CN105121936A - 用于汽化气体的再冷凝的系统及方法 - Google Patents

用于汽化气体的再冷凝的系统及方法 Download PDF

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Abstract

在一个实施例中，一种系统包括换热器、检测单元和控制器。换热器包括构造用于在其间交换热的第一通路和第二通路。第一通路构造成接收第一低温流体的汽化气流。第二通路构造成接收第二低温流体的液流。检测单元构造成检测汽化气流的特性。控制器构造成响应于从检测单元获得的对应于特性的信息来控制第二低温流体的流动，以提供从汽化气流经由换热器的充分热交换，以冷凝汽化气流的至少一部分。第一低温流体的液流从第一通路输出并且返回至第一罐。

Description

用于汽化气体的再冷凝的系统及方法
背景技术
低温流体可机载地用在飞行器、火车、船舶、机动车辆上，或在限制使用低温流体的系统的尺寸或重量的其它应用中。例如，一些飞行器发动机构造成使用天然气作为燃料。天然气可机载地储存在飞行器上作为液化天然气(LNG)，其为低温流体。低温流体可在低温罐内机载地储存在飞行器上，该低温罐容纳一定体积的低温流体。在低温罐填充有LNG之后，罐可暴露于较高温度(例如，高于LNG的沸点的温度)。当环境温度增大时，罐内的LNG可蒸发作为汽化气体，在低温罐内产生增大的压力。
因此，为了解决低温罐内的增大的压力，汽化气体可从罐例如通过阀释放。在一些系统中，汽化气体可直接排放至大气。然而，将汽化气体排放至大气具有缺陷和不合乎需要的效果。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种系统，其包括换热器、检测单元和控制器。换热器包括构造用于在其间交换热的第一通路和第二通路。第一通路构造成在入口处从第一罐接收第一低温流体的汽化气流。第二通路构造成在入口处从第二罐接收第二低温流体的液流。第二低温流体具有低于第一低温流体的蒸发温度。检测单元构造成检测汽化气流的特性。控制器构造成从检测单元获得对应于特性的信息。控制器还构造成响应于从检测单元获得的信息来控制来自第二罐的第二低温流体的流动，以提供从汽化气流经由换热器的充分热交换，以冷凝汽化气流的至少一部分，由此第一低温流体的液流从第一通路输出，并且返回至第一罐。
在另一个实施例中，提供了一种用于再冷凝来自第一罐的第一低温流体的汽化气流的方法。该方法包括在换热器的第一通路的入口处接收汽化气流。该方法还包括使用对应于汽化气流的特性的信息确定第二低温流体的流的流动，其从第二罐穿过换热器的第二通路以在汽化气流穿过第一通路时冷凝汽化气流的至少一部分。此外，该方法包括在换热器的第二通路的入口处接收第二低温流体的流。该方法还包括冷凝汽化气流的至少一部分来提供来自换热器的第一通路的出口的第一低温流体的液流，并且使第一低温流体的液流返回至第一罐。
在另一个实施例中，提供了一种有形和非暂时的计算机可读介质。有形和非暂时的计算机可读介质包括一个或更多个计算机软件模块，其构造成指示至少一个处理器使用对应于构造成进入换热器的第一通路的来自第一罐的第一低温流体的汽化气流的特性的信息来确定第二低温流体的流的流动，其从第二罐穿过换热器的第二通路以在汽化气流穿过第一通路时冷凝汽化气流的至少一部分。一个或更多个计算机软件模块还构造成指示至少一个处理器将第二低温流体的流引导到换热器的第二通路的入口中，由此在汽化气流穿过第一通路时，汽化气流的至少一部分冷凝成提供来自换热器的第一通路的出口的第一低温流体的液流。此外，一个或更多个计算机软件模块构造成指示至少一个处理器将第一低温流体的液流引导至第一罐。
附图说明
图1为根据各种实施例的用于再冷凝来自低温罐的汽化气体的系统的示意图。
图2为根据各种实施例的质量流速的图表。
图3为根据各种实施例的所需的液氮质量的图表。
图4为根据各种实施例的所需的液氮体积的图表。
图5为根据各种备选实施例的用于再冷凝来自低温罐的汽化气体的系统的示意图。
图6为根据各种实施例的设置在飞行器内的用于氧化汽化气体的系统的实施例的示意图。
图7为根据各种实施例的用于氧化来自低温罐的汽化气体的方法的流程图。
具体实施方式
在连同附图阅读时，将更好理解各种实施例。在附图示出各种实施例的功能框的图表的程度上，功能框不一定指示硬件电路之间的划分。因此，例如，功能块中的一个或更多个(例如，处理器、控制器或存储器)可以以单件硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器、硬盘等)或多件硬件实施。类似地，任何程序都可为独立程序，可合并为操作系统中的子程序，可在安装的程序包中作用，等。应当理解的是，各种实施例不限于附图中所示的布置和媒介。
如本文中使用的，用语″系统″、″单元″或″模块″可包括操作成执行一个或更多个功能的硬件和/或软件系统。例如，模块、单元或系统可包括计算机处理器、控制器或其它基于逻辑的装置，其基于储存在有形和非暂时性计算机可读储存介质如计算机存储器上的指令来执行操作。作为备选，模块、单元或系统可包括硬接线装置，其基于装置的硬接线逻辑来执行操作。附图中所示的模块或单元可代表硬件(其基于软件或硬接线指令来操作)、软件(其指示硬件执行操作)，或它们的组合。如本文中使用的，以单数叙述且冠有词语″一″或″一个″的元件或步骤应当理解为并未排除多个所述元件或步骤，除非明确地陈述此类排除。此外，提到″一个实施例″不旨在解释为排除也并入叙述的特征的附加实施例的存在。此外，除非明确相反陈述，否则″包括″或″具有″具有特定性质的元件或多个元件的实施例可包括没有该性质的附加此类元件。
大体上，各种实施例提供了可燃气体和/或其它可能有害的排放物的减小的排放，同时提供了相对紧凑、重量轻的低温罐和再冷凝系统，其构造成使低温流体的汽化气流冷凝并且返回至低温罐。例如，在一些实施例中，第一低温流体的汽化气体可穿过换热器的第一通路，而第二低温流体的液流可穿过换热器的第二通路。第二低温流体可处于低于第一低温流体的温度，并且具有低于第一低温流体的蒸发温度。例如，在一些实施例中，汽化气流可为来自用作飞行器机载燃料的第一低温流体的流。例如，第一低温流体可为液化天然气(LNG)。例如，第二低温流体可为液氮(LN2)。当第一低温流体穿过换热器时，来自第一低温流体的汽化气体的热传递至第二低温流体，由此将汽化气体冷凝成液体，其可返回至容纳第一低温流体(例如，提供例如用于飞行器的燃料的低温流体)的第一罐，汽化气体由该第一罐产生。在一些实施例中，第二低温流体可在第二低温流体穿过换热器的第二通路时蒸发。更进一步，在一些实施例中，第二低温流体的所得排出气流可用于吹洗或惰性化飞行器系统的功能构件中的至少一个。在一些实施例中，第二低温流体可在第二低温流体穿过第二通路时保持呈液态，并且第二低温流体的返回流可返回至第二罐，第二低温流体的液流最初从该第二罐获得。在一些实施例中，第二低温流体的所得排出气流可排放至大气。
各种实施例提供了再冷凝储存在低温罐(例如飞行器机载)中的低温流体(例如，LNG)的汽化气体。各种实施例的至少一个技术效果在于用于处理汽化气体的相对重量轻的系统。各种实施例的至少一个技术效果提供了使用系统来处理汽化气体，该系统需要较少或不需要例如来自低温罐系统设置在其上的飞行器的外功率。各种实施例的至少一个技术效果在于减少或消除来自汽化气体的有害或其它不合乎需要的排放物。各种实施例的至少一个技术效果在于产生排出气流(例如，氮流)，其可用于吹洗或惰性化飞行器系统的功能构件(例如，蒸发器、燃料罐等)。各种实施例的至少一个技术效果包括燃料(例如，LNG)的保存。各种实施例的至少一个技术效果在于减小低温罐内的压力和/或提供较轻低温罐的使用。
图1为根据实施例形成的系统100的示意图。系统100(连同本文中所述的系统和方法的其它实施例)在下面连同液化天然气(LNG)的使用论述，该液化天然气作为功率源，例如，用于推进飞行器。在其它实施例中，可使用其它燃料，并且/或者可对备选应用供能。所示系统100包括第一低温罐110、控制阀120、汽化检测模块130、换热器140、第二低温罐160、第二控制阀170、分流阀180以及控制器190。可接收从换热器140排出的流体(例如，氮气)的功能模块188也在图1中绘出。
大体上，来自第一低温罐110的汽化气体(或使用汽化气体形成的气体或其它产物)沿下游方向102穿过系统100的方面。(上游方向104可理解为下游方向的相反方向。)当汽化气体(或使用汽化气体形成的气体或其它产物)穿过系统的各个方面时，所示实施例中的汽化气体(或使用汽化气体形成的气体或其它产物)冷凝用于返回至第一低温罐110。第一低温流体(例如，天然气)可理解为从第一低温罐110穿过回路106，穿过换热器140并且回到第一低温罐110。
如图1中所见，系统100限定下游方向102和上游方向104。下游方向102可理解为在处置或处理汽化气体(或汽化气体的产物)时汽化气体(或汽化气体的产物)所沿的方向或路径。在所示实施例中，汽化气体从低温罐110经由控制阀120流动作为汽化气流125。汽化气流125沿下游方向102流至汽化检测模块130。在汽化检测模块130处，检测了汽化气流125的一个或更多个性质或特性(例如，流动、温度、压力、速度等中的一个或更多个)。关于汽化气流125的一个或更多个性质或特性的信息提供至控制器190，其中控制器190接着确定容纳在第二低温罐160中的第二低温流体的所需流动(例如，阈值或最低值)，以冷凝汽化气流125的至少一部分。当汽化气流125从汽化检测模块130向下游行进时，汽化气流125进入换热器140。在所示实施例中，换热器140构造为冷凝换热器，其具有来自第二低温罐160的第二低温流体，从汽化气流125吸收热，以冷凝汽化气流125中的汽化气体来产生可返回至第一低温罐110的第一低温流体的液流。在一些实施例中，第二低温流体可在第二低温流体穿过换热器时不蒸发，并且返回至第二低温罐(见图5和相关论述)。在图1中绘出的实施例中，第二低温流体在第二液体穿过换热器140时蒸发，其中呈气相的第二低温流体的排出流177从换热器140朝分流阀180引导。分流阀180可构造成将气态排出流177引导至例如大气和/或飞行器系统的功能模块(例如，功能模块188)的近侧，其中，可使用排出流177，例如以吹洗或惰性化功能模块188的一个或更多个方面。控制器190构造成接收关于穿过系统100的一个或更多个流或流动的信息，并且控制穿过系统100的各种流动或流(例如，通过控制一个或更多个阀、泵等上的设定)。
