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1、 ICS 27.070 CCS K 80 团体标准 T/CI 0902023 燃料电池系统用引射器性能测试方法 Performance test methods of ejector for fuel cell system 2023-07-06 发布 2023-07-06 实施 中国国际科技促进会 发 布 T/CI 0902023 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 设备与仪器要求.2 5 试验条件.3 6 试验方法.3 附录 A（资料性）引射器性能测试数据记录表.6 附录 B（资料性）引射器性能 MAP 图.7 参考文献.8 T/CI 090
2、2023 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国国际科技促进会提出并归口。本文件起草单位：同济大学、武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司、苏州瑞驱电动科技有限公司、苏州就是能源科技有限公司、北京航天动力研究所、西南交通大学、北京氢璞创能科技有限公司、煤炭科学研究总院有限公司、武汉理工大学、山东大学、中车工业研究院有限公司、上海澄朴科技有限公司、北京科技大学。本文件主要起草人：马天才、唐廷江、李建军、冯 强、陈 红、李 奇、朱俊娥、刘少权、罗马
3、吉、王 雷、张 擘、袁 昆、陈东方、景秀辉、姚乃元。T/CI 0902023 1 燃料电池系统用引射器性能测试方法 1 范围 本文件规定了燃料电池系统用氢气引射器（以下简称引射器）的测试设备与仪器要求、试验条件和试验方法等内容。本文件适用于燃料电池系统用氢气引射器的测试。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 2423.1-2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温 GB/T 2423.2-2008
4、电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验B：高温 GB/T 2423.10-2019 环境试验 第2部分：试验方法 试验Fc：振动(正弦)GB/T 2423.18-2021 环境试验 第2部分：试验方法 试验Kb：盐雾，交变(氯化钠溶液)GB/T 2423.22-2012 环境试验 第2部分：试验方法 试验N：温度变化 GB/T 23341.2-2018 涡轮增压器 第2部分：试验方法 GB/T 24549-2020 燃料电池电动汽车 安全要求 GB/T 29729-2022 氢系统安全的基本要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 引射器 ejector 也叫喷射器，利
5、用一股高速高能流体引射另一股低速低能流体的装置。引射器主要结构包括喷嘴、吸入室、混合室、扩散室以及三处对外接口(工作流体入口、引射流体入口和混合流体出口)，如图1所示。图1 引射器结构示意图 3.2 工作流体（一次流）working fluid（primary flow）用于驱动引射器工作的高压的流体。3.3 引射流体（二次流）ejection fluid（secondary flow）T/CI 0902023 2 被引射器吸入的压力较低的流体。3.4 混合流体 mixed flow 工作流体与引射流体混合之后的流体。3.5 引射比 entrainment ratio 低压引射流体质量流量me
6、与高压工作流体质量流量mw之比，无量纲，用符号表示。3.6 吸入室 suction chamber 引射流体被工作流体卷吸首先进入的腔体空间。3.7 喷嘴 nozzle 吸入室中工作流体的进流结构，一般为渐缩结构。3.8 混合室 mix chamber 位于吸入室的下游，与吸入室相连的腔体空间。在混合室内，工作流体与引射流体充分混合。3.9 扩散室 diffusion chamber 位于混合室下游，与混合室相连的腔体空间，一般为渐扩结构。在混合室内流体流速下降，压力与温度上升。4 设备与仪器要求 设备仪器精度 4.1 设备仪器的主要测量器件及精度见表1。表1 主要测量器件及精度 测量器件 单
