本技术公开了一种大流量低温介质实时汽化系统,通过碳氢燃料、空气/氧气、水三组元燃烧生成373K~500K的低温水蒸气,再通过间壁式换热管将百公斤级的高压液氮或液氧实时汽化为常温气体。本发明由低总温燃气发生器、壳体、汽包组成,壳体内设有第一蛇形流道与第二蛇形流道,第一蛇形流道与第二蛇形流道之间具有换热结构;第一高温介质入口与第一蛇形流道的第一端连通,第一常温介质出口与第一蛇形流道的第二端连通;第二低温介质入口与第二蛇形流道的第一端连通,第二常温介质出口与第二蛇形流道的第二端连通。本发明应用于低温介质汽化领域,可实现大流量高压低温介质的液态存储和气态供应,兼顾系统运行的安全性和可靠性。
背景技术
航空航天发动机的高空模拟试车台可以在地面营造高速来流、高空低静压环境,在发动机预研、初样、试样、定型、批产全阶段研制过程中发挥着举足轻重的作用。大流量的高压氧或氮是大型高空模拟试车台运行的必需介质,一般分为常温气态、低温液态两类存储供应方式。然而,高压氧气或氮气系统可随时使用,运行效率高,但在大流量供应时存在绝热放气效应,储罐内气体温度随压力快速下降而大幅降低,因此气体利用率仅有30%~60%,导致大型高空模拟试车台的气源储罐规模庞大,建设成本高昂。低温液氮或液氧系统具有储罐规模小、介质利用率高(一般为70%-80%)等优点,但存在供应管道需进行保温设计、运行前先预冷等情况,造成了建设成本高、低温介质消耗大、运行效率低等问题。若大流量高压氧、氮等工质可实现液体存储、实时气态供应,则可兼顾储罐利用率高、介质消耗少、运行效率高等优势,大幅降低试车台的建设成本、增加运行效益。
流量范围10kg/s-100kg/s的液氮或液氧汽化为常温状态,瞬时换热功率高达4MW~40MW,工业上传统的空冷、水浴和电热式汽化器均难以满足长时间稳定汽化的使用需求。例如专利公开号为CN104034018A的中国发明专利申请提出了一种直燃式气温液体汽化器,采用高温火焰直接烘烤高压液氮管道实现快速汽化,存在燃气与液氮温差大导致高压管道热应力大、工作寿命短,以及使用液氧工质时的系统燃爆风险大等问题。
实现思路