所示实施例中的第一低温罐110用于容纳第一低温流体。在各种实施例中，由至少一个低温罐110容纳的第一低温流体可为任何类型的低温流体(其可以以液体和/或气态形式容纳在第一低温罐110内)，如，但不限于LNG、CNG和/或类似的。在一些实施例中，第一低温罐110为飞行器机载燃料罐，用于容纳用作用于飞行器发动机的燃料的LNG或另一低温流体。第一低温罐110(连同系统100的其它方面)可在一些实施例中构造为飞行器的相对永久的特征，而在其它实施例中，第一低温罐110和系统100的其它方面可构造为大体上独立的单元，其可容易地加载至飞行器或从其卸载。
在一些实施例中，第一低温罐110包括外壳和内部增强框架(未示出)。外壳可限定由外壳的内侧界定的内部容积，并且可构造成将第一低温流体容纳在内部容积内。第一低温罐110因此可限定构造成将第一低温流体保持在其中的封闭的容器。第一低温罐110可限定压力容器，其构造成在不同于环境(例如，大气)压力的压力下将第一低温流体保持在其中。
例如，当环境温度升高时，第一低温罐110内的LNG将蒸发，产生汽化气体。当汽化气体量增大时，第一低温罐110内的压力将增大。在一些点处，压力可对于第一低温罐110而言变得太大。在所示实施例中，系统100包括罐传感器112。罐传感器112构造成直接地或间接地感测或检测第一低温罐110内的压力何时超过期望或可接受水平(例如，选自最高压力下的范围的水平，第一低温罐110设计成耐受该水平，或第一低温罐110额定为该水平)。例如，罐传感器112可包括构造成测量或检测第一低温罐110内的压力的压力传感器。
控制阀120构造成控制离开第一低温罐110的汽化气体沿下游方向102至汽化检测模块130和换热器140的流动。在所示实施例中，控制阀120插置在第一低温罐110与汽化检测模块130之间，并且设置在低温罐110下游和汽化检测模块130上游。在一些实施例中，控制阀120可安装在第一低温罐110内，安装于其或以其它方式与其相关联。在所示实施例中，当超过阈值的压力由罐传感器112检测到时，控制阀120开启来允许汽化气体沿下游方向102经过作为汽化气流125，从而有助于减小第一低温罐110中的压力。在各种实施例中，汽化气体可在略高于大气压力的压力下和在天然气的饱和温度(其可低于环境温度)下从第一低温罐110经过。在一些实施例中，如果第一低温罐110中的压力降低到阈值以下，则控制阀120可闭合。
当汽化气流125从控制阀120向下游行进时，汽化气流125穿过、经过或以其它方式邻近汽化检测单元130。汽化检测单元130构造成感测或检测汽化气流125的一个或更多个特性或性质。例如，汽化检测单元130可直接地测量汽化气流125的流动(例如，质量流动或体积流动)。作为另一个实例，汽化检测单元130可测量或检测汽化气流125的压力、速度、温度等中的一个或更多个。此外，汽化气流125的压力、速度、温度等中的一个或更多个可用于确定汽化气流125的流动(例如，流动可间接地测量)。在所示实施例中，汽化检测单元130示意性地描绘为单个块。在各种实施例中，可使用一个以上的检测单元(例如，传感器、检测器等)。此外，在一些实施例中，汽化检测单元130的结构或功能的全部或一部分可与罐传感器112共用或集成。
汽化检测单元130构造成将对应于检测到的一个或更多个性质或特性的信息提供至控制器190。控制器190构造成使用关于汽化气流125的信息来确定穿过换热器140的第二低温流体的对应流动，以冷凝汽化气流125。控制器190可构造成确定改变汽化气流125的相所需的传热量和/或在汽化气流125穿过换热器140时将冷凝的汽化气流的温度降低给定量。例如，使用汽化气流的测得的性质(例如，质量流速、温度等)以及气化气流的内在性质(例如，饱和温度、蒸发潜热、比热容等)，控制器190可确定必须从汽化气流125除去来将汽化气流125的温度降低至汽化气流的饱和温度或沸点(如果温度最初高于饱和温度)，将汽化气流从气体冷凝成液体，以及在一些实施例中将现在的液流的温度降低大约一摄氏度(例如，以有助于确保穿过换热器140的大致所有汽化气体冷凝)的热量。控制器190接下来可使用例如第二低温流体的测得性质(例如，温度)和第二低温流体的内在性质(例如，蒸发潜热、饱和温度、比热容等)来确定用以提供所需或期望冷却的第二低温流体的对应质量流速。控制器190接着可引导第二低温流体流穿过换热器140(例如，经由控制一个或更多个阀、泵等的设定)、监测汽化气流125的热交换和冷凝(例如，经由定位在换热器140内或以其它方式邻近其的一个或更多个检测器)，并且进行调整来视情况控制系统100的一个或更多个方面来实现汽化气流125的期望冷凝和/或冷却。
在一个示例性方案中，第一低温流体为储存在第一低温罐110中的LNG，并且汽化气流125由来自第一低温罐110的LNG的汽化引起的呈汽相的天然气构成。此外，第二低温流体为储存在第二低温罐160中的LN2，并且作为液流175从第二低温罐160提供至换热器140。在大约大气压力下的LNG的饱和温度或沸点为大约113开氏度(K)。在大约大气压力下的LN2的饱和温度或沸点为大约77°K。因此，如果两股流(例如，来自第一低温罐110中的LNG的汽化气流125和来自第二低温罐160的LN2的液流175)大约在相应的饱和温度或沸点下提供，则汽化气流125将处于高于液流175的温度。因此，热将从汽化气流125传递至液流175。如果足够的热从汽化气流125传递至液流175，则汽化气流125将冷凝。
此外，如果两股流在相应的饱和温度下或左右，使得从汽化气流125到液流175的热传递将导致汽化气流125的冷凝以及液流175的蒸发，而不显著地改变任一股流的温度(例如，可不管各股流的比热容)，则在天然气的蒸发潜热为氮的蒸发潜热的大约两倍时，来自第二低温罐160的LN2流的质量流应当为汽化气流125的质量流的大约两倍。如果期望冷凝汽化气流125的仅一部分(例如，需要较小的LN2质量流速)，如果期望冷凝的汽化气流125的温度显著地减小至低于饱和温度(例如，需要更大的LN2质量流速)，等，则期望或所需的质量流比例如可调整。因此，在此类示例性方案中，控制器190可确定汽化气流125的质量流速、确定来自第二低温罐160的第二低温流体(例如，LN2)的适合质量流速为汽化气流125的质量流速的大约两倍，并且控制系统100(例如，与第二低温罐160相关联的一个或更多个泵或阀)，以提供来自第二低温罐160的液流175的期望质量流速。LN2的附加质量流速可提供成解决系统中的低效，提供一定安全系数来确保穿过换热器的大致全部汽化气流的冷凝，降低冷凝汽化气体的温度，等。
在所示实施例中，第二低温流体(例如，LN2)的流动从第二低温罐160提供。第二低温罐160可在某些方面类似于第一低温罐110。在所示实施例中，第二低温罐160可在容量上大致小于第一低温罐110。例如，在一些实施例中，系统100可包括具有大约10,000加仑以上的组合容量的一个或更多个第一低温罐110。尺寸确定为提供足够的低温流体(例如，LN2)来冷凝来自一个或更多个第一低温罐的汽化气体的第二低温罐160可大致较小，例如，大约200加仑，或在一些实施例中更小。在一些实施例中，第二低温罐160排外地专用于与系统100一起使用用于再冷凝来自第一低温罐110的汽化气体，而在其它实施例中，第二低温罐160可与其它系统共用。例如，第二低温罐160可用于将LN2提供至换热器140，并且直接提供LN2(或来自LN2的氮气流)至不同系统(例如，吹洗或惰性化系统)。例如，来自第二低温罐的LN2(或氮气流)可提供至飞行器的不同系统，而不穿过换热器140(例如，以惰性化喷射燃料罐，以吹洗系统的一个或更多个构件，等)。
系统100还包括检测器162和设置成邻近第二低温罐160的加压模块164。检测器162示意性地绘制为单个块，但可包括一个以上的检测器或传感器。检测器162构造成感测或检测离开第二低温罐160的液流175的一个或更多个性质或特性(例如，质量或体积流速、速度、温度、压力等)，并且提供对应的信息至控制器190。控制器190可使用信息来确定液流175的适当流速和/或监测液流175。
在一些实施例中，LN2可处于足够压力，使得液流175可从第二低温罐160提供，而没有提供压力梯度的附加构件。在所示实施例中，系统100包括加压模块164，其构造成提供构造成将液流175中的期望量的第二低温流体(例如，LN2)从第二低温罐160引导至换热器140的压力梯度。例如，加压模块164可为在控制器190的控制下操作的泵。在一个示例性方案中，当控制器190确定期望增大的液流175质量流速来冷凝汽化气流125时，加压模块164(例如，泵)的泵送努力可增大。在另一个示例性方案中，当控制器190确定减小的液流175的质量流速可足以冷凝汽化气流125时，加压模块164(例如，泵)的泵送努力可减小。加压模块164在所示实施例中示为设置在第二低温罐160下游(按照第二低温流体的流动)。例如，在其它实施例中，泵可设置在第二低温罐160内。在又一些实施例中，泵或其它加压模块164可不需要或用于引导第二低温流体的流动。
绘出的系统100还包括插置在第二低温罐160与换热器140之间的控制阀170。控制阀170构造成控制液流175从第二低温罐160到换热器140的流动。例如，控制阀170的设定可由控制器190控制，以允许期望量的液流175流动穿过控制阀170至换热器140。控制阀170(此外或作为加压模块164的备选方案)可构造成由控制器190控制来提供液流175的期望流动。
