DE69009439T2

DE69009439T2 - Auslaufsicherer Wasserstoff/Luft-Wärmetauscher.

Info

Publication number: DE69009439T2
Application number: DE69009439T
Authority: DE
Inventors: William H Bond
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-12-19
Also published as: US5048597A; JPH0436596A; EP0437768B1; JP2928645B2; DE69009439D1; EP0437768A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher und insbesondere auf leck- oder auslaufsichere Wasserstoff/Luftwärmetauscher, bei denen flüssiger Wasserstoff als Hauptkühlströmungsmittel verwendet wird zum Kühlen des Hochgeschwindigkeitsluftstromes eines Überschallfahrzeugantriebs oder -schubsystems. Moderne Überschallflugzeuge, die mit flüssigem Wasserstoffbrennstoff bei hohen Mach-Zahlen betrieben werden, sind so aufgebaut, daß sie Staudruck-Luft verwenden, die zu einem gesättigten Dampf gekühlt wird oder zu einer Flülssigkeit kondensiert wird als Oxidationsmittelquelle zur Verbrennung in dem Antriebs- oder Vorschubsystem. Antriebssysteme dieser Art werden im allgemeinen als Flüssigluftzyklusmotoren oder LACE (= Liquid Air Cycle Engines) bezeichnet und auf diese wird in dieser Offenbarung als solche Bezug genommen.
Andere Systeme, die Luft mit Sauerstoff vor der Speicherung oder Verbrennung anreichern, kühlen normalerweise die Luft auf einen gesättigten Dampfzustand, bevor sie in einer Anreicherungsvorrichtung gelassen wird. Diese Systeme werden als Luftsammel- und Anreicherungs- oder ACE- Systeme (= Air Collection and Enrichment Systems) bezeichnet. Die Offenbarung nimmt an, daß die Luft mit Sauerstoff angereichert wird, wodurch ein Strom an "Abfall" oder "Rest" Stickstoff erzeugt wird, der aus der Anreicherungsvorrichtung als gesättigter Dampf austritt. Es wurde gezeigt, daß das Anreichern von Luft mit Sauerstoff erheblich die Einsatzleistung des Fahrzeugs erhöht (siehe US-Patent 3,756,024).
Luft besteht ungefähr aus 20 % Sauerstoff und 80 % Stickstoff. Sie wird gesättigt und fängt an zu kondensieren bei ungefähr -173,15 ºC (1800 Rankine) (abhängig von dem Druck) und der gesättigte Abfall oder Reststickstoff ist ungefähr 200 Grad kälter (wieder abhängig von dem Stickstoffdruck). Um eine maximale Leistung des ACE- Systems zu erreichen, ist es wichtig, die Kühlkapazität des Reststickstoffs so wie des Wasserstoff-Brennstoffes zu verwenden, um so viel Luft wie möglich zu kühlen. In dieser Erfindung dient das Reststickstoff als eine Sicherheitsschranke zwischen dem Wasserstoff und der Luft in dem Hauptvorkühlerwärmetauscher.
Flüssiger Wasserstoff wird auch als ein Kühlmittel in der Anreicherungsvorrichtung verwendet, bevor seine Dämpfe in den Wärmetauscher der Erfindung eintreten, und zwar ein paar Grad kälter als der gesättigte Reststickstoffdampf oder -nebel. Es gibt keine Möglichkeit des Gefrierens von Stickstoff oder Luft in dem kalten Ende dieses Wärmetauschers.
Bei hohen Fluggeschwindigkeiten über 3,5 Mach ist die eintretende Luft jedoch über der Auto- oder Selbstzündtemperatur für Wasserstoff und Luft ungefähr 538 ºC (1000º Fahrenheit), so daß ein direktes Leck zwischen den Wasserstoff- und Luftströmungen ein katastrophales Feuer oder eine Explosion bewirken könnte. Darüber hinaus würde bei jeder beliebigen Geschwindigkeit, Wasserstoff, das in den Luftstrom leckt, nachteilig die Leistung der Anreicherungsvorrichtung beeinflussen. Die Erfindung behält die Vorteile des flüssigen Wasserstoffs zum Vorsehen der Kühlung für die Anreicherung der Luft mit Sauerstoff und zum Verflüssigen des daraus entstehenden Sauerstoffs bei, während sie das durch einen einzelnen Fehler auftretende Vermischen von leckendem Wasserstoff mit der Luftstromversorgung eliminiert.
In dem Vorkühlerwärmetauscher werden Koaxialrohre verwendet, wobei kalter Wasserstoff in dem mittleren ist und inertes Stickstoffgas in dem Ringraum zwischen ihnen ist. Das inerte Gas kühlt dann die Wärmetauscheroberflächen, die mit der Staudruckluft in Kontakt stehen. Die Staudruckluft wird auf ihren gesättigten Dmapfzustand gekühlt, der Sauerstoff zur Speicherung oder Verbrennung herausgezogen, kalter Stickstoff zur Kühlung herausgezogen und der Zyklus wiederholt. Dieser Vorgang oder dieser Prozeß verwendet somit sowohl die Kühlmittelkapazität als auch die chemische Nicht-Aktivität des gesättigten Stickstoffdampfes, das ansonsten ein "Abfall oder Restprodukt" des Flüssigluftzyklusanreicherungsvorganges wäre, und zwar zum großen Vorteil dieser Erfindung.
Irgendein Leck in dem mittleren Leitungssystem vermischt Wasserstoff mit inertem Stickstoff. Irgendein Leck in dem äußeren Leltungssystem vermischt Stickstoff und Luft, wobei sich bei keinem dieser Fehlertypen eine Verbrennung ergibt.
Während das bevorzugte Ausführungsbeispiel dieser Erfindung bei der Verwendung in ACE-Systemen mit Stickstoffgas als dem inerten Strömungsmittel dargestellt ist, ist die Koaxialrohranordnung, die hier dargestellt ist, auf unterschiedliche Systeme anwendbar, bei denen ein Haupttemperatursteuerströmungsmittel, sei es zur Erwärmung oder Kühlung eines Arbeitsströmungsmittels mit dem Arbeitsströmungsmittel reagiert. Solche Systeme umfassen solche, die "flüssiges Natrium/Wasser"- Erwärmer in Atomreaktoren und für viele Prozesse oder Vorgänge in der chemischen Industrie verwenden, bei denen sehr reaktionsstarke oder reaktionsfreudige Elemente am effizientesten verarbeitet werden mit einem als Temperatursteuerung für das andere.

