一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，属于航空系统技术领域，具体原理为：飞行器燃油箱上部的混合气体被风机抽出，经过温度调节，通入低温等离子体反应器中，其中的碳氢化合物被低温等离子激发、离解、电离最终生成无害的CO2和H2O，干燥后得到的富氮气体流回油箱进行燃油箱惰化。但是反应后的混合气体仍含有较多热量，本发明专利技术利用反应后气体中的热量来驱动吸收式制冷技术或喷射式制冷技术，产生低温气体，为系统控制器降温。具有能量利用率高、优化惰化系统性能、惰化时间短、无环境污染等优点。

A waste heat recovery device in inert system of aircraft fuel tank

The invention discloses a waste heat recovery device in the inerting system of an aircraft fuel tank, which belongs to the technical field of an aviation system. The specific principle is that the mixed gas in the upper part of the aircraft fuel tank is pumped out by a fan, and through temperature regulation, is passed into a low temperature plasma reactor, in which hydrocarbons are excited by low temperature plasma. Dissociation and ionization eventually produce harmless CO2 and H2O, and the nitrogen-rich gas after drying returns to the fuel tank for inertia. But the mixed gas after the reaction still contains more heat. The invention uses the heat in the reacted gas to drive the absorption refrigeration technology or the ejection refrigeration technology, and produces the low-temperature gas to cool the system controller. It has the advantages of high energy utilization, optimized inerting system performance, short inerting time and no environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置
本专利技术涉及属于航空系统
，尤其涉及一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置。
技术介绍
机燃油系统起火或爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。飞机燃油系统的防火防爆能力，直接关系到飞机生存力和易损性，也关系到飞机的利用率、成本以及人员安全。燃油箱若具有防爆能力，即使中弹或其他原因引起火灾，也不至于机毁人亡，飞机经修复后乃可继续使用，这就相应提高了飞机的利用率和生存力，降低了飞机的易损性。飞机燃油箱防爆技术的采用还可以增加救生时间，使飞机在燃油箱出现故障的情况下有足够的时间返航。另外，还可以在应急情况下保护飞机。飞机燃油箱在一定条件下可分为四个不同的层面：最下面为液态燃油层，该层的燃油含有氧气，当压力变化和被晃动时，燃油会释放出氧气；紧靠液态燃油层为富油气体层，它不仅含有大量的油分子，还含有大量氧分子；再上面为含氧最丰富的燃烧层，该层易燃；最上面为贫油分子层，氧气浓度很淡，不易燃烧。因此，必须控制燃烧层和富油层的氧气浓度，保证氧气浓度低于9%，使燃油箱始终处于惰化状态。常见的飞行器油箱惰化技术主要有液氮惰化技术、Halon1301惰化技术、分子筛技术、膜分离技术等。其中中空纤维膜制取富氮气体的机载制氮惰化技术（On-BoardInertGasGeneratorSystem，OBIGGS）是目前最经济、实用的飞机油箱燃爆抑制技术。OBIGGS把来自发动机或环控系统的引气，经过温度调节、压力调节、去除臭氧、水分、杂质等污染物后，通入由中空纤维膜构成的空气分离装置内分离成富氧气体和富氮气体，富氧气体排出机外，富氮气体则按不同的流量模式充入燃油箱进行洗涤或冲洗。但是OBIGGS技术仍存在很多问题，如分离膜效率低导致飞机代偿损失大、分离膜入口需求压力高导致在很多机型上无法使用（如直升机）、细小的膜丝和渗透孔径逐渐堵塞及气源中臭氧导致膜性能衰减严重、富氮气体填充油箱时导致燃油蒸汽外泄污染环境等。