液氢

摘要： “长征五号”运载火箭的大推力氢氧发动机的氢系统采用循环泵驱动的循环预冷方案。永磁同步电机是循环泵的动力元件,采用无传感器矢量控制技术进行控制。介绍了液氢循环预冷控制系统设计方案,阐述了坐标变换和数学建模、空间矢量脉宽调制技术、无传感器控制技术的设计原理,对两种系统传输线缆设计进行了分析和对比。对振荡周期、液氮环境循环泵抖振、液氢环境电机失速等研究内容进行了仿真试验验证和系统级试验验证。仿真结果表明:采用无传感器矢量控制技术的循环预冷控制系统具有安装简单、转速调节灵活和负载波动适应能力强等优点。

摘要： 为实现液氢在空间中安全高效应用,针对微重力条件下液氢膜态沸腾现象,建立了加热细丝浸没在过冷液氢池中的数值计算模型。采用VOF方法捕捉相界面,相变模型选取Lee模型,利用文献中的实验数据验证了模型的准确性。从气泡运动行为和换热特性两方面开展研究,结果发现液体过冷度和重力水平是影响换热机理的两个重要因素。在高重力水平、低液体过冷度的条件下,加热细丝上方持续产生气泡并脱离,随着重力水平的降低,气泡脱离直径和气泡生长时间逐渐增大,流体与壁面间换热量随之降低。在低重力水平、高液体过冷度条件下,气膜附着在加热丝表面不断晃动,没有气泡的产生与脱落现象。对于液体过冷度为2 K,壁面过热度为30 K的工况,气泡是否脱落的临界重力在0.1 g至0.15 g之间。

摘要： 为满足某项目小体积液氢储存需求,研制了容积为4 m^(3)的小型液氢储罐。该液氢储罐罐体采用高真空多层绝热结构,内外容器间支撑结构采用了两端金属支撑结构并采用Ag400吸附剂控制夹层真空度。在液氢储罐主体材料方面,储罐内容器采用S31608不锈钢,储罐外壳采用S30408不锈钢,并采用“等离子弧与钨极氩弧”(即“PAW+GTAW”)复合焊接工艺、实时成像及悬臂式套装等制造工艺。装载液氮工况下的测试结果表明,设计的小型液氢储罐罐体夹层真空度为3.5×10^(-3)Pa,静态日蒸发率为0.82%。

摘要： 氢分子有正氢和仲氢两种同分异构体,由于转动能级差异,仲氢向正氢的转化过程会伴随吸热效应。在液氢贮箱或槽罐的蒸气冷却屏内加装仲-正氢转化器,可在气体显热的基础上额外利用仲-正氢转换的冷量,从而进一步降低蒸发损失,延长液氢贮存时间。为定量研究蒸气冷却屏耦合仲-正氢释冷效应的绝热性能及影响因素,建立了包含蒸气冷却屏、真空多层材料以及仲-正氢转化释冷源在内的系统级液氢贮箱模型,研究了排气过程中的仲-正氢转化释冷效应和热量传递过程,考察了仲-正氢转化器位置、数量和热边界温度等因素对仲-正氢转化释冷量的影响,获得了蒸气冷却屏内仲-正氢转化释冷效应对蒸气冷却屏绝热性能的影响规律。

摘要： 随着我国国民经济的快速发展和低温技术应用的普及,液氢、液氦等低温液化气体的应用日益广泛,低温冷箱(液化器)的需求量不断增长。抽真空工艺是其关键的工艺之一,同时液氢易燃易爆,必须进行防爆设计。以液氢冷箱为例,进行真空系统的工艺设计和防爆设计及选型。

摘要： 针对氢浆混合物中颗粒均匀制备技术,提出了微正压常温氢气直接液化和抽空减压降温的冷却方案,研制了集氢气液化、液氢转注、氢浆制备、氢浆可视化、氢浆含固量测量等为一体的一套综合性氢浆制备可视化试验平台。通过该试验平台,国内首次成功制备出了氢浆产品,充分表明氢浆制备可视化试验测试平台的方案设计是可行且有效的。通过可视化手段,清晰地观测到了液氢变为固氢、再由固氢转变为氢浆的演化过程,最终形成微小固体颗粒在液氢内悬浮的固液混合物状态,对氢浆的研究有了一定的认识。该氢浆试验平台研制可为低温推进剂的致密化研究提供技术支持,对氢浆作为推进燃料发展具有一定的推动和促进意义。

摘要： 液氢产品作为目前世界上科技发达国家主流的大火箭液体推进剂,有着无可替代的大比冲、环保等优势,但超低温的液氢温度和正仲氢平衡态的转移都给稳定保量储存带来极大的挑战,液氢温度下仲氢含量的多少直接关系着蒸发损耗率。因此,在产品质量检验环节,准确地检测出液氢产品中仲氢含量尤为重要。文章就应用色谱分析法,在进行液氢产品质量检验时,选择不同时间段内进样,对结果进行统计,形成仲氢含量变化与进样时间的关系,寻找出可获得精确的检测数据结果的最佳进样时间。