在一个示例性方案中，当控制器190确定期望增大的液流175质量流速来冷凝汽化气流125时，控制阀170可设定成允许液流175的较高流动经过至换热器140。在另一示例性方案中，当控制器190确定减小的液流175质量流速可足以冷凝汽化气流125时，控制阀170可设定成允许较少流量的液流175经过至换热器140(例如，以保存LN2)。如本文中还论述的，在其中系统100构造成升高液流175的温度而不蒸发液流175的实施例中，增大流量(相比于液流175蒸发时)的液流175可需要由加压模块164提供和/或由控制阀170允许。
汽化气流125(来自第一低温罐110)和液流175(来自第二低温罐160)均前移至且穿过换热器140。换热器140构造成将足够量的热从汽化气流125传递至液流175，以冷凝汽化气流125的至少一部分来提供包括冷凝的汽化气体(例如，LNG)的返回流145。在一些实施例中，大致所有汽化气流125可冷凝来将大致完全是液体的返回流145提供至第一低温罐110。在一些实施例中，汽化气流125可经历相变(例如，从气相到液相的冷凝)，同时液流175可不改变相。在所示实施例中，汽化气流125和液流175两者在穿过换热器140时经历相变。因此，汽化气流125可经历相变(例如，从气相冷凝至液相)，同时液流175也经历相变(例如，从液相蒸发至气相)。
图1中绘出的换热器140包括具有入口144和出口146的第一通路142，以及具有入口150和出口152的第二通路148。第一通路142和第二通路148构造成在穿过相应通路的流之间提供热交换。例如，第一通路142和第二通路148中的一个或更多个可构造为包绕通路中的另一个或邻近其经过的盘管。在一些实施例中，换热器140可构造为壳管式换热器。在各种实施例中，其它布置可用于换热器140。大体上，换热器140尺寸确定并且构造成提供液流175和汽化气流125的充分流动，以及其间的充分热交换，以冷凝期望量的汽化气流。
汽化气流125沿下游方向102经过至第一通路142的入口144。在一些实施例中，汽化气流125可作为过热蒸气进入入口144，并且可作为饱和液体或次冷液体离开出口146。当汽化气流125穿过第一通路142时，汽化气流与以足以冷凝汽化气流的量的液流175(在第二通路148中)交换热(例如，控制器190操作系统100来提供足够液流175以冷凝汽化气流125)。汽化气流的冷凝产生呈液态(例如，LNG)的第一低温流体的返回流145，其引导至第一低温罐110来再填充第一低温罐140。因此，实施例提供了保存燃料(例如，LNG)，同时还防止或减少来自汽化气体的有害或另外不合乎需要的排放物(例如，温室排放物或可燃排放物)。
当返回流145(例如，由汽化气流125的冷凝引起的LNG)离开换热器140的出口146时，返回流145穿过返回流检测器154。返回流检测器154构造成检测返回流145的流动、温度、速度、压力等中的一个或更多个。来自返回流检测器154的信息可提供至控制器190，并且控制器190可响应于从返回流检测器154获得的信息来调整或以其它方式控制系统100的操作。例如，控制器190可确定液流175的初始流动来冷凝汽化气流125，并且提供返回流145的期望温度。然而，如果返回流检测器154提供信息至控制器190，指示返回流145大致未冷凝和/或处于高于期望的温度，则控制器190可调整与液流175相关联的泵或控制阀的一个或更多个设置，以增大穿过换热器140的液流175的流动。作为另一个实例，如果返回流检测器154提供信息至控制器190，指示返回流145处于低于期望或所需的温度，则控制器190可调整与液流175相关联的泵或控制阀的一个或更多个设置，以减小穿过换热器140的液流175的流动。
在一些实施例中，从汽化气体累积在第一低温罐110内提供的压力梯度和/或重力可足以引起第一低温流体(例如，汽化气流125和返回流145)从第一低温罐110穿过换热器140并且返回第一低温罐110。在其它实施例中，可使用构造成通过回路106的至少一部分提供压力梯度的加压模块或装置(例如，泵或风扇)。在所示实施例中，系统100包括设置成邻近第一低温罐110并且在换热器140下游的加压模块114(例如，在沿回路106在返回流145返回至第一低温罐110的点附近的点处)。在所示实施例中，加压模块114构造为泵用于引导返回流145的移动，返回流145呈液态。在备选实施例中，加压模块的不同类型或位置可附加地或备选地使用。例如，在一些实施例中，作为备选或此外，加压模块114可设置在第一低温罐110下游和换热器140上游，并且构造为用于引导呈气态的汽化气流125的移动的风扇。在各种实施例中，加压模块可构造为鼓风机、压缩机等中的一个或更多个。加压模块114可以可操作地连接于控制模块190并且在控制模块190的控制下操作。在一些实施例中，在第一低温罐110足够强健来提供所需的压力梯度以使各种流移动穿过回路106的情况下，可不使用加压模块。例如，梯度可由局部压差建立在罐中，该局部压差可出现在罐中的各种区域之间，如，在罐的顶部与底部之间。更进一步，在各种实施例中，第一低温罐110可构造成包括罐特征，其提高此类压力梯度。在其它实施例中，可沿回路106使用一个或更多个加压模块，允许了系统100在第一低温罐110中以较低压力操作，从而允许了第一低温罐110的大体上较轻和/或较简单的设计。
回到换热器140，液流175进入第二通路148的入口150。在一些实施例中，液流175可作为次冷或饱和液体进入入口150，并且作为饱和或过热的蒸气离开出口152。当液流175穿过第二通路148时，来自冷凝汽化气流125的热传递至液流175。传递的热可升高液流175的温度，并且/或者引起液流175的相变或变化(例如，从液态到气态的蒸发或沸腾)。在图1中绘出的实施例中，液流175在液流175穿过第二通路148时蒸发。现在蒸发的液流175从换热器140的出口152中经过作为呈气体形式的排出流177。例如，来自第二低温罐160的LN2可在穿过换热器时蒸发，并且从换热器排出来作为氮气的排出流。在一些实施例中，第二低温流体可在第二低温罐160中保持在饱和温度或沸点处或附近，以使传递至第二低温流体的大部分或所有热用于将第二低温流体的状态从液体变为气体，或加热通过蒸发或沸腾形成的气体。在各种实施例中，控制器190可操作系统100，例如，包括液流175至换热器140的流动的量，以使汽化气流125和液流175以所选的比例提供，以引起各流在穿过换热器时大致完全改变相，其中离开换热器的各流在相应流体的饱和温度或沸点处或附近(例如，在一些实施例中，在大约一摄氏度的饱和温度内)。
当排出流177离开换热器时，排出流177穿过排出检测器156。排出检测器156构造成检测排出流177的流动、温度、速度、压力等中的一个或更多个。来自排出检测器156的信息可提供至控制器190，并且控制器190可响应于从排出检测器156获得的信息来调整或以其它方式控制系统100的操作。例如，如果排出流177处于高于期望的温度，则控制器190可控制系统100来将增加的液流175的流动从第二低温罐160提供至换热器140。作为另一个实例，如果控制器190从由排出检测器156提供的信息确定排出流并未完全蒸发和/或处于低于期望的温度，则控制器190可操作系统100来减少来自第二低温罐160的液流175的流动。
当排出流177远离换热器140行进时，排出流到达分流阀180。分流阀180构造成沿一个或更多个路径引导排出流。在所示实施例中，分流阀180由控制器190控制，并且构造成将排出流177引导至第一低温罐100(其提供功能构件或模块的实例)、大气或功能构件188中的一个或更多个。确定沿给定方向转向的排出流177的比例的分流阀180的设定可由控制器190确定和/或控制。
例如，排出流177的全部或一部分可引导穿过分流阀180作为排放至大气的排放流181。此外，排出流177的所有或一部分可引导穿过分流阀180作为罐流183。罐流183朝第一低温罐110引导，并且可用于吹洗第一低温罐110周围的大气。例如，罐流183可通过一个或更多个喷嘴在第一低温罐110外部近侧排放，并且用作清洁或稀释气体的流或片来有助于吹洗(例如，除去或稀释)来自第一低温罐110或相关联构件(如，管路、阀等)的任何可能的有害泄漏(例如，天然气泄漏)。
排出流引导至其的功能构件可为汽化气体再冷凝系统和/或此类系统(例如，低温罐)的回路的一部分，或者可在汽化气体再冷凝系统和/或此类系统(例如，喷射燃料罐)的回路外部。例如，排出流117的所有或一部分可引导至一个或更多个功能构件188作为一股或更多股流185(为了清楚起见，仅一股流185在所示实施例中示出，然而，各个实施例可包括附加的流和/或功能构件)。例如，在与具有喷射燃料罐的飞行器相关联的实施例中，功能构件188可为喷射燃料罐。流185可用于惰性化一个或更多个喷射燃料罐，单独地作用或作为附加惰性化机构(未示出)的补充。惰性化喷射燃料罐可理解为提供氮、富氮空气等来将燃料罐内的氧浓度减小至点火可不由可燃蒸气支持的水平。作为另一个实例，此外或作为备选，流185(或来自具有作为源的排出流177的分流阀180的附加流)可用于吹洗蒸发器。在一些实施例中，来自第一低温罐110的LNG可朝喷气或其它飞行发动机引导来用作燃料。然而，在LNG到达发动机之前，LNG必须变为气态用于发动机的正确操作。该状态变化可在蒸发器处完成。对于双燃料发动机，当飞行器从LNG操作切换至喷射燃料操作时，余量的天然气可在蒸发器中或别处沿相关联的回路离开。流185的吹洗流动可用于吹洗来自蒸发器和/或相关回路的可燃天然气。作为另一个实例，流185的吹洗流动可引导至可暴露于天然气的电线周围或另外近侧的容积。以上实施例经由实例而非限制提供，因为在各种实施例中，排出流177可引导至一个或更多个附加或备选的功能构件。作为另一个实例，实施例可连同发动机使用，该发动机构造成使用单种燃料，如，LNG。
