CN104919196A - 使用热耦合管口为压缩气体压力容器补给燃料的系统及方法 - Google Patents

使用热耦合管口为压缩气体压力容器补给燃料的系统及方法 Download PDF

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Abstract

压力容器燃料补给系统能实现恒定的质量流率并且减少由压缩热(由于将液体注入储箱)导致的储箱内的温度升高。该系统包括具有第一气体进入口/排出口和内部腔体的压力容器，以及与该气体进入口/排出口流体连通的管口。该管口与该压力容器热耦合使得流过该管口的气体的焦耳-汤姆逊膨胀冷却该压力容器的内部腔体以及容纳物。

Description

使用热耦合管口为压缩气体压力容器补给燃料的系统及方法
技术领域
本发明总体涉及压缩气体传输系统。具体地，本发明涉及压缩天然气(CNG)传输系统，该系统包括与CNG缸体热耦合的以及可选地位于CNG缸体内部的管口以降低所述缸体中的温度上升。
背景技术
天然气燃料是供车辆使用的对环境相对无害的燃料，因此天然气燃料在车辆应用中的使用得到环保机构和政府的支持。基于天然气的燃料一般发现有三种形式：压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)以及称作液化石油气(LPG)的天然气衍生物。
以天然气为燃料的车辆由于通常排放极低水平的SO2(二氧化硫)、烟尘以及其它颗粒物质，因而具有可观的环境认证。由于在天然气中发现更有利的碳氢比，与汽油和柴油动力车辆相比较，以天然气为燃料的车辆的CO2(二氧化碳)排放通常很低。天然气车辆具有多种形式，从小汽车到公共汽车，并且逐渐发展到各种形式的卡车。天然气燃料也向发动机提供更长的使用寿命和更低的保养费用。此外，当比较等量燃料的能量时，CNG是最便宜的替代燃料。此外，天然气燃料可以与其它燃料(例如柴油)结合，以提供上述类似的益处。
限制天然气在车辆中应用的关键因素是天然气燃料的存储。在CNG和LNG的情况下，其燃料箱相对于传统液体燃料所需的储箱，一般较为昂贵、大且笨重。另外，CNG和LNG燃料补给设备的广泛适用性的相对缺乏以及LNG的成本，进一步地增加了天然气作为机动车燃料来使用的限制。此外，在LNG的情况下，生产LNG的成本和复杂性以及与在车辆上存储低温液体相关的问题进一步地限制这种燃料的广泛采用。
虽然LNG在世界的一些地区作为液体燃料替代品已经取得一些成就，但是LNG的适用性的缺乏以及其高成本意味着在世界的许多地区它不是可行的替代燃料。在CNG的情况下，其作为液体燃料替代品也已经取得一些成就，然而几乎专用于利用低压增碳端口注入感应技术的火花点火发动机中。该应用在全世界的政府公共汽车队中普及，在政府公共汽车中燃烧天然燃料的清洁器被用于在传统柴油机的位置中安装的火花点火发动机。
当使用LPG时上述问题中的一些也得以缓和，并且这种燃料广泛地用于高里程数机动车中，例如出租车。然而，在私人机动车的情况下，成本与受益的比值通常是不理想的。与燃料箱的尺寸以及形状相关的问题、LPG的成本可变性以及有时限制的供给意味着LPG也具有限制其广泛采用的显著的缺点。总之，除非在围绕主要交通枢纽的液化天然气厂的网络中有大规模的投资，否则CNG是近期可能被广泛使用的天然气的唯一可行的形式。
然而，一些技术问题仍然限制CNG燃料系统的效率。例如，在典型的CNG加油站中用于填充复合CNG缸体的压力是受限制的，因为压缩热可引起正在填充的缸体的过热。这通常意味着在21摄氏度处的(设定温度)标称250巴是复合CNG缸体设计的极限，并且成为世界上许多地方(包括美国)采用的标准。
