一种可抑制超临界转变的高压液氢输送系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可抑制超临界转变的高压液氢输送系统及其方法。该系统利用液氢自身的仲正氢转化现象来延缓高温高压下的超临界转变现象，仲正氢催化转化器安装于液氢储罐内部，对超临界转变的抑制自发进行，无需使用额外的低温介质或设备。同时，本发明专利技术中的液氢储罐还可以减少液氢的汽化量，有效降低液氢发动机测试准备阶段的液氢损耗量。本发明专利技术整体系统简单、过程可控，能够保证液氢储罐输出的均为常规液氢，提高后续液氢发动机等设备测试的可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种可抑制超临界转变的高压液氢输送系统及其方法


[0001]本专利技术涉及氢能
，特指一种可抑制超临界转变的高压液氢输送系统及其方法。

技术介绍

[0002]液氢作为发动机燃料时具有零碳排放等多种优势，可广泛应用于航天、航海和航空载具。在以液氢为燃料的发动机测试过程中，需要将地面液氢储罐中的液氢在较短时间内输送至发动机测试端。而实际工程中，往往通过增压输送的方式将液氢储罐中的液氢输入至发动机测试端。在增压输送方式中，液氢预先被加注在液氢储罐中，然后向液氢储罐的顶空中注入高压氢气，从而增大管内压力，将液氢储罐中存储的液氢从出口压出，进入发动机测试端。但这种做法在实际应用中发现从液氢储罐中输出的液氢中存在大量的超临界氢，而超临界氢密度小于液氢，所以若输送至发动机测试端为超临界氢，则会导致氢燃料的供给量下降，影响正常的发动机测试。所以，在发动机测试时间段内防止向其输送超临界氢至关重要。但受限于液氢实验的特殊性和安全性，目前暂未发现抑制液氢增压输送过程超临界转变的相关技术。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种可抑制超临界转变的高压液氢输送系统，通过利用液氢自身的仲正转化吸热现象降低液氢储罐中液氢的超临界转变速度，保证液氢储罐在规定时间内均可输出常规液氢。
[0004]本专利技术拟用如下技术方案实现本专利技术的目的：
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种可抑制超临界转变的高压液氢输送系统，其包括增压氢气管路、液氢加注管路和液氢储罐；
[0006]所述增压氢气管路的入口端连接高压氢气源，出口端接入液氢储罐的顶空，增压氢气管路上设有氢气阀；
[0007]所述液氢加注管路的入口端连接液氢储罐的底部出口，出口端连接外部需要供给液氢的设备，液氢加注管路上设有液氢阀；
[0008]所述液氢储罐中安装有固定架，固定架上安装有若干用于将仲氢转化为正氢的仲正氢转化催化器，且仲正氢转化催化器位于液氢储罐中加注液氢后形成的初始液面以下。
[0009]作为上述第一方面的优选，所述高压氢气源采用由压缩机提供的高压氢气或高压氢气瓶组。
[0010]作为上述第一方面的优选，每个仲正氢转化催化器的形状均呈竖向布置的长条形结构，其表面涂敷有仲正氢转化催化剂，长条形结构整体从接近所述初始液面的位置向下延伸，在所述初始液面以下的一段深度范围内形成仲正氢转化催化区域。
[0011]作为上述第一方面的优选，每个仲正氢转化催化器均采用多孔介质作为仲正氢转化催化剂的附着载体。
[0012]作为上述第一方面的优选，所述固定架采用导热的金属固定架；固定架与固定架上安装的仲正氢转化催化器构成换热接触，且整体位于所述初始液面以下。
[0013]作为上述第一方面的优选，所述固定架上安装的各个仲正氢转化催化器在液氢储罐的内腔平面上均匀布置。
[0014]作为上述第一方面的优选，所述增压氢气管路上设有氢气流量计、氢气温度传感器和氢气压力传感器。
[0015]作为上述第一方面的优选，所述液氢加注管路上设有液氢流量计、液氢压力传感器和液氢温度传感器。
[0016]作为上述第一方面的优选，所述外部需要供给液氢的设备为液氢发动机。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种利用如上述第一方面任一方案所述系统的液氢发动机测试所需高压液氢输送方法，其具体如下：
[0018]首先，将液氢加注至液氢储罐内并保证加注完毕后的初始液面淹没所述固定架上安装的各仲正氢转化催化器顶部，液氢储罐的内腔以液氢液面为界分为液氢储罐液相区和液氢储罐气相区；
[0019]然后，开启氢气阀，将高压氢气源中的氢气通过增压氢气管路注入所述液氢储罐中对液氢储罐气相区进行升压；开启液氢阀并调节阀门开度，使液氢储罐液相区8底部的液氢在液氢储罐气相区压力下通过液氢加注管路中以目标流量注入液氢发动机中；
