电池隔爆试验箱，气流组织优化防爆性能

工作原理
其防爆原理基于对燃烧三要素（可燃物、助燃剂、点火源）中助燃剂（氧气）和热量的主动控制：

1. 惰化与稀释：在电池出现异常产气初期，系统可自动或手动启动高换气率的新风/惰气（如氮气） purge 系统。优化后的气流能快速稀释箱内可燃气体浓度，使其低于爆炸下限（LEL），并降低氧气含量，从源头上爆炸发生。

2. 热量与压力管理：当电池起火时，特定的层流或引射气流组织能将火焰和高温烟气导向预设的泄爆口和排烟通道，避免高温热流直接冲击箱体其他薄弱部位或传感器。同时，定向气流有助于平衡内部压力，避免形成破坏性的压力峰值。

3. 后处理安全排放：燃烧产物被气流强制导入集成的水喷淋洗涤塔、粒子过滤器或活性炭吸附装置，进行冷却、净化和无害化处理后再排放到大气中。

重要性
优化后的气流组织是从被动防爆转向主动防爆的核心环节，其重要性体现在：

• 主动爆炸：通过气体稀释和惰化，可能阻止爆炸发生，这是比“泄爆”更高级别的安全策略。

• 缓解爆炸后果：即使爆炸发生，受控的气流能引导爆炸冲击波和火焰从安全的路径释放，减少对箱体结构的整体冲击和热损伤。

• 保护关键部件：避免火焰和高温气体直接损坏门密封、观察窗、电气接口等高价值部件，降低维护成本。

技术参数

• 换气率：紧急 purge 模式下的换气能力，通常可达 ≥20 箱体容积/小时。

• 气流速度：在关键区域（如电池上方）的设计流速，需能有效带走烟气。

• 气体浓度控制精度：氧气浓度可监控并控制在＜10% 的安全水平。

• 风压与风量：防爆风机需提供足够静压以克服泄爆后管道阻力，风量满足设计流速要求。

产品结构
气流组织通过以下结构实现：

1. 定向送风与回风系统：箱内顶部或侧面布置防爆型送风喷嘴/散流器，底部或侧下方设废气收集口，形成自上而下或水平层流的定向气流。

2. 防爆风机与风道：采用防爆认证的离心风机，连接由不锈钢或耐腐蚀钢材制成的密封风道。风道内可能集成调节风阀和防火阀。

3. 气体处理单元：串联在排气风道上的喷淋塔、过滤器和阻火器。

4. 传感与控制系统：在气流关键节点布置氧气、压力和流量传感器，反馈控制风机转速和风阀开度。

温度控制系统
气流组织与温度控制密不可分：

• 协同工作：在正常恒温测试时，循环气流由温控系统主导，保证均匀性。一旦安全系统触发 purge 或排烟模式，气流控制权自动移交给安全系统，以风量运行。

• 热管理：在电池热失控后，大流量气流是快速冷却箱体和电池残骸的主要手段，帮助箱体温度迅速降至安全范围，为后续处理创造条件。

满足标准
气流组织的优化设计直接服务于并满足更严格的安全规范：

• NFPA 69：防爆系统标准，对预防性惰化系统和通风控制有详细规定。

• ISO 80079-36/-37：涉及通过稀释和通风防止爆炸形成的要求。

• 特定行业测试规范：如某些汽车厂商或储能系统集成商的测试标准，明确要求测试箱具备气体浓度监控与自动 purge 功能。

应用领域
尤其适用于测试大型、高能量、易持续产气的电池单体或模组：

• 储能电池系统（ESS）安全测试：大型锂离子电池模组或机柜的热失控扩散测试，产气量大，必须通过气流控制进行稀释和导排。

• 电动汽车动力电池包：测试其泄压阀（VRM）开启后的气体排放路径与处理能力。

• 新型高能电池体系研发：研究固态电池、锂金属电池等新型体系在热失控下的气体成分与爆炸风险，需要精确的气流收集与分析。