连续式高速风洞液氮降温输运系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种连续式高速风洞液氮降温输运系统，包括液氮存储装置、供配气系统和液氮喷注装置；液氮存储装置包括液氮储罐、自增压系统；供配气系统包括液氮低温泵、汽化器、高压气瓶组；自增压系统使液氮储罐内形成储罐内压力；储罐内部分液氮在储罐内压力作用下能够进入所述液氮低温泵；液氮低温泵将液氮输送至汽化器，液氮在汽化器内蒸发增压，而后进入高压气瓶组；高压气瓶组为气控、储罐预增压和液氮挤推的高压气源；其中高压气瓶组中的高压氮气能够挤推储罐中的液氮，并通过液氮喷注装置将液氮喷入风洞。本实用新型专利技术为建成我国第一套连续式高速风洞降温系统提供了技术保障。

【技术实现步骤摘要】
连续式高速风洞液氮降温输运系统
本技术涉及连续式高速风洞液氮降温输运系统，适用于连续式高速风洞液氮降温系统液氮的存储、传输及喷注。
技术介绍
雷诺数是风洞实验模拟飞行器实际飞行能力的重要相似参数，研制高雷诺数风洞对我国航空工业和国防科技的发展具有重要战略意义和工程应用价值。连续式高速风洞是由轴流压缩机驱动的可连续长时间运行的回流式高速空气动力学实验平台，其流场品质和实验效率远高于常规暂冲式风洞。但由于连续式高速风洞由大功率电机驱动，受能源系统的限制，其实验段雷诺数与实际飞行雷诺数仍有一定差距，不能很好地满足战斗机和大型高速民机模型实验的需求。雷诺数由流体密度、温度、速度和模型尺寸决定，在实验段尺寸与流体介质不易改变的情况下，降温可增大流体密度，减小粘性系数，是一种提高实验雷诺数有效途径。我国目前在低温连续式高速风洞方面尚属空白，因此，研制适用于连续式高速风洞的液氮降温系统及其相关低温实验技术对我国风洞技术创新与武器装备研制具有重要意义。技术角度讲，可以在风洞内配置专用的制冷系统以降低风洞内气流的温度，但受到风洞尺寸的限制，以及制冷装置对风洞流场的干扰，不易实现。液态氮是一种低沸点的惰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续式高速风洞液氮降温输运系统，其特征在于：包括液氮存储装置、供配气系统和液氮喷注装置；所述液氮存储装置包括液氮储罐、自增压系统；所述供配气系统包括液氮低温泵、汽化器、高压气瓶组；所述自增压系统使液氮储罐内形成储罐内压力；储罐内部分液氮在储罐内压力作用下能够进入所述液氮低温泵；液氮低温泵将液氮输送至汽化器，液氮在汽化器内蒸发增压，而后进入高压气瓶组；所述高压气瓶组为气控、储罐预增压和液氮挤推的高压气源；其中高压气瓶组中的高压氮气能够挤推储罐中的液氮，并通过液氮喷注装置将液氮喷入风洞。

【技术特征摘要】
1.一种连续式高速风洞液氮降温输运系统，其特征在于：包括液氮存储装置、供配气系统和液氮喷注装置；所述液氮存储装置包括液氮储罐、自增压系统；所述供配气系统包括液氮低温泵、汽化器、高压气瓶组；所述自增压系统使液氮储罐内形成储罐内压力；储罐内部分液氮在储罐内压力作用下能够进入所述液氮低温泵；液氮低温泵将液氮输送至汽化器，液氮在汽化器内蒸发增压，而后进入高压气瓶组；所述高压气瓶组为气控、储罐预增压和液氮挤推的高压气源；其中高压气瓶组中的高压氮气能够挤推储罐中的液氮，并通过液氮喷注装置将液氮喷入风洞。2.根据权利要求1所述一种连续式高速风洞液氮降温输运系统，其特征在于：所述液氮存储装置中的液氮储罐采用立式真空粉末绝热低温液体贮槽；贮槽由保温材料、内容器、外壳与真空式过滤器组成；液氮储罐的总容积满足连续式高速风洞稳定运行工况下的液氮流量需求，同时满足连续式高速风洞准备过程和过渡过程所需消耗的液氮量需求。3.根据权利要求1所述一种连续式高速风洞液氮降温输运系统，其特征在于：所述自增压系统包括增压输入阀、调压阀、自增压汽化器、增压输出阀；增压输入阀、调压阀、自增压汽化器、增压输出阀连接成回路，增压输入阀和增压输出阀连接液氮储罐；从增压输出阀输出的低温液氮经过自增压汽化器吸热汽化后，生成的氮气回到储罐内使压力升高。4.根据权利要求1所述一种连续式高速风洞液氮降温输运系统，其特征在于：所述供配气系统还包括配气系统、连接管道和配套阀门；所述高压气瓶组分为气控气瓶组和挤推气瓶组；所述高压气瓶组总容积满足气控气、储罐预增压和挤推气需要的气量要求；高压气瓶组连接配气系统，配气系统对共计四路气进行压力设定，形成四路出口；其中气控气瓶组对应配气系统两路出口：低压控制气口和高压控制气口；挤推气瓶组对应配气系统两路出口：预增压气口和挤推供气口。5.根据权利要求4所述一种连续式高速风洞液氮降温输运系统，其特征在于：液氮低温泵排量为250L/h，出口压力为15MPa；汽化器蒸发量为200Nm3/h，工作压力为15MPa，出口温度等级：≥5℃；高压气瓶组由27只相同的分层堆叠式布置的高压气瓶组成，单只气瓶的容积为0.12m3，总容积为3.24m3，工作压力为15MPa；其中气控气瓶组由2只气瓶构成，容积为0.24m3，用于向多个气动阀汽缸供气，实现气动阀阀门的快速启闭，对应的汇流后的出气总管通径为15mm；挤推气瓶组由25只气瓶构成，容积为3m3，用于向液氮储罐预增压和挤推液氮，对应的出气总管通径为25mm。6.根据权利要求5所述一种连续式高速风洞液氮降温输运系统，其特征在于：配气系统低压控制气口的压力配置为1MPa，高压控制气口的压力配置为5MPa，预增压气口的压力配置为2MPa，挤推供气口的压力配置为2.7MPa。7.根据权利要求1所述一种连续式高速风洞液氮降温输运系统，其特征在于：所述液氮喷注装置包括集液环、上游液氮喷嘴组、下游液氮喷嘴组；所述液氮喷注装置安装在风洞液氮喷注段内；集液环为环形不锈钢管路，内径与安装位置处的风洞洞壁外径相同，呈环状安装于风洞洞壁，用于接受来自主管道的低温液氮并将液氮输送至液氮喷嘴组；所述上游液氮喷嘴组包括若干上游超低温高压末端电磁阀、若干上游液氮喷嘴和若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，高超，郗忠祥，张国彪，周廷波，刘国元，李征，盛强，郝东东，
申请(专利权)人：西北工业大学，中国人民解放军六三八三七部队，
类型：新型
国别省市：陕西,61