一体化的液氢输送管道气液分离装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种一体化的液氢输送管道气液分离装置

【技术实现步骤摘要】
一体化的液氢输送管道气液分离装置


[0001]本专利技术涉及一种气液分离装置，具体是一种一体化的液氢输送管道气液分离装置
。

技术介绍

[0002]液氢易气化，且体胀率极高，因而在存储和输运时要保证液氢低温条件，并设计安全排气部件
。
液氢在管道中流动时，当温度或压力发生变化，液氢极易气化，使管路过压，压力增加会使管路震动
、
阻塞，甚至爆炸，对管道系统的可靠性和安全性造成损害
。
气液分离器一般是把气液两相流分离成液相和气相的设备，为保证管路安全，在液氢输送管道某些位置，需要安装气液分离器，以排出液氢流动过程产生的气体，对保证管路体系安全运行具有重要作用
。
[0003]气液分离主要为重力分离和旋流分离两种方法
。
重力分离是利用气体和液体之间不同的密度受到的重力差进行分离，需要的停置时间比较长，一般占地面积大
、
笨重
、
前期投资和后期维护成本比较高，一般不用于管道气液分离；旋流分离是通过气液混合物发生旋流流动时产生不同的离心力进行的气液分离，样式多种；但由于氢容易产生氢脆现象，对发生旋流的部件影响比较大，故此方面专用氢气液分离的方法较少
。
[0004]现有氢的气液分离多通过分离箱
、
分离罐进行实现，其内部通过重力分离或旋流分离实现，装置比较大，安装在管路形成单独一块设备，后期需进行检测维修
。
对于管路小装置
、
不需维修就能实现气液分离的技术较少
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一体化的液氢输送管道气液分离装置
。
[0006]本专利技术包括进口管道
、
分离器管道
、
出液管道和出气管道；进口管道经分离器管道后分为两路，一路为出液管道，另一路为出气管道；其中出液管道与进口管道同轴，出气管道与出液管道垂直；
[0007]所述的分离器管道采用文丘里结构，在该分离器管道中出现空化现象，强化液氢的气液分离效果
。
[0008]本专利技术的有益效果：本专利技术的文丘里结构分离器
、
亲液涂层和亲气涂层能有效实现液氢两相流的气体和液体分离，气液分离器无运动部件
、
无需维修
。
附图说明
[0009]本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
本说明书包括以下附图：
[0010]图1是本专利技术气液分离装置的立体结构示意图；
[0011]图2是各模型液氢空化数值模拟中间轴线压力图
。
收缩段分别为
0.56D、0.60D、0.68D
和
0.76D
的空化数值模拟中间轴线压力图，压降的快慢影响液氢的空化效果；
[0012]图3是各模型氢气冷凝数值模拟中间轴线压力图
。
收缩段分别为
0.56D、0.60D、0.68D
和
0.76D
的冷凝数值模拟中间轴线压力图，压降的快慢影响氢气的冷凝效果；
[0013]图4是本专利技术气液分离装置的分离器管道参数示意图；
[0014]图5是本专利技术气液分离装置的剖视结构示意图；
[0015]图6是本专利技术分离器管道上半剖面局部图；
[0016]图7是本专利技术分离器管道下半剖面局部图；
[0017]图中标记为：
[0018]1、
进口管道；
2、
收缩段；
3、
喉管；
4、
扩散段；
5、
出气管道；
6、
出液管道；
7、
亲液涂层；
8、
亲气涂层；
9、
绝热层；
10、
防腐漆
。
具体实施方式
[0019]为了技术人员更好理解本专利技术，结合附图，对本专利技术的具体实施方式进一步说明
。
[0020]本专利技术装置包括进口管道
、
分离器管道
、
出液管道和出气管道
。
整个装置水平安装在工业生产管道
。
[0021]所述进口管道与液氢气液两相流入口管道紧密连接，所述出液管道与液氢出口管道紧密连接，所述出气管道与氢气及其它废气出口管道紧密连接，竖直朝上流出
。
[0022]所述分离器管道连接在进口管道
、
出液管道和出气管道之间，即一进两出的形式
。
[0023]在一种可能的实施过程中，所述分离器管道为文丘里结构，其包括收缩段
、
喉部和扩散段
。
所述分离器管道出现空化现象，使液氢气液分化的效果更好
。
[0024]在一种可能的实施过程中，所述收缩段，截面积变小，其流速与过流截面成反比，而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低，当压力降低到液体的饱和蒸汽压，会发生气化现象，产生氢气
。
[0025]在一种可能的实施过程中，所述喉部，截面积最小，流体流速最快，压力最低，最容易出现气化现象；喉部出口流道开始扩大，在此处流道由渐缩变为渐扩，因而流体由增速开始变为减速；由于流动惯性，喉部附近上下壁面处容易形成两个流动漩涡，漩涡中心压力低，使液氢易在中心处气化
。
[0026]在一种可能的实施过程中，所述扩散段，截面变大，气液两相流平均流速降低，平均压力增加，液体饱和温度升高，不容易气化
。
扩散段的设计，增加了压力，使液氢有一定过冷度，以保证液氢在后段管道中流动不容易气化
。
[0027]在一优选例中，所述液氢气液分离装置整体采用奥氏体不锈钢材料，有效避免液氢氢脆现象发生，增加分离器耐用性
。
[0028]在一优选例中，所述液氢分离装置管道外表面涂有防腐漆，有效避免水蒸气渗透钢材，导致裂纹，保护管道完整性
。
[0029]在一优选例中，所述液氢气液分离装置管道包含绝热层，绝热层共5层，每层
2mm
，每层由
0.05mm
厚铝箔和
0.20mm
厚无碱玻璃纤维布交叉重叠组成，分离器管道非长距离输送低温液氢，只是短时间使用，故绝热层可不用很多，此绝热层可以保持管道低温
。
[0030]在一优选例中，为增加流体附壁效应，减小流动分离，所述气液分离器涂有亲气涂层和亲液涂层
。
管道水平放置时，进口管道
、
分离器管道内壁上半表面和出气管道涂亲气涂层；进口管道
、
分离器管道内壁下半表面和出液管道内壁凃亲液涂层，且位置不可颠倒
。
疏
亲气层和亲液层使液体更贴近管道下方流动，气体更亲近管道上方流动，更有利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一体化的液氢输送管道气液分离装置，其特征在于：包括进口管道
、
分离器管道
、
出液管道和出气管道；进口管道经分离器管道后分为两路，一路为出液管道，另一路为出气管道；其中出液管道与进口管道同轴，出气管道与出液管道垂直；所述的分离器管道采用文丘里结构，在该分离器管道中出现空化现象，强化液氢的气液分离效果
。2.
根据权利要求1所述的一体化的液氢输送管道气液分离装置，其特征在于：在所述进口管道
、
分离器管道内壁上半表面和出气管道内壁涂有亲气涂层；在所述进口管道
、
分离器管道内壁下半表面和出液管道内壁凃有亲液涂层
。3.
根据权利要求2所述的一体化的液氢输送管道气液分离装置，其特征在于：所述的亲液涂层由粒径小于
80
μ
m
的吸水性树脂
、
固化剂和稀料组成，涂层厚度为
0.2mm。4.
根据权利要求2所述的一体化的液氢输送管道气液分离装置，其特征在于：所述的亲气涂层通过溶胶
‑
凝胶法将颗粒尺寸为
80
‑
100nm
的二氧化硅溶胶涂覆，再用蜡烛火焰附着一层碳，经过化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐聪，尹招琴，包福兵，凃程旭，许好好，李想，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：