CN108482688B - 一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，属于航空系统技术领域，具体原理为：飞行器燃油箱上部的混合气体被风机抽出，经过温度调节，通入低温等离子体反应器中，其中的碳氢化合物被低温等离子激发、离解、电离最终生成无害的CO2和H2O，干燥后得到的富氮气体流回油箱进行燃油箱惰化。但是反应后的混合气体仍含有较多热量，本发明利用反应后气体中的热量来驱动吸收式制冷技术或喷射式制冷技术，产生低温气体，为系统控制器降温。具有能量利用率高、优化惰化系统性能、惰化时间短、无环境污染等优点。
Description
技术领域
本发明涉及属于航空系统技术领域，尤其涉及一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置。
背景技术
机燃油系统起火或爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。飞机燃油系统的防火防爆能力，直接关系到飞机生存力和易损性，也关系到飞机的利用率、成本以及人员安全。燃油箱若具有防爆能力，即使中弹或其他原因引起火灾，也不至于机毁人亡，飞机经修复后乃可继续使用，这就相应提高了飞机的利用率和生存力， 降低了飞机的易损性。飞机燃油箱防爆技术的采用还可以增加救生时间，使飞机在燃油箱出现故障的情况下有足够的时间返航。另外，还可以在应急情况下保护飞机。
飞机燃油箱在一定条件下可分为四个不同的层面：最下面为液态燃油层，该层的燃油含有氧气，当压力变化和被晃动时，燃油会释放出氧气；紧靠液态燃油层为富油气体层，它不仅含有大量的油分子，还含有大量氧分子；再上面为含氧最丰富的燃烧层，该层易燃；最上面为贫油分子层，氧气浓度很淡，不易燃烧。 因此，必须控制燃烧层和富油层的氧气浓度，保证氧气浓度低于9%，使燃油箱始终处于惰化状态。
常见的飞行器油箱惰化技术主要有液氮惰化技术、Halon 1301惰化技术、分子筛技术、膜分离技术等。其中中空纤维膜制取富氮气体的机载制氮惰化技术（On-Board InertGas Generator System， OBIGGS）是目前最经济、实用的飞机油箱燃爆抑制技术。OBIGGS把来自发动机或环控系统的引气，经过温度调节、压力调节、去除臭氧、水分、杂质等污染物后，通入由中空纤维膜构成的空气分离装置内分离成富氧气体和富氮气体，富氧气体排出机外，富氮气体则按不同的流量模式充入燃油箱进行洗涤或冲洗。
但是 OBIGGS 技术仍存在很多问题，如分离膜效率低导致飞机代偿损失大、分离膜入口需求压力高导致在很多机型上无法使用（如直升机）、细小的膜丝和渗透孔径逐渐堵塞及气源中臭氧导致膜性能衰减严重、富氮气体填充油箱时导致燃油蒸汽外泄污染环境等。
近年来，低温等离子技术在处理废气及垃圾等方面发展迅速，低温等离子体中的高能电子与气体分子或原子发生非弹性碰撞，将能量转化成为基态分子或原子的内能，从而使其发生激发、离解和电离，气体处于活化状态。当电子的能量高于VOCs分子的化学键键能时，分子将发生断裂分解；高能电子激发所产生的O、OH具有很强的氧化性，可以将VOCs分子降解为CO2 和 H2O。反应后的气体经过干燥处理后成为富氮气体，流回油箱进行冲洗惰化来控制油箱气相空间的氧浓度。
但是反应后的混合气体仍含有较多热量，一般情况下，用冷却剂吸收该部分热量后被排放，能量没有被充分利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，包含油箱、第一阻火器、风机、预热器、电加热器、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、低温等离子反应器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器、冷却器、水分离器、第二温度传感器、第一电动调节阀、单向止回阀、第二阻火器、第三氧浓度传感器、第二电动调节阀、第三电动调节阀、第四电动调节阀、第五电动调节阀、第一蒸发器、吸收器、溶液泵、溶液换热器、发生器、第六电动调节阀、第一冷凝器、第一膨胀阀、第七电动调节阀、电动三通调节阀和自动控制器；
所述油箱包含气体出口和气体入口；所述电动三通调节阀包含两个出口和一个入口；所述自动控制器包含冷却气体入口、冷却气体出口、电流输入端和电流输出端；所述发生器包含气体通道和液体通道，其气体通道包含一个入口和一个出口，其液体通道包含混合溶液入口、制冷剂出口和吸收剂出口；
