СТРУЙНЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к насосам необъемного вытеснения, используемых в энергоустановках с электрохимическими генераторами для нагнетания газовых сред и осуществления рециркуляции реагентов через батарею топливных элементов.
В системах хранения энергоустановок с электрохимическими генераторами газовые реагенты находятся под давлением и их потенциальную энергию можно использовать для побуждения расхода рециркуляции в контурах топлива и окислителя батареи топливных элементов. Это дает возможность уменьшить потребление энергии на собственные нужды, повышая тем самым эффективность энергоустановок с электрохимическими генераторами.
Известен патент RU 2116522 «Струйный насос», F04F 5/14, публ. 1998.07.27, содержащий устройство для подвода пассивной среды, сопло для подвода активной среды и расположенные соосно с ним сужающуюся по ходу движения потока смеси камеру смешения и диффузор, сопло выполнено сходящимся по ходу движения среды, а камера смешения состоит по меньшей мере из двух конических, последовательно сужающихся участков, выполненных с последовательно уменьшающимся от участка к участку углом конусности, и цилиндрического участка.
В наиболее близком к полезной модели изобретении RU 6853 «Струйный аппарат» F04F 5/02, публикация 16.06.1998, струйный аппарат содержит корпус и размещенные в нем последовательно и соосно: дозвуковое сопло для подвода активной (газообразной) среды, кольцевое сопло с патрубком на входе для подвода пассивной (жидкой) среды, конфузор, камеру смешения и диффузор.
Однако, применяемые для этих целей струйные аппараты, как сверхзвуковые, так и дозвуковые - вследствие своих газодинамических характеристик - не могут обеспечить стабильный коэффициент избытка реагентов во всем диапазоне мощности батареи топливных элементов.
Техническая задача, решаемая в данной полезной модели, состоит в том, чтобы обеспечить устойчивую работу струйного аппарата в широких диапазонах, включая малые расходы, и, как следствие, стабильный коэффициент избытка реагентов во всем диапазоне мощности батареи топливных элементов. Данный результат достигается тем, что в струйный аппарат, содержащий дозвуковое центральное сопло активной среды, кольцевое сопло инжектируемой среды, конфузор, камеру смешения и диффузор, на входе в камеру смешения дополнительно введено второе дозвуковое кольцевое сопло активной среды.
В срезе центрального сопла активной среды при малых расходах слишком малые скорости, вследствие чего слабое взаимодействие между потоками. В районе кольцевого активного сопла скорость смешанного потока больше, что делает более эффективным взаимодействие потоков сред и обеспечивает более устойчивую работу струйного аппарата в широких диапазонах.
Изобретение поясняется чертежом.
На Фиг.1 приведена схема струйного аппарата.
Струйный аппарат содержит дозвуковое центральное сопло активной среды 1, кольцевое сопло инжектируемой среды 2, конфузор 3, кольцевое сопло активной среды 4, камеру смешения 5, диффузор 6.
Устройство работает следующим образом.
На рабочих режимах рабочий газ подается в центральное сопло активной среды 1 и кольцевое сопло активной среды 4. На режимах большой и средней мощности все работает хорошо. При малой мощности в срезе сопла 1 создается недостаточное разряжение, необходимое разряжение создается подачей активной среды в сопло 4. При уменьшении расхода рабочий газ подается на вход кольцевого сопла активной среды 4. Эжектируемый газ, образующий избыток расхода рециркуляции батареи топливных элементов, поступает на общий всас струйного аппарата. Коэффициент избытка расхода, определяется исходя из динамической характеристики струйного аппарата. Ввиду малых расходов газов через контур рециркуляции, и как следствие, малого динамического сопротивления контура эжектируемому потоку, положение сопла 4 относительно камеры смешения, а также потери на смешения и на напор оказывают незначительное влияние на производительность струйного аппарата. В зоне критического расхода (при увеличении потребления батареи топливных элементов) производится повышение давления, и рабочий газ поступает на второе кольцевое сопло активной среды 4. Расход через струйный аппарат распределяется в соотношении сечений рабочих сопел, при этом спутный поток, организованный эжектированием в сопле 4, уменьшает потери на смешение через сопло 1, улучшая рабочую характеристику струйного аппарата.