CN110542532A - 一种风洞氦气重复使用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风洞氦气重复使用装置。该装置包括沿气流方向顺序连接的构成风洞的高压段、膜片Ⅰ、低压段、膜片Ⅱ、喉道阀、试验段；还包括连接在高压段和储气罐之间的，从高压段流向储气罐，再从储气罐流向高压段的气流回路管道，气流回路管道上依次安装有排气阀、低压压缩机、三组并联的储气罐和一台高压压缩机。储气罐中分别保存不同纯度的氦气，使用时根据试验所需氦气纯度选择纯度接近的储气罐。本发明的风洞氦气重复使用装置具有简单、高效、使用成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种风洞氦气重复使用装置。
背景技术
在某些风洞试验中，需要使用氦气或氦气与氮气的混合气体作为驱动气体进行试验，由于氦气价格昂贵，有必要对氦气进行重复使用。目前常用的氦气重复使用方法有两种。一种是对试验后的尾气回收后采用低温冷凝、变压吸附、渗透膜等技术进行纯化，得到99％以上的氦气再重复使用，这种方法回收率一般能达到90％以上，但需要较复杂的设备。另一种是试验后的尾气回收后再补充纯氦来提高纯度后继续使用，这种方法适合氦气用量较小的情况，因为随着氦气的不停补充，气体总量会不断增大，最终只能将存储不下的气体直接排放。以上两种方法均能实现氦气的重复使用，但相关装置均存在使用成本高、容器效率低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种风洞氦气重复使用装置。
本发明的风洞氦气重复使用装置，其特点是：所述的装置包括沿气流方向顺序连接的构成风洞的高压段、膜片Ⅰ、低压段、膜片Ⅱ、喉道阀、试验段；所述的装置还包括连接在高压段和储气罐之间的，从高压段流向储气罐，再从储气罐流向高压段的气流回路管道，气流回路管道上依次安装有排气阀、低压压缩机、三组并联的储气罐和高压压缩机；所述的三组并联的储气罐包括储气罐Ⅰ、储气罐Ⅱ和储气罐Ⅲ，每个储气罐的前后均安装有储气罐进气阀和储气罐排气阀；
高压段：容纳驱动气体的容器，驱动气体为氦气；
膜片Ⅰ：隔断高压段和低压段，试验时迅速破开；
低压段：容纳试验气体的容器，试验气体为氮气；
膜片Ⅱ：隔断低压段和试验段，试验时迅速破开；
喉道阀：位于风洞喉道上，试验前处于打开状态，试验时延时快速关闭；
试验段：试验前抽真空，直至达到预先设置的真空状态，试验后储存试验尾气；
高压压缩机：将储气罐内的低压气体升压后压入高压段；
排气阀：试验前关闭，试验后打开；
低压压缩机：试验后，将高压段和低压段内的气体升压后存入储气罐；
储气罐Ⅰ：储存纯度为99.999％的氦气；
储气罐Ⅱ：储存纯度为98％的氦气；
储气罐Ⅲ：储存纯度为90％的氦气。
所述的高压压缩机和低压压缩机均为隔膜式压缩机。
本发明的风洞氦气重复使用装置中的储气罐中分别保存不同纯度的氦气，使用时根据试验所需氦气纯度选择纯度接近的储气罐。纯度不同时先充入氦气或氮气以保证纯度，再用高压压缩机将所选储气罐内的氦气压入高压段。试验时，延时关闭喉道阀，这时高压段和低压段内的氦气基本保持纯度不变。打开排气阀，启动低压压缩机将高压段和低压段内的气体压入纯度相近的储气罐内，从而实现氦气的重复使用。
本发明的风洞氦气重复使用装置具有简单、高效、使用成本低的优点。
附图说明
图1为本发明的风洞氦气重复使用装置的原理图。
图中，1.高压段、2.膜片Ⅰ、3.低压段、4.膜片Ⅱ、5.喉道阀、6.试验段、7.高压压缩机、8.排气阀、9.低压压缩机、11.储气罐Ⅰ、14储气罐Ⅱ、16.储气罐Ⅲ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明为风洞氦气重复使用装置包括沿气流方向顺序连接的构成风洞的高压段1、膜片Ⅰ2、低压段3、膜片Ⅱ4、喉道阀5、试验段6；所述的装置还包括连接在高压段1和储气罐之间的，从高压段1流向储气罐，再从储气罐流向高压段1的气流回路管道，气流回路管道上依次安装有排气阀8、低压压缩机9、三组并联的储气罐和高压压缩机7；所述的三组并联的储气罐包括储气罐Ⅰ11、储气罐Ⅱ14和储气罐Ⅲ16，每个储气罐的前后均安装有储气罐进气阀和储气罐排气阀；
