[發明專利]連續式高速風洞液氮降溫輸運系統

有效

• 申請號: 201710353449.X
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN106969901B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 李峰;高超;郗忠祥;張國彪;周廷波;劉國元;李征;盛強;郝東東
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;中國人民解放軍63837部隊
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

1.一種連續式高速風洞液氮降溫輸運系統，其特征在于：包括液氮存儲裝置、供配氣系統和液氮噴注裝置；

所述液氮存儲裝置包括液氮儲罐、自增壓系統；所述供配氣系統包括液氮低溫泵、汽化器、高壓氣瓶組；

所述自增壓系統使液氮儲罐內形成儲罐內壓力；儲罐內部分液氮在儲罐內壓力作用下能夠進入所述液氮低溫泵；液氮低溫泵將液氮輸送至汽化器，液氮在汽化器內蒸發增壓，而后進入高壓氣瓶組；所述高壓氣瓶組為氣控、儲罐預增壓和液氮擠推的高壓氣源；其中高壓氣瓶組中的高壓氮氣能夠擠推儲罐中的液氮，并通過液氮噴注裝置將液氮噴入風洞；

所述液氮存儲裝置中的液氮儲罐采用立式真空粉末絕熱低溫液體貯槽；貯槽由保溫材料、內容器、外殼與真空式過濾器組成；液氮儲罐的總容積滿足連續式高速風洞穩定運行工況下的液氮流量需求，同時滿足連續式高速風洞準備過程和過渡過程所需消耗的液氮量需求；

所述自增壓系統包括增壓輸入閥、調壓閥、自增壓汽化器、增壓輸出閥；增壓輸入閥、調壓閥、自增壓汽化器、增壓輸出閥連接成回路，增壓輸入閥和增壓輸出閥連接液氮儲罐；從增壓輸出閥輸出的低溫液氮經過自增壓汽化器吸熱汽化后，生成的氮氣回到儲罐內使壓力升高；

所述供配氣系統還包括配氣系統、連接管道和配套閥門；所述高壓氣瓶組分為氣控氣瓶組和擠推氣瓶組；所述高壓氣瓶組總容積滿足氣控氣、儲罐預增壓和擠推氣需要的氣量要求；高壓氣瓶組連接配氣系統，配氣系統對共計四路氣進行壓力設定，形成四路出口；其中氣控氣瓶組對應配氣系統兩路出口：低壓控制氣口和高壓控制氣口；擠推氣瓶組對應配氣系統兩路出口：預增壓氣口和擠推供氣口。

2.根據權利要求1所述一種連續式高速風洞液氮降溫輸運系統，其特征在于：液氮低溫泵排量為250L/h，出口壓力為15MPa；汽化器蒸發量為200Nm³/h，工作壓力為15MPa，出口溫度等級：≥5℃；高壓氣瓶組由27只相同的分層堆疊式布置的高壓氣瓶組成，單只氣瓶的容積為0.12m³，總容積為3.24m³，工作壓力為15MPa；其中氣控氣瓶組由2只氣瓶構成，容積為0.24m³，用于向多個氣動閥汽缸供氣，實現氣動閥閥門的快速啟閉，對應的匯流后的出氣總管通徑為15mm；擠推氣瓶組由25只氣瓶構成，容積為3m³，用于向液氮儲罐預增壓和擠推液氮，對應的出氣總管通徑為25mm。

3.根據權利要求2所述一種連續式高速風洞液氮降溫輸運系統，其特征在于：配氣系統低壓控制氣口的壓力配置為1 MPa，高壓控制氣口的壓力配置為5MPa，預增壓氣口的壓力配置為2MPa，擠推供氣口的壓力配置為2.7 MPa。

4.根據權利要求1所述一種連續式高速風洞液氮降溫輸運系統，其特征在于：所述液氮噴注裝置包括集液環、上游液氮噴嘴組、下游液氮噴嘴組；所述液氮噴注裝置安裝在風洞液氮噴注段內；集液環為環形不銹鋼管路，內徑與安裝位置處的風洞洞壁外徑相同，呈環狀安裝于風洞洞壁，用于接受來自主管道的低溫液氮并將液氮輸送至液氮噴嘴組；

所述上游液氮噴嘴組包括若干上游超低溫高壓末端電磁閥、若干上游液氮噴嘴和若干上游支架管路，上游超低溫高壓末端電磁閥、上游液氮噴嘴和上游支架管路個數相同；若干上游液氮噴嘴沿風洞洞壁外側周向均勻分布，通過上游支架管路接受來自集液環的液氮，并在上游超低溫高壓末端電磁閥的控制下將液氮噴入風洞內；

所述下游液氮噴嘴組包括若干下游超低溫高壓末端電磁閥、若干下游液氮噴嘴和若干下游支架管路，下游超低溫高壓末端電磁閥、下游液氮噴嘴和下游支架管路個數相同；若干下游液氮噴嘴沿風洞洞壁外側周向均勻分布，通過下游支架管路接受來自集液環的液氮，并在下游超低溫高壓末端電磁閥的控制下將液氮噴入風洞內；

上游液氮噴嘴組與下游液氮噴嘴組沿風洞氣流軸線平行分布，上游液氮噴嘴組距實驗段上游端面0.61d，下游液氮噴嘴組距實驗段上游端面1.72d，其中d為實驗段上游端面內徑。