也如上文指示的，控制器190可以可操作地连接和构造成控制系统100的各种构件的操作。例如，控制器190可获得对应于汽化气体流动的信息(例如，汽化气流的流动、温度或压力中的一个或更多个)，确定第二低温流体(例如，LN2)的流动来吸收足量的热以冷凝汽化气体的流动，并且控制系统的各种构件来将所需的流动提供至换热器，并且操作系统以使汽化气体在换热器140中冷凝。控制器190可构造为计算机处理器或其它基于逻辑的装置，其基于一组或更多组指令(例如，软件)来执行操作。控制器190按其操作的指令可储存在有形和非暂时(例如，不是瞬态信号)的计算机可读储存介质，如，存储器196上。存储器196可包括一个或更多个计算机硬盘驱动器、闪速驱动器、RAM、ROM、EEPROM等。作为备选，指导控制器190的操作的一组或更多组指令可硬接线到控制器190的逻辑中，如，通过为形成在控制器190的硬件中的硬接线逻辑。
所示实施例的控制器190包括检测模块192、控制模块194和与其相关联的存储器模块196。检测模块192构造成从与系统(例如，本文中所述的元件121，130，154，156，162)相关联的传感器或检测器接收信息。检测模块192还可处理接收信息来确定系统100的一个或更多个操作参数(例如，将提供的流动(例如，液流175的流动)和/或用以实现期望流动的系统100的一个或更多个构件(例如，泵、风扇、阀等)的一个或更多个设定)。控制模块194构造成从检测模块192接收信息，并且响应于接收的信息来控制系统100的操作。例如，控制模块194可构造成开启、闭合或调整一个或更多个阀设置来调整穿过系统的流动，或者作为另一个实例，可构造成控制一个或更多个泵或风扇的操作。经由实例，所示实施例中的控制器190可响应于从传感器或检测器接收到的信息来控制来自第二低温罐160的液流175的流量，控制分流阀180的设定(例如，以改变至一个或更多个功能构件来吹洗或惰性化(多个)功能构件的排出气体(例如，氮气)的流动比例)，控制控制阀120的设定(例如，以响应于第一低温罐110的确定压力容许或阻止汽化气体从第一低温罐110的流动)，等。作为另一个实例，控制器190可构造成控制与换热器140相关联的各种阀或其它构件的设定，以引导各种流穿过换热器140。控制器190还可接收监测换热器的一个或更多个出口的输出的信息，并且视情况调整系统的操作，例如，基于离开换热器的一股或更多股流的实际状态与预测状态的差异(例如，温度或压力的偏差、处于不同于预期或期望的相或状态的离开换热器的流，等)。在一些实施例中，控制器190还可控制或限制来自第一低温罐110的汽化气体流动(假设低温罐110内的压力仍保持在可接受范围内)，以有助于确保用于在飞行或其它任务的一部分期间引导流穿过第一回路106和/或保存LN2的期望压力梯度(例如，以提供在飞行器可具有更多需要时在汽化气流与LN2之间的更多热交换，或用于氮气的排出流)。
因此，在各种实施例中，可提供相对紧凑且重量轻的系统，其安全且有效地再冷凝排出气体，并且使冷凝的低温流体返回至低温罐，从而保存低温燃料以及减少有害或另外不合乎需要的排放物。应当注意的是，所示实施例的构件的特定布置(例如，数量、类型、放置等)可在各种备选实施例中修改。在各种实施例中，可使用构件的不同布置。
图2-4提供了绘出各种实施例中的汽化损失率的范围内使用的低温流体的各种流动或量的图表。图2-4中所绘的实施例基于将LNG用作第一低温流体(例如，汽化气体冷凝并且返回至罐的燃料)，并且将LN2用作第二低温流体(例如，用于在换热器中从LNG吸收热的流体)。在绘出的实施例中，两种流体在换热器中经历相变(例如，LNG汽化气体冷凝，并且LN2蒸发来提供离开换热器的氮气排出流)。
一定数量的值和/或假定在形成图2-4时使用。例如，图2-4中绘出的实施例对应于大约11,000加仑的LNG的初始体积。11,000加仑可容纳在单个罐中。作为备选，11,000加仑可容纳在操作性地连接于如上文所述的一个或更多个汽化冷凝系统的一组罐中。例如，具有大约4,000到5,000加仑或更少的储存体积的一个或更多个罐可用于各种实施例中。在一些实施例中，一组罐可共用公共汽化冷凝系统，而在其它实施例中，各个罐可与专用汽化冷凝系统相关联并且排他地使用专用汽化冷凝系统。连同图2-4所述的特定值经由实例提供，因为罐的其它大小和/或汽化速率例如可存在于各种实施例中。
此外，对于图2-4，绘出了24小时周期的大约0.1％到大约1.0％(或大约0.001到大约0.01)的汽化速率的范围。为了图2-4的目的，假定汽化速率在24小时周期内恒定，以使汽化速率设定24小时周期的汽化流速以及总质量。此外，假定氮在穿过换热器之后从系统消耗。对于对应于特定流速的LNG的质量，冷凝汽化流所需的总能量确定为从高于Tsat[LNG]1摄氏度至低于Tsat[LNG]1摄氏度的焓变化，其中Tsat[LNG]为LNG的饱和温度，并且LNG在大约1大气压的压力下冷凝。因此，可确定冷凝对应于特定流动的一定质量的LNG所需的能量(例如，一定时间范围内的初始体积的给定汽化速率，如，11,000加仑初始体积在24小时内的1％的流速)。氮的流速接着可确定成提供如上文所述确定的所需能量。例如，吸收所需能量的给定氮流速可用的能量可理解为对于对应于特定流速的LLN2的质量，从低于Tsat[LN2]1摄氏度至高于Tsat[LN2]1摄氏度的焓变化，其中Tsat[LN2]为LN2的饱和温度，其中LN2在大约1大气压的压力下蒸发。可注意的是，以上假定并未解决热传递中的任何损失或低效，以使可需要比由以上方法提供的增大的LN2流动。以上假定还假定了天然气和氮保持在大约1摄氏度的相应饱和温度内。在其它实施例中，其它方法可用于确定期望的所需氮流动。例如，可对于效率作出调整，使可使用相变之前或之后的温度转移不同，等。此外，在实施例中，可使用由控制单元获得的信息迭代地计算或调整流动(例如，通过提供初始流动，确定一个或更多个参数(例如，离开换热器的流动的温度)与期望水平的偏差，以及相应地调整流动)。
图2绘出了图表200，其包括对应于质量流速(以千克/秒(kg/s)为单位)的第一轴线202和对应于LNG汽化损失的速率的第二轴线204。如图2中所绘，LNG汽化损失的速率从大约0.001(或24小时内总LNG的0.1％)变化至大约0.01(或1.0％)。图2还绘出了LN2流动曲线206和LNG流动曲线208。对于大约11,000加仑的初始体积，如上文所述的LNG流动曲线208基于给定损失速率的LNG的量。对于使用上文所述的假定的给定损失速率，LN2流动曲线206确定为吸收足以冷凝一定量的LNG的能量所需的LN2的量。当LNG的蒸发潜热大于LN2的时，LN2流速看作是高于LNG流速。
图3绘出了图表300，其包括对应于24小时周期内的图2的LN2流动曲线206所需的氮的总质量(以千克(kg)为单位)的第一轴线302，以及对应于LNG汽化损失的速率的第二轴线304。例如，如图2中所示，在大约0.001(或大约0.1％)的汽化损失下，LN2质量流速为大约0.0005kg/s(如由LN2流动曲线206所示)。在24小时周期内，大约0.0005kg/s导致(0.0005kg/s)x(60s/分钟)x(60分钟/小时)x(24小时)或43.2kg(或大约45kg(大约100磅))的总质量。如图3中所示，使用上文所述的假定，对于大约0.01(或大约1％)的汽化速率损失和大约11,000加仑的LNG的初始体积，氮所需的最佳情况质量(例如，忽略任何低效或热传递损失)为大约450kg，或大约1,000磅。另外，图4绘出了图表400，其包括对应于24小时周期内的图2的LN2流动曲线206所需的LNG(以加仑(gal)为单位)的总体积的第一轴线402，以及对应于LNG汽化损失的速率的第二轴线404。例如，如图2中所示，在大约0.01的汽化损失下，对应的LN2质量为大约450kg，如图3中所示和上文所述。如图4中所述，使用上文所述的假定，对于大约1％的汽化速率损失和大约11,000加仑的LNG的初始体积，氮所需的最佳情况的LN2体积(例如，忽略任何低效或热传递损失)为大约150加仑。如图4中所示，如果汽化速率损失为大约0.1％，则所需的氮的体积较小，大约15加仑。因此，如果所有氮在穿过换热器之后消耗(例如，没有氮再循环至氮储存罐用于在汽化气体再冷凝系统中重复使用)，则以上示例性范围的氮储存罐将必须尺寸确定为容纳至少15到150加仑。氮气罐可尺寸确定为较大，以解决低效和/或提供安全系数。
图2-4中所绘的实施例经由实例和图示清楚来提供，并且不旨在限制。各种实施例可包括不同的初始体积，具有不同的汽化损失速率(例如，在一些实施例中，可使用大约0.04％或更低的损失速率)，使用不同于LNG和/或LN2的流体，使用不同温度变化、使用不同压力，具有不同总体时间框架，具有不同的对应罐大小范围，等。此外，可进行调整来解决遍及系统的低效或热传递损失。
此外，在一些实施例中，闭环非相变回路可与LN2(或用于从汽化气流吸收热的其它流体)一起使用。例如，在一些实施例中，LN2可在大致低于氮的饱和温度的温度下提供，并且在LN2穿过换热器时加热而不经历相变。在此类实施例中，可使用较大的LN2流动，因为相对低的温度升高的焓变化大体上低于改变相或状态(例如，从液相到气相的蒸发或沸腾)的焓变化。例如，如果LNG流加热大约20摄氏度，则确定的流动为使用对应于图2-4中绘出的实施例的假定确定的对应流动的大约6倍。因此，在一些实施例中，对于大约11,000加仑的LNG的初始体积和大约0.1％到大约1％之间的汽化速率，可需要大约240到大约2400kg的氮质量。然而，由于氮可再用作闭环系统的一部分，故所需的氮的体积(和所需的氮气罐的大小)可不一定以相同的相对比例增大。
