CN113022417A - 一种液氢冷藏车 - Google Patents
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Abstract
本发明应用于冷链物流领域，具体涉及一种液氢冷藏车。本发明的液氢通过增压气化的方式从液氢储罐排出，通过电磁阀控制进入换热器，在换热器中释放冷量，由液氢升温变为低温氢气。低温氢气又经过空温式汽化器转变为常温氢气，暂存在缓冲罐中。根据车辆运行需求，打开电磁阀，对燃料电池系统进行供给。制冷剂经由泵提供动力，通过换热器吸收液氢释放的冷量，再通过空温式换热器对车厢释放冷量。本发明提供液氢冷藏车，清洁环保，同时实现了液氢的冷能利用，提高了能量效率。
Description
技术领域
本发明属于冷链物流领域，具体涉及一种使用液氢制冷的冷藏车。
背景技术
随着化石能源危机和环境污染加剧，汽车行业正面临着改革的转折地，发展氢燃料电池汽车已经成为一种必然趋势。在冷藏运输行业中，目前仍是以传统的燃油汽车为主，采用机械制冷方式，效率低下，污染环境。随着能源的绿色发展，液氢使用逐渐民品化，以液氢为燃料的燃料电池冷藏车具有广阔的发展前景。液氢一般以0.1-0.3Mpa的压力和-253℃的温度储存在液氢储罐中，在转变为常温氢气进入到燃料电池堆的过程中，有大量的潜热和显热被释放出来，因此可以将这部分冷量作用在冷藏车上，实现液氢的一举多用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种液氢冷藏车，可控制车厢的温度，在实现燃料电池燃料供给的同时，提高了液氢冷能利用，符合节能降耗的要求。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。
一种液氢冷藏车，冷藏车上设置供氢系统、车厢制冷系统和温控系统；供氢系统和车厢制冷系统共用换热器；在车厢需要制冷时，供氢系统向换热器供氢，液氢通过换热器释放冷量给制冷剂，液氢变为低温氢气；制冷剂在车厢制冷系统中循环，完成车厢制冷任务；根据需要，供氢系统进一步将释放冷量后的低温氢气或未经过换热器的液氢转化为常温氢气，提供给冷藏车的燃料电池系统；所述温控系统实现车厢温度的检测和调节。
优选地，所述供氢系统包括液氢储罐、增压汽化装置、换热器、空温式汽化器和缓冲罐；
液氢储罐的液氢出口连接增压汽化装置，增压汽化装置接回到液氢储罐的气相空间；液氢储罐的液氢出口还通过连接有第一电磁阀的管路接入换热器的制冷介质入口，通过连接有旁通阀的管路接入空温式汽化器的入口；换热器的制冷介质出口也接入空温式汽化器的入口；空温式汽化器的出口通过连接有第二电磁阀的管路接入缓冲罐；缓冲罐通过连接有第三电磁阀的管路接入冷藏车的燃料电池系统；
液氢通过增压汽化的方式，从液氢储罐中排放；当冷藏车车厢需要制冷时，打开第一电磁阀，进入到换热器中与制冷剂传递冷量；液氢变为低温氢气，通过空温式汽化器与外界空气发生热量交换，升温成常温氢气；启动第二电磁阀，将常温氢气存储在缓冲罐中；当冷藏车车厢达到目标温度时，启动旁通阀，同时关闭第一电磁阀，停止液氢与制冷剂的冷量传递；液氢直接通过空温式汽化器转换为常温氢气，存储到缓冲罐中；
根据车辆行驶要求，控制第三电磁阀的开度，对燃料电池系统进行供气。
优选地，所述增压汽化装置包括增压汽化器、分流阀和回气阀；所述液氢储罐的液氢出口连接增压汽化管路，增压汽化管路上依次连接分流阀、增压汽化器、回气阀，所述增压汽化管路的出口接回到液氢储罐；打开分流阀，使得液氢从液氢储罐中流出，通过增压汽化器将液氢变为氢气，再经由回气阀回到液氢储罐中，提高液氢储罐的压力，实现液氢排放。
优选地，所述增压汽化器有两个，分别设置在液氢储罐的两侧。
优选地，所述车厢制冷系统包括换热器、泵和空温式换热器；制冷剂在换热器中吸收液氢释放的冷量，经由泵提供动力，通过空温式换热器将冷量释放给冷藏车的车厢。
优选地，所述温控系统包括联动的温度传感器和风扇；通过温度传感器显示隔热车厢的温度，根据温度显示调节风扇开度。
优选地，所述温控系统包括风扇；所述风扇设置在空温式换热器下方，空温式换热器设置在车厢顶板。
优选地，所述换热器采用管壳式换热器和/或板翅式换热器。
优选地，所述制冷剂为氯化钠水溶液、氯化钙水溶液、丙烯乙二醇水溶液或丙二醇水溶液。
优选地，所述供氢系统设置在冷藏车车厢外的底部。