高压段1：容纳驱动气体的容器，驱动气体为氦气；
膜片Ⅰ2：隔断高压段1和低压段3，试验时迅速破开；
低压段3：容纳试验气体的容器，试验气体为氮气；
膜片Ⅱ4：隔断低压段3和试验段6，试验时迅速破开；
喉道阀5：位于风洞喉道上，试验前处于打开状态，试验时延时快速关闭；
试验段6：试验前抽真空，直至达到预先设置的真空状态，试验后储存试验尾气；
高压压缩机7：将储气罐内的低压气体升压后压入高压段1；
排气阀8：试验前关闭，试验后打开；
低压压缩机9：试验后，将高压段1和低压段3内的气体升压后存入储气罐；
储气罐Ⅰ11：储存纯度为99.999％的氦气；
储气罐Ⅱ14：储存纯度为98％的氦气；
储气罐Ⅲ16：储存纯度为90％的氦气。
所述的高压压缩机7和低压压缩机9均为隔膜式压缩机。
实施例1
本实施例的具体实施过程如下：
a.将储气罐Ⅰ11储存纯度为99.999％的氦气，储气罐Ⅱ14储存纯度为98％的氦气，储气罐Ⅲ16储存纯度为90％的氦气；
b.根据所需的驱动气体的要求，与储气罐Ⅰ11、储气罐Ⅱ14和储气罐Ⅲ16的储存纯度进行对比，选择储存纯度最接近的储气罐提供驱动气体；如果所需的驱动气体的纯度与储气罐的储存纯度相同，就选择相应的储气罐提供驱动气体；如果所需的驱动气体的纯度略高于储气罐的储存纯度，则计算所需的氦气并在高压段1内充入所需的氦气；如果所需的驱动气体的纯度略低于储气罐的储存纯度，则计算所需的氮气并在向高压段1内充入所需的氮气；
c.开始风洞试验，根据试验要求，高压压缩机7将储气罐内的驱动气体压入高压段1，驱动气体冲击并破开膜片Ⅰ2和膜片Ⅱ4，低压段3内的氮气排入试验段6后关闭喉道阀5，完成风洞试验；
d.打开排气阀8，启动低压压缩机9将高压段1和低压段3内的氦气压入纯度相近的储气罐内。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种风洞氦气重复使用装置，其特征在于：所述的装置包括沿气流方向顺序连接的构成风洞的高压段(1)、膜片Ⅰ(2)、低压段(3)、膜片Ⅱ(4)、喉道阀(5)、试验段(6)；所述的装置还包括连接在高压段(1)和储气罐之间的，从高压段(1)流向储气罐，再从储气罐流向高压段(1)的气流回路管道，气流回路管道上依次安装有排气阀(8)、低压压缩机(9)、三组并联的储气罐和高压压缩机(7)；所述的三组并联的储气罐包括储气罐Ⅰ(11)、储气罐Ⅱ(14)和储气罐Ⅲ(16)，每个储气罐的前后均安装有储气罐进气阀和储气罐排气阀；
高压段(1)：容纳驱动气体的容器，驱动气体为氦气；
膜片Ⅰ(2)：隔断高压段(1)和低压段(3)，试验时迅速破开；
低压段(3)：容纳试验气体的容器，试验气体为氮气；
膜片Ⅱ(4)：隔断低压段(3)和试验段(6)，试验时迅速破开；
喉道阀(5)：位于风洞喉道上，试验前处于打开状态，试验时延时快速关闭；
试验段(6)：试验前抽真空，直至达到预先设置的真空状态，试验后储存试验尾气；
高压压缩机(7)：将储气罐内的低压气体升压后压入高压段(1)；
排气阀(8)：试验前关闭，试验后打开；
低压压缩机(9)：试验后，将高压段(1)和低压段(3)内的气体升压后存入储气罐；
储气罐Ⅰ(11)：储存纯度为99.999％的氦气；
储气罐Ⅱ(14)：储存纯度为98％的氦气；
储气罐Ⅲ(16)：储存纯度为90％的氦气。
2.根据权利要求1所述的风洞氦气重复使用装置，其特征在于：所述的高压压缩机(7)和低压压缩机(9)均为隔膜式压缩机。
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