所述油箱的气体出口、第一阻火器、风机的入口通过管道依次连接；
所述风机的出口分别和所述第二电动调节阀的出口、预热器冷侧通道的入口通过管道连接；
所述预热器冷侧通道的出口、电加热、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、低温等离子体反应器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器、预热器的热侧通道、冷却器的热侧通道、水分离器、第二温度传感器、第一电动调节阀、单向止回阀、第二阻火器、油箱的气体入口通过管道依次连接；
所述第三氧浓度传感器的探头伸入所述油箱内，用于感应所述油箱内氧气的浓度，并将其传递给所述自动控制器；
所述第二电动调节阀的入口、第四电动调节阀的入口、第五电动调节阀的入口均通过管道和外部冲压空气相连；
所述第五电动调节阀的出口、第一蒸发器的气体通道、电动三通调节阀的入口通过管道依次连接；
所述电动三通调节阀的一个出口、第三电动调节阀、冷却器的冷侧通道、发生器气体通道的入口通过管道依次连接；
所述发生器气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；
所述电动三通调节阀的另一个出口通过管道和所述自动控制器的冷却气体入口连接；
所述自动控制器的冷却气体出口通过管道连接至废气排放处；
所述第四电动调节阀的出口通过管道和所述第一冷凝器气体通道的入口相连；
所述第一冷凝器气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；
所述第一冷凝器制冷剂通道的出口通过管道和所述第一膨胀阀的入口相连；
所述第一膨胀阀的出口分别和所述第七电动调节阀的出口、第一蒸发器制冷剂通道的入口通过管道相连；
所述第一蒸发器制冷剂通道的出口、吸收器、溶液泵、溶液换热器冷侧通道、发生器的混合溶液入口通过管道依次连接；
所述发生器的制冷剂出口分别和所述第六电动调节阀的入口、第七电动调节阀的入口通过管道连接；
所述第六电动调节阀的出口通过管道和所述第一冷凝器制冷剂通道的入口连接；
所述发生器的吸收剂出口、溶液换热器的热侧通道、吸收器的回液口通过管道依次连接；
所述自动控制器的电流输入端分别和所述第三氧浓度传感器、第二温度传感器、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器电气相连；
所述自动控制器的电流输出端分别和所述风机、电加热器、低温等离子反应器、第一电动调节阀、第二电动调节阀、电动三通调节阀、第三电动调节阀、溶液泵、第五电动调节阀、第一膨胀阀、第七电动调节阀、第六电动调节阀、第四电动调节阀电气相连。
本发明还公开了另一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，包含油箱、第一阻火器、风机、预热器、电加热器、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、低温等离子反应器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器、冷却器、水分离器、第二温度传感器、第一电动调节阀、单向止回阀、第二阻火器、第三氧浓度传感器、第二电动调节阀、第三电动调节阀、第四电动调节阀、第五电动调节阀、蓄热器、喷射器、第二冷凝器、循环泵、第二回热器、第二膨胀阀、第二蒸发器、增压器、电动三通调节阀和自动控制器；
所述油箱包含气体出口和气体入口；所述电动三通调节阀包含两个出口和一个入口；所述自动控制器包含冷却气体入口、冷却气体出口、电流输入端和电流输出端；所述喷射器包含两个入口和一个出口；
所述油箱的气体出口、第一阻火器、风机的入口通过管道依次连接；
所述风机的出口分别和所述第二电动调节阀的出口、预热器冷侧通道的入口通过管道连接；
所述预热器冷侧通道的出口、电加热、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、低温等离子体反应器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器、预热器的热侧通道、冷却器的热侧通道、水分离器、第二温度传感器、第一电动调节阀、单向止回阀、第二阻火器、油箱的气体入口通过管道依次连接；
