CN111071464A - 一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统 - Google Patents
一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111071464A CN111071464A CN202010010265.5A CN202010010265A CN111071464A CN 111071464 A CN111071464 A CN 111071464A CN 202010010265 A CN202010010265 A CN 202010010265A CN 111071464 A CN111071464 A CN 111071464A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- compressor
- hollow fiber
- fiber membrane
- outlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000006872 improvement Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims abstract description 33
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 21
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N [N].[O] Chemical compound [N].[O] OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D37/00—Arrangements in connection with fuel supply for power plant
- B64D37/32—Safety measures not otherwise provided for, e.g. preventing explosive conditions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D2053/221—Devices
- B01D2053/223—Devices with hollow tubes
- B01D2053/224—Devices with hollow tubes with hollow fibres
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，属于防火防爆技术领域，本发明通过采用发动机引气并经过冷却过滤且干燥后通过压缩机增压，然后通入中空纤维膜，将微型压缩机与中空分离装置设计成一体，位于中空纤维膜氧气出口处，通过压缩机工作以降低系统背压，并抽吸富氧气体，使得空气分离速率显著提升；另一出口能够快速产出高浓度氮气，并自动控制富氮气体充入油箱，降低油箱内氧气含量，使其处于不可燃烧状态。通过本发明使得机载惰化系统具有启动速度快、惰化效率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于防火防爆技术领域，具体是指一种可促进空气分离装置性能提高的机载系统。
背景技术
机载燃油箱惰化是指惰性气体由机载设备产生, 并用之替代燃油箱上部气相（无油）空间内空气以保障油箱的安全。因此，机载燃油箱惰化系统又被称之为机载惰性气体发生系统。该系统使用机载空气分离技术，去除从航空发动机压气机或环控系统引气中的氧分子，留下富氮气体惰化油箱。使飞机油箱上部无油空间气层中的氧浓度，在整个飞行过程中始终保持低于支持燃油燃烧所需要的氧浓度水平。
目前，国内外所采用的机载空气分离方法主要有机载分子筛变压吸附分离方法和机载中空纤维膜分离方法两种。其中，机载中空纤维膜分离方法在更大程度上得到了人们的认可，并成为了机载油箱惰化系统中富氮气体产生的首选方式。其核心就是膜空气分离装置。它将引入的气体进行限流、降温、除杂等预先处理，再经过中空纤维膜空气分离装置进行氧氮分离，形成适合油箱惰化的富氮气体，最后经过分配系统将富氮气体输送到指定的油箱气相空间内冲洗或燃油中洗涤。中空纤维膜惰化系统不仅单位体积渗透面积大，且可采用原料气走丝内，分离器外壳无需承压方式，同时不需进行阀门切换，系统更为简单，可靠性更高。可连续产生富氮气体，体积十分紧凑，重量轻，耗气量少，更适合用于机载安装。
但中空纤维膜分离富氮气体所需进出口端压差很大，发动机引气经压缩机增压后如果不能达到空气分离所需压力会导致富氮气体浓度降低，影响机载惰化系统效率。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种可促进空气分离装置性能提高的机载系统，本发明通过利用双级压缩机增加中空中空纤维膜分离器前端压力，并微型压缩机与中空纤维膜分离装置设计成一体，通过压缩机工作以降低系统背压，并抽吸富氧气体加快空气分离，提高分离效率。且本发明的装置能进行自动控制油箱上部空气氧浓度，惰化效率高。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，所述的系统包括第一压缩机，所述的第一压缩机的进口与发动机引气连接，第一压缩机的出口通过管道依次与截止阀、换热器、过滤器、干燥器连接。通过换热器、过滤器和干燥器用于对发动机引气冷却降温、除去杂质和去除水分。
干燥器出口依次连接第二压缩机、中空纤维膜空气分离器，所述的中空纤维膜空气分离器空气入口处与第二压缩机连接，中间并设有温度传感器，设置的温度传感器监测进入中空纤维膜空气分离器空气温度，控制引气温度。所述的中空纤维膜空气分离器氧气出口处设置微型压缩机，且微型压缩机与中空纤维膜分离装置为一体式结构；第二压缩机位于中空纤维膜分离前段增大入口空气压力，微型压缩机与中空纤维膜分离装置设计成一体，通过压缩机工作以降低系统背压，并抽吸富氧气体加快空气分离。
中空纤维膜分离装置的氮气出口通过流量调节阀与油箱连接；所述的油箱入口与流量调节阀相接，所述的油箱上部设有气体出口接入外界大气，并设有氧浓度传感器，通过氧浓度传感器监测实时油箱上部氧浓度变化。
进一步，所述的系统通过控制器控制，具体的，所述的控制器分别连接于温度传感器、氧浓度传感器、截止阀、节流阀、微型压缩机、流量调节阀。
