[實用新型]一種液氮式機載油箱惰化裝置

有效

• 申請號: 202020182670.0
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN211969761U
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 陳晨;馮詩愚;江榮杰;彭浩;劉衛華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64D37/32
• 分類號: B64D37/32
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

本實用新型公開了一種液氮式機載油箱惰化裝置，包括氮氣惰化子系統、納米復合相變材料蓄冷子系統、燃油蒸氣冷卻系統和測控子系統，通過將液氮汽化來產生大量的惰化氣體，通入飛機燃油油箱中對燃油進行洗滌和沖洗，把燃油中和油箱上部中的氧氣置換出來，同時將油箱上部燃油蒸氣混合物引出通過換熱器與低溫氮氣進行熱交換，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油箱的可燃性，從而達到惰化目的；液氮流經蓄冷器蒸發為氮氣，通過納米復合相變材料吸收并儲存液氮蒸發時產生的大量冷能，并與蒸發器組成機載制冷循環。本裝置具有無飛機燃油代償損失，能量利用率高，惰化效率高，無環境污染等優點。

技術領域

本實用新型涉及屬于防火防爆技術領域，具體是指一種液氮式機載油箱惰化裝置。

背景技術

機載燃油箱惰化是指惰性氣體由機載設備產生,并用之替代燃油箱上部氣相(無油)空間內空氣以保障油箱的安全。因此，機載燃油箱惰化系統又被稱之為機載惰性氣體發生系統(On Board Inert Gas Generation System，OBIGGS)。該系統使用機載空氣分離技術，去除從航空發動機壓氣機或環控系統引氣中的氧分子，留下富氮氣體(Nitrogen-Enriched Air NEA)惰化油箱。

所謂的機載油箱惰性化技術就是在飛機上安裝機載空氣分離的燃油箱惰化系統，使飛機油箱上部無油空間氣層中的氧濃度，在整個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。國外研究工作表明：當飛機油箱上部無油空間的氧濃度低于9％時，即便飛機遭遇到23mm口徑高能燃燒彈襲擊，也不會引起油箱產生過壓而損壞。目前，國外通常將9％、12％作為軍用機、民用機采用惰化技術后，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。

相變儲能技術能夠調節能量供應和需求在時間上與空間上的不匹配，是提高能量利用效率的有效途徑。然而大多數相變材料材料的導熱系數低，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相變材料中形成納米流體復合相變材料，具有強化相變材料傳熱、提升儲能系統效率的潛力。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術中存在的問題，提出了一種液氮式機載油箱惰化裝置，具有無飛機燃油代償損失，能量利用率高，惰化效率高，無環境污染等優點。

為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案：

一種液氮式機載油箱惰化裝置，包括液氮瓶、液氮供應泵、蓄冷器、換熱器、油箱、風機及干燥器，液氮瓶中的液氮經蓄冷器冷側進口進入，蓄冷器用于儲存液氮冷能；

蓄冷器冷側出口連接換熱器冷側入口，換熱器冷側出口連接油箱底部入口，油箱底部設置氣盤石將氮氣分散均勻并洗滌燃油，構成氮氣惰化子系統；

油箱上部氣相出口通過風機連接至換熱器熱側入口，燃油蒸汽混合物與低溫氮氣在換熱器內進行熱交換，換熱器熱側出口連接干燥器后再連接至油箱底部入口，構成燃油蒸氣冷卻系統；

蓄冷器熱側、蒸發器、壓縮機通過管道首尾連接組成制冷循環，構成納米復合相變材料蓄冷子系統；

還包括測控子系統，包括控制器及與之連接的其他各系統中的測控裝置。

所述測控子系統的測控裝置包括蓄冷器冷側出口連接的第一電動調節閥、油箱出口連接的第二電動調節閥、干燥器出口連接的第三電動調節閥及設置在油箱內的氧濃度傳感器、第一溫度傳感器；所述控制器分別與所述液氮供應泵、第一電動調節閥、氧濃度傳感器、第一溫度傳感器、第二電動調節閥、風機、第三電動調節閥電氣相連，用于根據氧濃度傳感器、第一溫度傳感器的感應數據控制液氮供應泵、第一電動調節閥、第二電動調節閥、風機、第三電動調節閥工作。

所述蓄冷器熱側、節流閥、蒸發器、壓縮機、第四電動調節閥通過管道依次連接組成制冷循環；所述蒸發器內安裝有第二溫度傳感器；