Stand der Technik

ACE-Systeme sind in dem US-Patent 3,756,024 von A. Gay et l. beschrieben, das eine spezielle Anordnung für ACE-Wärmetauscher definiert. Kalter Stickstoff wird in '024 als Kühlmittel für die Staudruckluft zusätzlich zu Wasserstoff in dem Wärmetauscher eines Hauptkühlabschnittes verwendet. Wasserstoff, das in dem Hauptkühlabschnitt von '024 leckt, stellt immer noch Probleme und Explosionsgefahren dar, wenn sie in der Nähe von Hochtemperaturstaudruckluft sind oder in Bereiche in der Nähe von Hochtemperaturstaudruckluft wandern. Das interne Strömungsmittelisolationssystem dieser Erfindung ist nicht in dem Motor von '024 dargestellt, würde aber eine starke Verbesserung darstellen, wenn es in dieser Erfindung eingesetzt werden würde.
Ein Flüssigluftmotor gemäß US-Patent 3,775,977 von C. Builder et al. verwendet auch Vorkühler für eintretende Luft, verwendet aber nicht die Kombination von kaltem Wasserstoff und der Stickstoffisolation dieser Erfindung.

Die Erfindung

Der leck- oder auslaufsichere Wasserstoff/Luftwärmetauscher dieser Erfindung sieht eine Vielzahl von Kühlmittelrohren vor, die an beabstandeten Stellen über der Lufteinlaßleitung eines Überschalluft- oder Raumfahrzeugs angeordnet sind. Staudruckluft, die auf diese Rohre auftrifft, wird rasch und progressiv gekühlt, so daß sie der gesättigte Dampf der Gase wird, aus denen sie aufgebaut ist.
Rohre, die für diesen "Kühl"-Vorgang verwendet werden, sind von einer speziellen Art. Jedes Rohr besitzt ein inneres rohrförmiges Glied und ein äußeres, wobei ein Ringraum zwischen ihnen aufgebaut ist zum Enthalten eines inerten Strömungsmittels, d. h. eines Strömungsmittels, das nicht die Verbrennung von Wasserstoff, dem Hauptströmungsmittel, das durch das innere Rohrelement transportiert wird, oder von Luft, das Strömungsmittel, das durch das äußere Rohrglied gekühlt wird, fördert.
Die Größe der Rohrelemente ist eine Design- oder Konstruktionsvariable sowie die Strömungsmitteldurchgangsrate und die Temperaturen des Arbeitsströmungsmittels. Alle Parameter des beinhalteten Wärmetauschers sind fahrzeugabhängig und die Größe und die anderen Systemparameter werden durch die Einsatzanforderung des Fahrzeugs eingestellt.
Das Innenrohrglied enthält das Hauptkühlmittel, das für das ACE-System dieser Erfindung kaltes Wasserstoffgas ist. Da Wasserstoffgas schwierig zu halten ist und der Temperaturbereich in dieser Anwendung sehr belastend für die meisten verwendeten Metalle, die für seine Leitungen verwendet werden, ist, sind Wasserstoffdampflecks aus der Leitung eine fortwährende Gefahr. Um zu verhindern, daß solche Lecks ermöglichen, daß sich Wasserstoff mit Sauerstoff der Staudruckluft vermischt, wird eine Hülle eines inerten Strömungsmittels, wie zum Beispiel Stickstoffdampf oder -gas, um die Wasserstoffleitung herum beibehalten. Ein Leck der Wasserstoffleitung würde Wasserstoff zu der inerten Stickstoffströmung vorsehen, während ein Leck von der Stickstoffleitung zu der Staudruckluftströmung keine Explosionsgefahr bewirken würde.
Die Vielzahl konzentrischer Rohre ist über die Lufteinlaßleitung des Fahrzeugmotors oder in einem separaten Wärmetauscher für diesen Zweck angeordnet, so daß Luft, die in die Leitung strömt, in Kontakt mit der kalten Oberfläche des Außenelements kommt. Inerte Strömungsmittel, wie zum Beispiel Stickstoffgas, wird durch das Außenrohrsystem zirkuliert, absorbiert Wärme von der warmen oder heißen Luft, die auf seine Außenoberfläche trifft und überträgt etwas von dieser Wärme zu der kälteren Wasserstoffleitung in seiner Mitte.