近年来，低温等离子技术在处理废气及垃圾等方面发展迅速，低温等离子体中的高能电子与气体分子或原子发生非弹性碰撞，将能量转化成为基态分子或原子的内能，从而使其发生激发、离解和电离，气体处于活化状态。当电子的能量高于VOCs分子的化学键键能时，分子将发生断裂分解；高能电子激发所产生的O、OH具有很强的氧化性，可以将VOCs分子降解为CO2和H2O。反应后的气体经过干燥处理后成为富氮气体，流回油箱进行冲洗惰化来控制油箱气相空间的氧浓度。但是反应后的混合气体仍含有较多热量，一般情况下，用冷却剂吸收该部分热量后被排放，能量没有被充分利用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，包含油箱、第一阻火器、风机、预热器、电加热器、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、低温等离子反应器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器、冷却器、水分离器、第二温度传感器、第一电动调节阀、单向止回阀、第二阻火器、第三氧浓度传感器、第二电动调节阀、第三电动调节阀、第四电动调节阀、第五电动调节阀、第一蒸发器、吸收器、溶液泵、溶液换热器、发生器、第六电动调节阀、第一冷凝器、第一膨胀阀、第七电动调节阀、电动三通调节阀和自动控制器；所述油箱包含气体出口和气体入口；所述电动三通调节阀包含两个出口和一个入口；所述自动控制器包含冷却气体入口、冷却气体出口、电流输入端和电流输出端；所述发生器包含气体通道和液体通道，其气体通道包含一个入口和一个出口，其液体通道包含混合溶液入口、制冷剂出口和吸收剂出口；所述油箱的气体出口、第一阻火器、风机的入口通过管道依次连接；所述风机的出口分别和所述第二电动调节阀的出口、预热器冷侧通道的入口通过管道连接；所述预热器冷侧通道的出口、电加热、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、低温等离子体反应器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器、预热器的热侧通道、冷却器的热侧通道、水分离器、第二温度传感器、第一电动调节阀、单向止回阀、第二阻火器、油箱的气体入口通过管道依次连接；所述第三氧浓度传感器的探头伸入所述油箱内，用于感应所述油箱内氧气的浓度，并将其传递给所述自动控制器；所述第二电动调节阀的入口、第四电动调节阀的入口、第五电动调节阀的入口均通过管道和外部冲压空气相连；所述第五电动调节阀的出口、第一蒸发器的气体通道、电动三通调节阀的入口通过管道依次连接；所述电动三通调节阀的一个出口、第三电动调节阀、冷却器的冷侧通道、发生器气体通道的入口通过管道依次连接；所述发生器气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；所述电动三通调节阀的另一个出口通过管道和所述自动控制器的冷却气体入口连接；所述自动控制器的冷却气体出口通过管道连接至废气排放处；所述第四电动调节阀的出口通过管道和所述第一冷凝器气体通道的入口相连；所述第一冷凝器气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；所述第一冷凝器制冷剂通道的出口通过管道和所述第一膨胀阀的入口相连；所述第一膨胀阀的出口分别和所述第七电动调节阀的出口、第一蒸发器制冷剂通道的入口通过管道相连；所述第一蒸发器制冷剂通道的出口、吸收器、溶液泵、溶液换热器冷侧通道、发生器的混合溶液入口通过管道依次连接；所述发生器的制冷剂出口分别和所述第六电动调节阀的入口、第七电动调节阀的入口通过管道连接；所述第六电动调节阀的出口通过管道和所述第一冷凝器制冷剂通道的入口连接；所述发生器的吸收剂出口、溶液换热器的热侧通道、吸收器的回液口通过管道依次连接；所述自动控制器的电流输入端分别和所述第三氧浓度传感器、第二温度传感器、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器电气相连；所述自动控制器的电流输出端分别和所述风机、电加热器、低温等离子反应器、第一电动调节阀、第二电动调节阀、电动三通调节阀、第三电动调节阀、溶液泵、第五电动调节阀、第一膨胀阀、第七电动调节阀、第六电动调节阀、第四电动调节阀电气相连。本专利技术还公开了另一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，包含油箱、第一阻火器、风机、预热器、电加热器、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、低温等离子反应器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器、冷却器、水分离器、第二温度传感器、第一电动调节阀、单向止回阀、第二阻火器、第三氧浓度传感器、第二电动调节阀、第三电动调节阀、第四电动调节阀、第五电动调节阀、蓄热器、喷射器、第二冷凝器、循环泵、第二回热器、第二膨胀阀、第二蒸发器、增压器、电动三通调节阀和自动控制器；所述油箱包含气体出口和气体入口；所述电动