本发明专利技术属于超高速风洞试验技术领域，具体涉及一种具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐及其用法。该高压液氧储罐的包括竖直放置的液氧储罐内容器，液氧储罐内容器的中段为圆筒，上下两端焊接连接拱形封头，圆筒上套装液氮夹套；液氧储罐内容器上还连接有配套的阀门、仪表；液氧储罐内容器和液氮夹套的外部整体包裹阿乐斯保温层进行绝热保温。液氮夹套的对角上下侧分别设置液氮夹套出口和液氮夹套进口，预冷时，液氮从下侧进口流入、上侧出口流出，预冷过程不影响液氧储罐内容器中的液氧纯度。该使用方法能够满足高超声速高温风洞液氧供应需求，在风洞试验时，短时间内稳定、安全地存储和供应高压液氧，确保了试验安全。确保了试验安全。确保了试验安全。
【技术实现步骤摘要】
具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐及其用法
[0001]本专利技术属于超高速风洞试验
，具体涉及一种具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐及其用法。
技术介绍
[0002]液氧储罐是液态氧气的存储设备，属于低温储罐的一种，用于液氧生产、储存和运输等领域，液氧储罐在市场上常用的尺寸有：5m3、10m3、15m3、20m3、30m3、50m3、100m3等，具有寿命长、结构紧凑、占地面积少、集中控制、操作方便等特点，广泛应用于工业、农业、国防和科学研究等国民经济活动的各行业。
[0003]常规低温液氧储罐为双层固定真空粉末绝热储罐，内胆材质为不锈钢，外胆材质为Q235B或者16MnR，表面防腐涂层采用喷砂除锈、吹扫、喷涂等工艺，同时采用双组分快速固化液体涂料，具有很好的绝热保温效果。
[0004]目前，采用真空夹层方式进行液氧储罐的绝热保温，存放压力较低。但是，风洞试验用高压液氧储罐具有压力需求高、存放介质时间短、绝热保温要求低的特点，常规液氧储罐存在以下不适用风洞试验的问题：a.试验压力高；常规液氧储罐最高工作压力2.2MPa，风洞试验用高压液氧储罐，在试验时需要利用高压氮气对高压液氧储罐内的液氧增压，最高工作压力达到30MPa，受液氧增压限制，风洞试验用高压液氧储罐对压力的需求更高。
[0005]b.需要进行高压液氧储罐预冷；为了达到液氧存储的温度条件，存储前会对液氧储罐进行预冷，用于预冷的液氧通常直接排向大气。对于风洞试验用高压液氧储罐，如果预冷的液氧直接排向大气，氧气在高空中来不及扩散，会造成局部氧气浓度过高，一旦遇到明火，就存在发生火灾和爆炸的危险，对工作人员造成严重的安全威胁。
[0006]c.储存时间短；相比于常规液氧储罐，用于高超声速高温风洞的高压液氧储罐存放介质时间相对较短，绝热保温要求相对较低，采用真空夹层进行绝热成本较高，经济性较差。
[0007]当前，亟需发展一种具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐及其用法。
技术实现思路
[0008]本专利技术所要解决的一个技术问题是提供一种具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐，本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供一种具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐的使用方法。
[0009]本专利技术的具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐，其特点是，所述的高温风洞高压液氧储罐包括竖直放置的液氧储罐内容器，液氧储罐内容器的中段为圆筒，液氮夹套上设置有液氮夹套补偿器；液氧储罐内容器的上下两端分别焊接连接拱形封头；
液氧储罐内容器上端的拱形封头连接导波雷达液位计接口、氮气挤压口、安全阀组合件和气相取压管；导波雷达液位计接口连接导波雷达液位计；氮气挤压口连接三通的第一个端口，三通的第二个端口连接氮气增压阀门，三通的第三个端口连接氮气泄压阀门；安全阀组合件包括压力表和安全阀；液氧储罐内容器下端的拱形封头底部连接液氧供给口和液相取压管；连接液氧供给口的管路上设置有贴片式温度传感器；液氧储罐内容器上端的气相取压管和液氧储罐内容器下端的液相取压管分别接入对应的差压式液位计接口，差压式液位计接口连接差压式液位计；导波雷达液位计和差压式液位计测量液氧储罐内容器的液氧液位；液氮夹套的上段设置液氮夹套出口，液氮夹套出口通过管道连接液氮夹套出口低温截止阀；液氮夹套的下段设置有位于液氮夹套出口对角的液氮夹套进口，液氮夹套进口通过管道连接液氮夹套进口低温截止阀；液氧储罐内容器和液氮夹套组合体的外部整体包裹阿乐斯保温层；导波雷达液位计接口、氮气挤压口和差压式液位计接口伸出阿乐斯保温层，液氮夹套出口低温截止阀、安全阀组合件的阀门、液氮夹套进口低温截止阀伸出阿乐斯保温层。
[0010]进一步地，所述的液氧储罐内容器和液氮夹套的材质为S30408不锈钢。
[0011]进一步地，所述的液氮夹套补偿器为波纹管结构的管道，通过焊接方式固定在液氮夹套的中段，在高温风洞高压液氧储罐使用过程中，沿竖直方向上下伸缩，用于补偿液氮夹套的长度拉伸变形，减小应力。
[0012]本专利技术的具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐的使用方法，包括以下步骤：S10.试验前，吹扫液氧储罐内容器和液氮夹套；试验前，同步吹扫液氧储罐内容器和液氮夹套；氮气从氮气挤压口通入，从液氧供给口排出，吹扫液氧储罐内容器；氮气从液氮夹套进口通入，从液氮夹套出口排出，吹扫液氮夹套；吹扫结束后，液氧储罐内容器和液氮夹套内无杂质、无残液；S20.预冷液氧储罐内容器；通过液氮夹套预冷液氧储罐内容器；打开液氮夹套进口低温截止阀和液氮夹套出口低温截止阀，液氮从液氮夹套进口通入，对液氧储罐内容器进行预冷，再从液氮夹套出口排出氮气至大气放空；预冷过程中，贴片式温度传感器实时监测液氧储罐内容器的温度，当液氧储罐内容器预冷至