Nachdem Sättigungsbedingungen erreicht sind, wird Sauerstoff von der eintretenden Luft getrennt, verflüssigt und zu Speichertanks oder Verbrennungskammern geleitet, während kalter Stickstoff und andere Komponenten durch die Wärmetauscher für eine weitere Kühlung der Staudruckluft gecycled werden.
Demgemäß ist es ein Ziel der Erfindung, einen Wasserstoff/Luftwärmetauscher zum Vorkühlen von Hochtemperaturstaudruckluft auf Verflüssigungstemperaturen vorzusehen, der kalten Wasserstoff und Stickstoff als Hauptkühlmittel verwendet, während eine Isolierung des Wasserstoffs von der zu kühlenden Luft sichergestellt wird.
Das obige Ziel wird durch einen Wasserstoff/Luftwärmetauscher gemäß Anspruch 1 erreicht.
Fig. 1 stellt eine schematische Ansicht eines ACE-Systems dar, das zur Vorkühlung nicht abgeschirmte kalte Wasserstoffleitungen verwendet;
Fig. 2 stellt eine schematische Darstellung des ACE-Systems in Fig. 1 dar, das modifiziert wurde, um einen lecksicheren Vorkühler vorzusehen;
Fig. 3 zeigt eine Konfiguration eines leck- oder aus laufsicheren Wasserstoff/Luftwärmetauschers;
Fig. 4 zeigt eine körperliche Zwischenfläche der Einlaß/Auslaßsammelleitungen des in Fig. 3 gezeigten Wärmetauschers.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 1 stellt ein schematisches Diagramm eines typischen ACE-Systems des Standes der Technik dar, welches herkömmliche Vorkühler 10 und 12 verwendet, bei denen flüssiger oder kalter dampfförmiger Wasserstoff (oder ein alternativer cryogener Treibstoff) von seinem Reservoir 14 durch solche Konditioniervorrichtungen, wie zum Beispiel einen Trenner 16 und einen Hauptkühler 18 zirkuliert wird. Kalter Wasserstoff wird zu den Vorrichtungen 16, 18 in einer solchen Art und Weise geleitet, daß er Wärme in einer Stickstoffrückströmungskondensiervorrichtung in dem Trenner 16 absorbiert und aus dein Trenner mit einer Temperatur austritt, die etwas kühler ist als die Flüssig-Dampfsättigungstemperatur von Stickstoff.
Staudruckluft 24 wird zu den Vorkühlern 10 und 12, die als Wärmetauscher 20, 40 kombiniert sind, gelassen, und zwar von einem Einlaß des Systems, bei dem kalter Wasserstofftreibstoffdampf und kaltes Stickstoffgas zur Kühlung in dem Vorkühler 10 verwendet werden. Die vorgekühlte Luft wird durch zweite Wärmetauschermittel 18 geleitet, wo sie auf ihren gesättigten Dampfzustand gekühlt wird und zu dem Trenner 16 weitergeleitet wird.
In dem Trenner 16 vollenden kaltes Wasserstoffgas und geeignete Destillationsvorrichtungen den Lufttrennprozeß oder -vorgang und Sauerstoff aus der Luft, das mit einer wesentlich höheren Temperatur als Stickstoff verflüssigt wird, wird abgezapft und zu seinem Verwendungsanschluß 22 geleitet. Gesättigter Stickstoffdampf wird dann zu dem Stickstoffvorkühler 12 gepumpt, wo er zusammen mit dem Wasserstoffvorkühler 10 zum Kühlen der Staudruckluft 24 arbeitet. Wenn mehr Luft verflüssigt wird, wird Stickstoff, das ungefähr 80 % der Luft bildet, über Bord abgelassen, um Schub zu erzeugen, und zwar nach der Verwendung als Kühlmittel in dem Vorkühler 20. Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt und wird in Fig. 1 dadurch verdeutlicht, daß die Staudruckluft 24 und die Gasleitung 11 des kalten Wasserstoffs als direkt in Kontakt stehend dargestellt sind. Lecks in der Leitung 11 würden eine Vermischung von Staudruckluft 24 mit dem Wasserstoff zur Folge haben, was eine explosive Mischung bildet.
