2.4.3　入口截面大于等于出口截面的空气分配规律

首先,对于具有A_in≥A_out的U形电堆来说,方程(2.9)右侧的第二项为正,并且增大了压降差Δpi-Δpj(>0,j>i)的大小。因此,在任何情况下,'_L,i将随着层数i的增加而单调减小。第二,对于A_in≤A_out的U形电堆来说,方程(2.9)中空气流量的动量差值为负。阻力和动量差异对Δpi-Δpj的作用相反。因此,适当的增大出口主管的横截面面积将有效地减小电堆不同层数之间的压力差Δpi-Δpj,这对于电堆空气流量的均匀分配至关重要。

图2.9　不同进出口主管道截面比例对电池单元间'_L,i分布规律情况

图2.9比较了3种不同进出口主管道截面比例对电池单元间'_L,i分布的影响,这3种结构分别为:

① 2进3出,r_in=4mm(A_in=A_out);

② 3进2出,r_in=r_out=4mm(A_in>A_out);

③ 2进3出,r_in=r_out=4mm(A_in<A_out)。

很显然,只要A_in≥A_out,那么在任何情况下'_L,i将会随着层数i的增加而单调递减,并且第一层单电池获得的空气流量最大。在图2.9中,可以清楚地看出2进3出且r_in=r_out=4mm(A_in<A_out)模型结构的空气分配情况比其他两个模型的要均匀。A_in<A_out电堆均匀性指标Γ_L是0.857,A_in=A_out电堆均匀性指标Γ_L是0.411,A_in>A_out电堆均匀性指标Γ_L是0.321。