CN115325732B - 一种用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置及方法。该装置为一体化撬装结构，将甲烷过冷系统和液氧过冷系统进行集成，可实现两者同步过冷，减少总体过冷时间。在提供液氮时，该装置将少量液氮与液氧混合作为低温真空泵抽空的介质，液氧首先与液氮进行直接换热，初步降温，随后低温真空泵启动，液氮和液氧同时蒸发，由于液氮三相点压力高于液氧，所以液氮降温更快，进一步加速液氧冷却，最终减少液氧过冷器中液氧介质的抽空降温时间。在不提供液氮时，采用液氧为第一甲烷过冷器提供冷量，采用低温真空泵排出温度更低的氧气为第二甲烷过冷器提供冷量，充分利用系统冷量，并且形成温度梯度，提升甲烷过冷效率，减少液氧消耗量。

Description

一种用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置及方法
技术领域
本发明涉及一种过冷系统，具体涉及一种用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置及方法，属于航天低温运载火箭技术领域。
背景技术
液氧/甲烷推进剂具有资源丰富、无毒、无污染、积碳少、成本低等优点，虽然密度不如液氧/煤油，但比冲性能略高，在发动机性能方面与液氧/煤油基本持平。与液氧/液氢相比，甲烷价格仅为液氢的三十分之一，且可以实现空间的中长期贮存，能有效减小发动机尺寸和质量。所以，液氧/甲烷推进剂已成为未来可重复使用运载器的最佳动力选择。
液氧和甲烷推进剂在使用过程中处于沸点温度附近，热物理性能明显不足。液氧和甲烷推进剂的密度与温度密切相关，所以对两者进行降温过冷可显著提升密度，可分别增加14.43％和6.85％左右，显著提升火箭运载能力和发射待机时间。由于液氧和甲烷推进剂均属于低温推进剂范畴，目前采用的常规加注方法包括预冷、大流量加注、停放和射前补加几个阶段。相较之下，全过冷技术是指将推进剂深度过冷后直接进行大流量加注，舍弃常规的小流量自动补加和射前补加等过程，可提升推进剂密度并简化加注流程。目前，大规模采用全过冷加注技术主要为美国的Falcon9火箭。
然而，现有技术依然存在较多缺陷。一方面，现有技术均为分别对两种推进剂进行过冷，而首先完成过冷的推进剂在经过较长长时间停放后，其温度会不可避免地上升，影响过冷推进剂的品质；另一方面，对于液氧推进剂的过冷通常采用抽空减压方法，但由于液氧三相点压力低、常压饱和温度和三相点温度差值大，导致使用抽空减压对液氧介质降温时，需耗费大量时间，影响火箭推进剂的整体过冷流程。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置，在不需要额外装置的情况下，实现液氧与甲烷推进剂的同步深度过冷，保证推进剂过冷品质，减少整体过冷时间，最终提升火箭运载能力。
本发明拟采用如下技术方案实现本发明的目的：
一种用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置，整个撬装装置壳体内分为液氧过冷区和液态甲烷过冷区；所述液态甲烷过冷区中设有甲烷过冷管路，所述液氧过冷区中设有液氮管路、液氧过冷管路和抽空减压管路；
在液态甲烷过冷区中，甲烷过冷管路依次连接液态甲烷截止阀、第一甲烷过冷器、第二甲烷过冷器和第八低温截止阀后，接入甲烷储箱；
在液氧过冷区中，液氮管路依次连接液氮截止阀、第一热管蒸发器、第五低温截止阀、第二热管蒸发器后接入排空端；液氧过冷管路依次连接液氧截止阀、第三低温截止阀、液氧过冷器和第九低温截止阀后，接入液氧储箱；液氮截止阀与第一热管蒸发器之间的液氮管路通过带有第一低温截止阀的第一支路连接至液氧截止阀与第三低温截止阀之间的液氧过冷管路；第一低温截止阀后端的第一支路通过带有第二低温截止阀的第二支路连接液氧过冷器，所述第二支路用于为液氧过冷器提供液氮作为冷源，从而对液氧过冷管路中流经液氧过冷器的液氧进行冷却；抽空减压管路一端连接液氧过冷器的内腔顶空，另一端连接低温真空泵的入口；低温真空泵具有两个出口，其中第一出口通过带有第七低温截止阀的第三支路连接排空端，第二出口通过带有第六低温截止阀的第四支路连接第五低温截止阀和第二热管蒸发器之间的液氮管路；第一热管蒸发器和第五低温截止阀之间的液氮管路通过带有第四低温截止阀的第五支路接入排空端；
第一甲烷过冷器与第一热管蒸发器之间、第二甲烷过冷器与第二热管蒸发器之间均通过低温热管连接，构成蒸发冷凝循环。
作为优选，所述低温热管可分为蒸发段、绝热段和冷凝段，且蒸发段和冷凝段上均通过安装翅片增加换热面积。
作为优选，所述第一甲烷过冷器和第二甲烷过冷器内部填充有换热介质。
作为优选，所述液氧过冷区和液态甲烷过冷区内部均充满惰性保护气体。
作为优选，各过冷器中内置有连接于对应过冷管路中的换热结构，过冷管路中输送的工质通过换热结构与过冷器中的低温介质进行换热。
作为优选，所述液氧过冷器中的换热结构采用盘管或板翅式换热器。
第二方面，本发明提供了一种利用第一方面任一方案所述撬装式装置的液氧和甲烷同步过冷方法，其包括两种不同工况下的运行模式，其中：
在有液氮介质供应的工况下，首先保持所有阀门均处于关闭状态，打开液氧截止阀和第二低温截止阀，将液氧充注至液氧过冷器中作为低温介质，充注完成后关闭液氧截止阀；再打开液氮截止阀和第一低温截止阀，将液氮充注至液氧过冷器中作为低温介质，充注完成后关闭第一低温截止阀和第二低温截止阀；打开第七低温截止阀，启动低温真空泵，对液氧过冷器中的液氮和液氧混合介质进行抽空，通过部分混合介质的吸热挥发使剩余混合介质降低到指定温度；打开第五低温截止阀，使液氮介质依次流经第一热管蒸发器和第二热管蒸发器，通过低温热管将两个蒸发器中的液氮冷量分别传递到第一甲烷过冷器和第二甲烷过冷器中的换热介质，使两个过冷器中的换热介质达到设定温度；打开液态甲烷截止阀和第八低温截止阀，使液态甲烷依次通过第一甲烷过冷器和第二甲烷过冷器，温度降低到设定温度后完成甲烷深度过冷并进入甲烷储箱；打开液氧截止阀、第三低温截止阀和第九低温截止阀，使液氧通过液氧过冷器，温度降低到设定温度后完成液氧深度过冷并进入液氧储箱；在甲烷完成深度过冷后，关闭液态甲烷截止阀、第八低温截止阀、液氮截止阀和第五低温截止阀；在液氧完成深度过冷后，停止低温真空泵运行，关闭第七低温截止阀、液氧截止阀、第三低温截止阀和第九低温截止阀；
在无液氮介质供应的工况下，首先保持所有阀门均处于关闭状态，打开液氧截止阀和第二低温截止阀，将液氧充注至液氧过冷器中作为低温介质，充注完成后关闭第二低温截止阀；打开第一低温截止阀和第四低温截止阀，使液氧流经第一热管蒸发器，通过低温热管将第一热管蒸发器中的液氧冷量传递到第一甲烷过冷器中的换热介质，使换热介质达到设定温度，汽化后的液氧直接排空；打开第六低温截止阀，启动低温真空泵，对液氧过冷器中的液氧低温介质进行抽空，通过部分液氧的吸热挥发使剩余液氧温度降低到指定温度，低温真空泵排出的低温氧气流经第二热管蒸发器，将低温氧气冷量传递到第二甲烷过冷器中的换热介质，使换热介质达到设定温度；打开液态甲烷截止阀和第八低温截止阀，使甲烷依次通过第一甲烷过冷器和第二甲烷过冷器，温度降低到设定温度后完成甲烷深度过冷并进入甲烷储箱；打开第三低温截止阀和第九低温截止阀，使液氧通过液氧过冷器，温度降低到设定温度完成液氧深度过冷并进入液氧储箱；在甲烷完成深度过冷后，关闭液态甲烷截止阀、第八低温截止阀、第一低温截止阀和第四低温截止阀；在液氧完成深度过冷后，停止低温真空泵运行，关闭第六低温截止阀、液氧截止阀、第三低温截止阀和第九低温截止阀。