使用闭环非制冷回路来提供低温流体以从汽化气体吸收热的示例性系统在图5中示意性地示出。图5为根据各种实施例的用于再冷凝来自低温罐的汽化气体的系统500的示意图。系统500在某些方面类似于图1中绘出和本文中所述的系统100。然而，系统500也在某些方面不同。例如，系统500使用设置在换热器上游且构造成使汽化气流前移至换热器的加压模块(例如，风扇)。作为另一个实例，系统500使用闭环回路来将用于从汽化气流吸收热的低温流体(例如，LNG)再循环至罐。在一些实施例中，系统500可提供返回至罐的一股或更多股流的冷却，并且在其它实施例中，系统500可不提供返回至罐的一股或更多股流的冷却。
系统500(连同本文中所述的系统和方法的其它实施例)在下面连同液化天然气(LNG)的使用论述，该液化天然气作为功率源，例如，用于推进飞行器。在其它实施例中，可使用其它燃料，并且/或者可对备选应用供能。所示系统500包括第一低温罐510、控制阀520、风扇522、汽化检测模块530、换热器540、第二低温罐560、第二控制阀570、分流阀580和控制器590。
大体上，来自第一低温罐510的汽化气体(或使用汽化气体形成的气体或其它产物)沿下游方向502穿过系统500的方面。(上游方向504可理解为下游方向的相反方向。)当汽化气体(或使用汽化气体形成的气体或其它产物)穿过系统的各个方面时，所示实施例中的汽化气体(或使用汽化气体形成的气体或其它产物)冷凝用于返回至第一低温罐510。第一低温流体(例如，天然气)可理解为穿过回路506，从第一低温罐510穿过换热器540并且返回第一低温罐510。
汽化气体经由至穿过换热器540的第二低温流体的热传递来在换热器540中冷凝。在图5中所绘的系统500中，第二低温流体可在穿过传热器540的整个阶段保持在液态，并且可返回至第二低温罐560，第二低温罐560为第二低温流体源。第二低温流体(例如，LN2)可理解为从第二低温罐560穿过第二回路508，穿过换热器540，并且返回第二低温罐560。在一些实施例中，第二回路508可缺乏冷却从换热器540返回至第二低温罐560的第二低温流体的制冷或其它器件。在一些实施例中，第二低温流体可作为液体再循环穿过换热器540一次或更多次，而没有状态变化，直到达到第二低温流体的饱和温度。一旦达到第二低温流体的饱和温度，则第二低温流体可在穿过换热器期间蒸发或沸腾，结果是排气(例如，氮气)排出至大气和/或引导至飞行器的功能构件。
如图5中所见，系统500限定下游方向502和上游方向504。下游方向502可理解为在处置或处理汽化气体(或汽化气体的产物)时汽化气体(或汽化气体的产物)所沿的方向或路径。在所示实施例中，汽化气体从低温罐510经由控制阀520流动来作为汽化气流525。汽化气流525沿下游方向502流至汽化检测模块530。在汽化检测模块530处，检测了汽化气流525的一个或更多个性质或特性(例如，流动、温度、压力、速度等中的一个或更多个)。关于汽化气流525的一个或更多个性质或特性的信息提供至控制器590，其中控制器590接着确定容纳在第二低温罐560中的第二低温流体(例如，LN2)的所需流动，以冷凝汽化气流525的至少一部分。当汽化气流525从汽化检测模块530向下游行进时，汽化气流525进入换热器540中。来自第二低温罐560的第二低温流体从汽化气流525吸收热来冷凝汽化气流525中的汽化气体，以产生可返回至第一低温罐510的第一低温流体的液体返回流545。控制器590构造成接收关于穿过系统500的一个或更多个流或流动的信息，并且控制穿过系统500的各种流动或流(例如，通过控制一个或更多个阀、泵等上的设定)。
所示实施例中的第一低温罐510用于容纳第一低温流体(例如，LNG)，并且可构造成大体上类似于上文所述的第一低温罐110。控制阀520构造成控制离开第一低温罐510的汽化气体沿下游方向502至汽化检测模块530和换热器540的流动。在所示实施例中，控制阀520插置在第一低温罐510与汽化检测模块530之间，并且设置在低温罐510下游与汽化检测模块530上游之间。在一些实施例中，控制阀520可安装在第一低温罐510内，安装于其或者以其它方式与其相关联。在所示实施例中，当超过阈值的压力由罐传感器512检测到时，控制阀520开启来允许汽化气体沿下游方向502经过作为汽化气流525，从而有助于减小第一低温罐510中的压力。在各种实施例中，汽化气体可在略高于大气压力的压力下和在天然气的饱和温度(其可低于环境温度)下从第一低温罐510经过。
当汽化气流525从控制阀520向下游行进时，汽化气流525穿过、绕过或以其它方式邻近汽化检测单元530。汽化检测单元530构造成感测或检测汽化气流525的一个或更多个特性或性质。例如，汽化检测单元530可直接地测量汽化气流525的流动(例如，质量流或体积流)。作为另一个实例，汽化检测单元530可测量或检测汽化气流525的压力、速度或温度中的一个或更多个。
汽化检测单元530构造成将对应于检测到的一个或更多个性质或特性的信息提供至控制器590，并且控制器590构造成使用关于汽化气流525的信息来确定穿过换热器的第二低温流体(例如，LN2)的所需流动，以冷凝汽化气流525。控制器590接着可引导期望的第二低温流体流穿过换热器540(例如，经由控制一个或更多个阀、泵等的设定)、监测汽化气流525的热交换和冷凝(例如，经由定位在换热器540内或以其它方式邻近其的一个或更多个检测器)，并且进行调整来视情况控制系统500的一个或更多个方面来实现汽化气流525的期望冷凝和/或冷却。
在所示实施例中，第二低温流体(例如，LN2)的流动从第二低温罐560提供。第二低温罐560可在某些方面类似于上文所述的第二低温罐160。在所示实施例中，第二低温罐560可在容量上大致小于第一低温罐510。在所示实施例中，第二低温罐560可构造成在低于第二低温罐160的温度下保持或容纳第二低温流体。例如，第二低温流体可保持在大致低于第二低温流体的饱和温度的温度下，以使第二低温流体可至少在一定时间内穿过换热器540，而不变为气态，并且返回至第二低温罐560作为液体(其可在一些实施例中并未制冷或以其它方式冷却，以使液体在高于最初从第二低温罐560释放的液体温度的温度下返回至第二低温罐560)。在其它实施例中，从换热器540到第二低温罐560的返回流可被制冷或以其它方式冷却。
系统500还包括检测器562和设置成邻近第二低温罐562的加压模块564。检测器562示意性地绘出为单个块，但可包括一个以上的检测器或传感器。检测器562构造成感测或检测离开第二低温罐560的液流575的一个或更多个性质或特性(例如，质量或体积流速、速度、温度、压力等中的一个或更多个)，并且提供对应的信息至控制器590。控制器590可使用信息来确定液流575的适当流速和/或监测液流575。
在所示实施例中，系统500包括加压模块564，其构造成提供构造成将液流575中的期望量的第二低温流体(例如，LN2)从第二低温罐560引导至换热器540的压力梯度。例如，加压模块564可为在控制器590的控制下操作的泵。
绘出的系统500还包括插置在第二低温罐560与换热器540之间的控制阀570。控制阀570构造成控制液流575从第二低温罐560到换热器540的流动。例如，控制阀570的设定可由控制器590控制，以允许期望量的液流575流动穿过控制阀570至换热器540。还如上文所述，当液流575的温度升高(例如，通过从冷凝的汽化气流525吸收热)而不蒸发液流575时，可需要增加量的液体流575流动(相比于在液流575蒸发时)。
汽化气流525(来自第一低温罐510)和液流575(来自第二低温罐560)均前移至且穿过换热器540。换热器540构造成将足够量的热从汽化气流525传递至液流575，以冷凝汽化气流525的至少一部分来提供返回流545。在一些实施例中，大致所有汽化气流525可冷凝来将大致完全是液体的返回流545提供至第一低温罐510。
图5中绘出的换热器540可在某些方面类似于上文所述的换热器140构造。例如，换热器540包括具有入口544和出口546的第一通路542，以及具有入口550和出口552的第二通路548。第一通路542和第二通路548构造成在穿过相应通路的流之间提供热交换。大体上，换热器540尺寸确定和构造成提供液流575和汽化气流125的充分流动，以及其间的充分热交换，以冷凝期望量的汽化气流525。
汽化气流525沿下游方向502经过至第一通路542的入口544。当汽化气流525穿过第一通路542时，汽化气流525与以足以冷凝汽化气流525的量的液流575(在第二通路548中)交换热(例如，控制器590操作系统500来提供足够液流575以吸收足够的热来冷凝汽化气流125)。例如，当液流575在穿过换热器540期间并未蒸发或沸腾时，可需要液流575的较高流动。汽化气流的冷凝产生呈液态的第一低温流体(例如，LNG)的返回流545，其引导至第一低温罐510来再填充第一低温罐510。
当返回流545(例如，由汽化气流525的冷凝引起的LNG)离开换热器540的出口546时，返回流545穿过返回流检测器554。返回流检测器554构造成检测返回流545的流动、温度、速度、压力等中的一个或更多个。来自返回流检测器554的信息可提供至控制器590，并且控制器590可响应于从返回流检测器554获得的信息来调整或以其它方式控制系统500的操作。
在一些实施例中，从汽化气体累积在第一低温罐510内提供的压力梯度可足以引起第一低温流体(例如，汽化气流525和返回流545)从第一低温罐510穿过换热器540并且返回第一低温罐510。在其它实施例中，可使用构造成通过回路506的至少一部分提供压力梯度的加压模块或装置(例如，泵或风扇)。在所示实施例中，系统500包括设置成邻近第一低温罐510且在换热器540上游的加压模块514。在所示实施例中，加压模块514构造为用于引导呈气态的汽化气流525的移动的风扇。