7、位 精度 温度传感器 0.2 C 压力传感器 kPa 0.25%FS 露点传感器 1 流量控制器 SLPM 1%FS 流量传感器 SLPM 1%FS 试验台架 4.2 4.2.1 试验台架气体管路应无泄漏、最短距离、具有较大余量的直径、合理布置以避免因污物或冷凝液体造成堵塞；管路应为圆截面，内壁光滑整洁无杂质，管路面积应不小于相连接的进、出口管路面积，管路截面不应产生突变，台架在测试前应进行气密性测试，气密性测试合格后方可进行本测试试验。4.2.2 引射器的工作流体入口、引射流体入口和混合流体出口为测试连接点，与测试台架相连。台架与引射器连接管径应与引射器自身的进、出口的管径相等。在试验台架上
8、方的适当位置,应至少安装一个氢气泄漏探测传感器,能实时检测氢气的浓度,并将信号传递给氢气泄漏报警装置。图 2 为试验台架设备连接示意图。T/CI 0902023 3 流量控制器压力传感器3温度传感器3高压压力表1高压压力表2压力传感器2温度传感器2背压控制器压力传感器1温度传感器1缓冲罐安全阀2氢浓度传感器被测件氢气后处理模块压力调节器 安全阀1流量传感器加湿装置高压气源露点传感器 图2 试验台架设备连接示意图 压力测量方法 4.3 引射器进出口静压测量，采用内壁平直、光滑的圆形截面测量管,管道面积不小于相连接的进出口面积,按照GB/T 23341.2-2018中4.3压力测量规定，管长不少于
9、5倍管径,静压测量点前平直段长度(顺气流方向)不少于2倍管径。压力传感器安装应垂直于管壁，并位于管道上方。压力传感器精度应满足表1规定，布置位置如图2所示。温度测量方法 4.4 按照GB/T 23341.2-2018中4.4温度测量规定，温度测量点应布置在静压测量点后（顺气流方向）0.5倍管径的位置，并与测压点相互错开。温度传感器应垂直插入深度为测量管径的1/3位置，当测量管径较小不能满足时，允许插入测量管径的1/2位置，传感器精度应满足表1的规定。温度传感器位置如图2所示。流量测量方法 4.5 引射器流量采用气体流量传感器测量。气体流量传感器应按照厂家规定的安装方式进行安装。流量传感器精度应
10、满足表1规定，流量传感器位置如图2所示。露点测量方法 4.6 露点测量采用露点（湿度）传感器测量。露点（湿度）传感器应按照厂家规定的安装方式进行安装。露点（湿度）传感器精度应满足表1规定，露点传感器位置如图2所示。氢安全 4.7 本文件所述涉氢测试应符合GB/T 29729-2022中的相关规定。5 试验条件 样品要求 5.1 引射器应经过出厂/下线测试合格后方能进行性能试验。引射器应无明显划伤、变形等缺陷；铭牌、标志安装端正牢固，字迹清晰。零部件紧固可靠，无锈蚀、毛刺、裂纹等缺陷和损伤，目视无明显外观损伤及杂质。试验环境 5.2 试验区域环境温度：545。试验涉氢区域应符合 GB/T 297
11、29-2022 中相关规定。6 试验方法 T/CI 0902023 4 引射器 MAP 图 6.1 6.1.1 引射器及测试连接布置要求 引射器与测试台架的连接布置如图2所示。引射器和测试台架连接完成后，应对整体连接管路及引射器进行二次气密性测试，气密性测试合格后，方可进行本测试实验。引射器性能评价测试所用的工作流体介质为氢气（或厂家规定的其他介质），引射流体介质为100%湿度的氢气（或厂家规定的其他介质）。6.1.2 MAP 图测试方法 在引射器工作压差范围内按照引射器技术要求选取相应的压差值。引射流体入口通过压力调节器使压力传感器2数值处于一基准数值（引射器厂家规定的），调整引射器出口压力
12、与引射器工作流体流量进行测试，待图2中所示的温度、压力、流量等显示值稳定，记录温度、流量、压力相关数据（数据记录表格参照附录A）。按照上述方法进行一系列不同压差与流量下的测定并记录数据，按照3.5计算引射比，并绘制引射器性能MAP图（MAP图参照附录B绘制）。测试过程中，温度参数达到稳定性的要求条件为连续3min之内，其数值波动不大于0.3；压力参数达到稳定性的要求条件为连续1min之内，其数值相对于设定值或平均值的波动不大于5kPa或不大于2.0%；流量参数达到稳定性的要求条件为连续1min之内，其数值相对于设定值或平均值的波动不大于3.0%。具体测试方法如下：a)性能测试根据不同引射器出口
13、和引射流体入口压差来进行试验，压差工况根据引射器额定压差（额定压差为引射器存在引射比的最大压差）的百分比进行设定，压差间隔可按照额定压差的 20%、40%、60%、80%、100%进行设定；b)确认管路气源处于关闭且管路内部气体无压力的情况下连接被测试引射器；c)确认背压控制器处在打开状态；d)打开引射流体气源并观察高压压力表 2，防止引射流体输入压力超过限定值并损坏相关器件；e)设定引射器引流压力调节器的压力（压力传感器 2）为设定的基准值；f)待引射流体入口压力稳定后，打开工作流体气源并观察高压压力表 1，防止工作流体入口压力超过限定值并损坏相关器件；g)设定引射器工作流体入口流量控制器的
14、第一个流量值；h)设定引射器出口背压调节器的压力(压力传感器 3)的目标压力值（目标压差），待压力、流量稳定后记录流量控制器和流量传感器的测量流量值及压力传感器 1 的压力值；i)重复步骤 h），直至所设定的工作流体入口流量下所有待测压差测试并记录完成；j)重复步骤 g）、h）、i），直至所有设定的工作流体入口流量的工况测试完成；k)测试时，每个测试点取值应在控制参数调整到规定值并且稳定 3min 后,才能进行测量，每点测 5 次,计算时取平均值；l)测试完毕后先关闭气源，背压阀控制器和流量控制器设置全开进行管路泄压；m)泄压完毕后进行相应的测试仪器和被测件整理。泄漏试验 6.2 泄漏试验方法
15、如下：a)将引射器与测试台架按图 2 方式连接完成，确保工作流体入口流量控制器、引射流体入口压力调节器和引射器出口背压控制器均处于关闭状态；b)调整气源部分的压力至引射器厂家规定的最大耐压值；c)打开流量控制器，引射器内部通入氢气；d)按照 GB/T 24549-2020 中 4.2.4 规定的方法，对引射器外表面及管道接口处采用泄漏检测液进行目测检查，涂抹泄漏检测液后 3min 内不出现气泡即合格。盐雾试验 6.3 T/CI 0902023 5 按照GB/T 2423.18-2021中9.4.8试验方法7的规定进行试验；单次循环时间为8h，包括盐雾喷洒(质量分数为5%的氯化钠溶液)阶段及紧接
16、着的干燥条件和湿热条件阶段，连续进行6次循环共计48h。试验期间引射器不工作。试验后引射器表面无腐蚀痕迹，并按6.2试验方法进行试验。振动试验 6.4 按照GB/T 2423.10-2019的规定，引射器按正常安装位置固定在振动试验台上；进行X、Y、Z三个方向的正弦振动试验。以1min为周期，随时间线性渐变10Hz200Hz10Hz为振动频率，以30g加速度，分别在引射器X/Y/Z三个方向各进行24h振动，一共进行72h振动；试验过程中引射器不工作。振动试验完成后，检查引射器是否损坏、松脱，并检查其能否在额定工作范围正常工作，并按6.2试验方法进行试验。高、低温试验 6.5 6.5.1 低温试
17、验 将引射器放置在低温箱内，按照GB/T 2423.1-2008 的规定，使箱内温度降至-40，并且保持时间不低于12h，试验过程引射器不工作；试验结束，按照 GB/T 2423.1-2008 的规定恢复常态后，测试引射器在额定工作范围能否正常工作，并按6.2试验方法进行试验。6.5.2 高温试验 将引射器安装在高温箱内，按照 GB/T 2423.2-2008 的规定，使箱内温度升至100，并且保持时间不低于12h，试验过程引射器不工作；试验结束，按照 GB/T 2423.2-2008 的规定恢复常态后，测试引射器在额定工作范围能否正常工作，并按6.2试验方法进行试验。6.5.3 冷热冲击试验
18、 按照GB/T 2423.22-2012 的规定，将引射器放置在-40的低温箱内，放置30min；然后在2min内把引射器安装在100的高温箱内，放置30min，重复循环不低于5次，在试验期间引射器不工作；试验结束，按照GB/T 2423.22-2012 的规定恢复常态后，测试引射器在额定工作范围能否正常工作，并按6.2试验方法进行试验。T/CI 0902023 6 A A 附录A （资料性）引射器性能测试数据记录表 引射器性能测试数据记录信息见表A.1。表A.1 引射器性能测试数据记录表 工作流体温度/工作流体压力/kPa 工作流体流量/SLPM 引射流体温度/引射流体压力/kPa.a 引射流体流量/SLPM 引射流体露点/出口温度/出口压力/kPa B B T/CI 0902023 7 C C 附录B （资料性）引射器性能 MAP 图 引射器性能MAP图见图B.1。注：P表示引射压差，是引射器出口压力和引射流体入口压力的差值，单位kPa。图 B.1 引射器性能 MAP 图 T/CI 0902023 8 参考文献 1 Q/HDBSP0007-2017 喷射器