相对于现有技术而言，本发明的有益效果如下：撬装式过冷装置可以完成液氧和甲烷的同步过冷，有效防止液氧和甲烷分步过冷导致的过冷效果降低问题。无需分别为液氧和甲烷配置复杂的过冷装置，撬装式结构外部仅留取必须的接口，可与运输车结合，具有移动方便、应用简单和结构紧凑的优点。在提供液氮时，将少量液氮与液氧混合作为低温真空泵抽空的介质，液氧首先与液氮进行直接换热，初步降温，随后低温真空泵启动，液氮和液氧同时蒸发，由于液氮三相点压力高于液氧，所以液氮降温更快，进一步加速液氧冷却，最终减少液氧过冷器中液氧介质的抽空降温时间。在不提供液氮时，采用液氧为第一甲烷过冷器提供冷量，采用低温真空泵排出温度更低的氧气为第二甲烷过冷器提供冷量，充分利用系统冷量，并且形成温度梯度，提升甲烷过冷效率，减少液氧消耗量。整体撬装结构分成液氧过冷区和甲烷过冷区两部分，两者之间通过低温热管进行连接，且内部充注惰性保护气体，可有效保证液氧和甲烷同步过冷时的安全性。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果做进一步说明，以充分的了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明一种用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置的结构示意图。
图中：液态甲烷截止阀1、液氮截止阀2、液氧截止阀3、第一甲烷过冷器4、第一热管蒸发器5、低温热管6、第二甲烷过冷器7、第二热管蒸发器8、液氧过冷器9、低温真空泵10、第一低温截止阀11、第二低温截止阀12、第三低温截止阀13、第四低温截止阀14、第五低温截止阀15、第六低温截止阀16、第七低温截止阀17、撬装装置壳体18、撬装结构液氧过冷区19、撬装结构液态甲烷过冷区20、第八低温截止阀21、第九低温截止阀22、甲烷过冷管路23、冷却剂管路24、液氧过冷管路25、抽空减压管路26。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。本发明各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置。该装置为一体化撬装结构，将甲烷过冷系统和液氧过冷系统进行集成，结构紧凑，便于移动，可实现两者同步过冷，减少总体过冷时间。
整个撬装装置壳体18内分为相互之间不直接连通的液氧过冷区19和液态甲烷过冷区20。其中，液态甲烷过冷区20中所设置的组件为第一甲烷过冷器4、第二甲烷过冷器7、甲烷过冷管路23，液氧过冷区19中所设置的组件为第一热管蒸发器5、低温热管6、第二热管蒸发器8、液氧过冷器9、低温真空泵10、第一低温截止阀11、第二低温截止阀12、第三低温截止阀13、第四低温截止阀14、第五低温截止阀15、第六低温截止阀16、第七低温截止阀17、撬装装置壳体18、液氧过冷区19、液态甲烷过冷区20、液氮管路24、液氧过冷管路25、抽空减压管路26。而撬装装置壳体18之外设置液态甲烷截止阀1、液氮截止阀2、液氧截止阀3、第八低温截止阀21、第九低温截止阀22，用于在壳体之外对不同管路进行开闭控制。为了提高保温性能，撬装装置壳体18整体采用绝热设计，且液氧过冷区19和液态甲烷过冷区20之间也优选采用隔热设计。
下面分别对整个用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置中各组件的具体连接形式和工作原理进行详细描述。
在液态甲烷过冷区20中，各组件的连接方式如下：
甲烷过冷管路23的入口端连接液态甲烷供应源，甲烷过冷管路23依次连接液态甲烷截止阀1、第一甲烷过冷器4、第二甲烷过冷器7和第八低温截止阀21后，接入甲烷储箱。
在液氧过冷区19中，各组件的连接方式如下：
液氮管路24的入口端连接液氮供应源，液氮管路24依次连接液氮截止阀2、第一热管蒸发器5、第五低温截止阀15、第二热管蒸发器8后接入排空端。
液氧过冷管路25的入口端连接液氧供应源，液氧过冷管路25依次连接液氧截止阀3、第三低温截止阀13、液氧过冷器9和第九低温截止阀22后，接入液氧储箱。
液氮截止阀2与第一热管蒸发器5之间的液氮管路24通过带有第一低温截止阀11的第一支路连接至液氧截止阀3与第三低温截止阀13之间的液氧过冷管路25；第一低温截止阀11后端的第一支路通过带有第二低温截止阀12的第二支路连接液氧过冷器9。当打开液氮截止阀2、第一低温截止阀11和第二低温截止阀12后，液氮可依次通过液氮管路24和第二支路注入液氧过冷器9中作为冷源，从而对液氧过冷管路25中流经液氧过冷器9的液氧进行冷却。
抽空减压管路26一端连接液氧过冷器9的内腔顶空，另一端连接低温真空泵10的入口；低温真空泵10具有两个出口，其中第一出口通过带有第七低温截止阀17的第三支路连接排空端，第二出口通过带有第六低温截止阀16的第四支路连接第五低温截止阀15和第二热管蒸发器8之间的液氮管路24；第一热管蒸发器5和第五低温截止阀15之间的液氮管路24通过带有第四低温截止阀14的第五支路接入排空端。
需要说明的是，上述液氮管路24所连接的排空端、第三支路所连接的排空端、第五支路所连接的排空端，可以是汇总后接入排空管道，也可以是各自进行排空，只要能够将管路中的气体直接排入大气或者后处理装置即可，对此可不做限定。
需要说明的是，液氧过冷器9中通过不同的管路和阀门控制，可以注入液氧也可以注入液氮。因此，其中的低温介质需要根据实际工况进行调整，当外部能够提供液氮时，可以液氧和液氮的混合介质作为低温介质，当外部无法提供液氮时，可以液氧作为低温介质。不论采用何种低温介质，均可通过低温真空泵10的真空抽吸，进一步使低温介质部分蒸发，从而带走热量，降低剩余低温介质的温度，以满足液氧的过冷需求。
由于液氧推进剂三相点压力低、常压饱和温度和三相点温度差值大，采用抽空减压的方式制备过冷液氧需要花费大量时间来降低液氧温度，从而整体加注时间过长，能耗较大。因此本发明中当液氮可供应时，优选以液氧和液氮的混合介质作为低温介质，此时仅需在液氧过冷器启动前期在液氧中混入一定量的液氮，加速液氧抽空过冷器内部主体液氧的降温速度，同时在混合液温度低于63.2K时，液氮基本蒸发，不会产生固氮等影响后续系统运行的负面因素，能够提高过冷效率。
第一甲烷过冷器4与第一热管蒸发器5之间、第二甲烷过冷器7与第二热管蒸发器8之间均通过低温热管6连接，构成蒸发冷凝循环。
作为本发明实施例的一种优选方式，每条低温热管6可分为蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发段和冷凝段位于两个连接端上，蒸发段和冷凝段以外全部为绝热段，且蒸发段和冷凝段上均通过安装翅片增加与过冷器和蒸发器之间的换热面积。
另外，第一甲烷过冷器4和第二甲烷过冷器7内部填充有换热介质，以便于吸收第一热管蒸发器5和第二热管蒸发器8通过低温热管6传递的冷量。
