损坏，有如下两种处理方式：
[0003]（1）、尾气进入涡轮前进行分水处理，具体为将尾气通入分水器中，将液态水截留至分水器中，经过处理后的尾气再进入涡轮回收处理，这种方法虽然能减少一定量的液态水，但是其分水效果实际上并不理想，经过处理的尾气中还是会残存一定含量的液态水，液态水在被涡轮回收过程中依旧会对叶轮造成较大的冲击，导致叶轮受损；
[0004]（2）、采用强度较高的叶轮，使得叶轮即使受到液态水的冲击也不会轻易损坏，这种处理方法虽然能较好的排放尾气，但是会导致排气成本增加。
[0005]另一方面，燃料电池系统中，中冷器的作用是为进入阴极的高温高压空气降温，由于空气经过空压机压缩后，其温度能高达150℃，而进入电堆的空气温度需要控制在70℃
‑
80℃，故而需要向中冷器中输入大量的冷却液，确保高温空气在流经中冷器后能够降低至所需温度，大量的输入冷却液也给中冷器造成了较大的负担。

技术实现思路

[0006]本技术的旨在解决上述问题而提供一种用于涡轮回收的集成式中冷器，解决现有尾气排放过程中涡轮的叶轮易损坏，排放成本高的问题，同时也能缓解中冷器的冷却降温压力的问题。r/>[0007]为达此目的，本技术采用以下技术方案：
[0008]一种用于涡轮回收的集成式中冷器，包括：
[0009]冷却机构，用于降低进入电堆阴极的空气温度；
[0010]蒸发机构，与所述冷却机构连接，所述蒸发机构用于吸收空气的热量并蒸发液态水；
[0011]还包括分别与所述蒸发机构连接的阴极尾气入口、阳极水入口和气体出口，所述阴极尾气入口用于将阴极所产生的尾气导入所述蒸发机构，所述阳极水入口用于将阳极所产生的液态水导入所述蒸发机构，所述气体出口用于将尾气和蒸发机构内生成的水蒸气导入涡轮，增加涡轮的回收流量。
[0012]优选的，所述蒸发机构包括壳体、热交换器和蒸发腔室；
[0013]所述热交换器与所述壳体的两内侧壁连接，所述热交换器用于实现空气、液态水和尾气之间的热量交互；
[0014]所述蒸发腔室设于所述热交换器和壳体的底部之间，流经热交换器的液态水聚积于所述蒸发腔室中并持续保持蒸发状态。
[0015]优选的，所述热交换器包括若干第一流道和与若干第一流道互不连通的若干第二流道；
[0016]若干所述第一流道沿所述热交换器长度方向等间距设于所述热交换器内，所述第一流道与空气连通；
[0017]相邻两第一流道间设有沿所述热交换器宽度方向贯穿热交换器的第二流道，所述阴极尾气入口、阳极水入口和气体出口通过所述第二流道与所述蒸发腔室连通。
[0018]优选的，还包括第三流道，所述第三流道由所述热交换器和壳体的内侧壁合围组成，所述第三流道与所述蒸发腔室连通；
[0019]所述阳极水入口连接于所述第三流道的正上方，液态水通过所述第三流道流入所述蒸发腔室。
[0020]优选的，所述壳体的内侧壁上设有若干凸点，所述凸点用于延长液态水于所述壳体内侧壁上的流动时间。
[0021]优选的，还包括氢气检测器，所述氢气检测器安装于所述壳体的侧壁，所述氢气检测器的检测端与所述第三流道连通，所述氢气检测器用于检测第三流道中氢气的浓度。
[0022]优选的，还包括排水孔，所述排水孔至少设置一个，所述排水孔与所述壳体的底部连接，所述排水孔用于排出蒸发腔室内的积水。
[0023]优选的，所述排水孔的竖直中轴线与所述阳极水入口的竖直中轴线重合。
[0024]优选的，还包括隔板，所述隔板设于所述壳体顶部与热交换器之间，且所述隔板位于所述阴极尾气入口和气体出口之间。
[0025]优选的，所述阳极水入口的孔径在15mm
‑
25mm之间。
[0026]优选的，所述热交换器为Z型热交换器，且所述热交换器采用金属材质制得。
[0027]本技术的贡献在于：
[0028]1、通过将阴极尾气通入蒸发机构中，将阴极尾气中的液态水蒸发为水蒸气，避免液态水进入涡轮中，减少叶轮受损风险；
[0029]2、通过向蒸发机构中引入阳极的液态水，液态水在蒸发机构中蒸发生成水蒸气，水蒸气与尾气一同从气体出口排出并进入涡轮，从而增大了气体出口的气体流量，使得进入涡轮的气体流量增大，提高了涡轮的回收效率；