进一步，所述的温度传感器和氧浓度传感器信号采集端通过电缆分别与控制器输入端连接；所述的截止阀、节流阀、微型压缩机、流量调节阀分别通过电缆分别与控制器输出端连接。
进一步，所述的氧浓度传感器、流量调节阀、微型压缩机分别接入了控制器输入端和输出端，共同作用调节油箱上部空间的氧浓度。
进一步，所述的换热器通过管道与风机连接供应外界大气冷却空气，中间设有节流阀，冷却空气流经换热器冷侧通道与发动机引气换热。
进一步，所述的换热器冷侧通道出口、风机入口、油箱气体出口均与外界大气连接。
进一步，所述的微型压缩机氧气出口通过管道与氧气供应装置连接。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
本发明公开了一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，本发明通过采用发动机引气并经过冷却过滤且干燥后通过压缩机增压，然后通入中空纤维膜，将微型压缩机与中空分离装置设计成一体，位于中空纤维膜氧气出口处，通过压缩机工作以降低系统背压，并抽吸富氧气体，使得空气分离速率显著提升；另一出口能够快速产出高浓度氮气，并自动控制富氮气体充入油箱，降低油箱内氧气含量，使其处于不可燃烧状态。通过本发明使得机载惰化系统具有启动速度快、惰化效率高的优点。
附图说明
图1为一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统的系统图；
其中，1-第一压缩机，2-截止阀，3-换热器，4-节流阀，5-风机，6-过滤器，7-干燥器，8-第二压缩机，9-温度传感器，10-中空纤维膜空气分离器，11-微型压缩机，12-流量调节阀，13-氧浓度传感器，14-油箱，15-控制器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下所述仅为本发明一部分实施例，非全部实施例。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图1为一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统的系统图。本实施例提供了一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，包括第一压缩机1、截止阀2、换热器3、节流阀4、风机5、过滤器6、干燥器7、第二压缩机8、温度传感器9、中空纤维膜空气分离器10、微型压缩机11、流量调节阀12、氧浓度传感器13、油箱14和控制器15。
第一压缩机1进口与发动机引气连接，出口通过管道依次与截止阀2、换热器3、过滤器6、干燥器7连接；换热器3、过滤器6和干燥器7用于对发动机引气冷却降温、除去杂质和去除水分；换热器3通过管道与风机5连接供应外界大气冷却空气，中间设有节流阀4，冷却空气流经换热器冷侧通道3与发动机引气换热；中空纤维膜空气分离器10空气入口处与第二压缩机8连接，并设有温度传感器9控制引气温度；氧气出口处将微型压缩机11与中空纤维膜分离装置10结合，出口通过管道与氧气供应装置连接；氮气出口与流量调节阀12和油箱14连接；油箱14入口与流量调节阀12相接，并设有氧浓度传感器13用于监测实时油箱上部氧浓度变化；温度传感器9和氧浓度传感器13信号采集端通过电缆分别于控制器15输入端连接；截止阀2、节流阀4、微型压缩机11、流量调节阀12分别通过电缆分别于控制器15输出端连接。换热器3、过滤器6、干燥器7对发动机引气进行冷却干燥除杂质，并在第二压缩机8后设置温度传感器9监测进入中空纤维膜空气分离器10空气温度；换热器3冷侧通道出口、风机入口5、油箱气体出口14均与外界大气连接，微型压缩机11氧气出口通过管道与氧气供应装置连接；所述的第二压缩机8位于中空纤维膜分离前段增大入口空气压力，微型压缩机11与中空纤维膜分离装置10设计成一体，通过压缩机工作以降低系统背压，并抽吸富氧气体加快空气分离；所述的氧浓度传感器13、流量调节阀12、微型压缩机11分别接入了控制器15输入端和输出端，共同作用自动调节油箱14上部空间的氧浓度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，其特征在于，所述的系统包括第一压缩机（1），所述的第一压缩机（1）的进口与发动机引气连接，第一压缩机（1）的出口通过管道依次与截止阀（2）、换热器（3）、过滤器（6）、干燥器（7）连接；所述的干燥器（7）出口依次连接第二压缩机（8）、中空纤维膜空气分离器（10），所述的中空纤维膜空气分离器（10）空气入口处与第二压缩机（8）连接，中间并设有温度传感器（9）控制引气温度；所述的中空纤维膜空气分离器（10）氧气出口处设置微型压缩机（11），且微型压缩机（11）与中空纤维膜分离装置（10）为一体式结构；中空纤维膜分离装置（10）的氮气出口通过流量调节阀（12）与油箱（14）连接；所述的油箱（14）入口与流量调节阀（12）相接，所述的油箱（14）上部设有气体出口接入外界大气，并设有氧浓度传感器（13）。
2.根据权利要求1所述的一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，其特征在于，所述的系统通过控制器（15）控制，具体的，所述的控制器（15）分别连接于温度传感器（9）、氧浓度传感器（13）、截止阀（2）、节流阀（4）、微型压缩机（11）、流量调节阀（12）。
3.根据权利要求2所述的一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，其特征在于，所述的温度传感器（9）和氧浓度传感器（13）信号采集端通过电缆分别与控制器（15）输入端连接；所述的截止阀（2）、节流阀（4）、微型压缩机（11）、流量调节阀（12）分别通过电缆分别与控制器（15）输出端连接。
4.根据权利要求3所述的一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，其特征在于，所述的氧浓度传感器（13）、流量调节阀（12）、微型压缩机（11）分别接入了控制器（15）输入端和输出端，共同作用调节油箱（14）上部空间的氧浓度。
5.根据权利要求1所述的一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，其特征在于，所述的换热器（3）通过管道与风机（5）连接供应外界大气冷却空气，中间设有节流阀（4），冷却空气流经换热器冷侧通道（3）与发动机引气换热。
