2.4.8　不同rib流道流动阻力的影响

首先,如图2.2所示,每个单电池内的压降由四个部分组成:进气部分,肋通道区,多孔阴极和排气部分。如上所述,降低进气和排气区域的压降可以大大提高单电池肋通道之间的空气分布质量。因此,不建议通过增加这2个区域周围的流动阻力来提高电堆空气分布均匀性。一般情况下,多孔阴极和肋通道的性质将大大影响空气流动分布质量。可以通过Hagen⁃Poiseuille方程来计算第j层单电池的肋通道区域内的压降:

Δpj=-=××=32μu(2.17)

式中,l和d是单电池的长度和其肋通道的当量直径;μ是气体动态黏度。显然,Δpj将随着长度l的增加或当量直径d的减小而增加,这将提高电堆的'_L,i分布质量。

图2.14(a)是4种不同结构的SOFC单电池结构示意图,这4种结构在进出口主管和进排气区域没有改变。主要改变了肋通道的长度、高度,还设计了用空腔作为肋通道的模型。图2.14(a)模型结构分别是:

① 原始结构;

② 用空腔代替肋通道(试样1);

③ 肋通道的长度为原来的2倍(试样2);

④ 肋高度为原来的一半(试样3)。

图2.14(b)给出了相应的电池层间空气分布特征。'_L,i分布质量随着SOFC电池单元内流动阻力的增加而趋于均匀,均匀度大小顺序为:②<①<③<④。显然,④模型的作用效果最明显,由于④模型中肋通道高度发生了变化,它减小了方程(2.17)中d的大小,

图2.14　(a)不同rib结构的SOFC单电池结构示意图;(b)其对应的电池层间'_L,i空气流量分布

而且方程中d是2次方,在d减小的同时肋通道中空气的流速增大了,所以它对Δpi影响最大。通过调整堆积的层数和结构、主管的半径和位置,可以降低出/入口主管内的压降。