需要注意的是，由于氧气和甲烷的接触会产生燃爆风险，因此液氧过冷区19和液态甲烷过冷区20内部均可充满惰性保护气体，防止液氧或液态甲烷泄漏时产生危险。由于液氧过冷区19和液态甲烷过冷区20之间是分隔的，但低温热管6需要穿过其分隔位置连接两侧的过冷器和蒸发器，因此低温热管6贯穿的位置也需要做好气密性和隔热措施。
另外，在第一热管蒸发器5和第二热管蒸发器8中，液氮管路24输送的液氮会直接流入蒸发器内腔中，对低温热管6进行降温。但在液氧过冷器9中，液氧过冷管路25中输送的液氧需要通过换热结构才能与液氧过冷器9中的低温介质进行换热。具体而言，液氧过冷器9中内置有连接于液氧过冷管路25中的换热结构，液氧过冷管路25中输送的液氧通过换热结构与液氧过冷器9中的低温介质进行换热。液氧过冷器9中的换热结构可以采用盘管或板翅式换热器等形式。
同样的，第一甲烷过冷器4和第二甲烷过冷器7中也分别内置有连接于甲烷过冷管路23中的换热结构，甲烷过冷管路23中输送的液态甲烷通过换热结构依次与第一甲烷过冷器4和第二甲烷过冷器7中的低温介质进行换热。第一甲烷过冷器4和第二甲烷过冷器7中的换热结构也可以采用盘管或板翅式换热器等形式。
需要说明的是，甲烷储箱、液氧储箱的具体设置位置需要根据该撬装式装置的应用场景而定。例如，在本发明的实施例中，该撬装式装置用于直接对火箭上液氧和甲烷推进剂进行加注，因此甲烷储箱、液氧储箱分别为箭上甲烷储箱、箭上液氧储箱。但在其他实施例中，甲烷储箱、液氧储箱亦可为其他的设置形式。
在本发明的另一较佳实施例中，利用上述图1所示的撬装式装置，提供了一种液氧和甲烷同步过冷方法，其包括两种不同工况下的运行模式，其中：
在有液氮介质供应的工况下，采用运行模式一，其运行流程为：
首先保持所有阀门均处于关闭状态，打开液氧截止阀3和第二低温截止阀12，将液氧充注至液氧过冷器9中作为低温介质，充注完成后关闭液氧截止阀3；再打开液氮截止阀2和第一低温截止阀11，将液氮充注至液氧过冷器9中作为低温介质，充注完成后关闭第一低温截止阀11和第二低温截止阀12；打开第七低温截止阀17，启动低温真空泵10，对液氧过冷器9中的液氮和液氧混合介质进行抽空，通过部分混合介质的吸热挥发使剩余混合介质降低到指定温度；打开第五低温截止阀15，使液氮介质依次流经第一热管蒸发器5和第二热管蒸发器8，通过低温热管6将两个蒸发器中的液氮冷量分别传递到第一甲烷过冷器4和第二甲烷过冷器7中的换热介质，使两个过冷器中的换热介质达到设定温度；打开液态甲烷截止阀1和第八低温截止阀21，使液态甲烷依次通过第一甲烷过冷器4和第二甲烷过冷器7，温度降低到设定温度后完成甲烷深度过冷并进入甲烷储箱；打开液氧截止阀3、第三低温截止阀13和第九低温截止阀22，使液氧通过液氧过冷器9，温度降低到设定温度后完成液氧深度过冷并进入液氧储箱；在甲烷完成深度过冷后，关闭液态甲烷截止阀1、第八低温截止阀21、液氮截止阀2和第五低温截止阀15；在液氧完成深度过冷后，停止低温真空泵10运行，关闭第七低温截止阀17、液氧截止阀3、第三低温截止阀13和第九低温截止阀22。
在无液氮介质供应的工况下，采用运行模式二，其运行流程为：
首先保持所有阀门均处于关闭状态，打开液氧截止阀3和第二低温截止阀12，将液氧充注至液氧过冷器9中作为低温介质，充注完成后关闭第二低温截止阀12；打开第一低温截止阀11和第四低温截止阀14，使液氧流经第一热管蒸发器5，通过低温热管6将第一热管蒸发器5中的液氧冷量传递到第一甲烷过冷器4中的换热介质，使换热介质达到设定温度，汽化后的液氧直接排空；打开第六低温截止阀16，启动低温真空泵10，对液氧过冷器9中的液氧低温介质进行抽空，通过部分液氧的吸热挥发使剩余液氧温度降低到