[發(fā)明專利]一種液氮式機(jī)載油箱惰化裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010100942.2
• 申請(qǐng)日: 2020-02-19
• 公開（公告）號(hào): CN111268147A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳晨;馮詩(shī)愚;江榮杰;彭浩;劉衛(wèi)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B64D37/32
• 分類號(hào): B64D37/32
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

本發(fā)明公開了一種液氮式機(jī)載油箱惰化裝置，包括氮?dú)舛杌酉到y(tǒng)、納米復(fù)合相變材料蓄冷子系統(tǒng)、燃油蒸氣冷卻系統(tǒng)和測(cè)控子系統(tǒng)，通過將液氮汽化來產(chǎn)生大量的惰化氣體，通入飛機(jī)燃油油箱中對(duì)燃油進(jìn)行洗滌和沖洗，把燃油中和油箱上部中的氧氣置換出來，同時(shí)將油箱上部燃油蒸氣混合物引出通過換熱器與低溫氮?dú)膺M(jìn)行熱交換，冷卻燃油蒸氣混合物溫度使得燃油蒸氣液化，通過減少油箱中氧氣含量和燃油蒸氣濃度來降低飛機(jī)油箱的可燃性，從而達(dá)到惰化目的；液氮流經(jīng)蓄冷器蒸發(fā)為氮?dú)猓ㄟ^納米復(fù)合相變材料吸收并儲(chǔ)存液氮蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的大量冷能，并與蒸發(fā)器組成機(jī)載制冷循環(huán)。本裝置具有無飛機(jī)燃油代償損失，能量利用率高，惰化效率高，無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及屬于防火防爆技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種液氮式機(jī)載油箱惰化裝置。

背景技術(shù)

機(jī)載燃油箱惰化是指惰性氣體由機(jī)載設(shè)備產(chǎn)生,并用之替代燃油箱上部氣相(無油)空間內(nèi)空氣以保障油箱的安全。因此，機(jī)載燃油箱惰化系統(tǒng)又被稱之為機(jī)載惰性氣體發(fā)生系統(tǒng)(On Board Inert Gas Generation System，OBIGGS)。該系統(tǒng)使用機(jī)載空氣分離技術(shù)，去除從航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)或環(huán)控系統(tǒng)引氣中的氧分子，留下富氮?dú)怏w(Nitrogen-Enriched Air NEA)惰化油箱。

所謂的機(jī)載油箱惰性化技術(shù)就是在飛機(jī)上安裝機(jī)載空氣分離的燃油箱惰化系統(tǒng)，使飛機(jī)油箱上部無油空間氣層中的氧濃度，在整個(gè)飛行過程中始終保持低于支持燃油燃燒所需要的氧濃度水平。國(guó)外研究工作表明：當(dāng)飛機(jī)油箱上部無油空間的氧濃度低于9％時(shí)，即便飛機(jī)遭遇到23mm口徑高能燃燒彈襲擊，也不會(huì)引起油箱產(chǎn)生過壓而損壞。目前，國(guó)外通常將9％、12％作為軍用機(jī)、民用機(jī)采用惰化技術(shù)后，油箱上部無油氣相空間在海平面高度上可允許的最大氧濃度極限。

相變儲(chǔ)能技術(shù)能夠調(diào)節(jié)能量供應(yīng)和需求在時(shí)間上與空間上的不匹配，是提高能量利用效率的有效途徑。然而大多數(shù)相變材料材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，限制了其在地面及空間相變過程的傳熱效率。將納米粒子添加到傳統(tǒng)相變材料中形成納米流體復(fù)合相變材料，具有強(qiáng)化相變材料傳熱、提升儲(chǔ)能系統(tǒng)效率的潛力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了一種液氮式機(jī)載油箱惰化裝置，具有無飛機(jī)燃油代償損失，能量利用率高，惰化效率高，無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：

一種液氮式機(jī)載油箱惰化裝置，包括液氮瓶、液氮供應(yīng)泵、蓄冷器、換熱器、油箱、風(fēng)機(jī)及干燥器，液氮瓶中的液氮經(jīng)蓄冷器冷側(cè)進(jìn)口進(jìn)入，蓄冷器用于儲(chǔ)存液氮冷能；

蓄冷器冷側(cè)出口連接換熱器冷側(cè)入口，換熱器冷側(cè)出口連接油箱底部入口，油箱底部設(shè)置氣盤石將氮?dú)夥稚⒕鶆虿⑾礈烊加停瑯?gòu)成氮?dú)舛杌酉到y(tǒng)；

油箱上部氣相出口通過風(fēng)機(jī)連接至換熱器熱側(cè)入口，燃油蒸汽混合物與低溫氮?dú)庠趽Q熱器內(nèi)進(jìn)行熱交換，換熱器熱側(cè)出口連接干燥器后再連接至油箱底部入口，構(gòu)成燃油蒸氣冷卻系統(tǒng)；

蓄冷器熱側(cè)、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)通過管道首尾連接組成制冷循環(huán)，構(gòu)成納米復(fù)合相變材料蓄冷子系統(tǒng)；

還包括測(cè)控子系統(tǒng)，包括控制器及與之連接的其他各系統(tǒng)中的測(cè)控裝置。

所述測(cè)控子系統(tǒng)的測(cè)控裝置包括蓄冷器冷側(cè)出口連接的第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、油箱出口連接的第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、干燥器出口連接的第三電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及設(shè)置在油箱內(nèi)的氧濃度傳感器、第一溫度傳感器；所述控制器分別與所述液氮供應(yīng)泵、第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氧濃度傳感器、第一溫度傳感器、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機(jī)、第三電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電氣相連，用于根據(jù)氧濃度傳感器、第一溫度傳感器的感應(yīng)數(shù)據(jù)控制液氮供應(yīng)泵、第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機(jī)、第三電動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作。

所述蓄冷器熱側(cè)、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、第四電動(dòng)調(diào)節(jié)閥通過管道依次連接組成制冷循環(huán)；所述蒸發(fā)器內(nèi)安裝有第二溫度傳感器；