Fig. 2 stellt schematisch einen unterschiedlichen Typ eines Vorkühlers 40 dar. In dem Vorkühler 40 wird Staudruckluft 24 über eine rohrförmige Anordnung von Leitungen 32 für kalten Wasserstoff geleitet, die in Rohren für kaltes Stickstoffgas 34 eingeschlossen sind, wie in den Fig. 3 und 4 zu sehen ist. In dem Vorkühler 40 wird über die Sammelleitung 36 kalter Wasserstoff zu den inneren Rohrgliedern 32 geliefert. Die Sammelleitung 36 besitzt ein Kopfschließflächenelement 46, das eine Seite der Sammelleitung definiert. Die andere Seite der Sammelleitung 36 weist ein Schließflächenelement 48 der Sammelleitung 38 für kalten Stickstoff vor. Die Wasserstoffrohre 32 beginnen an dem Einlaßflächenelement 42. Kaltes Wasserstoffgas wird in die Sammelleitung 36 durch die Leitungen 11 des Hauptkühlers 18 (siehe Fig. 2) eingelassen. Das Einlaßflächenelement 42 wird auch als Kopfschließflächenelement 48 der Sammelleitung 38 für kalten Stickstoff verwendet. Die Wasserstoffrohre 32 sind leckdicht an dem Flächenelement 42, 48 befestigt und gehen durch die Sammelleitung 38 hindurch direkt in die Rohre 34, die integral mit dem Stickstoffeinlaßflächenelemente 44 ausgebildet sind. Die Rohre 32 sind vollständig mit Stickstoffgas umgeben, und zwar von ihrem Anfang an der Sammelleitung 36, bis warmer Wasserstoff bei 28 (Fig. 3) zurück zu der Verbrennungskammer für letzte Vorschub- oder Antriebszwecke (siehe Fig. 5) gepumpt wird. Die Sammelleitungen 36, 38 können unterschiedliche Konfigurationen und Dimensionen besitzen, aber ein Hauptmerkmal dieser Erfindung ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, daß Wasserstoffgas immer von der Staudruckluft 24 isoliert ist, und zwar durch einen Mantel aus Stickstoffgas. Strömungsmittelpumpenmittel wie zum Beispiel Kompressoren und Zentrifugalpumpen (nicht gezeigt) können verwendet werden, um Strömungsmittel durch die ACE/LACE-Systeme zu befördern. Luft 24 strömt über die Außenrohrglieder 34, wobei kaltes Stickstoffgas in dem Ringraum zwischen den Rohren 32 und 34 strömt. Kaltes Wasserstoffgas in den Rohren 32 kühlt den Stickstoff in den Rohren 34, während Luft 24 beim Auftreffen auf die Außenoberflächen der Rohre 34 gekühlt wird. Ein Teil der von der Staudruckluft übertragenen Wärme wird durch den kalten Stickstoff absorbiert und der Rest wird zu dem kälteren Wasserstoff übertragen und der resultierende erwärmte Stickstoff und Wasserstoff werden zu der Verbrennungskammer geleitet, und zwar für Antriebszwecke.
Es ist leicht zu erkennen, daß irgendein einzelner Fehler der Kühlrohre in dem Vorkühler 40 der ausfallsicheren Art ist, insofern daß Wasserstoff, das von den Rohren 32 leckt, sich mit Stickstoff der umgebenden Rohre 34 vermischt. Stickstoff lecks von den Rohren 34 vermischen sich gefahrlos mit Staudruckluft 24, so daß Explosionsgefahren durch stark reagierenden Wasserstoff stark vermindert werden durch seine effektive Einkapselung durch inerten Stickstoff in den Vorkühlrohren 34. Systemabwägungen diktieren, daß der Wasserstoff den höchsten Druck besitzt und daß der Stickstoffdruck etwas höher ist als der Druck der Staudruckluft.
Ein Transfer der in dem Vorkühler 40 beinhalteten Technologie ist auf chemische Strömungsprozesse möglich, bei denen eine Hauptagens, wie zum Beispiel der Wasserstoff dieser Offenbarung verwendet wird, zum Konditionieren eines Arbeitsstoffes, der mit diesem stark reagiert. Eine inerte Substanz könnte zwischen die zwei injiziert werden, für einen Betrieb der ausfallsicheren Art. Solche Systeme sind notwendig bei solchen Vorgängen, wie flüssigen Natrium zur Hochdruckdampferzeugung. Die Verwendung von flüssigen Natrium als Haupterwärmungsquelle stellt eine solche Verwendung dar, wobei Natrium stark mit Wasser reagiert, wobei seine hohe Flüssigkeitstemperaturen durch eine Anordnung von inertem Material, d. h. Material, das nicht mit Natrium oder Wasser reagiert, zum Beispiel Heliumgas geleitet werden, um die ausfallsicheren Vorteile dieser Offenbarung zu erreichen.
Die folgenden zusätzlichen Bemerkungen werden die Beschreibung abschließen:
A) Der Begriff "Luftsammel- und Anreicherungssystem" oder ACE-Systeme wurde oben beschrieben. Bei einem solchen System wird die Luft zu einem gesättigten Dampf gekühlt und gesammelt, und die Luft wird mit Sauerstoff angereichert, wodurch eine Strömung von Abfall- oder Reststickstoff erzeugt wird, die aus der Anreicherungsvorrichtung als gesättigter Dampf austritt.
Diese Systeme sind dem Fachmann bekannt und sind ferner in dem oben genannten Gay-Patent 3,756,024 dargestellt. Die Fig. 1 des '024-Patentes bezieht sich auf "gesammelte Oxidierer" (Collected Oxidizer"), was gesammelte Luft, die mit Sauerstoff angereichert wurde, bedeutet. Das '024-Patent bezieht sich in Spalte 2, Zeilen 54 und 55 auf eine "Oxidationsmittel- oder Luftsammelung". Tatsächlich bezieht sich das Patent mehrere Male auf das Sammeln und Speichern von flüssigem Oxidationsmittel oder flüssigem Sauerstoff, wobei der Stickstoff davon getrennt ist. Das Patent offenbart einen Trenner 22 zum Trennen von Luft in zwei Strömungen, von denen eine hauptsächlich aus Sauerstoff und die andere hauptsächlich aus Stickstoff besteht.
B) In den Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung werden Koaxialrohre verwendet, wobei kalter Wasserstoff durch das Mittelrohr hindurchgeht und inertes Stickstoffgas in dem Ringraum zwischen ihnen hindurchgeht, wobei Luft mit der kalten Oberfläche des Außenrohrs in Kontakt kommt. Das inerte Stickstoffgas kühlt die Wärmetauscheroberfläche oder das Außenrohr, das mit der Luft in Kontakt kommt. Somit absorbiert inertes Stickstoffgas, das durch das Außenrohr zirkuliert wird, Wärme von der heißen oder warmen Luft, die auf seiner Außenoberfläche auftrifft und überträgt etwas von dieser Wärme zu der kälteren Wasserstoffleitung in der Mitte. Die Luft wird auf ihren gesättigten Dampfzustand gekühlt, Sauerstoff wird zur Speicherung oder Verbrennung herausgezogen, während kalter Stickstoff durch den Wärmetauscher geleitet wird zur weiteren Kühlung von Luft. Ein Leck der Wasserstoffleitung würde Wasserstoff zu dem inerten Stickstoffgas in dem Außenrohr bringen, während ein Leck von der Stickstoffleitung zu der äußeren Luftströmung keine Explosionsgefahr erzeugen würde.
Die vorliegende Erfindung verwendet sowohl die Kühlmittelkapazität als auch die chemische Inaktivität des gesättigten Stickstoffdampfes zu seinem vollen Vorteil.
Das Gay et al. '024-Patent, auf das oben Bezug genommen wurde, zeigt eine Anordnung für ACE-Wärmetauscher, bei denen kalter Stickstoff als Kühlmittel für die Staudruckluft zusätzlich zu Wasserstoff in dem Wärmetauscher des Hauptkühlabschnitts verwendet wird. Wasserstofflecks in dem Hauptkühlabschnitt von '024 stellen Probleme der Steuerung und Explosionsgefahr dar, wenn sie in der Nähe der Hochtemperaturstaudruckluft sind oder zu Bereichen wandern, die sich in der Nähe der Hochtemperaturstaudruckluft befinden. Das Konzept der Isolierung durch inertes Stickstoffströmungsmittel der vorliegenden Erfindung wird in dem '024-Patent nicht gelehrt.
Das Dickinson-US-Patent, das während der Bearbeitung dieses Falles in den US genannt wurde, zeigt einen Wärmetauscher mit Koaxialrohren, bei dem ein reagierendes oder reaktionsfreudiges Strömungsmittel, wie zum Beispiel flüssiges Natrium durch die Innenrohre strömt und eine Wasser- oder Dampfströmung über die Außenoberfläche des Rohrbündels beibehalten wird und der Ringraum zwischen den Innenrohren und den koaxialen Außenrohren mit einer anderen dazwischen befindlichen wärmeleitenden Flüssigkeit gefüllt ist, die weder mit Natrium noch mit Wasser reagiert. Irgendein Leck in einem Innen- oder Außenrohr bewirkt eine Druckniveauänderung des dazwischen befindlichen Strömungsmittels, um dadurch eine Anzeige an solchen Lecks zu geben.