指定温度，低温真空泵10排出的低温氧气流经第二热管蒸发器8，将低温氧气冷量传递到第二甲烷过冷器7中的换热介质，使换热介质达到设定温度；打开液态甲烷截止阀1和第八低温截止阀21，使甲烷依次通过第一甲烷过冷器4和第二甲烷过冷器7，温度降低到设定温度后完成甲烷深度过冷并进入甲烷储箱；打开第三低温截止阀13和第九低温截止阀22，使液氧通过液氧过冷器9，温度降低到设定温度完成液氧深度过冷并进入液氧储箱；在甲烷完成深度过冷后，关闭液态甲烷截止阀1、第八低温截止阀21、第一低温截止阀11和第四低温截止阀14；在液氧完成深度过冷后，停止低温真空泵10运行，关闭第六低温截止阀16、液氧截止阀3、第三低温截止阀13和第九低温截止阀22。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置，其特征在于，整个撬装装置壳体(18)内分为液氧过冷区(19)和液态甲烷过冷区(20)；所述液态甲烷过冷区(20)中设有甲烷过冷管路(23)，所述液氧过冷区(19)中设有液氮管路(24)、液氧过冷管路(25)和抽空减压管路(26)；
在液态甲烷过冷区(20)中，甲烷过冷管路(23)依次连接液态甲烷截止阀(1)、第一甲烷过冷器(4)、第二甲烷过冷器(7)和第八低温截止阀(21)后，接入甲烷储箱；
在液氧过冷区(19)中，液氮管路(24)依次连接液氮截止阀(2)、第一热管蒸发器(5)、第五低温截止阀(15)、第二热管蒸发器(8)后接入排空端；液氧过冷管路(25)依次连接液氧截止阀(3)、第三低温截止阀(13)、液氧过冷器(9)和第九低温截止阀(22)后，接入液氧储箱；液氮截止阀(2)与第一热管蒸发器(5)之间的液氮管路(24)通过带有第一低温截止阀(11)的第一支路连接至液氧截止阀(3)与第三低温截止阀(13)之间的液氧过冷管路(25)；第一低温截止阀(11)后端的第一支路通过带有第二低温截止阀(12)的第二支路连接液氧过冷器(9)，所述第二支路用于为液氧过冷器(9)提供液氮作为冷源，从而对液氧过冷管路(25)中流经液氧过冷器(9)的液氧进行冷却；抽空减压管路(26)一端连接液氧过冷器(9)的内腔顶空，另一端连接低温真空泵(10)的入口；低温真空泵(10)具有两个出口，其中第一出口通过带有第七低温截止阀(17)的第三支路连接排空端，第二出口通过带有第六低温截止阀(16)的第四支路连接第五低温截止阀(15)和第二热管蒸发器(8)之间的液氮管路(24)；第一热管蒸发器(5)和第五低温截止阀(15)之间的液氮管路(24)通过带有第四低温截止阀(14)的第五支路接入排空端；
第一甲烷过冷器(4)与第一热管蒸发器(5)之间、第二甲烷过冷器(7)与第二热管蒸发器(8)之间均通过低温热管(6)连接，构成蒸发冷凝循环。
2.如权利要求1所述的用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置，其特征在于，所述低温热管(6)可分为蒸发段、绝热段和冷凝段，且蒸发段和冷凝段上均通过安装翅片增加换热面积。
3.如权利要求1所述的用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置，其特征在于，所述第一甲烷过冷器(4)和第二甲烷过冷器(7)内部填充有换热介质。
4.如权利要求1所述的用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置，其特征在于，所述液氧过冷区(19)和液态甲烷过冷区(20)内部均充满惰性保护气体。