三通调节阀包含两个出口和一个入口；所述自动控制器包含冷却气体入口、冷却气体出口、电流输入端和电流输出端；所述喷射器包含两个入口和一个出口；所述油箱的气体出口、第一阻火器、风机的入口通过管道依次连接；所述风机的出口分别和所述第二电动调节阀的出口、预热器冷侧通道的入口通过管道连接；所述预热器冷侧通道的出口、电加热、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、低温等离子体反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，其特征在于，包含油箱（1）、第一阻火器（2）、风机（3）、预热器（4）、电加热器（5）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、低温等离子反应器（9）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）、冷却器（12）、水分离器（13）、第二温度传感器（14）、第一电动调节阀（15）、单向止回阀（16）、第二阻火器（17）、第三氧浓度传感器（18）、第二电动调节阀（19）、第三电动调节阀（20）、第四电动调节阀（21）、第五电动调节阀（22）、第一蒸发器（23）、吸收器（24）、溶液泵（25）、溶液换热器（26）、发生器（27）、第六电动调节阀（28）、第一冷凝器（29）、第一膨胀阀（30）、第七电动调节阀（31）、电动三通调节阀（32）和自动控制器（33）；所述油箱（1）包含气体出口和气体入口；所述电动三通调节阀（32）包含两个出口和一个入口；所述自动控制器（33）包含冷却气体入口、冷却气体出口、电流输入端和电流输出端；所述发生器（27）包含气体通道和液体通道，其气体通道包含一个入口和一个出口，其液体通道包含混合溶液入口、制冷剂出口和吸收剂出口；所述油箱（1）的气体出口、第一阻火器（2）、风机（3）的入口通过管道依次连接；所述风机（3）的出口分别和所述第二电动调节阀（19）的出口、预热器（4）冷侧通道的入口通过管道连接；所述预热器（4）冷侧通道的出口、电加热（5）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、低温等离子体反应器（9）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）、预热器（4）的热侧通道、冷却器（12）的热侧通道、水分离器（13）、第二温度传感器（14）、第一电动调节阀（15）、单向止回阀（16）、第二阻火器（17）、油箱（1）的气体入口通过管道依次连接；所述第三氧浓度传感器（18）的探头伸入所述油箱（1）内，用于感应所述油箱（1）内氧气的浓度，并将其传递给所述自动控制器（33）；所述第二电动调节阀（19）的入口、第四电动调节阀（21）的入口、第五电动调节阀（22）的入口均通过管道和外部冲压空气相连；所述第五电动调节阀（22）的出口、第一蒸发器（23）的气体通道、电动三通调节阀（32）的入口通过管道依次连接；所述电动三通调节阀（32）的一个出口、第三电动调节阀（20）、冷却器（12）的冷侧通道、发生器（27）气体通道的入口通过管道依次连接；所述发生器（27）气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；所述电动三通调节阀（32）的另一个出口通过管道和所述自动控制器（33）的冷却气体入口连接；所述自动控制器（33）的冷却气体出口通过管道连接至废气排放处；所述第四电动调节阀（21）的出口通过管道和所述第一冷凝器（29）气体通道的入口相连；所述第一冷凝器（29）气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；所述第一冷凝器（29）制冷剂通道的出口通过管道和所述第一膨胀阀（30）的入口相连；所述第一膨胀阀（29）的出口分别和所述第七电动调节阀（31）的出口、第一蒸发器（23）制冷剂通道的入口通过管道相连；所述第一蒸发器（23）制冷剂通道的出口、吸收器（24）、溶液泵（25）、溶液换热器（26）冷侧通道、发生器（27）的混合溶液入口通过管道依次连接；所述发生器（27）的制冷剂出口分别和所述第六电动调节阀（28）的入口、第七电动调节阀（31）的入口通过管道连接；所述第六电动调节阀（28）的出口通过管道和所述第一冷凝器（29）制冷剂通道的入口连接；所述发生器（27）的吸收剂出口、溶液换热器（26）的热侧通道、吸收器（24）的回液口通过管道依次连接；所述自动控制器（29）的电流输入端分别和所述第三氧浓度传感器（18）、第二温度传感器（14）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）电气相连；所述自动控制器（29）的电流输出端分别和所述风机（3）、电加热器（5）、低温等离子反应器（9）、第一电动调节阀（15）、第二电动调节阀（19）、电动三通调节阀（32）、第三电动调节阀（20）、溶液泵（25）、第五电动调节阀（22）、第一膨胀阀（30）、第七电动调节阀（31）、第六电动调节阀（28）、第四电动调节阀（21）电气相连。...