在美国，法规通常允许填充至CNG缸体设置的压力额定值的1.25倍的过剩压力，如果降温至21摄氏度该压力将随之降至标称的250巴。法规也认同缸体中的热量具有引起瞬间温度偏移量超过缸体设计参数的可能性，并且这些高温也引起更高的内部缸体压力，使得缸体的“标牌”额定值的70％至80％之间的填充通常都是可以完成的。这在CNG车辆的行程、以及还在经常难以理解CNG缸体填充变化性的消费者方面具有显著的不利影响，并且影响到车辆行程。
此外，完全填充CNG缸体的变化性以及不可能性对CNG缸体在批量气体运输的应用上具有主要的影响，其中不充足的CNG缸体填充在气体输送的成本上具有显著的商业影响。
例如，在欧洲，相关法规限制在燃料补给期间复合CNG缸体内的最大压力为260巴以确保不会超出最大设计温度。这些限制意味着当前可利用的设计为350巴及以上工作压力的复合缸体不能用于传统的CNG燃料补给系统。因此利用较小的CNG缸体、或使用相同尺寸燃料缸体实现车辆行程的增加或用于气体运输的改善的商业产出的机会不可能实现。
用于大型CNG容器(例如用于公共汽车和卡车)的快速燃料补给的现有系统的另一问题是：燃料补给连接部的尺寸和重量使得它们难于处理并且相对于通常用于填充汽车使用的较小的连接器更易出问题。
题为“压缩气体传输系统(A COMPRESSED GAS TRANSFERSYSTEM)”的WO 2008/074075号国际专利申请公布第一次公开了使得能够在全压力下完全填充车载CNG燃料箱的液体背压系统。然而，利用该系统将液体向CNG缸体内或外的输送限制了该技术的应用，并且由于在液体处理中的限制可减缓传输速率。
因此需要用于对压缩气体压力容器补给燃料的改善的系统和方法。
发明目的
本发明的一些实施方式的目的是为消费者提供相对于上述现有技术的改善和优势，以及/或者克服和缓解现有技术的一个或多个上述缺点，以及/或者提供有用的商业选择。
发明内容
在一种形式中，即使不必为唯一的或最宽范的形式，本发明属于压力容器燃料补给系统，包括：
具有第一气体进入口/排出口和内部腔的压力容器；以及
与第一气体进入口/排出口流体连通的管口；
其中，管口与压力容器热耦合，使得流过管口的气体的焦耳-汤姆逊(Joule-Thomson)膨胀冷却压力容器的内部腔和容纳物。
优选地，该管口是收缩-扩散(CD)管口。
优选地，该管口位于压力容器的内部腔中。
优选地，该管口位于压力容器的内部腔中并且远离第一气体进入口/排出口隔开。
优选地，该管口位于压力容器的内部腔外部并且远离第一气体进入口/排出口隔开。
优选地，压力容器是压缩天然气(CNG)容器。
优选地，该管口的进入压力维持在连续的高压处以增加焦耳-汤姆逊冷却。
优选地，该管口在整个容器再填充循环过程中维持相对连续的高流量。
优选地，压力容器是用于压缩天然气(CNG)的存储或运输的多个压力容器中的一个。
优选地，压力容器还包括与气体输送管线流体连通的第二气体排出口，该气体输送管线与第一气体进入口/排出口流体连通，从而燃料补给系统中的一部分气体穿过冷却循环回路，以冷却压力容器的内部腔和容纳物。
优选地，冷却循环回路包含气体冷却器。
优选地，冷却循环回路包含第二气体压缩机。
优选地，冷却循环回路包含与第二气体排出口流体连通的流量控制阀，从而通过压力容器的气体再循环速率是受控的。
优选地，冷却循环回路包含与第二气体排出口流体连通的再循环压缩机，从而通过压力容器的气体再循环速率是受控的。
附图说明
为了帮助理解本发明以及为了使得本领域技术人员将本发明付诸实践效果，本发明的优选实施方式在下文中仅以示例性的方式参照附图描述，在附图中：
图1示出了根据本发明的实施方式，在高压下向气体分配器供给气体的压力容器燃料补给系统，气体分配器随后向CNG燃料箱供给气体。