5.如权利要求1所述的用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置，其特征在于，各过冷器中内置有连接于对应过冷管路中的换热结构，过冷管路中输送的工质通过换热结构与过冷器中的低温介质进行换热。
6.如权利要求5所述的用于液氧和甲烷同步过冷的撬装式装置，其特征在于，所述液氧过冷器(9)中的换热结构采用盘管或板翅式换热器。
7.一种利用如权利要求1～6任一所述撬装式装置的液氧和甲烷同步过冷方法，其特征在于，包括两种不同工况下的运行模式，其中：
在有液氮介质供应的工况下，首先保持所有阀门均处于关闭状态，打开液氧截止阀(3)和第二低温截止阀(12)，将液氧充注至液氧过冷器(9)中作为低温介质，充注完成后关闭液氧截止阀(3)；再打开液氮截止阀(2)和第一低温截止阀(11)，将液氮充注至液氧过冷器(9)中作为低温介质，充注完成后关闭第一低温截止阀(11)和第二低温截止阀(12)；打开第七低温截止阀(17)，启动低温真空泵(10)，对液氧过冷器(9)中的液氮和液氧混合介质进行抽空，通过部分混合介质的吸热挥发使剩余混合介质降低到指定温度；打开第五低温截止阀(15)，使液氮介质依次流经第一热管蒸发器(5)和第二热管蒸发器(8)，通过低温热管(6)将两个蒸发器中的液氮冷量分别传递到第一甲烷过冷器(4)和第二甲烷过冷器(7)中的换热介质，使两个过冷器中的换热介质达到设定温度；打开液态甲烷截止阀(1)和第八低温截止阀(21)，使液态甲烷依次通过第一甲烷过冷器(4)和第二甲烷过冷器(7)，温度降低到设定温度后完成甲烷深度过冷并进入甲烷储箱；打开液氧截止阀(3)、第三低温截止阀(13)和第九低温截止阀(22)，使液氧通过液氧过冷器(9)，温度降低到设定温度后完成液氧深度过冷并进入液氧储箱；在甲烷完成深度过冷后，关闭液态甲烷截止阀(1)、第八低温截止阀(21)、液氮截止阀(2)和第五低温截止阀(15)；在液氧完成深度过冷后，停止低温真空泵(10)运行，关闭第七低温截止阀(17)、液氧截止阀(3)、第三低温截止阀(13)和第九低温截止阀(22)；
在无液氮介质供应的工况下，首先保持所有阀门均处于关闭状态，打开液氧截止阀(3)和第二低温截止阀(12)，将液氧充注至液氧过冷器(9)中作为低温介质，充注完成后关闭第二低温截止阀(12)；打开第一低温截止阀(11)和第四低温截止阀(14)，使液氧流经第一热管蒸发器(5)，通过低温热管(6)将第一热管蒸发器(5)中的液氧冷量传递到第一甲烷过冷器(4)中的换热介质，使换热介质达到设定温度，汽化后的液氧直接排空；打开第六低温截止阀(16)，启动低温真空泵(10)，对液氧过冷器(9)中的液氧低温介质进行抽空，通过部分液氧的吸热挥发使剩余液氧温度降低到指定温度，低温真空泵(10)排出的低温氧气流经第二热管蒸发器(8)，将低温氧气冷量传递到第二甲烷过冷器(7)中的换热介质，使换热介质达到设定温度；打开液态甲烷截止阀(1)和第八低温截止阀(21)，使甲烷依次通过第一甲烷过冷器(4)和第二甲烷过冷器(7)，温度降低到设定温度后完成甲烷深度过冷并进入甲烷储箱；打开第三低温截止阀(13)和第九低温截止阀(22)，使液氧通过液氧过冷器(9)，温度降低到设定温度完成液氧深度过冷并进入液氧储箱；在甲烷完成深度过冷后，关闭液态甲烷截止阀(1)、第八低温截止阀(21)、第一低温截止阀(11)和第四低温截止阀(14)；在液氧完成深度过冷后，停止低温真空泵(10)运行，关闭第六低温截止阀(16)、液氧截止阀(3)、第三低温截止阀(13)和第九低温截止阀(22)。
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