本实用新型专利技术公开了一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置，将油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物通入光催化反应器进行光解催化反应，在紫外光照射的条件下，当碳氢化合物吸附于催化剂表面时，就会与自由电子或空穴结合，发生氧化还原反应，消耗氧气的同时产生CO2、H2O；干燥后的富氮气体通入油箱进行冲洗惰化。本实用新型专利技术具有效益高、能耗小、不会出现二次污染等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置
本技术属于航空系统
，涉及一种飞行器燃油箱惰化装置，特别涉及一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置。
技术介绍
现代飞机的安全问题一直以来受到社会的广泛关注，而燃油系统燃烧、爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。有数据表明，在越南战争中，美国空军受到地面火力攻击而损失数千架飞机，其中由于飞机油箱起火爆炸导致机毁人亡的比例就高达50%。机舱安全研究技术小组（cabinsafetyresearchtechnicalgroup,GSRTG）对1966年至2009年全世界3726起民机事故统计结果显示，共有370起事故与油箱燃烧爆炸有关。由此可见，必须采用有效的措施来防止飞行器油箱燃爆。飞机燃油箱上部空间充满可燃的油气混合物，其易燃、易爆特点严重威胁着飞机安全，必须采取有效措施以减少其燃、爆发生的概率，并降低其危害程度。在油箱保护系统中，降低油箱上部气相空间氧气浓度可防止油箱起火爆炸，保证乘客和飞机安全。降低燃油箱氧气浓度可采用惰性气体如氮气和二氧化碳等气体进行油箱惰化，使其氧含量降低至可燃极限以下。常见的飞行器油箱氧浓度控制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）是最经济、实用的飞机油箱燃爆抑制技术。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。国内外一些公司和研究机构还在进行采用催化燃烧方法来消耗油箱气相空间的氧气和可燃蒸汽从而降低油箱可燃风险的方法，称之为“绿色惰化技术”（GreenOn-BoardInertGasGenerationSystem，GOBIGGS）。这种新型惰化技术具有几个重要优势：基本无需预热，启动速度快，加之氧气在反应器中被消耗，惰化效率高、时间短；不向外排出燃油蒸汽，绿色环保。但这种方法的不足之处是，催化燃烧反应条件非常苛刻，需高温、高空和高水蒸气分压，因此催化剂必须具备较高的活性、高热稳定性和较高的水热稳定性，以及一定的抗中毒能力。近年来，光催化氧化法因其效益高、能耗小、不会出现二次污染等优点，在处理挥发性废气方面逐渐成熟。光催化净化的工作原理是利用半导体光催化剂(TiO2)在一定波长的光线(紫外光)照射下受激产生高能电荷—电子—空穴，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使其周围的氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化—还原作用，将吸附在催化剂表面的碳氢化合物还原成无害物CO2、H2O等，干燥后可得到富氮气体，用于燃油箱惰化。
技术实现思路
本技术针对现有技术中存在的中空纤维膜制氮效率低、价格昂贵、污染环境等缺点，提供了一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置。即将油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物通入到光催化反应器中，在紫外光照射的条件下，当碳氢化合物吸附于催化剂表面时，就会与自由电子或空穴结合，发生氧化还原反应，消耗氧气的同时产生CO2、H2O。反应后气体干燥后，富含氮气和CO2的气体流入油箱进行惰化，达到燃油箱防火防爆的目的。本技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置，包含油箱、第一阻火器、第一风机、第一干燥器、光催化反应器、第二风机、冷却器、第二干燥器、温度传感器、第一电动调节阀、止回阀、第二阻火器、氧浓度传感器、第三风机、第二电动调节阀、第三电动调节阀和自动控制器；所述邮箱包含气体入口和气体出口；所述自动控制器包含电流输入端和电流输出端；所述油箱的气体出口、第一阻火器、第一风机的入口依次管道相连；所述第一风机的出口分别和所述第二电动调节阀的出口、第一干燥器的入口管道相连；所述第一干燥器的出口、光催化反应器、第二风机、冷却器热侧通道、第二干燥器、温度传感器、第一电动调节阀、止回阀、第二阻火器、油箱的气体入口依次管道相连；其中，所述光催化反应器用于消耗经过其的气体中的氧气来分解碳氢化合物产生CO2和H2O，获得富氮气体；所述第三风机的出口分别和所述第二电动调节阀的入口、第三电动调节阀的入口管道相连；所述第三电动调节阀的出口和所述冷却器冷侧通道的入口管道相连；所述冷却器冷侧通道的出口用于将其内气体排至机外；所述氧浓度传感器的探头伸入所述油箱内，用于测量所述邮箱上方气体的氧浓度；所述自动控制器的电流输入端分别和所述温度传感器、氧浓度传感器电气相连，电流输出端分别和所述第一风机、光催化反应器、第二风机、第一电动调节阀、第三风机、第二电动调节阀、第三电动调节阀电气相连。作为本技术一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置进一步的优化方案，所述光催化反应器包含壳体、催化剂膜、光源和第四风机；所述光源固定在所述壳体内，用于发出紫外光线；所述催化剂膜沿所述壳体的内壁环绕设置，将所述光源包含在其内；所述催化剂膜上均匀设有用于催化碳氢化合物分解的催化剂；所述第四风机放置在所述壳体的内壁上，用于扰流，使得碳氢化合物分解更充分。