图2是示出了根据本发明的实施方式，进入诸如CNG车辆燃料箱的典型的CNG存储容器内的CNG气体的质量流率相对时间的示例的图形。
图3示出了根据本发明的实施方式的包括冷却循环回路的压力容器燃料补给系统，压力容器燃料补给系统在高压下向CNG运输或存储缸体供给气体。
本领域技术人员可以理解与附图中所示部件的布局的细微偏差不会减损本发明的公开的实施方式的正常运行。
具体实施方式
本发明的实施方式包括利用热耦合管口为压缩气体压力容器补给燃料的系统和方法。本发明的元件在附图中以简洁的轮廓的形式示出，仅示出了对理解本发明的实施方式必要的具体细节，以免根据本说明对本领域技术人员来说变得明显的过多细节使本公开混乱。
在本专利说明书中，诸如第一和第二、左和右、前和后、顶和底等形容词仅用于由一个元件或方法步骤限定另一元件或方法步骤，而非必需要求由该形容词描述的特定的相对位置或顺序。诸如“包括(comprises)”或“包括(includes)”的词语不是用于限定元件或方法步骤的排外的集合。更确切地，这样的词语仅限定在本发明的具体实施方式中包含的元件或方法步骤的最小的集合。
根据一个方面，本发明包括压力容器燃料补给系统。该系统包含具有第一气体进入口/排出口和内部腔的压力容器。管口与第一气体进入口/排出口流体连通。管口与压力容器热耦合以使得流过管口的气体的焦耳-汤姆逊膨胀冷却压力容器的内部腔体。
本发明的优点包括当气体被添加至储箱时，使得通过减少由压缩热引起的箱内温度升高来实现CNG燃料箱的改善的快速填充式燃料补给。此外，管口在燃料箱的内部或邻近的使用使得在燃料补给期间实现进入该储箱的气体的更快的质量流率。此外，根据一些实施方式，通过再循环在燃料补给期间排出储箱并且回到气体冷却器的一部分气体，实现了储箱的进一步冷却。这使得能够在非提升的工作温度(例如21摄氏度)下将储箱快速地填充至其容量压力额定值，消除在现有技术过程中用于为CNG储箱补给燃料而由压缩热显著地提高储箱温度所引起的“部分填充”的结果。此外，通过将高压供给管线从供给源直接连接至正在补给燃料的储箱内部，可以使用较小直径的供给管线，使得减小尺寸的CNG能够耦合。另外，因为高压管线中的气体将以较慢的速度行进以达到相应的低压管线的等效质量流率，因此减小了供给软管中的摩擦能损失。此外，这导致使用标准的便于消费者的用于CNG汽车燃料补给的管口来快速填充具有大型CNG容器的车辆(例如公共汽车和卡车)的可能性。此外，以恒定压力将气体保持到容器，通过冷却系统，使得能够利用经济热交换器冷却气体。气体的密度保持很高且速度恒定并且最优的是穿过热交换器，由此便于每单位表面区域的良好的热交换性能。
在本说明书中供给或存储气体燃料的CNG缸体被同义地称为储箱、容器、压力容器、CNG缸体以及缸体。
图1示出了根据本发明的实施方式，在高压下向气体分配器12供给气体的压力容器燃料补给系统10，气体分配器12随后向CNG燃料箱13、15供给气体。系统10包括CNG主存储容器14，其部分地由天然气16填充并部分地由水性液体18填充。油形式的第二液体薄层20漂浮在水性液体18的顶部。由于油20与水性液体18不相溶且密度小于水性液体18，油层20起到“液体活塞”的作用，当容器14中的水性液体18的体积变化时，油层20在容器14内部上下移动。
油浮动层20建立了防止水性液体18接触天然气16以及蒸发至天然气16的屏障。在一些情况下，油20可以成为天然气16饱和。然而由于油20并不离开存储容器14，并且由于仅需要薄的油层20(其在初始填充时成为天然气饱和)，只有非常少的天然气16是不可利用的或在存储中丢失。
