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1燃料電池系統(tǒng)增濕器性能測(cè)試規(guī)范本文件規(guī)定了燃料電池系統(tǒng)用增濕器臺(tái)架技術(shù)要求及性能測(cè)試規(guī)范。本文件適用于車用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)用氣-氣式增濕器。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T23711.6塑料襯里壓力容器試驗(yàn)方法GB/T28816燃料電池術(shù)語(yǔ)GB/T30832閥門流量系數(shù)和流阻系數(shù)試驗(yàn)方法3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T28816界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1氣-氣式增濕器gas-gastypehumidifier利用濕氣對(duì)干氣進(jìn)行加濕的增濕器。3.2增濕膜humidificationmembrane利用物理或化學(xué)特性,讓水通過(guò)其自身,從而達(dá)到增濕效果的膜材。3.3干側(cè)dryside氣-氣式增濕器內(nèi),流通干氣的一側(cè)。3.4濕側(cè)wetside氣-氣式增濕器內(nèi),流通濕氣的一側(cè)。3.5干氣入口(干入)dryairinport(dryin)氣-氣式增濕器內(nèi),流通干氣的入口。3.6干氣出口(干出)dryairoutport(dryout)2氣-氣式增濕器內(nèi),流通干氣的出口。3.7濕氣入口(濕入)wetairinport(wetin)氣-氣式增濕器內(nèi),流通濕氣的入口。3.8濕氣出口(濕出)wetairoutport(wetout)氣-氣式增濕器內(nèi),流通濕氣的出口。3.9露點(diǎn)溫度(露點(diǎn))dewpoint(DewT)水汽含量不變,保持氣壓一定的情況下,使空氣冷卻至完全飽和或達(dá)到100%相對(duì)濕度的溫度。3.10相對(duì)濕度relativehumidity(RH)空氣中水汽壓與相同溫度下飽和水汽壓的百分比,或濕空氣的絕對(duì)濕度與相同溫度下可能達(dá)到的最大絕對(duì)濕度之比。3.11露點(diǎn)接近溫度approachdewpointtemperature(ADT)氣-氣式增濕器的濕入空氣露點(diǎn)與干出空氣露點(diǎn)的差值。3.12水分傳輸效率watertransferefficiency(WTE)氣-氣式增濕器的干出水分質(zhì)量與濕入水分質(zhì)量的百分比。3.13壓降pressuredrop(?P)空氣流經(jīng)一段腔體時(shí)的壓力降(壓力損失)。3.14氣體流量airflowrate(Q)單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一截面的空氣量。3.15外漏值externalleakagevalue增濕器內(nèi)部氣體泄漏到外部的量。3.163內(nèi)漏值internalleakagevalue增濕器干側(cè)和濕側(cè)互相竄漏的量。4試驗(yàn)要求4.1樣件要求對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行上文所述外漏測(cè)試及內(nèi)漏測(cè)試,測(cè)試結(jié)果滿足該產(chǎn)品的技術(shù)要求方可進(jìn)行4.2試驗(yàn)環(huán)境a)試驗(yàn)應(yīng)在可控溫控濕的密閉空間內(nèi)進(jìn)行;b)試驗(yàn)場(chǎng)地應(yīng)有可靠的安全防護(hù)措施;c)需滿足試驗(yàn)設(shè)備的供電要求。4.3設(shè)備儀器要求表1主要測(cè)量器件及精度℃4.4內(nèi)外漏及耐壓測(cè)試臺(tái)架要求a)壓力提供裝置可選用穩(wěn)壓惰性氣體或壓縮空氣,其壓力值應(yīng)滿足所測(cè)壓力范圍;b)壓力調(diào)節(jié)設(shè)備需自帶壓力傳感器,傳感器量程為最高試驗(yàn)壓力的1.5~2倍,傳感器精度滿足表1要求;c)壓力調(diào)節(jié)設(shè)備需具備10min以上的保壓能力,壓力衰減應(yīng)小于1kPa;d)氣體輸送管路應(yīng)具備較低的壓降,確保增濕器內(nèi)漏時(shí)仍能保持干濕兩側(cè)壓差在設(shè)定值的±2kPa以內(nèi)。4.5增濕性能及流阻測(cè)試臺(tái)架要求4.5.1臺(tái)架架構(gòu)增濕性能及流阻測(cè)試臺(tái)架架構(gòu)圖如圖1所示。