所述第三氧浓度传感器的探头伸入所述油箱内，用于感应所述油箱内氧气的浓度，并将其传递给所述自动控制器；
所述第二电动调节阀的入口、第五电动调节阀的入口、第二冷凝器冷侧通道的入口均通过管道和外部冲压空气相连；
所述第五电动调节阀的出口、第二蒸发器的气体通道、电动三通调节阀入口通过管道依次连接；
所述电动三通调节阀的一个出口、第三电动调节阀、冷却器的冷侧通道、蓄热器气体通道的入口通过管道依次连接；
所述蓄热器气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；
所述电动三通调节阀的另一个出口通过管道和所述自动控制器的冷却气体入口连接；
所述自动控制器的冷却气体出口通过管道连接至废气排放处；
所述第二冷凝器冷侧通道的出口通过管道连接至废气排放处；
所述第二冷凝器热侧通道的出口分别和所述循环泵的入口、第二回热器热侧通道的入口通过管道连接；
所述第二回热器热侧通道的出口、第二膨胀阀、第二蒸发器的冷侧通道、第二回热器的冷侧通道、增压器、喷射器的一个入口通过管道依次连接；
所述喷射器的出口和所述第二冷凝器热侧通道的入口通过管道连接；
所述循环泵出口、蓄热器的冷侧通道、喷射器的另一个入口通过管道依次连接；
所述自动控制器的电流输入端分别和所述第三氧浓度传感器、第二温度传感器、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器电气连接；
所述自动控制器的电流输出端分别和所述风机、电加热器、低温等离子反应器、第一电动调节阀、第二电动调节阀、电动三通调节阀、第三电动调节阀、第五电动调节阀、循环泵、第二膨胀阀、增压器电气连接。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明将低温等离子技术应用于飞行器燃油箱惰化，将燃油蒸汽转化为二氧化碳，利用二氧化碳和没有参与反应的氮气来冲洗惰化油箱。并利用气体余热来驱动吸收式制冷系统或喷射式制冷系统，产生低温气体，为系统控制器降温。具有能量利用率高、优化惰化系统性能、惰化时间短、无环境污染等优点。
附图说明
图1为本发明中采用吸收式制冷的飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置的模块示意图；
图2为吸收式制冷子系统的模块示意图；
图3为本发明中采用喷射式制冷的飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置的模块示意图；
图4为喷射式制冷子系统的模块示意图。
图中，1-油箱，2-第一阻火器，3-风机， 4-预热器，5-电加热器，6-第一温度传感器，7-第一氧浓度传感器，8-第一碳氢化合物传感器，9-低温等离子反应器，10-第二碳氢化合物传感器，11-第二氧浓度传感器，12-冷却器，13-水分离器，14-第二温度传感器，15-第一电动调节阀，16-单向止回阀，17-第二阻火器，18-第三氧浓度传感器，19-第二电动调节阀，20-第三电动调节阀，21-第四电动调节阀，22-第五电动调节阀，23-第一蒸发器，24-吸收器，25-溶液泵，26-溶液换热器，27-发生器，28-第六电动调节阀，29-第一冷凝器，30-第一膨胀阀，31-第七电动调节阀，32-电动三通调节阀，33-自动控制器，34-蓄热器，35-喷射器，36-第二冷凝器，37-循环泵，38-第二回热器，39-第二膨胀阀，40-第二蒸发器，41-增压器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1所示，采用吸收式制冷的一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置。
油箱1的气体出口通过管道依次连接有第一阻火器2、风机3入口；所述风机3出口与第二电动调节阀19出口通过管道同时与预热器4冷侧通道入口连接；所述预热器4冷侧通道出口通过管道依次连接有电加热5、第一温度传感器6、第一氧浓度传感器7、第一碳氢化合物传感器8、低温等离子体反应器9、第二碳氢化合物传感器10、第二氧浓度传感器11、所述预热器4热侧通道、冷却器12热侧通道、水分离器13、第二温度传感器14、第一电动调节阀15、单向止回阀16、第二阻火器17、所述油箱1的气体入口。第三氧浓度传感器18通过探头与所述油箱1连接。