摘要： 全球环境问题的凸显加速了能源结构向降低化石燃料依赖方向的转型,以风光发电为代表的可再生能源得到快速发展,其中氢能的发展成为热点之一。随着氢能规模化发展,液氢是突破整个氢能体系规模化、商业化运营瓶颈的必由之路,也是实现“碳中和”目标的必由之路。为此,以可再生能源与液氢结合的电氢体系为基础,制订了基于液氢的产业发展路径,分析了液氢路线优缺点,探讨了“碳中和”目标下液氢所应承担的角色,梳理了液氢加氢站中液氢储运的液氢加氢(L-LH2)、高压气氢加氢(L-CGH2)、高压低温加氢(L-CcH2)三种技术模式,指出了液氢产业链需要解决的难题。研究结果表明:①参考国外氢能发展路线和LNG的发展历程,建立可再生能源与液氢结合的电氢体系,制订基于液氢的产业路径,可实现新能源的优势互补良性发展;②液氢路线具有储存和运输方便、安全性高、纯度高等优点和技术难度大、能耗较高等缺点,与风光电结合可规避因能耗高而成本高的缺点;③“碳中和”目标下液氢承担了储能介质、能源媒介、工业原料三大角色,将在储能领域发挥重要作用;④液氢产业链需要解决的主要难题包括中大型氢液化装置、大型液氢球罐、高压液氢泵、液氢罐箱、液氢加氢枪、液氢输送泵等。结论认为,“碳中和”背景下的液氢发展之路的深入探讨,为今后我国液氢的规模化、社会化发展提供了思路和技术参考。

摘要： 随着全球能源政策的转变,清洁能源尤其是液氢在能源应用中的占比越来越大。液态氢运输相对于气态运输更具商业优势,液氢-253°C的低温特性是液氢船舶发展的关键制约因素,也是本文关键系统研究的重点考虑因素,关键系统设计技术能否突破是其全球大规模使用的限制因素之一。为了弥补国内液氢运输船设计领域的空白,本文基于FSRU/LNG的设计经验,深入研究液氢的特性。采用液氢跟LNG关键特性对比的方法,根据两者的共性以及差异,对液氢在储存、装卸载、汽化、燃烧和安全保护等关键系统设计深入研究,得出适用于液氢关键系统设计的技术,并就制约因素进行了分析。对于后期液氢船的设计咨询提供一定的理论指导意义。

摘要： 用于SLS火箭的大型新型液氢储罐将于6月完工据S&P全球网站2022年2月23日报道,由CB&存储解决方案公司建造的液氢储罐将在未来两个月内完工,位于肯尼迪航天中心39B发射工位附近,液氢存储容量约4732m3,相比NASA在1966年建造的液氢储罐大了50%。除了增大存储容量,公司还攻克了两项关键技术,提升了液氢存储能力。

摘要： 液氢作为一种优异的燃料与冷却介质,将在未来的能源结构与科研领域扮演重要角色.以Kutateladze关联式为基础,考虑到不同压力下的适应性偏离问题,并将公式的适用范围从饱和态拓宽至过冷态,利用最新的液氢池沸腾实验数据修正氢的临界热流密度(CHF)、核态沸腾换热预测公式.对比发现修正公式具有更高的预测精度.此外,研究发现压力对氢的核态沸腾换热强度影响较小,但对其CHF具有显著影响.随着压力的升高,CHF先升高后降低.在压力为0.3MPa时,CHF达到最大(1.3×105W/m2),而当压力靠近临界压力时,CHF降低至0.3×105W/m2.本文所提出预测关联式可指导液氢换热系统的设计.

摘要： 当前针对某研究领域热点分析的方法主要是主观观察和经验总结.本研究利用自建的液氢领域英文论文标题语料库为样本,该语料库包含了2012年度检索率较高的部分国内外科技期刊中发表的近千篇文章标题,和文中出现了"液氢"字样的关键语段.研究结果对进一步明确近期国际低温工程领域中液氢相关的研究热点有借鉴价值和指导意义.

摘要： 在详细分析了液氢液位超导测量原理的基础上，对液氢液位采用超导技术测量的可行性及方法提出了一些初步设想。

摘要： 液氢输送管道从管道填充开始至加注完成阀门关闭,整个过程中管道内的压强是变化的。管道开始填充时,由于管道的传热,使得管道内出现压力峰;填充结束后,根据工艺需要改变加注压力,在最大流量下,加注压力达到最大值;加注完成,阀门关闭时,会发生水击。当管道的设计压力,低于上述三个压力值时,对相应的设备的安全造成安全危害,严重时可以造成管道、阀门等设备的破坏。本文分析了液氢加注过程中出现压力峰的计算方法,并根据实际情况提出了降低压力峰值的办法。