[0020]且在液氢储罐内的液氢液面下降过程中，液氢储罐液相区中临近两相交界面处的液氢吸收增压氢气管路中注入的增压氢气热量后升温，此部分升温的液氢在仲正氢转化催化器的催化作用下发生吸热的仲正转化而降温，从而通过抑制两相交界面处液氢的升温速率来抑制液氢的超临界转变，保证后续液氢发动机的正常测试。
[0021]本专利技术相比现有技术突出且有益的技术效果是：利用液氢自身的仲正氢转化现象来延缓高温高压下的超临界转变现象，整体系统简单、过程可控；仲正氢催化转化器安装于液氢储罐内部，对超临界转变的抑制自发进行，无需使用额外的低温介质或设备；同时，本专利技术中的液氢储罐还可以减少液氢的汽化量，有效降低液氢发动机测试准备阶段的液氢损耗量。
[0022]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果做进一步说明，以充分的了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0023]图1是本专利技术一种可抑制超临界转变的高压液氢输送系统的结构示意图。
[0024]图中：增压氢气管路1、高压氢气源2、氢气阀3、氢气流量计4、氢气温度传感器5、氢气压力传感器6、液氢储罐7、液氢储罐液相区8、液氢储罐气相区9、固定架10、仲正氢转化催化器11、液氢加注管路12、液氢流量计13、液氢压力传感器14、液氢温度传感器15、液氢阀16。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发
明。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0026]在本专利技术的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0028]如图1所示，在本专利技术的一个较佳实施例中，提供了一种可抑制超临界转变的高压液氢输送系统，其组成元件包括增压氢气管路1、高压氢气源2、氢气阀3、氢气流量计4、氢气温度传感器5、氢气压力传感器6、液氢储罐7、液氢储罐液相区8、液氢储罐气相区9、固定架10、仲正氢转化催化器11、液氢加注管路12、液氢流量计13、液氢压力传感器14、液氢温度传感器15和液氢阀16。该高压液氢输送系统用于将液氢储罐中的液氢加注至液氢发动机测试端，液氢发动机中的具体测试端形式可根据实际测试需要选定，对此不作限定。
[0029]增压氢气管路1主要用于向液氢储罐中输送增压氢气，其入口端连接高压氢气源2，出口端接入液氢储罐7的顶空，增压氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可抑制超临界转变的高压液氢输送系统，其特征在于，包括增压氢气管路(1)、液氢加注管路(12)和液氢储罐(7)；所述增压氢气管路(1)的入口端连接高压氢气源(2)，出口端接入液氢储罐(7)的顶空，增压氢气管路(1)上设有氢气阀(3)；所述液氢加注管路(12)的入口端连接液氢储罐(7)的底部出口，出口端连接外部需要供给液氢的设备，液氢加注管路(12)上设有液氢阀(16)；所述液氢储罐(7)中安装有固定架(10)，固定架(10)上安装有若干用于将仲氢转化为正氢的仲正氢转化催化器(11)，且仲正氢转化催化器(11)位于液氢储罐(7)中加注液氢后形成的初始液面以下。2.如权利要求1所述的可抑制超临界转变的高压液氢输送系统，其特征在于，所述高压氢气源(2)采用由压缩机提供的高压氢气或高压氢气瓶组。3.如权利要求1所述的可抑制超临界转变的高压液氢输送系统，其特征在于，每个仲正氢转化催化器(11)的形状均呈竖向布置的长条形结构，其表面涂敷有仲正氢转化催化剂，长条形结构整体从接近所述初始液面的位置向下延伸，在所述初始液面以下的一段深度范围内形成仲正氢转化催化区域。4.如权利要求1所述的可抑制超临界转变的高压液氢输送系统，其特征在于，每个仲正氢转化催化器(11)均采用多孔介质作为仲正氢转化催化剂的附着载体。5.如权利要求1所述的可抑制超临界转变的高压液氢输送系统，其特征在于，所述固定架(10)采用导热的金属固定架；固定架(10)与固定架(10)上安装的仲正氢转化催化器(11)构成换热接触，且整体位于所述初始液面以下。6.如权利要求1所述的可抑制超临界转变的高压液氢输送系统，其特征在于，所述固定架(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春伟，王成刚，马军强，陈静，李玮，李山峰，赵康，王遥，苏谦，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：