有益效果：
(1)相比于传统的冷藏车，本发明采用的液氢冷藏车，使用液氢作为燃料供给，清洁环保。
(2)与传统冷藏车相比，省去了压缩机，蒸发器等设备，简化系统结构，提高经济型。
(3)本发明通过使用制冷剂与液氢发生冷量传输，避免直接使用液氢制冷使得温差过大，造成换热器表面结霜，传热恶化现象。同时避免氢气在隔热车厢中泄露、爆炸等安全隐患，增加了系统的安全性和可靠性。
(4)本发明将液氢作为冷源和燃料，实现了液氢冷能和化学能的双能利用，提高了能量使用效率。
(5)本发明采用自增压方式输出液氢，无需安装气瓶对液氢储罐进行增压，简化了系统结构。
附图说明
图1为本发明优选实施例中液氢冷藏车的侧面透视图；
图2为本发明优选实施例中液氢冷藏车的俯视透视图；
其中，1-液氢储罐；2-增压汽化器；3-分流阀；4-回气阀；5-第一电磁阀；6-旁通阀；7-换热器；8-空温式汽化器；9-第二电磁阀；10-缓冲罐；11-第三电磁阀；12-燃料电池系统；13-泵；14-空温式换热器；15-风扇；16-温度传感器；17-隔热车厢。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种新型液氢制冷的轻型冷藏车，该冷藏车上设置有供氢系统、车厢制冷系统和温控系统。供氢系统和车厢制冷系统共用换热器；在车厢需要制冷时，供氢系统内部向换热器供氢，液氢通过换热器释放冷量给制冷剂，液氢变为低温氢气；制冷剂在车厢制冷系统中循环，完成车厢制冷任务；供氢系统进一步将释放冷量后的低温氢气液氢转化为常温氢气，提供给冷藏车的燃料电池系统。当不需要向制冷剂提供冷量时，供气系统直接将液氢转化为常温氢气，提供给冷藏车的燃料电池系统。而温控系统的作用是实现车厢温度的检测和微调。
图1和图2示出了本发明优选实施例的液氢冷藏车示意图。如图所示，供氢系统包括液氢储罐1、增压汽化装置、换热器7、空温式汽化器8、缓冲罐10、第一电磁阀5、旁通阀6、第二电磁阀9、第三电磁阀11。增压汽化装置包括增压汽化器2、分流阀3和回气阀4。车厢制冷系统包括换热器7、泵13、空温式换热器14。温控系统包括温度传感器16和风扇15。
液氢储罐1的液氢出口连接增压汽化管路，增压汽化管路上依次连接分流阀3、增压汽化器2、回气阀4，增压汽化管路的出口接回到液氢储罐1的气相空间。优选的，增压汽化器2为两个，增压汽化管路绕液氢储罐1一圈布置，使得两个增压汽化器分别设置在液氢储罐1的两侧。当车辆行驶需要氢供给时，打开分流阀3使得部分液氢进入到增压汽化器2中，变为氢气，再启动回气阀4，当这部分氢气回流到液氢储罐1时，液氢储罐1内的压力升高，促使液氢被排放出来，完成氢供给。
液氢储罐1的液氢出口还通过连接有第一电磁阀5的管路接入换热器7的制冷介质入口，通过连接有旁通阀6的管路接入空温式汽化器8的入口；换热器7的制冷介质出口也接入空温式汽化器8的入口。空温式汽化器8的出口通过连接有第二电磁阀9的管路接入缓冲罐10；缓冲罐10通过连接有第三电磁阀11的管路接入冷藏车的燃料电池系统12。
车厢制冷系统包括换热器7、泵13和空温式换热器14；制冷剂在换热器7中吸收液氢释放的冷量，经由泵13提供动力，通过空温式换热器14将冷量释放给冷藏车的隔热车厢17。
当隔热车厢17需要制冷时，打开第一电磁阀5，液氢进入到换热器7中与制冷剂传递冷量，冷量传递过程为液氢→制冷剂，此时液氢变为低温氢气，通过空温式汽化器8与外界空气发生热量交换，升温成常温氢气。启动第二电磁阀9，将常温氢气存储在缓冲罐10中。当隔热车厢17达到目标温度时，启动旁通阀6，同时关闭第一电磁阀5，停止液氢与制冷剂的冷量传递；液氢直接通过空温式汽化器8转换为常温氢气，存储到缓冲罐10中。根据车辆行驶要求，也就是根据燃料电池系统12的氢需求，控制第三电磁阀11的开度，对燃料电池系统12进行供气。
车厢制冷系统中，制冷剂在换热器7中吸收液氢冷量，在空温式换热器14中再将冷量传递给周围空气，冷量传递过程为液氢→制冷剂→车厢内空气。制冷系统通过泵13提供动力，完成循环。
温控系统主要有风扇15和温度传感器16。风扇15布置在顶板前部，空温式换热器的下方，温度传感器(16)布置在车厢顶板后部。车辆刚启动时，车厢内温度远高于目标温度，启动第一电磁阀5和泵13，使得液氢和制冷剂发生冷量交换。同时打开风扇15，冷却车厢内空气。当温度传感器16显示的温度达到目标温度后，关闭第一电磁阀5，打开旁通阀6，调小风扇15开度。
本发明实施例中，所述换热器7可以采用管壳式换热器、板翅式换热器等换热器形式。制冷剂包括但不限于氯化钠水溶液、氯化钙水溶液、丙烯乙二醇水溶液和丙二醇水溶液。供氢系统可以设置在隔热车厢17外底部。
以上的具体实施例仅描述了本发明的设计原理，该描述中的部件形状，名称可以不同，不受限制。所以，本发明领域的技术人员可以对前述实施例记载的技术方案进行修改或等同替换；而这些修改和替换未脱离本发明创造宗旨和技术方案，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种液氢冷藏车，其特征在于，冷藏车上设置供氢系统、车厢制冷系统和温控系统；供氢系统和车厢制冷系统共用换热器(7)；在车厢需要制冷时，供氢系统向换热器(7)供氢，液氢通过换热器(7)释放冷量给制冷剂，液氢变为低温氢气；制冷剂在车厢制冷系统中循环，完成车厢制冷任务；根据需要，供氢系统进一步将释放冷量后的低温氢气或未经过换热器(7)的液氢转化为常温氢气，提供给冷藏车的燃料电池系统(12)；所述温控系统实现车厢温度的检测和调节。
2.根据权利要求1所述的液氢冷藏车，其特征在于，所述供氢系统包括液氢储罐(1)、增压汽化装置、换热器(7)、空温式汽化器(8)和缓冲罐(10)；
液氢储罐(1)的液氢出口连接增压汽化装置，增压汽化装置接回到液氢储罐(1)的气相空间；液氢储罐(1)的液氢出口还通过连接有第一电磁阀(5)的管路接入换热器(7)的制冷介质入口，通过连接有旁通阀(6)的管路接入空温式汽化器(8)的入口；换热器(7)的制冷介质出口也接入空温式汽化器(8)的入口；空温式汽化器(8)的出口通过连接有第二电磁阀(9)的管路接入缓冲罐(10)；缓冲罐(10)通过连接有第三电磁阀(11)的管路接入冷藏车的燃料电池系统(12)；
液氢通过增压汽化的方式，从液氢储罐(1)中排放；当冷藏车车厢需要制冷时，打开第一电磁阀(5)，进入到换热器(7)中与制冷剂传递冷量；液氢变为低温氢气，通过空温式汽化器(8)与外界空气发生热量交换，升温成常温氢气；启动第二电磁阀(9)，将常温氢气存储在缓冲罐(10)中；当冷藏车车厢达到目标温度时，启动旁通阀(6)，同时关闭第一电磁阀(5)，停止液氢与制冷剂的冷量传递；液氢直接通过空温式汽化器(8)转换为常温氢气，存储到缓冲罐(10)中；
根据车辆行驶要求，控制第三电磁阀(11)的开度，对燃料电池系统(12)进行供气。
3.根据权利要求2所述的液氢冷藏车，其特征在于，所述增压汽化装置包括增压汽化器(2)、分流阀(3)和回气阀(4)；所述液氢储罐(1)的液氢出口连接增压汽化管路，增压汽化管路上依次连接分流阀(3)、增压汽化器(2)、回气阀(4)，所述增压汽化管路的出口接回到液氢储罐(1)；打开分流阀(3)，使得液氢从液氢储罐(1)中流出，通过增压汽化器(2)将液氢变为氢气，再经由回气阀(4)回到液氢储罐(1)中，提高液氢储罐(1)的压力，实现液氢排放。
4.根据权利要求2所述的液氢冷藏车，其特征在于，所述增压汽化器(2)有两个，分别设置在液氢储罐(1)的两侧。
5.根据权利要求1所述的液氢冷藏车，其特征在于，所述车厢制冷系统包括换热器(7)、泵(13)和空温式换热器(14)；制冷剂在换热器(7)中吸收液氢释放的冷量，经由泵(13)提供动力，通过空温式换热器(14)将冷量释放给冷藏车的车厢。
6.根据权利要求1所述的液氢冷藏车，其特征在于，所述温控系统包括联动的温度传感器(16)和风扇(15)；通过温度传感器(16)显示隔热车厢(17)的温度，根据温度显示调节风扇(15)开度。
7.根据权利要求5所述的液氢冷藏车，其特征在于，所述温控系统包括风扇(15)；所述风扇(15)设置在空温式换热器(14)下方，空温式换热器(14)设置在车厢顶板。
8.根据权利要求1所述的液氢冷藏车，其特征在于，所述换热器(7)采用管壳式换热器和/或板翅式换热器。
9.根据权利要求1所述的液氢冷藏车，其特征在于：所述制冷剂为氯化钠水溶液、氯化钙水溶液、丙烯乙二醇水溶液或丙二醇水溶液。
10.根据权利要求1或2所述的液氢冷藏车，其特征在于：所述供氢系统设置在冷藏车车厢外的底部。
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