【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池安全检测，具体涉及一种液氮灭火剂抑制锂电池热失控实验装置及其使用方法。
技术介绍
1、近年来，随着新能源汽车的普及，锂电池火灾事故呈上升趋势。锂电池在受到机械滥用、电滥用或热滥用时容易发生热失控，而锂电池一旦发生热失控，容易引发火灾和爆炸，造成人员伤亡和财产损失。因此，开展锂电池火灾的防控技术研究显得尤为迫切和重要。
2、液氮作为潜在的灭火剂备受关注，液氮在常压下的沸点为-195.79℃，能迅速吸热并蒸发成氮气。在持续喷射液氮灭火剂时，会存在一个短暂的液氮和氮气混合的阶段，由于氮气密度低于空气，氮气会向上扩散。这可能导致部分液氮在未与锂电池充分接触之前就迅速挥发，从而造成液氮的损耗。这种损耗导致喷出的液氮量与实际达到的冷却效果之间出现不一致性。而且，现有的实验装置多为方形结构，如公开号cn117148196a，这种设计容易使液氮和氮气容易在角落和边缘处积聚，导致气流不畅，减少了液氮及氮气与锂电池表面的有效接触，从而影响了实验的准确性和对冷却效果的评估。现有实验装置和方法在应用液氮进行锂电池火灾防控实验时并未考虑到上述问题。
3、所以，设计一个安全、可控的实验平台，以更接近理想状态的实验条件模拟锂电池热失控并实施灭火，对评估液氮及其复合灭火剂的作用效果和应用条件，对提高锂电池火灾的防控能力具有重要作用。因此，本申请提出一种液氮灭火剂抑制锂电池热失控实验装置及其使用方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一
2、本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
3、一种液氮灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，包括实验台，还包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体设置在实验台上，通过第一壳体和第二壳体的二者之间开合实现所述实验装置的打开与关闭，所述第一壳体和第二壳体闭合时形成半球形内部实验腔，实验腔底部设置有镂空区，所述镂空区底部组装有废物收集区，所述废物收集区为半球形；所述第一壳体固定设置有可调节灭火剂喷射管道，其外接液氮灭火剂；所述第一壳体和第二壳体的内壁设有热交换内凹槽，所述热交换内凹槽置于半球形内部实验腔内，朝第一壳体和第二壳体的壳体向内凹进形成弧面，以此增大内部实验空间，进一步提供更大的散热表面积，减缓液氮和氮气流动速度。
4、进一步地，所述可调节灭火剂喷射管道由第一灭火剂喷射管道和第二灭火剂喷射管道组成，所述第一灭火剂喷射管道的外壁缠绕有加热线圈，其中一端连接液氮灭火剂，另一端通过球窝连接件与第二灭火剂喷射管道活动连接，由卡环锁扣限定第一灭火剂喷射管道和第二灭火剂喷射管道之间的夹角从而控制灭火喷射角度。
5、进一步地，所述卡环锁扣分为第一环扣和第二环扣，第一环扣焊接于第一灭火剂喷射管道，第二环扣焊接于第二灭火剂喷射管道，所述第一环扣和第二环扣分别开设有固定孔，通过螺丝固定于不同的固定孔以此形成0°、30°、45°、60°和90°的灭火喷射角度。
6、进一步地，所述半球形内部实验腔的内弧面令液氮与氮气在腔体中部聚拢集中，喷射时液氮与氮气在半球形内部实验腔底部混合，降低锂电池周围的氧气浓度；所述热交换内凹槽遍布在所述半球形内部实验腔的内弧面，形成凹凸不平的内弧面，半球形内部实验腔和热交换内凹槽相结合共同引导混合后的液氮和氮气在腔体内流动，混合后的液氮和氮气接触锂电池后四处扩散，随之进入热交换内凹槽短暂环流后沿着内弧面曲线上升，以此延缓其上升速度，延长气体在锂电池周围的停留时间，使锂电池周围形成聚拢而稳定的冷却区域。
7、进一步地，所述第一壳体和第二壳体为左右打开结构的四分之一球形壳体，第一壳体和第二壳体分别通过铰链固定在实验台上，且第一壳体还通过固定插销进一步固定于实验台，第一壳体和第二壳体外壁通过锁扣夹连接，顶部交汇处设置有泄爆口，底部边缘处设有弧形开口作为散热口和进线口。
8、进一步地，所述实验装置外部罩有收集实验所产生气体的吸气罩。
9、进一步地，所述第二壳体滑动连接于第一壳体壁身，所述实验台表面设置有卡位导轨，第二壳体沿卡位导轨移动，实现实验装置的开启与关闭。
10、进一步地，所述实验装置分为上腔体和下腔体，下腔体为半球形实验区，上腔体为烟气收集区，所述上腔体和下腔体衔接处设置有若干层抽拉式过滤层，所述上腔体顶部连接有排烟管。
11、进一步地，所述抽拉式过滤层中的第一层为hepa或ulpa过滤层，用于过滤实验过程中产生的大颗粒烟雾颗粒。
12、进一步地，所述抽拉式过滤层中的第二层为hf气体过滤层，用于过滤实验过程中产生的有毒气体hf。
13、进一步地，所述抽拉式过滤层中的第三层为温室气体过滤层，用于吸附烟气中碳氧、碳氢化合物。
14、作为一种优选的方案，所述第一壳体或第二壳体设置有圆形观察窗。
15、本专利技术还提供一种液氮灭火剂抑制锂电池热失控实验装置的使用方法，包括以下步骤：
16、s1、在实验台外侧，用铝箔胶带将k型热电偶粘贴固定在锂电池对应的监测点上；
17、s2、在锂电池的一侧安装加热片，随后在两侧加装隔热棉，并使用钢板将锂电池整体夹紧固定；
18、s3、打开实验箱体，将锂电池安置于铁丝网的中心位置，并将接线引出至实验装置底部的两个进线口；
19、s4、调整可调节灭火剂喷射管道的卡环锁扣，以设定符合实验要求的灭火喷射角度；
20、s5、安装实验所需的抽拉式烟气过滤层；
21、s6、将第一壳体和第二壳体闭合形成半球形内部实验腔；
22、s7、放置摄影机后，启动加热装置；
23、s8、当锂电池发生热失控时，立即关闭加热装置并喷射预定时间或预定剂量的液氮及其他灭火剂；
24、s9、记录实验参数；
25、s10、待锂电池冷却到安全温度后，启动加热线圈对液氮喷射管道进行解冻，打开第一、二壳体散热排气；
26、s11、打开废物收集区底部的锁扣，收集实验产生的废渣或废液。
27、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
28、1、本专利技术通过设置所述第一壳体和第二壳体闭合形成半球形内部实验腔，结合半球形废物收集区形成球形的整体结构。相较于传统的方形结构，球形结构避免了气体在实验装置内部形成涡流和局部聚集的现象。并且实现了更加均匀的受力分布，增强了系统的抗爆性能，使得本专利技术能够适应更大容量锂电池的实验需求，同时显著延长了实验舱的使用寿命。
29、2、本专利技术设置有单、双层两种结构，其中第一壳体和第二壳体的内壁设有热交换内凹槽，有效减缓液氮和氮气向上扩散的速度，这不仅能够促进混合气流的均匀分布，还有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，包括实验台，其特征在于，还包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体设置在实验台上，通过第一壳体和第二壳体的二者之间开合实现所述实验装置的打开与关闭，所述第一壳体和第二壳体闭合时形成半球形内部实验腔，实验腔底部设置有镂空区，所述镂空区底部组装有废物收集区，所述废物收集区为半球形；所述第一壳体固定设置有可调节灭火剂喷射管道，其外接液氮灭火剂；所述第一壳体和第二壳体的内壁设有热交换内凹槽，所述热交换内凹槽置于半球形内部实验腔内，朝第一壳体和第二壳体的壳体向内凹进形成弧面，以此增大内部实验空间，进一步提供更大的散热表面积，减缓液氮和氮气流动速度。
2.根据权利要求1所述的一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，其特征在于，所述可调节灭火剂喷射管道由第一灭火剂喷射管道和第二灭火剂喷射管道组成，所述第一灭火剂喷射管道的外壁缠绕有加热线圈，其中一端连接液氮灭火剂，另一端通过球窝连接件与第二灭火剂喷射管道活动连接，由卡环锁扣限定第一灭火剂喷射管道和第二灭火剂喷射管道之间的夹角从而控制灭火喷射角度。
3.根据权利要求
4.根据权利要求1所述的一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，其特征在于，所述半球形内部实验腔的内弧面令液氮与氮气在腔体中部聚拢集中，喷射时液氮与氮气在半球形内部实验腔底部混合，降低锂电池周围的氧气浓度；所述热交换内凹槽遍布在所述半球形内部实验腔的内弧面，形成凹凸不平的内弧面，半球形内部实验腔和热交换内凹槽相结合共同引导混合后的液氮和氮气在腔体内流动，混合后的液氮和氮气接触锂电池后四处扩散，随之进入热交换内凹槽短暂环流后沿着内弧面曲线上升，以此延缓其上升速度，延长气体在锂电池周围的停留时间，使锂电池周围形成聚拢而稳定的冷却区域。
5.根据权利要求4所述的一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，其特征在于，所述第一壳体和第二壳体为左右打开结构的四分之一球形壳体，第一壳体和第二壳体分别通过铰链固定在实验台上，且第一壳体还通过固定插销进一步固定于实验台，第一壳体和第二壳体外壁通过锁扣夹连接，顶部交汇处设置有泄爆口，底部边缘处设有弧形开口作为散热口和进线口。
6.根据权利要求5所述的一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，其特征在于，所述实验装置外部罩有收集实验所产生气体的吸气罩。
7.根据权利要求4所述的一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，其特征在于，所述第二壳体滑动连接于第一壳体壁身，所述实验台表面设置有卡位导轨，第二壳体沿卡位导轨移动，实现实验装置的开启与关闭。
8.根据权利要求7所述的一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，其特征在于，所述实验装置分为上腔体和下腔体，下腔体为半球形实验区，上腔体为烟气收集区，所述上腔体和下腔体衔接处设置有若干层抽拉式过滤层，所述上腔体顶部连接有排烟管。
9.根据权利要求8所述的一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，其特征在于，所述抽拉式过滤层中的第一层为HEPA或ULPA过滤层，用于过滤实验过程中产生的大颗粒烟雾颗粒；所述抽拉式过滤层中的第二层为HF气体过滤层，用于过滤实验过程中产生的有毒气体HF；所述抽拉式过滤层中的第三层为温室气体过滤层，用于吸附烟气中碳氧、碳氢化合物。
10.一种应用于权利要求1至9任一项所述实验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，包括实验台，其特征在于，还包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体设置在实验台上，通过第一壳体和第二壳体的二者之间开合实现所述实验装置的打开与关闭，所述第一壳体和第二壳体闭合时形成半球形内部实验腔，实验腔底部设置有镂空区，所述镂空区底部组装有废物收集区，所述废物收集区为半球形；所述第一壳体固定设置有可调节灭火剂喷射管道，其外接液氮灭火剂；所述第一壳体和第二壳体的内壁设有热交换内凹槽，所述热交换内凹槽置于半球形内部实验腔内，朝第一壳体和第二壳体的壳体向内凹进形成弧面，以此增大内部实验空间，进一步提供更大的散热表面积，减缓液氮和氮气流动速度。
2.根据权利要求1所述的一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，其特征在于，所述可调节灭火剂喷射管道由第一灭火剂喷射管道和第二灭火剂喷射管道组成，所述第一灭火剂喷射管道的外壁缠绕有加热线圈，其中一端连接液氮灭火剂，另一端通过球窝连接件与第二灭火剂喷射管道活动连接，由卡环锁扣限定第一灭火剂喷射管道和第二灭火剂喷射管道之间的夹角从而控制灭火喷射角度。
3.根据权利要求2所述的一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，其特征在于，所述卡环锁扣分为第一环扣和第二环扣，第一环扣焊接于第一灭火剂喷射管道，第二环扣焊接于第二灭火剂喷射管道，所述第一环扣和第二环扣分别开设有固定孔，通过螺丝固定于不同的固定孔以此形成0°、30°、45°、60°和90°的灭火喷射角度。
4.根据权利要求1所述的一种液氮复合灭火剂抑制锂电池热失控实验装置，其特征在于，所述半球形内部实验腔的内弧面令液氮与氮气在腔体中部聚拢集中，喷射时液氮与氮气在半球形内部实验腔底部混合，降低锂电池周围的氧气浓度；所述热交换内凹槽遍布在所述半球形内部实验腔的内弧面，形成凹凸不平的内弧面，半球形内部实验腔和热交换内凹槽...
【专利技术属性】
技术研发人员：张孝春，陈梓娴，马俊铭，陈虹，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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