【技术特征摘要】
1.一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，其特征在于，包含油箱（1）、第一阻火器（2）、风机（3）、预热器（4）、电加热器（5）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、低温等离子反应器（9）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）、冷却器（12）、水分离器（13）、第二温度传感器（14）、第一电动调节阀（15）、单向止回阀（16）、第二阻火器（17）、第三氧浓度传感器（18）、第二电动调节阀（19）、第三电动调节阀（20）、第四电动调节阀（21）、第五电动调节阀（22）、第一蒸发器（23）、吸收器（24）、溶液泵（25）、溶液换热器（26）、发生器（27）、第六电动调节阀（28）、第一冷凝器（29）、第一膨胀阀（30）、第七电动调节阀（31）、电动三通调节阀（32）和自动控制器（33）；所述油箱（1）包含气体出口和气体入口；所述电动三通调节阀（32）包含两个出口和一个入口；所述自动控制器（33）包含冷却气体入口、冷却气体出口、电流输入端和电流输出端；所述发生器（27）包含气体通道和液体通道，其气体通道包含一个入口和一个出口，其液体通道包含混合溶液入口、制冷剂出口和吸收剂出口；所述油箱（1）的气体出口、第一阻火器（2）、风机（3）的入口通过管道依次连接；所述风机（3）的出口分别和所述第二电动调节阀（19）的出口、预热器（4）冷侧通道的入口通过管道连接；所述预热器（4）冷侧通道的出口、电加热（5）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、低温等离子体反应器（9）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）、预热器（4）的热侧通道、冷却器（12）的热侧通道、水分离器（13）、第二温度传感器（14）、第一电动调节阀（15）、单向止回阀（16）、第二阻火器（17）、油箱（1）的气体入口通过管道依次连接；所述第三氧浓度传感器（18）的探头伸入所述油箱（1）内，用于感应所述油箱（1）内氧气的浓度，并将其传递给所述自动控制器（33）；所述第二电动调节阀（19）的入口、第四电动调节阀（21）的入口、第五电动调节阀（22）的入口均通过管道和外部冲压空气相连；所述第五电动调节阀（22）的出口、第一蒸发器（23）的气体通道、电动三通调节阀（32）的入口通过管道依次连接；所述电动三通调节阀（32）的一个出口、第三电动调节阀（20）、冷却器（12）的冷侧通道、发生器（27）气体通道的入口通过管道依次连接；所述发生器（27）气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；所述电动三通调节阀（32）的另一个出口通过管道和所述自动控制器（33）的冷却气体入口连接；所述自动控制器（33）的冷却气体出口通过管道连接至废气排放处；所述第四电动调节阀（21）的出口通过管道和所述第一冷凝器（29）气体通道的入口相连；所述第一冷凝器（29）气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；所述第一冷凝器（29）制冷剂通道的出口通过管道和所述第一膨胀阀（30）的入口相连；所述第一膨胀阀（29）的出口分别和所述第七电动调节阀（31）的出口、第一蒸发器（23）制冷剂通道的入口通过管道相连；所述第一蒸发器（23）制冷剂通道的出口、吸收器（24）、溶液泵（25）、溶液换热器（26）冷侧通道、发生器（27）的混合溶液入口通过管道依次连接；所述发生器（27）的制冷剂出口分别和所述第六电动调节阀（28）的入口、第七电动调节阀（31）的入口通过管道连接；所述第六电动调节阀（28）的出口通过管道和所述第一冷凝器（29）制冷剂通道的入口连接；所述发生器（27）的吸收剂出口、溶液换热器（26）的热侧通道、吸收器（24）的回液口通过管道依次连接；所述自动控制器（29）的电流输入端分别和所述第三氧浓度传感器（18）、第二温度传感器（14）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）电气相连；所述自动控制器（29）的电流输出端分别和所述风机（3）、电加热器（5）、低温等离子反应器（9）、第一电动调节阀（...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭孝天，冯诗愚，李超越，谢辉辉，刘卫华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32