图2为吸收式制冷子系统示意图。所述冲压空气共有三股，其一股通过管道与所述第二电动调节阀19入口连接。冲压空气其二股通过管道依次连接有第五电动调节阀22、第一蒸发器23气体通道、电动三通调节阀32入口。所述电动三通调节阀32有两个出口，其一出口通过管道依次连接有第三电动调节阀20、所述冷却器12冷侧通道、发生器27气体通道的入口；所述发生器27气体通道的出口通过管道排出机外。所述电动三通调节阀32其二出口通过管道与自动控制器33冷却气体入口连接；所述自动控制器33冷却气体出口通过管道排出机外。冲压空气其三股通过管道依次连接有第四电动调节阀21、第一冷凝器29气体通道入口；所述第一冷凝器29气体通道出口通过管道排出机外。所述第一冷凝器29制冷剂通道出口通过管道与第一膨胀阀30入口相连；所述第一膨胀阀29出口与第七电动调节阀31出口通过管道同时与第一蒸发器23制冷剂通道入口相连；所述第一蒸发器23制冷剂通道出口至所述发生器27的混合溶液入口通过管道依次连接有吸收器24、溶液泵25、溶液换热器26冷侧通道；所述发生器27的制冷剂出口通过管道同时与第六电动调节阀28入口、所述第七电动调节阀31入口连接；所述第六电动调节阀28出口通过管道与所述第一冷凝器29制冷剂通道入口连接。所述发生器27的吸收剂出口通过管道依次连接有所述溶液换热器26热侧通道、所述吸收器24回液口。
所述第三氧浓度传感器18、第二温度传感器14、第一温度传感器6、第一氧浓度传感器7、第一碳氢化合物传感器8、第二碳氢化合物传感器10、第二氧浓度传感器11通过电缆并联并与自动控制器29电流输入端连接；所述自动控制器29电流输出端通过电缆分别与所述风机3、电加热器5、低温等离子反应器9、第一电动调节阀15、第二电动调节阀19、电动三通调节阀32、第三电动调节阀20、溶液泵25、第五电动调节阀22、第一膨胀阀30、第七电动调节阀31、第六电动调节阀28、第四电动调节阀21的电流输入端连接。
本实施例用于对飞行器燃油箱冲洗惰化，具体工作过程如下：
1）燃油箱惰化过程：所述油箱1上部的气体在所述风机3的抽吸作用下，流经所述第一阻火器2、所述风机3；与流经所述第一电动调节阀19的冲压空气混合；混合气体在所述预热器4中被预热；然后在所述电加热器5中被进一步加热至反应所需温度；高温气体依次流经所述第一温度传感器6、第一氧浓度传感器7、第一碳氢化合物传感器8；在所述低温等离子体反应器9中被低温等离子激发、离解、电离；反应后的高温高湿气体主要为氮气、二氧化碳、水；高温高湿气体依次流过所述第二碳氢化合物传感器10、第二氧浓度传感器11；在所述初级冷却器4中被初步冷却；然后在所述冷却器12中被冲压空气进一步冷却，同时冲压空气温度升高；被冷却的气体在所述次级水分离器13出析出液态水，液态水通过管道排出机外；得到低温干燥的空气依次流经所述第二温度传感器14、第一电动调节阀15、单向止回阀16、第二阻火器17；最后得到富氮气体流回油箱进行冲洗惰化。
2）吸收式制冷过程：所述冲压空气共有三股，冲压空气其一股经过所述第二电动调节阀19后与所述油箱1上部抽吸的可燃气体混合准备参与反应。冲压空气其二股冲压空气流经所述第一蒸发器23气体通道被低温制冷剂冷却得到低温冷却气体。低温冷却气体在所述电动三通调节阀32中分配为两股，一股低温冷却气体对所述自动控制器33进行冷却散热后作为废气排放至机外。另一股低温冷却气体在所述冷却器12冷侧通道中对反应后气体进行降温，使其中水充分分离析出；所述冷却器12冷侧通道出口的高温气体，通过所述发生器27的气体通道对吸收剂-制冷剂进行加热，使其分离；然后这股气体作为废气排放至机外。冲压空气其三股流过所述第四电动调节阀21后，在所述第一冷凝器29气体通道中冷却制冷剂；升温后作为废气排放至机外。
在吸收式制冷循环中，高压气态制冷剂在所述第一冷凝器29中其三股冲压空气放热被凝结成液态制冷剂后，经所述第一膨胀阀30减压降温进入后进入所述第一蒸发器23；在所述第一蒸发器23内，液体制冷剂被气化为低压气体制冷剂，同时吸取其二股冲压空气的热量产生制冷效应，将其二股冲压空气冷却得到低温冷却气体。
在所述吸收器24中，用液态吸收剂不断吸收所述第一蒸发器23产生的低压气态制冷剂，以达到维持蒸发器内低压的目的；吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的制冷剂-吸收剂溶液，经所述溶液泵25加压后经所述溶液换热器26冷侧通道进入所述发生器27。在所述发生器27中，该溶液被加热、沸腾，其中沸点低的制冷剂气化形成高压气态制冷剂，与吸收剂分离；然后制冷剂蒸气流经所述第六电动调节阀28进入所述第一冷凝器被液化、节流，或者直接流经所述第七电动调节阀31进入蒸发器；吸收剂（浓溶液）则经过所述溶液换热器26热侧通道与低温的制冷剂-吸收剂溶液换热后返回所述吸收器24再次吸收低压气态制冷剂。