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100℃以后，关闭液氮夹套进口低温截止阀；为了防止液氮夹套内的液氮持续汽化超压，液氮夹套出口低温截止阀保持打开状态，持续进行放空；S30.加注液氧储罐内容器；液氧从液氧供给口通入液氧储罐内容器，气化后的氧气通过氮气挤压口的泄压阀门排放至大气；对液氧储罐内容器持续不断地加注液氧，液氧储罐内容器的温度持续降低至液氧沸点，液氧储罐内容器开始积液，液氧液位逐渐增高，导波雷达液位计接口的导波雷达液位计和差压式液位计接口的差压式液位计实时监测液氧液位高度；当液氧液位高度满足试验条件时，停止加注液氧；S40.增压液氧储罐内容器，开展试验；试验前，打开氮气挤压口连接的增压阀门，采用高压氮气，对液氧储罐内容器内的
液氧进行增压，直至安全阀组合件的压力表显示达到预先设置的试验压力；继续进行增压，当液氧储罐内容器压力超过预先设置的试验压力，安全阀组合件的安全阀自动打开，排放液氧储罐内容器内的高压氮气和氧气的混合介质，直至液氧储罐内容器的压力动态稳定在预先设置的试验压力；开展试验；S50.试验后，放空液氧储罐内容器；试验完成后，关闭增压阀门，通过泄压阀门释放液氧储罐内容器内的高压氮气和氧气的混合介质，当液氧储罐内容器压力低于1.0MPa时，将液氧储罐内容器内残留的液氧从液氧供给口排入液氧泄放罐进行放空；S60.试验后，吹扫液氧储罐内容器和液氮夹套；试验后，重复步骤S10，吹扫液氧储罐内容器和液氮夹套，吹扫结束后，关闭所有阀门，工作完成。
[0013]本专利技术的具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐及其用法利用液氮进行预冷，在液氧储罐内容器上套装液氮夹套，预冷时液氮在液氮夹套中流动，不需要流入液氧储罐内容器，不影响液氧储罐内容器中的液氧纯度。
[0014]具体而言，本专利技术的具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐及其用法在液氮夹套对角上下侧分别设置液氮夹套出口和液氮夹套进口，预冷时，液氮从液氧储罐内容器的下侧进口流入、上侧出口流出。氮气挤压接口用于液氧储罐内容器中的高压氮气的增压与泄压，以及试验后排放高压氮气和氧气的混合介质。液氮夹套补偿器用于适应液氧储罐内容器温度变化而产生的液氮夹套尺寸变化，减小应力。安全阀组合件控制液氧储罐内容器压力不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐，其特征在于，所述的高温风洞高压液氧储罐包括竖直放置的液氧储罐内容器（4），液氧储罐内容器（4）的中段为圆筒，液氮夹套（5）上设置有液氮夹套补偿器（12）；液氧储罐内容器（4）的上下两端分别焊接连接拱形封头；液氧储罐内容器（4）上端的拱形封头连接导波雷达液位计接口（8）、氮气挤压口（9）、安全阀组合件（10）和气相取压管（11）；导波雷达液位计接口（8）连接导波雷达液位计；氮气挤压口（9）连接三通的第一个端口，三通的第二个端口连接氮气增压阀门，三通的第三个端口连接氮气泄压阀门；安全阀组合件（10）包括压力表和安全阀；液氧储罐内容器（4）下端的拱形封头底部连接液氧供给口（1）和液相取压管（15）；连接液氧供给口（1）的管路上设置有贴片式温度传感器（2）；液氧储罐内容器（4）上端的气相取压管（11）和液氧储罐内容器（4）下端的液相取压管（15）分别接入对应的差压式液位计接口（16），差压式液位计接口（16）连接差压式液位计；导波雷达液位计和差压式液位计测量液氧储罐内容器（4）的液氧液位；液氮夹套（5）的上段设置液氮夹套出口（6），液氮夹套出口（6）通过管道连接液氮夹套出口低温截止阀（7）；液氮夹套（5）的下段设置有位于液氮夹套出口（6）对角的液氮夹套进口（14），液氮夹套进口（14）通过管道连接液氮夹套进口低温截止阀（13）；液氧储罐内容器（4）和液氮夹套（5）组合体的外部整体包裹阿乐斯保温层（3）；导波雷达液位计接口（8）、氮气挤压口（9）和差压式液位计接口（16）伸出阿乐斯保温层（3），液氮夹套出口低温截止阀（7）、安全阀组合件（10）的阀门、液氮夹套进口低温截止阀（13）伸出阿乐斯保温层（3）。2.根据权利要求1所述的具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐，其特征在于，所述的液氧储罐内容器（4）和液氮夹套（5）的材质为S30408不锈钢。3.根据权利要求1所述的具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐，其特征在于，所述的液氮夹套补偿器（12）为波纹管结构的管道，通过焊接方式固定在液氮夹套（5）的中段，在高温风洞高压液氧储罐使用过程中，沿竖直方向上下伸缩，用于补偿液氮夹套（5）的长度拉伸变形，减小应力。4.根据权利要求1~3中的任意一种所述的具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：S10.试验前，吹扫液氧储罐内容器（4）和液氮夹套（5）；试验前，同步吹...
【专利技术属性】
技术研发人员：张学兵，周鑫，朱超，曾令国，魏强儒，吕德润，陆林，陈德江，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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