4圖1增濕器增濕性能及流阻測(cè)試示意圖4.5.2增濕性能及流阻測(cè)試臺(tái)架濕氣系統(tǒng)a)濕氣發(fā)生器應(yīng)采用加熱蒸發(fā)式和水-氣式,需使用去離子水作為濕氣來(lái)源;b)應(yīng)采用氣體壓縮機(jī)輸送濕氣;c)產(chǎn)生的濕氣進(jìn)入被測(cè)增濕器時(shí)不應(yīng)包含液態(tài)水,即濕入相對(duì)濕度在100%以下;d)濕氣進(jìn)入被測(cè)增濕器前,必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾裝置(具體過(guò)濾要求視增濕器特性而定),防止顆粒物和有害氣體對(duì)增濕器造成損害;e)具備濕氣流量和壓力的調(diào)節(jié)功能。4.5.3增濕性能及流阻測(cè)試臺(tái)架干氣系統(tǒng)a)應(yīng)從自然環(huán)境取氣作為干氣來(lái)源。(亦應(yīng)加裝除濕設(shè)備進(jìn)行干氣制備);b)應(yīng)采用氣體壓縮機(jī)輸送干氣;c)干氣進(jìn)入被測(cè)增濕器前,必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾裝置(具體過(guò)濾要求視增濕器特性而定),防止顆粒物和有害氣體對(duì)增濕器造成損害;d)具備干氣流量和壓力的調(diào)節(jié)功能。4.5.4增濕性能及流阻測(cè)試臺(tái)架溫控系統(tǒng)a)應(yīng)采用電加熱/散熱或水浴加熱/散熱進(jìn)行溫度控制;b)具備對(duì)干入和濕入空氣溫度的調(diào)節(jié)功能;c)冷卻能力需滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)備的電機(jī)和控制器不超溫。4.5.5增濕性能及流阻測(cè)試臺(tái)架尾排系統(tǒng)a)被測(cè)增濕器的干出和濕出需各自單獨(dú)連接至尾排,避免相互壓力造成影響;b)尾排可使用電控閥門來(lái)調(diào)節(jié)背壓;c)尾排需從試驗(yàn)臺(tái)架所處密閉空間引出至室外,避免尾排溫度和濕度對(duì)試驗(yàn)環(huán)境造成影響。55試驗(yàn)方法5.1參數(shù)測(cè)量5.1.1壓力測(cè)量被測(cè)增濕器的干入/干出/濕入/濕出氣體的壓力測(cè)量,應(yīng)采用內(nèi)壁光滑的圓形截面測(cè)量管,管道截面積不小于增濕器的接口面積。測(cè)試點(diǎn)距離增濕器出入口1~2倍管徑,壓力傳感器應(yīng)垂直于管壁安裝。5.1.2溫度測(cè)量溫度測(cè)量點(diǎn)應(yīng)該布置在距離被測(cè)增濕器接口1~2倍管徑的位置處,插入深度應(yīng)該滿足傳感器使用要求。5.1.3流量測(cè)量流量測(cè)量可采用氣體質(zhì)量流量計(jì),測(cè)量點(diǎn)應(yīng)該布置在入口5倍管徑的位置,并按流量計(jì)使用說(shuō)明進(jìn)行安裝設(shè)定。5.1.4濕度測(cè)量濕度測(cè)量可采用溫濕度變送器,測(cè)量探頭應(yīng)該盡量靠近前文所述溫度測(cè)量點(diǎn),并確保不會(huì)有冷凝水流至探頭處影響其溫度表征。5.1.5泄露量測(cè)量a)壓力衰減法:通過(guò)壓力調(diào)節(jié)設(shè)備上一段時(shí)間內(nèi)的壓力衰減進(jìn)行測(cè)量;b)泄露流量法:通過(guò)壓力調(diào)節(jié)設(shè)備上的泄露流量值或外接數(shù)顯氣體流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。5.2內(nèi)外漏及耐壓測(cè)試5.2.1試驗(yàn)前準(zhǔn)備a)保壓系統(tǒng)有充足氣源,可提供穩(wěn)定氣壓;b)所有支架安裝穩(wěn)固。5.2.2測(cè)試步驟5.2.2.1外漏測(cè)試a)將增濕器按照?qǐng)D2所示方式與保壓系統(tǒng)進(jìn)行連接,使氣體從干入/濕入管口進(jìn)入增濕器,確保接口完好;b)將壓力調(diào)節(jié)至測(cè)量值(推薦值為210kPa);c)保壓2分鐘,記錄壓力衰減或泄露流量值;d)試驗(yàn)完成后關(guān)閉電源、氣源,整理試驗(yàn)臺(tái)架。6圖2增濕器外漏測(cè)試示意圖5.2.2.2內(nèi)漏測(cè)試a)將增濕器按照?qǐng)D3所示方式與保壓系統(tǒng)和外部數(shù)顯氣體流量計(jì)進(jìn)行連接,確保接口完好;b)將壓力調(diào)節(jié)至測(cè)量值(推薦值為180kPa);c)保壓2分鐘,記錄泄露流量值;d)試驗(yàn)完成后關(guān)閉電源、氣源,整理試驗(yàn)臺(tái)架。