[发明专利]一种水激活电池用气液分离器多工况设计方法

说明书

本发明涉及一种水激活电池用气液分离器多工况设计方法，通过相应计算方法确定气液分离器主要几何参数包括进液口直径Dsubgt;1/subgt;、排气口直径Dsubgt;2/subgt;、分离器基圆直径Dsubgt;3/subgt;、分离器筒体长度Lsubgt;1/subgt;等，同时配合导流盘安装深度及筒体采用小锥角形式，可以有效改善气液分离器气腔的稳定性，使气液分离更加彻底；制备的企业分离器具有良好的气液分离性能，通过试验验证可以有效减少分离器内的能量损失，具有压降小，在不同流量工况下均具有较高的分离效率。

技术领域

本发明属于气液分离器领域，尤其是涉及一种水激活电池用气液分离器多工况设计方法。

背景技术

水激活电池在放电过程中往往会出现析氢副反应，对于控流型水激活电池，因其在进水激活后，内部电解液循环主要靠离心泵来驱动，若电解液不经气液分离处理，氢气在电池舱体内大量积聚，会造成电池带载能力下降、引起电池失效，甚至诱发电池爆炸，因此需要气液分离器将产生的氢气排出电池舱外。

由于水激活电池具有贮存寿命长、比能量高、比功率高的优点，已被应用于鱼雷一次动力电池。随着国防科技的日益发展，要求鱼雷在航行过程中可以切换速度以攻击目标，即鱼雷需具备低速巡航及高速攻击的变工况性能。在低速巡航状态下，电解液循环流量相对较小，水激活电池析氢速率较小；而在高速攻击工况下，电解液循环流量较大，电池产气量也较大。因此，在设计水激活电池用气液分离器时，需要综合考虑两种工况下气液分离器的处理能力以及不同工况下的分离效率。

由于传统水激活电池用气液分离器在设计时仅考虑单一流量工况，当系统流量变化时，会对气液分离器的分离效率产生较大影响。若分离效率下降较大，会造成含有气泡的电解液进入泵内或电解液随着氢气排出舱外，这都会对电池性能产生负面影响。在已申请的专利号为CN201521104670，和专利号为CN201711201534的专利中，对气液分离器的结构进行了改进，使其能够减小压损或实现换向，但是其结构存在适应流量范围小，内部气腔不稳定、分离效率较低的缺点，需要调整气液分离器各部件参数进行优化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种水激活电池用气液分离器多工况设计方法，通过改善气液分离器几个重要设计参数，来提高低速及高速工况下气液分离器的可靠性以及分离效率，本文中如无特殊说明，高速均代表高速工况，低速均代表低速工况。

本发明采用的技术方案是：一种水激活电池用气液分离器多工况设计方法，进液口直径D₁，排气口直径D₂，分离器基圆直径D₃，排液口直径D₄，分离器筒体长度L₁，导流盘安装深度L₂满足以下关系式：

D₂＝(0.16～0.24)D₁

D₄＝(0.75～0.85)D₁

L₁＝λD₃

式中：

D₁—进液口直径，m；

k_d—直径系数；

ρ_l—液体密度，kg/m³；

ρ_g—气体密度，kg/m³；

v_g—高速气相流速，m/s；

—高速液相体积分数；