6.根据权利要求5所述的一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，其特征在于，所述的换热器（3）冷侧通道出口、风机入口（5）、油箱气体出口（14）均与外界大气连接。
7.根据权利要求1所述的一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，其特征在于，所述的微型压缩机（11）氧气出口通过管道与氧气供应装置连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010010265.5A CN111071464A (zh) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010010265.5A CN111071464A (zh) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111071464A true CN111071464A (zh) | 2020-04-28 |
Family
ID=70322101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010010265.5A Pending CN111071464A (zh) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111071464A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102755870A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-10-31 | 南京航空航天大学 | 一种双流模式燃油地面预洗涤方法及其装置 |
| CN203525541U (zh) * | 2013-10-10 | 2014-04-09 | 上海穗杉实业有限公司 | 一种膜分离供氧系统 |
| CN208038049U (zh) * | 2017-12-21 | 2018-11-02 | 南京航空航天大学 | 带膨胀机的机载制氧-制氮耦合系统 |
-
2020
- 2020-01-06 CN CN202010010265.5A patent/CN111071464A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102755870A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-10-31 | 南京航空航天大学 | 一种双流模式燃油地面预洗涤方法及其装置 |
| CN203525541U (zh) * | 2013-10-10 | 2014-04-09 | 上海穗杉实业有限公司 | 一种膜分离供氧系统 |
| CN208038049U (zh) * | 2017-12-21 | 2018-11-02 | 南京航空航天大学 | 带膨胀机的机载制氧-制氮耦合系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7175692B2 (en) | Ejector to reduce permeate backpressure of air separation module | |
| JP2019069770A (ja) | 機内不活性ガス発生システム | |
| CN203201825U (zh) | 压缩机布置 | |
| CN104080700A (zh) | 机载惰性气体生成系统 | |
| CA2118899A1 (en) | Integration of combustor-turbine units and integral-gear pressure processors | |
| CN107954001B (zh) | 一种增压制氮油箱防火装置及其工作方法 | |
| WO2007035700A2 (en) | Multi-stage compression system including variable speed motors | |
| CN101522286A (zh) | 从气流中分离co2的方法、用于实施该方法的co2分离装置、用于co2分离装置的涡流式喷嘴以及该co2分离装置的应用 | |
| CN107303952B (zh) | 利用引气压力辅助的环境控制系统 | |
| CN110963059B (zh) | 基于中空纤维膜机载制氮技术的座舱增压增氧装置及方法 | |
| CN211777723U (zh) | 一种船用燃气轮机引气防冰装置 | |
| CN112498712A (zh) | 一种联合中空纤维膜和分子筛机载油箱惰化装置 | |
| CN108692524B (zh) | 一种工业氧、氮气生产工艺及其生产线 | |
| RU2458234C1 (ru) | Способ работы газотурбинного двигателя | |
| CN111071464A (zh) | 一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统 | |
| CN111153389B (zh) | 气体冲洗与膜分离技术结合的机载制氮系统及工作方法 | |
| CN211711102U (zh) | 基于中空纤维膜机载制氮技术的座舱增压增氧装置 | |
| CN201212764Y (zh) | 高速涡旋流动气体分离及液化装置 | |
| CN217340756U (zh) | 一种高纯度氮气制造设备 | |
| CN113404707B (zh) | 一种用于空分的增压塔 | |
| CN110420532B (zh) | 一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置及方法 | |
| CN113606868A (zh) | Igcc、igcc的控制方法和用于igcc的空分系统 | |
| CN221085128U (zh) | 一种高效型制氧机 | |
| RU64712U1 (ru) | Передвижная компрессорная станция | |
| CN113389742B (zh) | 一种空分的增压工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200428 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |