向压力空间提供压缩气体的带温控和加湿装置的供气系统的制作方法

本发明涉及一种高压流体的温控和加湿，尤其是涉及一种压力空间供气系统介入式温控和加湿装置。

背景技术：

现有部分试验和生产中需要使用高压供气系统，该供气系统供应的气体需要在精确控制温度、湿度和流量的条件下进行，但目前供气系统通常是设置两路并联的热气和冷气管路以控制温度，根据目标温度分别开启加热或者制冷管路，但是由于气源温度不稳定，因此控制系统可能需要切换加热或者制冷管路工作，气路以及控制系统复杂，而且在切换过程中，气体温度波动不稳定。现有的控制湿度的设备直接加热水产生水蒸气，与干燥气体混合得到一定湿度的气体，但是由于蒸发得到的水蒸气不稳定，需要随时调节干燥气体与水蒸气的流量才能得到湿度稳定的气体，导致难以得到流量、湿度同时精确可控的气体。

例如，燃料电池系统中，需要使用高压空气和氢气，其中空气系统是为电堆提供适量的氧化剂即空气，需要根据工况调节进入电堆的空气的温度、压力和流量等，一般采用空压机提供高压气体，并在供气管路上设置增湿堆，或中冷器进行温度和湿度控制，然而这种方式成本高效果差，因此，有研发人员提出采用雾化喷嘴直接给高压气流喷水进行温度和湿度控制，但是一旦高压气流的压力较大，将需要更高的水吸入压力才能将水喷出，导致当前的设备很难满足要求。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、效果好的用于向压力空间提供压缩气体的带温控和加湿装置的供气系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于向压力空间提供压缩气体的带温控和加湿装置的供气系统，包括高压流体管道，雾化喷嘴，储水器，所述的雾化喷嘴通过管道连接储水器，且雾化喷嘴的喷头置于所述高压流体管道内，其特征在于，在所述高压流体管道与储水器之间通过压力平衡管道连通。

所述的储水器为封闭式储水器，包括内部存储的液态水和液态水上方的压力空间，所述的压力平衡管道一端连通该压力空间，另一端连通高压流体管道。

所述的压力平衡管道上设有压力平衡装置，压力平衡装置(6)包括单向电磁阀、单向压力开关。

所述的管道一端插入储水器内液态水液面以下，另一端连接雾化喷嘴的进水口。

所述的高压流体管道内流经的流体为高温高压空气。

所述的高压流体管道内流经的流体的压力为0.8～1.5pa，温度为80～120℃。

所述的储水器连接一蓄水池，该蓄水池底部通过补水管道连通储水器。

所述的补水管道上设有液体单向电磁阀。

雾化喷嘴包括压力气体喷嘴或压力流体喷嘴；

其中，所述的压力气体喷嘴连接气压泵，通过气压泵向压力气体喷嘴内喷射高压气流，在压力气体喷嘴内形成负压，将水从管道吸入，并雾化后喷入高压流体管道内；

所述的压力流体喷嘴通过管道连接水源，并在管道上设有水泵，水泵将水泵入压力流体喷嘴，雾化喷入高压流体管道内。

所述的高压流体管道为常规管道或带有缓存空间的管道，带有缓存空间的管道中缓存空间连通压力平衡管道。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明采用雾化喷嘴向高压流体通道内喷水，对高压流体进行温度和湿度控制，且通过一根管道连通高压流体通道和给雾化喷嘴供水的储水器的压力空间，保持储水器内水面上方的压力空间的压力与高压流体通道内的流体压力一致，这样即使高压流体通道内的流体压力非常高，也不需要额外设置增压泵将储水器中的水增压后才能使用，一根管道代替了现有昂贵的增压泵，成本低，且高压流体的温度约为100℃，雾化后的水可迅速相变为气体，降低高压流体的温度，同时调节其湿度，比起现有中冷方法，效果好。

另外，在压力平衡管道上设有压力平衡装置，防止储水器中的水通过压力平衡管道逆流到高压流体通道内。

附图说明

图1为实施例1的系统结构示意图；

图2为实施例2的系统结构示意图；

图3为实施例3的系统结构示意图；

图4为实施例4的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种用于向压力空间提供压缩气体的带温控和加湿装置的供气系统，包括高压流体管道1，压力雾化喷嘴3，储水器8，蓄水池12，所述的压力雾化喷嘴3的气体入口连接气压泵10，液体入口通过管道4连接储水器8，且压力雾化喷嘴3的喷头置于所述高压流体管道1内，在所述高压流体管道1与储水器8之间通过压力平衡管道5连通。

所述的储水器8为封闭式储水器，包括内部存储的液态水7和液态水7上方的压力空间，所述的压力平衡管道5一端连通该压力空间，另一端连通高压流体管道1。所述的压力平衡管道5上设有压力平衡装置6。

所述的管道4一端插入储水器8内液态水7液面以下，另一端连接压力雾化喷嘴3的进水口，气压泵10向压力雾化喷嘴3内喷射高压气流，在压力雾化喷嘴3内形成负压，将储水器8内的液态水7通过管道4虹吸进入压力雾化喷嘴3内，形成喷射雾化水2喷入高压流体管道1，由于压力平衡管道5将储水器8上部压力空间与高压流体管道1连通，使两者的压力保持一致，这样就能减少气压泵10的能耗，如果不设压力平衡管道5，气压泵10要将储水器8中的吸入高压流体管道1内，必定要求气压泵10喷出的气流压力足够大，形成负压较大的负压腔，才能将储水器8中的水吸出，本发明放弃传统提气压泵10功率的做法，仅用一根压力平衡管道5就轻松实现了向高压流体管道1内喷雾，降低高压流体的温度，同时调节其湿度，效果好，能耗低。

所述的高压流体管道1内流经的流体为高温高压空气，压力为1pa，温度为100℃。

所述的储水器8连接一蓄水池12，该蓄水池12内充满水11，底部通过补水管道12连通储水器8，所述的补水管道12上设有液体单向电磁阀9，方便及时向储水器8内补充水源，且防止储水器8内的水逆流。

压力雾化喷嘴3向高压流体管道1内喷射雾化水2，雾化水2碰到100℃的空气流体，迅速相变为气体，降低空气的温度，同时调节空气的湿度，雾化水的喷射量可以根据需要设定。

实施例2

所述的雾化喷嘴为单流体喷嘴14，该单流体喷嘴14的流体入口通过管道4连接蓄水池12，并在管道4上设有水泵15，水泵15将蓄水池12中的水11泵入单流体喷嘴14，形成喷雾17进入高压流体管道1内。

蓄水池12为封闭式储水器，其顶部留有压力空间，该压力空间通过压力平衡管道5连通高压流体管道1，并在压力平衡管道5上设有压力平衡装置6，由于压力平衡管道5将蓄水池12上部压力空间与高压流体管道1连通，使两者的压力保持一致，这样就能减少水泵15的能耗，如果不设压力平衡管道5，水泵15要将蓄水池12中的水泵入具有一定压力的高压流体管道1内，必定要求单流体喷嘴14喷出的流体压力大于高压流体管道1内压力才行，否则不仅单流体喷嘴14无法喷出流体，甚至会产生倒灌现象。本发明放弃传统提升水泵15功率的做法，仅用一根压力平衡管道5就轻松实现了向高压流体管道1内喷雾，降低高压流体的温度，同时调节其湿度，效果好，能耗低。

实施例3

所述的高压流体管道1为带有缓存空间16的管道，带有缓存空间的管道中缓存空间16通过压力平衡管道5连通蓄水池8顶部的压力空间，其余同实施例1。

实施例4

所述的雾化喷嘴为单流体喷嘴13，所述的高压流体管道1为带有缓存空间16的管道，缓存空间16通过压力平衡管道5连通蓄水池12，其余同实施例2。