[發明專利]一種航天發射場液氫過冷度獲取系統

有效

• 申請號: 202010320378.5
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111503921B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 王磊;上官石;劉柏文;厲彥忠;謝福壽;馬原
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B9/12
• 分類號: F25B9/12;F25B9/06;F25B49/02;F28D21/00;F28F27/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種航天發射場液氫過冷度獲取系統，包括液氫儲罐（5），其特征在于：液氫儲罐（5）的頂部增壓口通過背壓調節閥（8）、泄壓閥（9）和高壓氦氣瓶（10）出口連接；液氫儲罐（5）底部出口連接循環泵（6）入口，循環泵（6）出口連接氦-氫換熱器（4）的液氫側入口，氦-氫換熱器（4）的液氫側出口連接回流止回閥（7）入口，回流止回閥（7）出口連接液氫儲罐（5）頂部回流口；

氦-氫換熱器（4）的氦氣側出口連接冷氦壓縮機（1）入口，冷氦壓縮機（1）出口連接液氫浴式換熱器（2）的氦氣側入口，液氫浴式換熱器（2）的氦氣側出口連接節流閥（3）入口，節流閥（3）出口連接氦-氫換熱器（4）氦氣側入口；

液氫浴式換熱器（2）的液氫入口通過浮子調節閥（12）與液氫儲槽（11）底部出口連接，液氫浴式換熱器（2）的氫氣出口經第一氫氣泄流閥（13）排空；

所述的氦-氫換熱器（4）采用殼管式、板式、板翅式的間壁式換熱器結構，氦氣側流道設置肋片的換熱強化結構；換熱器外部采用珠光砂填充絕熱；

所述的節流閥（3）能夠采用氦膨脹機替換。

2.根據權利要求1所述的一種航天發射場液氫過冷度獲取系統，其特征在于：所述的循環泵（6）采用浸泡冷卻或泄流冷卻，確保泵體處于液氫溫度，循環泵（6）的增壓壓頭須大于液氫儲罐（5）處于最低液位時的液氫循環流動壓降與重力壓降；循環泵（6）采用潛液式泵結構，循環泵（6）內置于液氫儲罐（5）內部。

3.根據權利要求1所述的一種航天發射場液氫過冷度獲取系統，其特征在于：增加了回冷器（14），回冷器（14）的第一氦氣入口連接氦-氫換熱器（4）的氦氣側出口，回冷器（14）的第一氦氣出口連接冷氦壓縮機（1）入口，冷氦壓縮機（1）出口連接液氫浴式換熱器（2）的氦氣側入口，液氫浴式換熱器（2）的氦氣側出口連接回冷器（14）的第二氦氣入口，回冷器（14）的第二氦氣出口連接節流閥（3）入口，節流閥（3）出口連接氦-氫換熱器（4）氦氣側入口。

4.根據權利要求1所述的一種航天發射場液氫過冷度獲取系統，其特征在于：將氦-氫換熱器（4）置于液氫儲罐（5）內部，冷氦氣直接對液氫儲罐（5）內液氫開展過冷；節流閥（3）出口連接氦-氫換熱器（4）氦氣側入口，氦-氫換熱器（4）的氦氣側出口連接冷氦壓縮機（1）入口；液氫儲罐（5）底部出口連接循環泵（6）入口，循環泵（6）出口連接回流止回閥（7）入口，回流止回閥（7）出口連接液氫儲罐（5）頂部回流口。

5.根據權利要求4所述的一種航天發射場液氫過冷度獲取系統，其特征在于：將氦-氫換熱器（4）纏繞在液氫儲罐（5）內殼的外表面，冷氦氣與液氫儲罐（5）殼體換熱以實現液氫過冷與保冷。

6.一種航天發射場液氫過冷度獲取系統，采用液氫加注過程實現大過冷度獲取，其特征在于：包括液氫儲罐（5），液氫儲罐（5）底部增壓出口連接增壓泄流閥（15）入口，增壓泄流閥（15）出口連接空浴式汽化器（16）入口，空浴式汽化器（16）出口經增壓止回閥（17）連接液氫儲罐（5）的頂部增壓口，液氫儲罐（5）底部高于空浴式汽化器（16）頂部，依靠重力實現供液；

液氫儲罐（5）底部出口連接液氫泄流閥（18）入口，液氫泄流閥（18）出口連接氦-氫換熱器（4）的液氫側入口，氦-氫換熱器（4）的液氫側出口連接加注閥（19）入口，加注閥（19）出口連接箭上貯箱（20）底部加注口，箭上貯箱（20）頂部增壓口通過背壓調節閥（8）、泄壓閥（9）和高壓氦氣瓶（10）連接；

氦-氫換熱器（4）的氦氣側出口連接冷氦壓縮機（1）入口，冷氦壓縮機（1）出口連接液氫浴式換熱器（2）的氦氣側入口，液氫浴式換熱器（2）的氦氣側出口連接節流閥（3）入口，節流閥（3）出口連接氦-氫換熱器（4）氦氣側入口；

液氫浴式換熱器（2）的液氫入口通過浮子調節閥（12）與液氫儲槽（11）底部出口相接，液氫浴式換熱器（2）的氫氣出口經第一氫氣泄流閥（13）排空；

所述的氦-氫換熱器（4）采用殼管式、板式、板翅式的間壁式換熱器結構，氦氣側流道設置肋片的換熱強化結構；換熱器外部采用珠光砂填充絕熱。