3）系统开启、关闭、控制的过程：
开启过程——所述氧浓度传感器18探测所述油箱1气相空间氧气浓度并将信号传输到所述自动控制器33，当氧气浓度大于给定值时，自动控制器33连通所述所述风机3、电加热器5、低温等离子反应器9、第一电动调节阀15、第二电动调节阀19、电动三通调节阀32、第三电动调节阀20、溶液泵25、第五电动调节阀22、第一膨胀阀30、第七电动调节阀31、第六电动调节阀28、第四电动调节阀21之间的电路，系统处于工作状态。
关闭过程——所述氧浓度传感器24探测所述油箱1气相空间氧气浓度小于给定值时，自动控制器33断开所述所述风机3、电加热器5、低温等离子反应器9、第一电动调节阀15、第二电动调节阀19、电动三通调节阀32、第三电动调节阀20、溶液泵25、第五电动调节阀22、第一膨胀阀30、第七电动调节阀31、第六电动调节阀28、第四电动调节阀21之间的电路，系统处于关闭状态。
控制过程——系统处于工作状态时，所述自动控制器33连通所述第三氧浓度传感器18、第二温度传感器14、第一温度传感器6、第一氧浓度传感器7、第一碳氢化合物传感器8、第二碳氢化合物传感器10、第二氧浓度传感器11之间的电路并采集对应数据。根据所述氧浓度传感器18传回的氧浓度数值来控制所述变频风机4的频率；根据所述第一温度传感器6探测到的气体温度来控制所述电加热器5的加热频率；根据所述第一氧浓度传感器7、第一碳氢化合物传感器8、第二碳氢化合物传感器10、第二氧浓度传感器11探测到的反应前后气体氧浓度及碳氢化合物浓度来控制所述第二电动调节阀19的开度以及所述低温等离子体反应器9的功率，以提高惰化效率。通过所述第二温度传感器14探测气体温度并将信号传输到所述自动控制器33；当温度大于给定值时，所述控制器24输出控制信号给所述第一电动调节阀15，使其关闭，以保证返回油箱进行惰化的气体温度低于规定值，保证油箱安全。根据所述氧浓度传感器18传回的氧浓度数值来控制所述电动三通调节阀32、第三电动调节阀20、第五电动调节阀22、第一膨胀阀30、第七电动调节阀31、第六电动调节阀28、第四电动调节阀21的开度以及溶液泵25的频率。
图3为采用喷射式制冷的一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置。图4为喷射式制冷子系统示意图。结合图3、图4可见，该装置与实施例1的差别在于，所述冲压空气共有三股，其一股通过管道与所述第二电动调节阀19入口连接。冲压空气其二股通过管道依次连接有第五电动调节阀22、第二蒸发器40气体通道、电动三通调节阀32入口。所述电动三通调节阀32有两个出口，其一出口通过管道依次连接有第三电动调节阀20、所述冷却器12冷侧通道、蓄热器34气体入口；所述蓄热器34气体出口通过管道排出机外。所述电动三通调节阀32其二出口通过管道与自动控制器33冷却气体入口连接；所述自动控制器33冷却气体出口通过管道排出机外。冲压空气其三股通过管道与第二冷凝器36冷侧通道入口相连，所述第二冷凝器36冷侧通道出口通过管道排出机外。所述第二冷凝器36热侧通道出口通过管道同时与循环泵37入口、第二回热器38热侧通道入口连接；所述第二回热器37热侧通道出口至喷射器35第一入口之间通过管道依次连接有第二膨胀阀39、所述第二蒸发器40冷侧通道、所述第二回热器38冷侧通道、增压器41；所述喷射器35出口与所述第二冷凝器36热侧通道入口通过管道连接；所述循环泵37出口至所述喷射器35第二入口之间通过管道连接有所述蓄热器34冷侧通道。
所述第三氧浓度传感器18、第二温度传感器14、第一温度传感器6、第一氧浓度传感器7、第一碳氢化合物传感器8、第二碳氢化合物传感器10、第二氧浓度传感器11通过电缆并联并与自动控制器33电流输入端连接；所述自动控制器33电流输出端通过电缆分别与所述风机3、电加热器5、低温等离子反应器9、第一电动调节阀15、第二电动调节阀19、电动三通调节阀32、第三电动调节阀20、第五电动调节阀22、循环泵37、第二膨胀阀39、增压器41的电流输入端连接。
本实施例用于对飞行器燃油箱冲洗惰化，具体工作过程如下：