圖3增濕器內(nèi)漏測(cè)試示意圖5.2.2.3耐壓測(cè)試a)將增濕器按照?qǐng)D2所示方式與保壓系統(tǒng)進(jìn)行連接,確保接口完好;b)先緩慢升壓至試驗(yàn)壓力的50%,保壓10分鐘后檢查壓力衰減是否異常。如無(wú)異常,繼續(xù)按試驗(yàn)壓力的10%的幅度逐步升壓,直至試驗(yàn)壓力(推薦為330kPa),在試驗(yàn)壓力下的保壓時(shí)間應(yīng)不少于10分鐘;c)保壓完成后,按照5.2.2.1和5.2.2.2所述步驟進(jìn)行外漏、內(nèi)漏測(cè)試;d)試驗(yàn)完成后關(guān)閉電源、氣源,整理試驗(yàn)臺(tái)架。5.3性能及壓降測(cè)試5.3.1試驗(yàn)前準(zhǔn)備5.3.1.1安裝布置a)被測(cè)樣品安裝至臺(tái)架;7b)所有支架安裝穩(wěn)固;c)干氣系統(tǒng)、濕氣系統(tǒng),溫控系統(tǒng)、尾排系統(tǒng)管路連接完好;d)傳感器線束、通訊線束連接完好;e)電源線連接完好。5.3.1.2狀態(tài)檢查a)傳感器正常:有電壓(或電流)信號(hào)輸出;b)下位機(jī)正常:CAN發(fā)出數(shù)據(jù)與信號(hào)相符;c)上位機(jī)正常:上位機(jī)顯示數(shù)據(jù)與CAN相符;d)溫度在零件需求值范圍內(nèi)。5.3.2試驗(yàn)方法5.3.2.1啟動(dòng)臺(tái)架a)溫控系統(tǒng)啟動(dòng);b)干氣和濕氣系統(tǒng)氣體壓縮機(jī)啟動(dòng);c)無(wú)故障碼產(chǎn)生;d)各通道顯示數(shù)據(jù)合理。5.3.2.2測(cè)試準(zhǔn)備a)控制干入/濕入氣體溫度至需測(cè)溫度范圍最低值;b)控制氣體壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速至最大值并保持;c)觀察干入/濕入氣體溫度和濕度值波動(dòng),當(dāng)溫度波動(dòng)小于1°C,濕度波動(dòng)小于5%RH時(shí),進(jìn)入以下步驟。5.3.2.3性能測(cè)試a)結(jié)合待測(cè)增濕器自身特點(diǎn)及燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行工況制定測(cè)試點(diǎn),測(cè)量不同進(jìn)口空氣流量條件下多組數(shù)據(jù)。測(cè)試點(diǎn)不可使溫度、氣體流量和干濕兩側(cè)壓差超過(guò)增濕器樣品承受范圍。每個(gè)測(cè)試點(diǎn)下的干入流量(Q-d?y)和濕入流量(Q-wet)差值應(yīng)保持在100sLPM以內(nèi),推薦每隔500-1000sLPM設(shè)定測(cè)試點(diǎn);b)控制氣體壓縮機(jī)及尾排閥門,調(diào)節(jié)干入/濕入氣體至測(cè)試點(diǎn)所需流量和壓力;c)利用溫控系統(tǒng),調(diào)節(jié)干入/濕入氣體至測(cè)試點(diǎn)所需溫度;d)觀察干入/濕入氣體溫度和濕度值波動(dòng),當(dāng)溫度波動(dòng)小于1°C,相對(duì)濕度波動(dòng)小于5%RH,并保持5分鐘以上時(shí),記錄干出/濕出氣體壓力、溫度、濕度(露點(diǎn)溫度)數(shù)據(jù);e)更換至其他測(cè)試點(diǎn),重復(fù)上述過(guò)程;f)試驗(yàn)完成后關(guān)閉電源、氣源,整理試驗(yàn)臺(tái)架。6數(shù)據(jù)處理處理所采集的多組狀態(tài)下數(shù)據(jù),包括剔除異常數(shù)據(jù)、處理丟失數(shù)據(jù)(可使用插值方法補(bǔ)全或者舍棄)等。針對(duì)特定測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù),應(yīng)分別按照下述步驟進(jìn)行計(jì)算。分別計(jì)算干入/干出溫度、壓力、濕度、露點(diǎn)平均值。8分別計(jì)算濕入/濕出溫度、壓力、濕度、露點(diǎn)平均值。a)計(jì)算干側(cè)壓降其中,pdry_in——干入平均壓力pdry_out——干出平均壓力b)計(jì)算濕側(cè)壓降c)計(jì)算露點(diǎn)接近溫度ADT=DewTwet-in—DewTdry-out……(3)ADT——露點(diǎn)接近溫
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