系统10还包括液体储存箱22和泵24。在使用中，例如，当一个CNG车辆或多个CNG车辆从气体分配器12中补给燃料时，泵24通过止回阀26并且通过下部进入口/排出口中的下部浮阀28将水性液体18泵送至容器14中。同时，天然气16流经上部进入口/排出口中的上部浮阀30，通过气体冷却器32并到达分配器12。
下部浮阀28的功能是在全部水性液体18从容器14排干的情况下，阻止气体16通过容器14的底部排出。类似地，上部浮阀30的作用是在所有气体16由上升至容器14的顶部的油层20推出容器14的情况下，阻止水性液体18通过容器14的顶部排出。举例来说，下部浮阀28和上部浮阀30可以起到于2012年9月20日公布的、国际公布号为WO2012/122599的、题为“压缩天然气储箱浮阀系统以及方法(Compressed Natural Gas Tank Float Valve System and Method)”的第PCT/AU2012/000265号国际专利申请中所描述的作用，该国际专利的内容全部并入本申请。
在燃料补给过程中，例如对于连接到分配器12的车辆燃料箱，聚结过滤器34起到过滤器的作用，其在油20的痕迹到达分配器12前从气体16中去除油20的痕迹。在CNG工业中使用这种过滤方法来去除痕迹压缩机油是正常的。然而，与在压缩机中不同，其油气界面基本上是静止的并且不将油带入气体。因此油层20能实现显著更高效的气体输送系统，即使油20的痕迹可能需要通过聚结过滤器34过滤。应注意，利用压缩气体携带少量压缩机油在工业上是正常的。因此管理从存储器中携带油与管理利用气体从气体压缩机中携带常规的油被视作具有很小差别。
当用天然气16再填充CNG存储容器14时，或者当使用分配器12为车辆补给燃料时，气体压缩机36可被激活以允许压缩气体16并且经由止回阀38将气体16从天然气供给管线(没有示出)供给至或者存储容器14中或者直接供给至分配器12。
当在存储容器14中检测到压降时，压力控制器39使得泵24能够自动激活。与当气体压缩机36同时工作时，泵24能实现输送至分配器12的气体的高流率；转而，泵24使得例如多个CNG燃料箱/车辆能够从分配器12或从多个分配器同时补给燃料。
当与使用来自传统工业天然气供给压力的联机CNG压缩以满足需要的输送速率相比较时，通过在恒定高压下将已压缩的天然气从存储器14转移至分配器12，系统10维持来自分配器12的气体16的恒定最大输出所需要的稳态功率可以减少多达一个数量级。
这意味着，例如，当同时从分配器12为若干CNG车辆补给燃料时，与不使用所存储的气体的液态转移来将CNG存储容器维持在恒定压力或者不使用处于恒定压力下的CNG存储容器的可比较的燃料补给系统所要求的相比，压缩机36要小得多。根据本发明，存储气体的总量可以以几倍于使用仅施加至气体压缩机的等效功率的另外可行的速率来获得和输送。
来自供给系统的恒定压力最大化可在缸体管口50、52处获得的焦耳-汤姆逊冷却效应。
在用气体16再填充容器14期间，随着气体16被压缩到容器14中，油层20向水性液体18施加压力并且打开背压阀40。水性液体18随后流过背压阀40并且回到液体储存箱22中。随着液面在存储箱22中上升，储箱22内的空气通过蒸汽排出口42排放至大气中。
在燃料补给过程中，CNG气体离开分配器12同时仍处于诸如6000磅/平方英寸的储存压力下，并经由高压管线44引导至CNG燃料箱13、15内。本领域技术人员应理解在分配器12的输出管线48与供给管线44之间的接口46处通常包括各种标准连接器、排泄阀等。储存压力一直维持直到气流分别抵达燃料箱13、15内部的管口50、52。
当空的燃料箱13、15开始补给燃料时，因为储箱13、15可能几乎为空，因此管口50、52上游的高压供给管线44与燃料箱13、15的内部腔之间的压力差通常是最大的。如本领域技术人员所理解的，并且遵循涉及管口的基本的流体动力学原理，因此将引发通过管口50、52的超声速流动，导致管口50、52的气流“阻塞”。即使燃料箱13、15中的压力稳定增加，由于管口50、52的喉状部附近的超声速流动阻止了压力波向管口50、52的上游行进，因此通过管口50、52的质量流率一般不受下游压力变化的影响。
此外，穿过管口50、52的气体的焦耳-汤姆逊膨胀使得进入储箱13、15的气体基本上冷却。然而，与此同时已经在燃料箱13、15内部的气体的压缩热趋于使气体温度增加。根据本发明的实施方式，结果是在燃料补给过程中储箱13、15中的气体的总温度上升相较于现有技术是大幅度缓和。气体在气体冷却器32处的初始冷却进一步帮助在加燃补给过程中减小气体的温度上升。
管口50、52可以具有多种设计，包括例如传统的收缩-扩散(CD)管口。替代地，各管口50、52可以由简单的孔口替代。如果孔口足够小，在高压供给管线44内部的压力可以维持在或接近储存压力(例如5000磅/平方英寸)，并且因此在燃料箱13、15的内部而非在高压供给管线44中会发生供给气体的最大的焦耳-汤姆逊膨胀以及相关的焦耳-汤姆逊冷却。
管口50、52位于储箱13、15的内部并且远离进入口/排出口54、56并且远离储箱13、15内表面。这阻止来自气体的焦耳-汤姆逊膨胀的局部强烈冷却严重地冷却并可能损坏储箱13、15的侧壁的结构完整性。在管口50、52的发散段形成的任何冰或水合物由气流从管口50、52上简单地刮掉并且落到/汽化在储箱13、15的内部腔中。
根据本发明的其他替代的实施方式，管口50、52可以位于储箱13、15的外部并且邻近于储箱13、15，并且因此直接位于进入口/排出口54、56上游。如果高压供给管线44以及管口50、52与外部环境热隔离，那么管口50、52仍然可以与储箱13、15充分地热耦合。穿过管口50、52的气体的焦耳-汤姆逊膨胀因此将仍然在燃料补给期间冷却储箱50、52的内部。
图2是示出了根据本发明的实施方式在燃料补给过程中进入典型的CNG存储容器(例如CNG燃料箱13、15)内的CNG气体的质量流率(千克/分钟)相对时间(分钟)以及相应的累积质量(千克)相对时间的示例的图形。标记为“孔口速率”的线示出了当孔口在高压供给软管的端部处位于容器内部时在燃料补给过程中进入容器中的气体质量流率。标记为“管口速率”的线示出了当CD管口在高压供给软管的端部处位于容器内部时在类似的燃料补给过程中进入相同容器中的气体质量流率。标记为“孔口总计”以及“管口总计”的线分别是指在燃料补给过程中使用位于气体供给软管的端部处的孔口和管口而存储在容器中的总累积质量。
用于收集图2的数据的容器是300升IV型(聚合物内衬，复合外包装)压力容器，容器中用于孔口填充和管口填充两者的初始压力均为室温下的大约一个大气压，并且在大约6000磅/平方英寸的恒定压力下操作的3/8英寸的供给管线将气体输送至容器。
如所示出的，在燃料补给的第一个六分钟，孔口输送大约7-8千克/分钟的相当稳定的质量流率。然而，随着储箱内的压力上升，并且相应地穿过孔口的压力差下降，所以在从燃料补给开始的六分钟到12分钟期间质量流率也稳定地下降。
然而，如所示出的，管口输送显著更好的性能。在燃料补给开始时的质量流率比利用孔口稍微好，并且在燃料补给的大约第一个七分钟保持稳定。由于通过管口的堵塞的气流的质量流率一般不受下游压力变化的影响，所以在燃料补给期间增加储箱内的压力不会减缓进入储箱内的质量流率。