1）燃油箱惰化过程：所述油箱1上部的气体在所述风机3的抽吸作用下，流经所述第一阻火器2、所述风机3；与流经所述第一电动调节阀19的冲压空气混合；混合气体在所述预热器4中被预热；然后在所述电加热器5中被进一步加热至反应所需温度；高温气体依次流经所述第一温度传感器6、第一氧浓度传感器7、第一碳氢化合物传感器8；在所述低温等离子体反应器9中被低温等离子激发、离解、电离；反应后的高温高湿气体主要为氮气、二氧化碳、水；高温高湿气体依次流过所述第二碳氢化合物传感器10、第二氧浓度传感器11；在所述初级冷却器4中被初步冷却；然后在所述冷却器12中被冲压空气进一步冷却，同时冲压空气温度升高；被冷却的气体在所述次级水分离器13出析出液态水，液态水通过管道排出机外；得到低温干燥的空气依次流经所述第二温度传感器14、第一电动调节阀15、单向止回阀16、第二阻火器17；最后得到富氮气体流回油箱进行冲洗惰化。
2）喷射式制冷过程：所述冲压空气共有三股，冲压空气其一股经过所述第二电动调节阀19后与所述油箱1上部抽吸的可燃气体混合准备参与反应。冲压空气其二股冲压空气流经所述第二蒸发器40气体通道被低温制冷剂冷却得到低温冷却气体。低温冷却气体在所述电动三通调节阀32中分配为两股，一股低温冷却气体对所述自动控制器33进行冷却散热后作为废气排放至机外。另一股低温冷却气体在所述冷却器12冷侧通道中对反应后气体进行降温，使其中水充分分离析出；所述冷却器12冷侧通道出口的高温气体，通过所述蓄热器34气体通道对制冷剂进行加热；然后这股气体作为废气排放至机外。冲压空气其三股在所述第二冷凝器36气体通道中冷却制冷剂；升温后作为废气排放至机外。
在喷射式制冷循环中，制冷剂在所述蓄热器34中吸热气化、增压，产生饱和蒸汽。蒸汽进入喷射器35，经喷嘴高速喷出膨胀，在喷嘴附近产生真空，从而将所述第二蒸发器40中的低压闪蒸蒸汽经过所述第二回热器38、所述增压器41吸入喷射器35。这两股气体在所述喷射器35中混合、升压。喷射器出来的混合气体进入所述第二冷凝器36进行放热、凝结。然后冷凝液分成两股，一股流经所述第二回热器38、经过所述第二膨胀阀降压后进入所述第二蒸发器40，在那里吸热、气化，完成制冷；另一股则通过所述循环泵37升压后，再进入到所述蓄热器34中。
3）系统开启、关闭、控制的过程：
开启过程——所述氧浓度传感器18探测所述油箱1气相空间氧气浓度并将信号传输到所述自动控制器33，当氧气浓度大于给定值时，自动控制器33连通所述风机3、电加热器5、低温等离子反应器9、第一电动调节阀15、第二电动调节阀19、电动三通调节阀32、第三电动调节阀20、第五电动调节阀22、循环泵37、第二膨胀阀39、增压器41之间的电路，系统处于工作状态。
关闭过程——所述氧浓度传感器24探测所述油箱1气相空间氧气浓度小于给定值时，自动控制器33断开所述风机3、电加热器5、低温等离子反应器9、第一电动调节阀15、第二电动调节阀19、电动三通调节阀32、第三电动调节阀20、第五电动调节阀22、循环泵37、第二膨胀阀39、增压器41之间的电路，系统处于关闭状态。
控制过程——系统处于工作状态时，所述自动控制器33连通所述第三氧浓度传感器18、第二温度传感器14、第一温度传感器6、第一氧浓度传感器7、第一碳氢化合物传感器8、第二碳氢化合物传感器10、第二氧浓度传感器11之间的电路并采集对应数据。根据所述氧浓度传感器18传回的氧浓度数值来控制所述变频风机4的频率；根据所述第一温度传感器6探测到的气体温度来控制所述电加热器5的加热频率；根据所述第一氧浓度传感器7、第一碳氢化合物传感器8、第二碳氢化合物传感器10、第二氧浓度传感器11探测到的反应前后气体氧浓度及碳氢化合物浓度来控制所述第二电动调节阀19的开度以及所述低温等离子体反应器9的功率，以提高惰化效率。通过所述第二温度传感器14探测气体温度并将信号传输到所述自动控制器33；当温度大于给定值时，所述控制器24输出控制信号给所述第一电动调节阀15，使其关闭，以保证返回油箱进行惰化的气体温度低于规定值，保证油箱安全。根据所述氧浓度传感器18传回的氧浓度数值来控制所述电动三通调节阀32、第三电动调节阀20、第五电动调节阀22、第二膨胀阀39的开度以及循环泵37、增压器41的频率。