回到换热器540，液流575进入第二通路548的入口550。当液流575穿过第二通路548时，来自冷凝汽化气流525的热传递至液流575。传递的热可升高液流575的温度，并且/或者引起液流575的相变或变化(例如，从液态到气态的蒸发或沸腾)。在图1中绘出的实施例中，液流575最初在第二低温罐560中保持在足够低的温度下，使得第二低温流体可在达到饱和温度之前引导穿过第二回路508一次或更多次，其中离开换热器的呈液态的第二低温流体返回至第二低温罐560。当第二低温流体经由穿过第二回路508(经由在换热器540中从汽化气流525吸收热)再循环和加热时，第二低温流体可达到第二低温流体的饱和温度(例如，LN2是大约77°K)。一旦包含第二低温流体的液流575足够接近饱和温度，则液流575可在液流575穿过第二通路548时蒸发。因此，离开第二通路548的出口552的排出流577可在各种实施例中呈液态和/或气态。
当排出流577离开换热器时，排出流577穿过排出检测器556。排出检测器556构造成检测排出流577的流动、温度、速度、压力等中的一个或更多个。来自排出检测器556的信息可提供至控制器590，并且控制器590可响应于从排出检测器556获得的信息来调整或以其它方式控制系统500的操作。例如，如果排出流577处于高于期望的温度，则控制器590可控制系统500来将增加的液流575的流动从第二低温罐560提供至换热器540。此外，控制器590可使用从排出检测器556获得的信息来确定排出流577的状态或相(例如，液态或气态)，并且基于排出流577的状态或相引导排出流577。
在所示实施例中，当排出流577远离换热器540行进时，排出流577到达分流阀580。分流阀580构造成沿一个或更多个路径引导排出流。分流阀580可具有由控制器590控制的一个或更多个设定。例如，在第一设定下，分流阀580可沿为第二回路508的一部分的路径581引导排出流，其中排出流577沿路径581返回至第二低温罐560。作为另一个实例，在第二设定下，分流阀580可沿路径583引导排出流，排出流可从路径583引导至第一低温罐510(例如，以吹洗泄漏的第一低温罐510的周围)、至喷射燃料罐(例如，以惰性化喷射燃料罐)、至蒸发器(例如，以吹洗未消耗的天然气的蒸发器)、排出至大气，等中的一个或更多个。
在一些实施例中，使用从排出检测模块556获得的信息的控制器590确定排出流577是否大致为液态或大致为气态。如果排出流577如由控制器590确定地大致为气态，则控制器590控制分流阀580来沿路径583将气态排出流(例如，氮气)引导至如上文所述的大气、喷射燃料罐、蒸发器等中的一个或更多个。然而，如果排出流577如由控制器590确定地大致为液态，则控制器590控制分流阀580来使排出流(例如，LN2)沿路径581返回至第二低温罐。在一些实施例中，排出流可沿路径581制冷或以其它方式冷却。在其它实施例中，通路581可没有返回至第二低温罐560的排出流的制冷或其它冷却。
也如上文指示的，控制器590可以可操作地连接和构造成控制系统500的各种构件的操作。例如，控制器590可获得对应于汽化气体流动的信息(例如，汽化气流的流动、温度或压力中的一个或更多个)，确定第二低温流体(例如，LN2)的流动来吸收足够量的热以冷凝汽化气体流动，并且控制系统的各种构件来将所需的流动提供至换热器，并且操作系统以使汽化气体在换热器中冷凝。控制器590可构造为计算机处理器或其它基于逻辑的装置，其基于一组或更多组指令(例如，软件)来执行操作。控制器590按其操作的指令可储存在有形和非暂时(例如，不是瞬态信号)的计算机可读储存介质，如，存储器596中。存储器596可包括一个或更多个计算机硬盘驱动器、闪速驱动器、RAM、ROM、EEPROM等。作为备选，指导控制器590的操作的一组或更多组指令可硬接线到控制器590的逻辑中，如，通过为形成在控制器590的硬件中的硬接线逻辑。
所示实施例的控制器590包括检测模块592、控制模块594和与其相关联的存储器模块596。检测模块592构造成从与系统相关联的传感器或检测器接收信息。检测模块592还可处理接收信息来确定系统500的一个或更多个操作参数(例如，将提供的流动(例如，液流575的流动)和/或用以实现期望流动的系统500的一个或更多个构件(例如，泵、风扇、阀等)的一个或更多个设定)。控制模块594构造成从检测模块592接收信息，并且响应于接收的信息来控制系统500的操作。经由实例，所示实施例中的控制器590可响应于从传感器或检测器接收到的信息控制来自第二低温罐560的液流575的流动的量，控制分流阀580的设定，控制控制阀520的设定，等。此外，控制器590可构造成控制与换热器540相关联的各种阀或其它构件的设定，以引导各种流穿过换热器540。例如，当控制器590确定足够量的热可由第二低温流体吸收而不蒸发第二低温流体时，可仅基于对应的能量，通过第二低温流体的温升来计算第二低温流体的第一流动。当控制器590确定第二低温流体将在换热器540中蒸发来提供足够量的热吸收时，可基于对应于第二低温流体的蒸发或沸腾的能量来计算第二低温流体的第二流动(例如，低于第一流动)。控制器590接着可调整一个或更多个泵、阀等的设定，以实现第二低温流体的期望流动。控制器590还可接收监测换热器的一个或更多个出口的输出的信息，并且视情况调整系统的操作，例如，基于离开换热器的一股或更多股流的实际状态与预测状态的差异(例如，温度或压力的偏差、呈不同于预期或期望的相或状态的离开换热器的流，等)。
应当注意的是，本文中所述的实施例(例如，系统100，500)经由实例而非限制提供，因为以上示例性实施例的各种构件可组合、添加、除去或再布置来形成附加实施例。
如上文指示的，低温罐可机载地位于飞行器上，用于容纳用于飞行器的发动机的燃料。例如，图6为飞行器600的示例性实施例的示意图，飞行器600包括将低温流体用作燃料的一个或更多个发动机602。在飞行器600的示例性实施例中，用作用于发动机602的燃料且由飞行器600机载的低温罐610容纳的低温流体是LNG。在各种实施例中，用于用作用于飞行器发动机602的燃料的由低温罐610容纳的低温流体可为任何类型的低温流体(其可以以液态形式和/或气态形式容纳在低温罐610内)，其适用于用作用于飞行器发动机602的燃料。所绘飞行器600构造为双燃料飞行器，并且构造成使得发动机602可使用来自低温罐610的LNG或储存在喷射燃料罐611中的喷射燃料(例如，JP-8)。各种燃料可提供不同优点和/或缺陷。例如，到提交本公开的时间为止，JP-8可向发动机602提供更多可用功率，同时LNG可更可承受。因此，JP-8可在要求更多功率的事件(例如，起飞、紧急情况等)期间由发动机602消耗，同时LNG可在需要较少功率的事件(例如，巡航等)期间使用。在飞行器600的示例性实施例中，飞行器600为固定翼飞机。在图6中绘出的实施例中，飞行器600构造为双燃料飞行器。在备选实施例中，飞行器600可构造成仅使用单燃料，如，LNG或其它低温燃料。
飞行器600包括机身604和发动机系统606，发动机系统606包括发动机602和低温罐610。包括低温罐610和喷射燃料罐611的发动机系统606机载地位于车身604上。具体而言，发动机602、低温罐610、喷射燃料罐611和发动机系统606的各种其它构件定位在机身604上和/或内的各种位置处，使得发动机602、低温罐610、喷射燃料罐611和发动机系统606的各种其它构件在飞行器600的飞行期间由机身604承载。可注意的是，发动机系统的各种构件(例如，发动机602和低温罐610)不需要必要地安装在一起。发动机系统606的构件如低温罐610可构造用于从飞行器600除去和替换。
所示实施例的发动机602操作性地连接成流体连通以从低温罐610接收低温流体，例如，通过燃料导管608。发动机602使用低温流体作为燃料，以生成推力用于生成和控制飞行器600的飞行。低温流体可储存为低温罐610中的液体，但可以以气态提供至发动机602。发动机系统606可包括一个或更多个燃料泵(未示出)。各个燃料泵操作性地连接成与低温罐610和与一个或更多个对应的发动机602流体连通，用于将低温流体从低温罐610泵送至(多个)发动机602。燃料泵可沿机身604设置在各种位置，如，但不限于在低温罐610的内部容积内，安装于对应发动机602，位于对应发动机602附近，等。类似地，发动机602操作性地连接成流体连通，以从喷射燃料罐611接收喷射燃料(例如，JP-8)，例如，通过燃料导管609。发动机系统606还可包括与喷射燃料罐611相关联的一个或更多个燃料泵(未示出)。
在图6中绘出的飞行器600的示例性实施例中，发动机602构造成使用两种不同的燃料，包括至少天然气作为燃料。在一些其它实施例中，发动机602构造成使用至少另一种低温流体作为燃料。例如，发动机602可构造成使用氢(H2)作为燃料。在各种实施例中，从低温罐610泵送至发动机602的低温流体可以以气态形式和/或作为液体供应至发动机602，而不管容纳在低温罐610中的低温流体的(多种)状态。例如，在飞行器600的示例性实施例中，发动机602使用呈气态的天然气作为燃料。发动机系统606可包括一个或更多个加热系统，其加热由低温罐610储存的LNG来将由低温罐610储存的LNG变为气态用于供应至发动机602作为燃料。在所示实施例中，发动机系统606还可包括沿燃料导管608设置且插置在低温罐610与发动机602之间的一个或更多个蒸发器690，其中蒸发器690构造成将由低温罐610提供的LNG变为待供应至发动机602的呈气态或气相的天然气。在各种实施例中，(多个)蒸发器可与(多个)发动机集成。
各个发动机602可为任何类型的发动机，如但不限于涡轮发动机、驱动螺旋桨或其它转子的发动机、径向发动机、活塞发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡扇发动机和/或类似的。尽管所示实施例中示出了两个发动机，但飞行器600可包括任何数量的发动机602。尽管在图6中示为位于机身604的翼610上，但在各种实施例中，可使用沿机身604的用于各个发动机602的不同安装位置。例如，飞行器600可包括沿机身604的机舱614位于尾部612和/或另一位置处的发动机。