在燃料补给的大约七分钟之后，通过管口的质量流率急剧下降。这是因为随着储箱变满储箱压力接近供给管线压力，并且管口两端的压力差因此下降，并且引起通过管口的气流变为亚声速的并由此“不堵塞”。使用管口时容器在七分钟内基本填满。然而使用孔口时，容器需要填充大约12分钟。
如所示出的，相较于使用简单的孔口，管口可以在较少的时间内将等量的气体质量输送至容器内。因此根据本发明的教导的管口的使用可以进一步减少为诸如CNG燃料箱13、15等的容器补给燃料所需要的时间。在上述示例中使用的管口证明了通过消除长的传统CNG结束拖尾，燃料补给时间相对于简单的孔口减少了大约30％。该管口设计可以被优化以改变流率以及下降特性的陡度。
另外，应注意，相对于简单的孔口设计，由管口提供的恒定流量可以简化在高传输速率下传输CNG的控制，在孔口设计方面，例如，随着流量通过孔口下降可以使用过大的孔口以及附加的序列缸体以维持高的燃料加注速率—而由于在通过管口填充的整个过程中流量保持近似恒定，管口不需要序列来维持流率。
图3示出了根据本发明的实施方式的包括冷却循环回路的压力容器燃料补给系统60，冷却循环回路在高压下向CNG运输储箱62、64供给气体。天然气经由供给管线66在诸如15-500磅/平方英寸的管道供给压力下进入系统60。气体随后进入主气体压缩机68，在主气体压缩机68中气体被压缩为诸如3600磅/平方英寸的缓冲存储压力。供给管线70与主气体压缩机68的出口连接并且包括止回阀72。供给管线70将气体供给至CNG缓冲存储容器74以及第二气体压缩机76，第二气体压缩机76相较于主气体压缩机68具有更高的流量容量。供给管线78与第二气体压缩机76的出口连接并且处于诸如6000磅/平方英寸的最终供应压力。
类似于上述压力容器燃料补给系统10，在系统60中，气体冷却器80用于在将气体输送至储箱62、62之前预冷却气体。在气体冷却器80的下游，气体聚结器82用于去除来自气体的过量的悬浮微粒，悬浮微粒随后通过聚结排放部84去除。
如本领域技术人员所理解的，在供给管线88以及直接连接至储箱62、64的供给管线90之间的接口86处通常包括标准连接器、排泄阀等。类似于系统10的储箱13、15，供给管线90直接与位于储箱62、64的内部腔中的管口92、94连接。因此气体的焦耳-汤姆逊膨胀几乎仅发生在储箱62、64的内部，如上所述，减少了由于压缩热在储箱62、64内部的总的气体温度的上升。
此外，储箱62、64包括连接至气体再循环管线100的第二排出口96、98。包括例如止回阀、放气阀等的接口102，将再循环管线100连接回供给管线70并且连接至第二气体压缩机76的入口。流量控制阀104使得能够控制从储箱62、64至第二气体压缩机76的气体再循环速率。通过将再循环管线100连接至维持在CNG缓冲存储容器74的降低的压力处的供给管线70，减少了循环来自储箱62、64的并且通过由再循环管线100形成的冷却回路的气体所需要的压缩能量。
如图3中的虚线所示，可以使用由单独的再循环压缩机110进行再循环的替代的方法来代替流量控制阀104以实现控制的再循环速率。
来自供给管线90的恒定压力增加了可在缸体中的管口92和94处利用的焦耳-汤姆逊冷却效应并且降低了对气体再循环的需要。
根据本发明的实施方式，气体再循环管线100因此闭合了通过储箱62、64的冷却循环回路。在燃料补给过程中，经由供给管线90进入储箱62、64中的气体的质量流率超过了经由气体再循环管线100离开储箱62、64的气体的质量流率。因此储箱62、64利用气体再填充，同时可以使用通过气体冷却器80从系统60中提取热量的冷却循环显著地减少或消除来自压缩热的气体的温度上升。
图3中示出的实施方式对“虚拟管道”应用特别有用，其中成排的许多CNG存储容器安装在船运集装箱处或其他运输配置中以能够将CNG气体从主要供给源传输至远程分配/应用设备。