[0030]3、通过蒸发机构吸收空气的部分热量，对空气进行初步的降温，使得进入冷却机构的空气温度低于初始温度（即空气被空压机加压后的温度），减小冷却机构的降温压力，使得空气能够更好的被冷却机构降温至所需温度。
附图说明
[0031]图1是本技术集成式中冷器的结构示意图；
[0032]图2是本技术蒸发机构沿其长度方向中轴线的剖视图；
[0033]图3是本技术第一流道和第二流道的位置关系图；
[0034]图4是本技术蒸发机构的壳体除去顶盖后的结构示意图；
[0035]图5是本技术蒸发机构沿其宽度方向中轴线的剖视图；
[0036]图6是本技术蒸发机构其中一实施例的结构示意图；
[0037]图7是本技术壳体的结构示意图；
[0038]图8是本技术排水孔的位置结构示意图；
[0039]图9是本技术其中一个实施例的结构示意图；
[0040]图10是图9沿排水孔和阳极入水口的中轴线方向的剖视图；
[0041]图11是图2另一角度的示意图；
[0042]其中：冷却机构10、蒸发机构20、壳体21、凸点211、热交换器22、第一流道221、第二流道222、蒸发腔室23、阴极尾气入口30、阳极水入口40、气体出口50、第三流道60、氢气检测器70、排水孔80、隔板90。
具体实施方式
[0043]下列实施例是对本技术的进一步解释和补充，对本技术不构成任何限制。
[0044]如图1所示，一种用于涡轮回收的集成式中冷器，包括：
[0045]冷却机构10，用于降低进入电堆阴极的空气温度；
[0046]蒸发机构20，与所述冷却机构10连接，所述蒸发机构20用于吸收空气的热量并蒸发液态水；
[0047]还包括分别与所述蒸发机构20连接的阴极尾气入口30、阳极水入口40和气体出口50，所述阴极尾气入口30用于将阴极所产生的尾气导入所述蒸发机构20，所述阳极水入口40用于将液态水导入所述蒸发机构20，所述气体出口50用于将蒸发机构20内生成的水蒸气导入涡轮，增加涡轮的回收流量。
[0048]进一步的说明，燃料电池系统中中冷器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于涡轮回收的集成式中冷器，其特征在于,包括：冷却机构（10），用于降低进入电堆阴极的空气温度；蒸发机构（20），与所述冷却机构（10）连接，所述蒸发机构（20）用于吸收空气的热量并蒸发液态水；还包括分别与所述蒸发机构（20）连接的阴极尾气入口（30）、阳极水入口（40）和气体出口（50），所述阴极尾气入口（30）用于将阴极所产生的尾气导入所述蒸发机构（20），所述阳极水入口（40）用于将阳极所产生的液态水导入所述蒸发机构（20），所述气体出口（50）用于将尾气和蒸发机构（20）内生成的水蒸气导入涡轮，增加涡轮的回收流量。2.根据权利要求1所述的一种用于涡轮回收的集成式中冷器，其特征在于：所述蒸发机构（20）包括壳体（21）、热交换器（22）和蒸发腔室（23）；所述热交换器（22）与所述壳体（21）的两内侧壁连接，所述热交换器（22）用于实现空气、液态水和尾气之间的热量交互；所述蒸发腔室（23）设于所述热交换器（22）和壳体（21）的底部之间，流经热交换器（22）的液态水聚积于所述蒸发腔室（23）中并持续保持蒸发状态。3.根据权利要求2所述的一种用于涡轮回收的集成式中冷器，其特征在于：所述热交换器（22）包括若干第一流道（221）和与若干第一流道（221）互不连通的若干第二流道（222）；若干所述第一流道（221）沿所述热交换器（22）长度方向等间距设于所述热交换器（22）内，所述第一流道（221）与空气连通；相邻两第一流道（221）间设有沿所述热交换器（22）宽度方向贯穿热交换器（22）的第二流道（222），所述阴极尾气入口（30）、阳极水入口（40）和气体出口（50）通过所述第二流道（222）与所述蒸发腔室（23）连通。4.根据权利要求3所述的一种用于涡轮回收的集...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁绍军，王福，黄俏蓉，陈赐辉，刘志刚，郭昂，
申请(专利权)人：佛山市清极能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：