低温罐610支承在飞行器600的一个或更多个支承表面652上。在飞行器600的示例性实施例中，低温罐610支承在两个托盘654上，两个托盘654机载地加载在飞行器600上，并且包括支承表面652。在其它实施例中，低温罐610可支承在单个托盘上。低温罐610可使用任何适合的附接部件来装固于托盘654，如但不限于带、线缆、链、夹具、螺纹紧固件和/或类似的。在一些实施例中，用于将低温罐610装固于托盘654的(多个)附接部件选择成使得低温罐610构造成经得起达到或大于重力加速度的近似九倍的加速度，而未从托盘654移去。在一些实施例中，低温罐610经由支承底脚等直接地连接于机舱614。
汽化气体再冷凝系统670也安装于飞行器600，并且操作性地连接于低温罐600。例如，汽化气体再冷凝系统670可经由汽化气体导管672连接于低温罐610。例如，汽化气体导管672可包括连同适当的连接部件的一定长度的管路和/或软管。用于控制从低温罐610到汽化气体再冷凝系统670的汽化气体的流动的控制阀可沿汽化气体导管672定位或以其它方式与其相关联。汽化气体再冷凝系统670可大体上类似于上文所述的系统100，500构造。例如，汽化气体再冷凝系统可包括一个或更多个阀、加压模块、检测器、换热器、控制单元、用于供应低温流体用于从汽化气体的冷凝吸收热的低温罐，或如上文连同图1和5中所绘的实施例所述的类似物。
在所示实施例中，汽化气体再冷凝系统670安装在可除去地安装于飞行器600的托盘680上。因此，汽化气体再冷凝系统可容易地加载在飞行器600上或从其卸载。托盘680可以以与上文关于托盘654所述的大体上类似的方式构造和安装。在各种实施例中，汽化气体再冷凝系统670可安装在与低温罐610相同的一个或多个托盘上，并且构造成与其一起加载或卸载作为单个有效单元。在一些实施例中，汽化气体再冷凝系统670可为安装在一个或更多个专用托盘(例如，托盘680)上或在加载之后操作性地连接于低温罐610的可单独加载单元。在一些实施例中，汽化气体再冷凝系统670可包括专用控制器，而在其它实施例中，与飞行器600的附加操作相关联的控制模块可用于控制汽化气体再冷凝系统670的操作。在一些实施例中，低温罐610、汽化气体再冷凝系统670和/或其各个方面中的一个或更多个可以可除去地安装(例如，经由托盘)，而在一些实施例中，低温罐610、汽化气体再冷凝系统670和/或其各个方面中的一个或更多个可永久地安装。
在所示实施例中，汽化气体再冷凝系统670构造成从低温罐610经由汽化气体导管672接收汽化气体，冷凝接收的汽化气体的至少一部分，并且经由返回导管673将返回流提供至低温罐610。在一些实施例中，返回流可大致呈完全液态。汽化气体再冷凝系统670还可产生由第二低温流体(例如，LN2)的蒸发引起的气态排气(例如，气态氮)，该蒸发从汽化气体的冷凝吸收热。气态排气可沿导管676引导至低温罐610近侧或周围的体积(例如，以吹洗来自低温罐610或相关联的构件的泄漏)，沿导管(未示出)引导至蒸发器(例如，以吹洗一个或更多个蒸发器690)，沿导管(未示出)引导至燃料罐(例如，以惰性化一个或更多个喷射燃料罐611)，等。
低温罐610和/或汽化气体再冷凝系统670可位于机身604上和/或内的任何适合位置处。在飞行器600的示例性实施例中，托盘654和支承在其上的低温罐610以及托盘680和支承在其上的汽化气体再冷凝系统670位于机身604的机舱614的货舱内。在所示实施例中，低温罐610和汽化气体再冷凝系统670并未集成于飞行器600的机身604。作为替代，低温罐610和汽化气体再冷凝系统670支承在构造成机载地加载在机身604上的托盘上，而非集成于机身604。在备选实施例中，低温罐610和/或汽化气体再冷凝系统670的一个或更多个方面可永久地安装或集成于机身604。
图7为根据实施例的用于再冷凝汽化气体的方法700的流程图。例如，方法700可使用本文中所述的各种实施例的结构或方面。在各种实施例中，可省略或添加某些步骤，某些步骤可组合，某些步骤可同时执行，某些步骤可并发执行，某些步骤可分成多个步骤，某些步骤可以以不同顺序执行，或者某些步骤或步骤系列可以以迭代方式再执行。
在702处，确定低温罐(例如，在飞行器上机载使用的构造成容纳LNG的罐)的压力。例如，低温罐内的压力可由于LNG蒸发来作为汽化气体而升高到设计压力以上。例如，压力可经由定位在低温罐近侧的检测器或传感器确定。
在704处，如果低温罐的压力超过阈值压力(例如，大约1.5大气压)，则来自低温罐的汽化气体可沿下游方向通过导管(例如，管路)释放，并且朝冷凝换热器引导。例如，从检测器或传感器接收关于压力的信息的控制器可操作控制阀来从低温罐释放汽化气体。汽化气体经由导管引导用于进一步处理(例如，再冷凝)，允许汽化气体返回至低温罐并且减小将汽化气体排放至大气的可燃性风险或其它有害或不合乎需要的结果。
在706处，检测汽化气流的一个或更多个性质或特性。例如，流动(例如，质量流速或体积流速)、温度、速度、压力等中的一个或更多个可通过沿回路或路径设置的一个或更多个检测单元感测或检测，汽化气流沿该回路和路径行进。
在708处，确定第二流体的所需流动。在各种实施例中，确定的所需流动为第二流体在换热器中从汽化气体吸收足够的热来冷凝汽化气体的至少一部分的流动。在一些实施例中，流动可确定为提供足够的能量吸收来冷凝汽化气流中的汽化气体的大致全部。此外，流动可确定为将离开换热器的冷凝流的温度降低给定量到饱和温度或沸点以下。例如，使用汽化气体的质量或质量流速(例如，从给定量时间内的汽化气体流速确定)，可确定给定时间量内从汽化气流除去的总能量。汽化气体的各种特性(例如，温度、压力、比热容、蒸发潜热等)可用于确定所需的能量。接下来，可确定吸收所需量的能量的第二流体(例如，LN2)的量。所需能量的量例如可调整来解决系统中的低效或提供安全系数。所需的第二流体的量可由一定数量的因素影响，如，第二流体从其供应的罐中的第二流体的温度，将供应的第二流体的压力，第二流体是否将在穿过换热器期间蒸发，第二流体的比热容，第二流体的蒸发潜热等。确定第二流体的所需流动例如可通过控制单元响应于从一个或更多个检测器或传感器获得的信息来作出，该一个或更多个检测器或传感器检测或感测穿过汽化气体再冷凝系统的一股或更多股流动或流的一个或更多个特性。
在710处，对应于708处确定的流动的来自第二罐的第二流体的流动朝换热器引导。第二流体可为由罐供应的呈液态的低温流体(例如，LN2)。第二流体的流动可引导至换热器的第二通路的入口，而汽化气体的流动(见步骤704)可引导至换热器的第一通路的入口。换热器的第一通路和第二通路构造成提供穿过第一通路和第二通路的流体之间的热交换。例如，第一通路和第二通路可构造为盘管，其重叠或以其它方式定位成邻近彼此。
在712处，汽化气体在换热器的第一通路的入口处接收，并且第二流体在换热器的第二通路的入口处接收。在714处，汽化气体的至少一部分在汽化气流和第二流体穿过换热器时冷凝。在一些实施例中，大致所有汽化气体可冷凝，提供了冷凝流，其大致完全是液体，其可返回至汽化气体最初从其释放的低温罐。为了冷凝汽化气体，来自蒸发气流的热传递至第二流体流。例如，第二流体可具有低于汽化气体的饱和温度，其中第二流体在第二低温罐中保持在饱和温度处或以下。当来自冷凝的汽化气体的热由第二流体吸收时，第二流体可经历温度升高和/或从液态变为气态(例如，如果第二流体在第二流体的饱和温度下进入换热器，或者如果第二流体的饱和温度在第二流体在换热器中加热时达到)。
在716处，冷凝的汽化气体(例如，LNG)返回至汽化气流最初从其发出的低温罐。返回流可呈大致完全液态，并且可在一些实施例中冷却到汽化气体的饱和温度以下。
在718处，确定由用于从冷凝汽化气体吸收热的第二流体(例如，LN2)的经过引起的排出流为大致液态或大致气态。
如果确定排出流为大致液态，则排出流在720处返回至储存第二流体的罐。在一些实施例中，第二流体可最初保持在低于饱和温度的温度处，并且从换热器再循环至第二罐，直到第二流体达到饱和温度，在换热器中蒸发。在一些实施例中，第二流体可保持在饱和温度处或左右，并且在最初穿过换热器时蒸发。在又一些实施例中，第二流体可通过从换热器返回期间的制冷或其它来冷却，而在其它实施例中，从换热器到容纳第二流体的罐的返回路径或回路可没有制冷或其它冷却装置或系统。
如果确定排出流为大致气态，则方法进行至722。在722处，确定功能构件是否具有针对气态排出流(例如，将LN2用作用于从汽化气体的冷凝吸收热的流体的实施例中的氮气)的使用。例如，汽化气体再冷凝系统可机载地设置在运载工具，如，飞行器上。飞行器的各种功能构件可具有针对排出气流(例如，氮气)的使用。例如，飞行器的各种功能构件，如，喷射燃料罐、沿燃料导管设置的蒸发器等可使用排出流吹洗或惰性化。
在724处，如果确定功能构件具有针对排出流的使用，则排出流引导至一个或更多个功能构件。例如，气态氮流可用于吹洗或惰性化蒸发器、喷射燃料罐、可暴露于天然气或其它可燃流体的电线，等。
在726处，如果确定功能构件没有针对排出流的使用，则排出流(例如，氮气)可排放至大气。
因此，各种实施例提供了可燃气体和/或其它可能有害的排放物的减小的排放，同时提供了相对紧凑、重量轻的低温罐和再冷凝系统，它们构造成使低温流体的汽化气流冷凝并且返回至低温罐。作为备选或此外，各种实施例可提供排出气流(例如，氮流)，其可用于吹洗或惰性化飞行器系统的功能构件(例如，蒸发器、燃料罐等)。各种实施例还可提供燃料(例如，LNG)的改进保存。
本文中关于连同用于容纳LNG的飞行器机载的燃料罐使用来描述和示出系统和方法的各种实施例，LNG用作用于飞行器的发动机的燃料。然而，某些实施例不限于与飞行器一起使用，并且不限于容纳LNG。例如，各种实施例可位于任何其它静止和/或可动平台上，如但不限于火车、汽车、船只(例如，船舶、小船、海上船只和/或类似的)，等。