Claims

1. Leck- oder auslaufsicherer Wasserstoff/Luftwärmetauscher, der in der Lage ist, in der Lufteinlaßleitung eines Luftsammelanreicherungs (ACE = Air Collection Enrichment) Antriebssystem vorgesehen zu sein, wobei der Wärmetauscher der Bauart ist, die eine Vielzahl von beabstandeten Rohren besitzt, die über die Lufteinlaßleitung (24) angeordnet sind, wobei jedes der Rohre ein Innenrohrglied (32) und ein Außenrohrglied (34) aufweist, das konzentrisch bezüglich des Innenrohrglieds (32) mit einem Ringdurchlaß dazwischen angeordnet ist; wobei bei dem Wärmetauscher folgendes vorgesehen ist:

das Innenrohrglied (32) ist mit einer Quelle kalten Wasserstoffs und ersten Zirkulierpumpenmitteln gekoppelt, und zwar durch erste Leitungsmittel und das Außenrohrglied ist mit einer Quelle eines inerten Strömungsmittels und zweiten Zirkulierpumpenmitteln gekoppelt, und zwar durch zweite Leitungsmittel;

das Außenrohrglied besitzt eine Außenoberfläche, die in einer Wärmeaustauschbeziehung mit Luft in der Lufteinlaßleitung (24) steht und eine Innenoberfläche, die in Wärmeaustauschbeziehung mit dem inerten Strömungsmittel in dem Ringdurchlaß steht;

das Innenrohrglied (32) besitzt eine Außenoberfläche, die in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem inerten Strömungsmittel in dem Ringdurchlaß steht und eine Innenoberfläche, die in Wärmeaustauschbeziehung mit dem kalten Wasserstoff der ersten Leitungsmittel steht;

das Innenrohrglied und die ersten Leitungsmittel sind von der Luft in dem Wärmetauscher isoliert, und zwar durch das inerte Strömungsmittel in dem Ringdurchlaß und das Außenrohrglied, wobei das inerte Strömungsmittel Stickstoffgas ist und der Wärmetauscher Mittel aufweist zum Trennen von Stickstoffgas aus der kalten Luft, die von dem Wärmetauscher abgegeben wird, und Mittel zum Rezirkulieren des Stickstoffgases als das inerte Strömungsmittel in dem Ringdurchlaß.