作为本技术一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置进一步的优化方案，所述催化剂膜上还设有光活性化合物，所述光活性化合物通过物理吸附或化学吸附于所述催化剂膜表面，用于降低催化剂的禁带宽度、使之对光的吸收向长波方向移动，从而扩大激发波长范围，提高光催化反应的效率。作为本技术一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置进一步的优化方案，所述催化剂膜上还设有纳米级活性材料，用于是催化剂在紫外光线的作用下产生更为强烈的催化降解功能。本技术的有益效果如下：本技术一种基于光催化氧化法惰化飞行器燃油箱，即将油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物通入光催化反应器进行光解催化反应，将燃油蒸气分解为二氧化碳和水并消耗氧气；干燥后的富氮气体通入油箱进行冲洗惰化；系统具有效益高、能耗小、不会出现二次污染等优点。附图说明图1为本技术一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置的结构示意图；图2为本技术中光催化反应器的结构示意图。图中，1-油箱，2-第一阻火器，3-第一风机，4-第一干燥器，5-光催化反应器，6-第二风机，7-冷却器，8-第二干燥器，9-温度传感器，10-第一电动调节阀，11-止回阀，12-第二阻火器，13-氧浓度传感器，14-第三风机，15-第二电动调节阀，16-第三电动调节阀，17-自动控制器，18-壳体，19-催化剂膜，20-光源，21-第四风机。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步描述。以下所述仅为本技术一部分实施例，非全部实施例。基于本技术实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本技术公开了一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置，其特征在于，包含油箱1、第一阻火器2、第一风机3、第一干燥器4、光催化反应器5、第二风机6、冷却器7、第二干燥器8、温度传感器9、第一电动调节阀10、止回阀11、第二阻火器12、氧浓度传感器13、第三风机1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置，其特征在于，包含油箱（1）、第一阻火器（2）、第一风机（3）、第一干燥器（4）、光催化反应器（5）、第二风机（6）、冷却器（7）、第二干燥器（8）、温度传感器（9）、第一电动调节阀（10）、止回阀（11）、第二阻火器（12）、氧浓度传感器（13）、第三风机（14）、第二电动调节阀（15）、第三电动调节阀（16）和自动控制器（17）；所述油箱（1）包含气体入口和气体出口；所述自动控制器（17）包含电流输入端和电流输出端；所述油箱（1）的气体出口、第一阻火器（2）、第一风机（3）的入口依次管道相连；所述第一风机（3）的出口分别和所述第二电动调节阀（15）的出口、第一干燥器（4）的入口管道相连；所述第一干燥器（4）的出口、光催化反应器（5）、第二风机（6）、冷却器（7）热侧通道、第二干燥器（8）、温度传感器（9）、第一电动调节阀（10）、止回阀（11）、第二阻火器（12）、油箱（1）的气体入口依次管道相连；其中，所述光催化反应器（5）用于消耗经过其的气体中的氧气来分解碳氢化合物产生CO2和H2O，获得富氮气体；所述第三风机（14）的出口分别和所述第二电动调节阀（15）的入口、第三电动调节阀（16）的入口管道相连；所述第三电动调节阀（16）的出口和所述冷却器（7）冷侧通道的入口管道相连；所述冷却器（7）冷侧通道的出口用于将其内气体排至机外；所述氧浓度传感器（13）的探头伸入所述油箱（1）内，用于测量所述油箱上方气体的氧浓度；所述自动控制器（17）的电流输入端分别和所述温度传感器（9）、氧浓度传感器（13）电气相连，电流输出端分别和所述第一风机（3）、光催化反应器（5）、第二风机（6）、第一电动调节阀（10）、第三风机（14）、第二电动调节阀（15）、第三电动调节阀（16）电气相连。...
【技术特征摘要】
1.一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置，其特征在于，包含油箱（1）、第一阻火器（2）、第一风机（3）、第一干燥器（4）、光催化反应器（5）、第二风机（6）、冷却器（7）、第二干燥器（8）、温度传感器（9）、第一电动调节阀（10）、止回阀（11）、第二阻火器（12）、氧浓度传感器（13）、第三风机（14）、第二电动调节阀（15）、第三电动调节阀（16）和自动控制器（17）；所述油箱（1）包含气体入口和气体出口；所述自动控制器（17）包含电流输入端和电流输出端；所述油箱（1）的气体出口、第一阻火器（2）、第一风机（3）的入口依次管道相连；所述第一风机（3）的出口分别和所述第二电动调节阀（15）的出口、第一干燥器（4）的入口管道相连；所述第一干燥器（4）的出口、光催化反应器（5）、第二风机（6）、冷却器（7）热侧通道、第二干燥器（8）、温度传感器（9）、第一电动调节阀（10）、止回阀（11）、第二阻火器（12）、油箱（1）的气体入口依次管道相连；其中，所述光催化反应器（5）用于消耗经过其的气体中的氧气来分解碳氢化合物产生CO2和H2O，获得富氮气体；所述第三风机（14）的出口分别和所述第二电动调节阀（15）的入口、第三电动调节阀（16）的入口管道相连；所述第三电动调节阀（16）的出口和所述冷却器（7）冷侧通道的入口管道相连；所述冷却器（7）冷侧通道的出口用于将其内气体排至机外；所述氧浓度传感器（13）的探头...
【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：新型
国别省市：江苏,32
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