应当注意的是，各种实施例可以以硬件、软件或它们的组合实施。各种实施例和/或构件，例如，模块或构件和其中的控制器，还可实施为一个或更多个计算机或处理器的一部分。计算机或处理器可包括计算装置、输入装置、显示单元和界面，例如，用于访问因特网。计算机或处理器可包括微处理器。微处理器可连接于通信总线。计算机或处理器还可包括存储器。存储器可包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。计算机或处理器还可包括储存装置，其可为硬盘驱动器或可除去储存驱动器，如，固态驱动器、光驱等。储存装置还可为用于加载计算机程序或其它指令到计算机或处理器中的其它类似的器件。
如本文中使用的，用语″计算机″、″控制器″和″模块″可均包括任何基于处理器或基于微处理器的系统，其包括使用微控制器、简化指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路、GPU、FPGA和能够执行本文中所述的功能的任何其它电路或处理器的系统。以上实例仅为示例性的，并且因此不旨在以任何方式限制用语″模块″或″计算机″的定义和/或意义。
计算机、模块或处理器执行储存在一个或更多个储存元件中的一组指令，以便处理输入数据。储存元件还可按期望或需求储存数据或其它信息。储存元件可呈处理机器内的信息源或物理存储元件的形式。
指令集可包括各种命令，其指示计算机、模块或处理器作为处理机器来执行特定操作，如，本文中所述和/或所示的各种实施例的方法和过程。指令集可呈软件程序的形式。软件可呈各种形式，如，系统软件或应用软件，并且其可实施为有形和非暂时的计算机可读介质。此外，软件可呈单独程序或模块的集合、较大程序内的程序模块或程序模块的一部分的形式。软件还可包括呈面向对象编程形式的模块编程。输入数据由处理机器处理可响应于操作命令，或响应于先前处理的结果，或响应于由另一处理机器产生的请求。
如本文中使用的，用语″软件″和″固件″是可互换的，并且包括储存在存储器中用于由计算机执行的任何计算机程序，包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。以上存储器类型仅为示例性的，并且因此关于适用于储存计算机程序的存储器类型不是限制性的。各种实施例的独立构件可由云型计算环境来虚拟化和主持，例如，以允许计算能力的动态分配，而不需要使用者考虑计算机系统的位置、构造和/或特定硬件。
将理解的是，以上描述旨在为示范性的，而非限制性的。例如，以上描述的实施例(和/或其方面)可与彼此组合使用。此外，许多改型可在不脱离其范围的情况下使特定的情形或材料适于本发明的教导。各种构件的大小、材料类型、定向和本文中所述的各种构件的数量和位置旨在限定某些实施例的参数，并且决不是限制性的，并且仅为示例性实施例。权利要求的精神和范围内的许多其它实施例和改型将在本领域技术人员审阅以上描述时变得显而易见。因此，本发明的范围应当参照所附权利要求，连同此类权利要求给予的等同物的整个范围来确定。在所附权利要求中，用语″包括(including)″和″其中(inwhich)″用作相应用语″包括(comprising)″和″其中(wherein)″的普通英语同义词。此外，在以下权利要求中，用语″第一″、″第二″和″第三″等仅用作标记，并且不旨在将数字要求施加于它们的对象。此外，以下权利要求的限制并未以器件加功能的格式撰写，并且不旨在基于35U.S.C.§112的第六段来解释，除非并且直到此类权利要求限制清楚地使用短语″用于...的器件″后接没有另外的结构的功能的叙述。
该书面的描述使用实例以公开各种实施例，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
换热器，所述换热器具有构造用于在其间交换热的第一通路和第二通路，所述第一通路构造成在入口处从第一罐接收第一低温流体的汽化气流，所述第二通路构造成在入口处从第二罐接收第二低温流体的液流，其中所述第二低温流体具有低于所述第一低温流体的蒸发温度；
构造成检测所述汽化气流的特性的检测单元；以及
控制器，所述控制器构造成从所述检测单元获得对应于所述特性的信息，并且响应于从所述检测单元获得的所述信息来控制来自所述第二罐的所述第二低温流体的流动，以提供从所述汽化气流经由所述换热器的充分热交换，以冷凝所述汽化气流的至少一部分，由此所述第一低温流体的液流从所述第一通路输出并且返回至所述第一罐。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成控制所述第二低温流体的所述流动，使得所述第二低温流体的至少一部分蒸发，并且从所述换热器的所述第二通路排放作为排出气流。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成将所述排出气流引导至飞行器系统的功能构件近侧，其中所述排出气流用于惰性化或吹洗所述功能构件的一个或更多个方面中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测单元构造成直接地测量所述换热器的所述第一通路的所述入口近侧的所述汽化气流的流动。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测单元构造成测量所述汽化气流的压力、速度或温度中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成控制所述第二低温流体的所述流动，使得所述第二低温流体的至少一部分在所述换热器的整个所述第二通路中保持呈液态，并且作为输出液流返回至所述第二罐。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述输出液流返回至所述第二罐，而没有冷却。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括加压模块，其构造成提供用于引导所述第一低温流体的所述汽化气体或所述液流中的至少一个的流动的压力梯度。
9.一种用于再冷凝来自第一罐的第一低温流体的汽化气流的方法，包括：
在换热器的第一通路的入口处接收所述汽化气流；
使用对应于所述汽化气流的特性的信息确定第二低温流体的流的流动，其从第二罐穿过所述换热器的第二通路以在所述汽化气流穿过所述第一通路时冷凝所述汽化气流的至少一部分；
在所述换热器的所述第二通路的入口处接收所述第二低温流体的所述流；
冷凝所述汽化气流的至少一部分来从所述换热器的所述第一通路的出口提供所述第一低温流体的液流；以及
使所述第一低温流体的所述液流返回至所述第一罐。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第二低温流体的所述流穿过所述换热器的所述第二通路时蒸发所述第二低温流体的所述流的至少一部分，以从所述换热器的所述第二通路提供气体排出流。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述排出流引导至飞行器系统的功能构件近侧，并且使用所述排出流来吹洗或惰性化所述功能构件的一个或更多个方面中的至少一个。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二低温流体的所述流的至少一部分保持呈液态，以提供所述第二低温流体的返回流，所述方法还包括将所述返回流引导至所述第二罐，而不冷却所述返回流。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对应于所述汽化气流的所述特性的所述信息包括经由流的直接测量获得的流动信息。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对应于所述汽化气流的所述特性的所述信息包括所述汽化气流的压力、速度或温度中的至少一个的测量结果。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定来自所述换热器的所述第二通路的离开流呈大致液态或大致气态，并且如果所述离开流呈大致液态则使所述离开流返回至所述第二罐。
16.一种包括一个或更多个计算机软件模块的有形和非暂时的计算机可读介质，所述一个或更多个计算机软件模块构造成指示至少一个处理器：
使用对应于构造成进入换热器的第一通路的来自第一罐的第一低温流体的汽化气流的特性的信息来确定第二低温流体的流的流动，其从第二罐穿过所述换热器的第二通路以在所述汽化气流穿过所述第一通路时冷凝所述汽化气流的至少一部分；
将所述第二低温流体的所述流引导到所述换热器的所述第二通路的入口中；
由此在所述汽化气流穿过所述第一通路时，所述汽化气流的至少一部分冷凝成从所述换热器的所述第一通路的出口提供所述第一低温流体的液流；以及
将所述第一低温流体的所述液流引导至所述第一罐。
17.根据权利要求16所述的有形和非暂时的计算机可读介质，其特征在于，所述一个或更多个软件模块进一步构造成指示至少一个处理器在所述第二低温流体的所述流穿过所述换热器的所述第二通路时蒸发所述第二低温流体的所述流的至少一部分，以从所述换热器的所述第二通路提供气体的排出流。
18.根据权利要求17所述的有形和非暂时的计算机可读介质，其特征在于，所述一个或更多个软件模块进一步构造成指示所述至少一个处理器将所述排出流引导至飞行器系统的功能构件近侧，并且使用所述排出流来吹洗或惰性化所述功能构件的一个或更多个方面中的至少一个。
19.根据权利要求16所述的有形和非暂时的计算机可读介质，其特征在于，所述第二低温流体的所述流的至少一部分保持呈液态以提供所述第二低温流体的返回流，其中所述一个或更多个软件模块进一步构造成指示所述至少一个处理器将所述返回流引导至所述第二罐，而不冷却所述返回流。
20.根据权利要求16所述的有形和非暂时的计算机可读介质，其特征在于，对应于所述汽化气流的所述特性的所述信息包括经由流的直接测量获得的流动信息。
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