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，其特征在于，包含油箱（1）、第一阻火器（2）、风机（3）、预热器（4）、电加热器（5）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、低温等离子反应器（9）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）、冷却器（12）、水分离器（13）、第二温度传感器（14）、第一电动调节阀（15）、单向止回阀（16）、第二阻火器（17）、第三氧浓度传感器（18）、第二电动调节阀（19）、第三电动调节阀（20）、第四电动调节阀（21）、第五电动调节阀（22）、第一蒸发器（23）、吸收器（24）、溶液泵（25）、溶液换热器（26）、发生器（27）、第六电动调节阀（28）、第一冷凝器（29）、第一膨胀阀（30）、第七电动调节阀（31）、电动三通调节阀（32）和自动控制器（33）；
所述油箱（1）包含气体出口和气体入口；所述电动三通调节阀（32）包含两个出口和一个入口；所述自动控制器（33）包含冷却气体入口、冷却气体出口、电流输入端和电流输出端；所述发生器（27）包含气体通道和液体通道，其气体通道包含一个入口和一个出口，其液体通道包含混合溶液入口、制冷剂出口和吸收剂出口；
所述油箱（1）的气体出口、第一阻火器（2）、风机（3）的入口通过管道依次连接；
所述风机（3）的出口分别和所述第二电动调节阀（19）的出口、预热器（4）冷侧通道的入口通过管道连接；
所述预热器（4）冷侧通道的出口、电加热器（5）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、低温等离子反应器（9）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）、预热器（4）的热侧通道、冷却器（12）的热侧通道、水分离器（13）、第二温度传感器（14）、第一电动调节阀（15）、单向止回阀（16）、第二阻火器（17）、油箱（1）的气体入口通过管道依次连接；
所述第三氧浓度传感器（18）的探头伸入所述油箱（1）内，用于感应所述油箱（1）内氧气的浓度，并将其传递给所述自动控制器（33）；
所述第二电动调节阀（19）的入口、第四电动调节阀（21）的入口、第五电动调节阀（22）的入口均通过管道和外部冲压空气相连；
所述第五电动调节阀（22）的出口、第一蒸发器（23）的气体通道、电动三通调节阀（32）的入口通过管道依次连接；
所述电动三通调节阀（32）的一个出口、第三电动调节阀（20）、冷却器（12）的冷侧通道、发生器（27）气体通道的入口通过管道依次连接；
所述发生器（27）气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；
所述电动三通调节阀（32）的另一个出口通过管道和所述自动控制器（33）的冷却气体入口连接；
所述自动控制器（33）的冷却气体出口通过管道连接至废气排放处；
所述第四电动调节阀（21）的出口通过管道和所述第一冷凝器（29）气体通道的入口相连；
所述第一冷凝器（29）气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；
所述第一冷凝器（29）制冷剂通道的出口通过管道和所述第一膨胀阀（30）的入口相连；
所述第一膨胀阀（30）的出口分别和所述第七电动调节阀（31）的出口、第一蒸发器（23）制冷剂通道的入口通过管道相连；
所述第一蒸发器（23）制冷剂通道的出口、吸收器（24）、溶液泵（25）、溶液换热器（26）冷侧通道、发生器（27）的混合溶液入口通过管道依次连接；
所述发生器（27）的制冷剂出口分别和所述第六电动调节阀（28）的入口、第七电动调节阀（31）的入口通过管道连接；
所述第六电动调节阀（28）的出口通过管道和所述第一冷凝器（29）制冷剂通道的入口连接；
所述发生器（27）的吸收剂出口、溶液换热器（26）的热侧通道、吸收器（24）的回液口通过管道依次连接；
所述自动控制器（33）的电流输入端分别和所述第三氧浓度传感器（18）、第二温度传感器（14）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）电气相连；
所述自动控制器（33）的电流输出端分别和所述风机（3）、电加热器（5）、低温等离子反应器（9）、第一电动调节阀（15）、第二电动调节阀（19）、电动三通调节阀（32）、第三电动调节阀（20）、溶液泵（25）、第五电动调节阀（22）、第一膨胀阀（30）、第七电动调节阀（31）、第六电动调节阀（28）、第四电动调节阀（21）电气相连。