作为总结，本发明的优点包括通过减少由压缩热(由于将液体注入储箱)引起的罐内温度升高，从而能实现CNG燃料箱的快速填充式燃料补给。此外，在燃料箱的内部或邻近的管口的应用能实现在燃料补给期间进入储箱内的气体的快速、恒定的质量流率，显著地减小了填充时间。此外，根据一些实施方式，通过再循环在燃料补给期间或者在初始燃料补给之后离开储箱并且回到气体冷却器的一部分气体，实现了储箱的进一步冷却。这使得储箱能够在降低的温度下快速地填充至其额定容量，消除现有技术过程中用于为CNG储箱补给燃料而由压缩热显著地提高储箱温度所引起的“部分填充”结果。此外，通过在储箱补给燃料的全程维持高压供给，可以采用较小直径的软管/管线以及较小的燃料补给快速连接件和接头，并且可以显著地减少软管、管线、接头内的摩擦/流动损失。
本发明的多种实施方式的以上描述旨在为本领域技术人员提供描述。其并非旨在为详尽的或将发明限制至单个公开的实施方式。如上所述，通过上述引导，本发明的许多可替代方案和变型对上述教导所述领域的技术人员显而易见。因此，虽然已经具体地讨论了一些可替代的实施方式，但是其他的实施方式对于本领域技术人员将是明显的或相对容易地开发。因此，本专利说明书旨在包括本文所讨论的本发明的全部的可替代方案、修改以及变型，以及落入上述发明的精神和范围的其他实施方式。

Claims (14)

1.一种压力容器燃料补给系统，包括：
压力容器，具有第一气体进入口/排出口和内部腔；以及
管口，其与所述第一气体进入口/排出口流体连通；
其中，所述管口与所述压力容器热耦合，使得流过所述管口的气体的焦耳-汤姆逊膨胀冷却所述压力容器的所述内部腔和容纳物。
2.如权利要求1所述的压力容器燃料补给系统，其中所述管口是收缩-扩散(CD)管口。
3.如权利要求1所述的压力容器燃料补给系统，其中所述管口位于所述压力容器的所述内部腔中。
4.如权利要求1所述的压力容器燃料补给系统，其中所述管口位于所述压力容器的所述内部腔中并且远离所述第一气体进入口/排出口隔开。
5.如权利要求1所述的压力容器燃料补给系统，其中所述管口位于所述压力容器的所述内部腔外部并且邻近所述第一气体进入口/排出口。
6.如权利要求1所述的压力容器燃料补给系统，其中所述压力容器是压缩天然气(CNG)容器。
7.如权利要求1所述的压力容器燃料补给系统，其中所述管口的进入压力维持在连续的高压下以增加焦耳-汤姆逊冷却。
8.如权利要求1所述的压力容器燃料补给系统，其中所述管口在整个容器再填充循环中维持相对连续的高流量。
9.如权利要求1所述的压力容器燃料补给系统，其中所述压力容器是用于压缩天然气(CNG)的运输的多个压力容器中的一个。
10.如权利要求1所述的压力容器燃料补给系统，其中所述压力容器还包括与气体输送管线流体连通的第二气体排出口，所述气体输送管线与所述第一气体进入口/排出口流体连通，从而所述燃料补给系统中的一部分气体穿过冷却循环回路，以冷却所述压力容器的所述内部腔和容纳物。
11.如权利要求9所述的压力容器燃料补给系统，其中所述冷却循环回路包括气体冷却器。
12.如权利要求9所述的压力容器燃料补给系统，其中所述冷却循环回路包括第二气体压缩机。
13.如权利要求9所述的压力容器燃料补给系统，其中所述冷却循环回路包括与所述第二气体排出口流体连通的流量控制阀，从而通过所述压力容器的气体再循环速率是受控的。
14.如权利要求9所述的压力容器燃料补给系统，其中所述冷却循环回路包括与所述第二气体排出口流体连通的再循环压缩机，从而通过所述压力容器的气体回收速率是受控的。
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