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用于氢气同质非平衡凝结液化的实验设备和验证方法技术

技术编号:42499233 阅读:23 留言:0更新日期:2024-08-22 14:11
本发明专利技术公开了用于氢气同质非平衡凝结液化的实验设备和验证方法,解决了现有技术无法探究氢气的膨胀参数及氢气超声速液化膨胀机的结构,进而无法提高氢气液化产率的技术问题。所述实验设备包括依次连接的氢气供给单元、预冷单元及模拟氢气超声速液化膨胀机的喷管,喷管进气侧与预冷单元间歇性连接,喷管出气侧连接循环单元,喷管出液侧连接测量单元和收集单元。利用喷管对氢气的非平衡凝结液化现象进行模拟,通过光学测量模块对喷管内的湿度进行测量,实现了对氢气液化效率的测量;通过构建仿真模型,验证氢气温度和氢气压力、喷管纵剖面与氢气液化效率的关系,可以指导不同的氢气流动工况下氢气超声速液化膨胀机的结构改进,提高其液氢产率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氢气液化,特别是指用于氢气同质非平衡凝结液化的实验设备和验证方法


技术介绍

1、氢能是化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁之一,液态氢的密度远高于气态氢,因此相同体积下液态氢能提供更高的能量密度。目前的氢液化系统采用高速旋转的透平膨胀机作为膨胀制冷装置,其机械运动部件存在运行不安全和不稳定的隐患,并且透平膨胀机结构复杂、加工难度大、维护成本高;此外透平膨胀机在工作时不能带液工作,否则会造成叶片损坏等严重问题。

2、因此,申请公告日为2021. 11. 26、申请公告号为cn 113701450 a的中国专利技术专利公开了一种氢超音速两相直接膨胀液化系统及氢液化装置,包括液化管路和预冷管路,液化管路中的气态氢气依次流经氢压缩机、第一换热器至第一超声速液化膨胀机,第一超声速液化膨胀机的出液侧连接有液氢储罐,第一超声速液化膨胀机的出气侧流通至第一换热器到达氢压缩机的进口侧。上述技术方案的预冷管路分为第一预冷管路和第二预冷管路依次对氢气进行预冷,通过预冷将液化管路内的气态氢气快速降温,再采用超声速液化膨胀机作为膨胀制冷装置实现氢在两相区膨本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.用于氢气同质非平衡凝结液化的实验设备,其特征在于:包括依次连接的氢气供给单元(1)、预冷单元(3)及模拟氢气超声速液化膨胀机的喷管(5),喷管(5)的进气侧与预冷单元(3)间歇性连接,喷管(5)的出气侧连接循环单元,喷管(5)的出液侧连接测量单元(6)和收集单元(8)。

2.根据权利要求1所述的用于氢气同质非平衡凝结液化的实验设备,其特征在于:所述喷管(5)的截面为矩形,喷管(5)的左右两侧面沿氢气流动方向设置有与测量单元(6)连接的透光面板(501)。

3.根据权利要求1所述的用于氢气同质非平衡凝结液化的实验设备,其特征在于:所述预冷单元(3)包括氢气管路、...

【技术特征摘要】

1.用于氢气同质非平衡凝结液化的实验设备,其特征在于:包括依次连接的氢气供给单元(1)、预冷单元(3)及模拟氢气超声速液化膨胀机的喷管(5),喷管(5)的进气侧与预冷单元(3)间歇性连接,喷管(5)的出气侧连接循环单元,喷管(5)的出液侧连接测量单元(6)和收集单元(8)。

2.根据权利要求1所述的用于氢气同质非平衡凝结液化的实验设备,其特征在于:所述喷管(5)的截面为矩形,喷管(5)的左右两侧面沿氢气流动方向设置有与测量单元(6)连接的透光面板(501)。

3.根据权利要求1所述的用于氢气同质非平衡凝结液化的实验设备,其特征在于:所述预冷单元(3)包括氢气管路、第一冷却介质管路和第二冷却介质管路,氢气管路包括第一氢压缩机(302)、第二换热器(306)、第三换热器(307)、第二氢压缩机(304)及温度压力传感器(308),第一冷却介质管路包括第一冷却介质压缩机(301)、第二换热器(306)和超声速液化膨胀机(303)、第三换热器(307),第二冷却介质管路包括第二换热器(306)。

4.根据权利要求2所述的用于氢气同质非平衡凝结液化的实验设备,其特征在于:所述喷管(5)的出液侧包括沿喷管(5)上下两侧壁上间隔均匀开设的溢流孔,各溢流孔连接收集单...

【专利技术属性】
技术研发人员:张国杰杨一帆靳遵龙张慧杰陈佳恒叶建明王定标
申请(专利权)人:郑州大学
类型:发明
国别省市:

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