2.一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，其特征在于，包含油箱（1）、第一阻火器（2）、风机（3）、预热器（4）、电加热器（5）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、低温等离子反应器（9）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）、冷却器（12）、水分离器（13）、第二温度传感器（14）、第一电动调节阀（15）、单向止回阀（16）、第二阻火器（17）、第三氧浓度传感器（18）、第二电动调节阀（19）、第三电动调节阀（20）、第四电动调节阀（21）、第五电动调节阀（22）、蓄热器（34）、喷射器（35）、第二冷凝器（36）、循环泵（37）、第二回热器（38）、第二膨胀阀（39）、第二蒸发器（40）、增压器（41）、电动三通调节阀（32）和自动控制器（33）；
所述油箱（1）包含气体出口和气体入口；所述电动三通调节阀（32）包含两个出口和一个入口；所述自动控制器（33）包含冷却气体入口、冷却气体出口、电流输入端和电流输出端；所述喷射器（35）包含两个入口和一个出口；
所述油箱（1）的气体出口、第一阻火器（2）、风机（3）的入口通过管道依次连接；
所述风机（3）的出口分别和所述第二电动调节阀（19）的出口、预热器（4）冷侧通道的入口通过管道连接；
所述预热器（4）冷侧通道的出口、电加热器（5）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、低温等离子反应器（9）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）、预热器（4）的热侧通道、冷却器（12）的热侧通道、水分离器（13）、第二温度传感器（14）、第一电动调节阀（15）、单向止回阀（16）、第二阻火器（17）、油箱（1）的气体入口通过管道依次连接；
所述第三氧浓度传感器（18）的探头伸入所述油箱（1）内，用于感应所述油箱（1）内氧气的浓度，并将其传递给所述自动控制器（33）；
所述第二电动调节阀（19）的入口、第五电动调节阀（22）的入口、第二冷凝器（36）冷侧通道的入口均通过管道和外部冲压空气相连；
所述第五电动调节阀（22）的出口、第二蒸发器（40）的气体通道、电动三通调节阀（32）入口通过管道依次连接；
所述电动三通调节阀（32）的一个出口、第三电动调节阀（20）、冷却器（12）的冷侧通道、蓄热器（34）气体通道的入口通过管道依次连接；
所述蓄热器（34）气体通道的出口通过管道连接至废气排放处；
所述电动三通调节阀（32）的另一个出口通过管道和所述自动控制器（33）的冷却气体入口连接；
所述自动控制器（33）的冷却气体出口通过管道连接至废气排放处；
所述第二冷凝器（36）冷侧通道的出口通过管道连接至废气排放处；
所述第二冷凝器（36）热侧通道的出口分别和所述循环泵（37）的入口、第二回热器（38）热侧通道的入口通过管道连接；
所述第二回热器（38）热侧通道的出口、第二膨胀阀（39）、第二蒸发器（40）的冷侧通道、第二回热器（38）的冷侧通道、增压器（41）、喷射器（35）的一个入口通过管道依次连接；
所述喷射器（35）的出口和所述第二冷凝器（36）热侧通道的入口通过管道连接；
所述循环泵（37）出口、蓄热器（34）的冷侧通道、喷射器（35）的另一个入口通过管道依次连接；
所述自动控制器（33）的电流输入端分别和所述第三氧浓度传感器（18）、第二温度传感器（14）、第一温度传感器（6）、第一氧浓度传感器（7）、第一碳氢化合物传感器（8）、第二碳氢化合物传感器（10）、第二氧浓度传感器（11）电气连接；
所述自动控制器（33）的电流输出端分别和所述风机（3）、电加热器（5）、低温等离子反应器（9）、第一电动调节阀（15）、第二电动调节阀（19）、电动三通调节阀（32）、第三电动调节阀（20）、第五电动调节阀（22）、循环泵（37）、第二膨胀阀（39）、增压器（41）电气连接。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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