摘要： 针对低温液体火箭自然循环回路预冷的流动与传热过程,建立了一维非稳态均相数学模型以研究液氢冷却预冷回路的温降特性。由于氢的膜态沸腾起始点壁温低于泡核沸腾最高点温度,本文考虑以膜态沸腾起始点将沸腾过程划分为膜态沸腾与泡核沸腾,而忽略过渡沸腾阶段,并通过在程序中加判断条件来防止预冷后期管内换热的波动问题。计算结果表明：距离入口约0.07m处的内壁温下降速度最快；沿流动方向回路内壁温表现出从高到低的逆向分布规律；最高温度点位置随预冷过程的持续不断向下游推进；回路前半段由于内壁温未降至膜态沸腾起始点温度时,管内流体已处于全液相区,因此换热形式不经过核态沸腾阶段而直接从膜态沸腾转化至过冷泡核沸腾。

摘要： 介绍了针对液氢的无损储存技术搭建的一套小型实验系统，建立了关于实验系统的氢工质数学模型。基于实验系统对数学模型进行了数值计算，模拟了不同制冷机工作条件下杜瓦内压力随时间的变化情况。模拟结果显示，在制冷机冷头制冷温度达到杜瓦压力对应液氢饱和温度以下，制冷量大于杜瓦的漏热量的条件下，杜瓦的压力将逐渐降低，从而预言了液氢无损储存技术的可行性。

摘要： 随液氢的广泛使用,液氢生产和使用过程的安全性将受到越来越多的重视.讨论了液氢泄漏后发生气化和在地表扩散特点.在此基础上,分析了液氢泄漏后可能发生的物理爆炸(如沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE)爆炸和急剧相变(RPT)爆炸)以及化学爆炸(如爆燃、高速爆燃、爆轰和气云爆炸)的特点.这些分析研究对液氢的安全使用,具有重要的参考价值.

摘要： 根据氢氧火箭发动机试车对介质清洁度的要求,设计加工了液氢真空过滤器。本文简要介绍了真空过滤器的原理及组成,对于真空腔的相关结构及液体过滤器局部流阻等方面给出了理论计算。同时也介绍了真空绝热过滤器在减少传热及密封等保冷要素的设计思路,解决温差应力补偿采用的结构方法等。

摘要： 将低温液体如液氢、液氮等制成胶体结构可以明显降低其蒸发率，增加密度和黏度。本文探讨了一种凝胶液氢的制备方法及工艺。乙烷气体作为凝胶剂被注入到容器中液氢液面以下，低温下乙烷气体凝结成小的固体颗粒，从而形成胶体结构。为了防止乙烷聚集成大颗粒而形成沉淀，让乙烷气体通过一个很小的外孔来促进它形成微米级的乙烷颗粒，另外还需要加入搅拌装置。

摘要： 介绍了液氢-冷氦换热器的传热设计与计算，液氢-冷氦换热器采用液池法换热，并通过套管换热方式充分利用氢蒸汽显热。

摘要： 本发明公开了一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置。两套高压驱动气源出口均连接一个绝热预冷槽，绝热预冷槽的出口分别与标准液氢储A罐和标准液氢储B罐相连。标准液氢储A罐出液口与低温液氢泵组进口相连，低温液氢泵组出口与过冷箱的气管入口相连，过冷箱的气管出口与被检流量计入口相连，被检流量计的出口与标准液氢储B罐的进液口相连，标准液氢储B罐设置在高精度称重单元上。供给储氢罐的出液口通过汇管分别与标准液氢储A罐和标准液氢储B罐的加液口相连。本发明产生的标准流量通过低温液氢泵组配合比例调节阀实现无级调节，能够直接溯源到相应计量等级的标准砝码，且液氢损耗非常小，可重复使用储氢罐内所存的液氢，安全性高。

摘要： 本发明公开了液氢加氢站的液氢卸液装置，包括：气化器、增压进液管路、增压出气管路、吹扫管路、卸液管路、中控器，增压进液管路的出口与气化器的进口相连，气化器的出口与增压出气管路的进口相连，吹扫管路上依次设置有第一气动阀、第一压力变送器、第五气动阀、温度变送器，卸液管路上依次设置有第八气动阀，增压进液管路上设置有第七气动阀，增压出气管路上依次设置有第六气动阀、第二压力变送器，吹扫管路通过串联有第四气动阀的第一连通管与增压出气管路相连通，吹扫管路通过串联有第三气动阀的第二连通管与增压进液管路相连通，吹扫管路通过串联有第二气动阀的第三连通管与卸液管路相连通。

摘要： 本发明涉及一种液氢到液氢安全自动转注系统，属于液化气体装入压力容器的设备技术领域。该系统包括液氢储罐、运输槽车、吹扫氮气源、吹扫氢气源、远程气动中控室和管线；管线包括液相管线、氮气吹扫管线、氢气吹扫管线、放空管线、储罐气相管线和运输槽车气相管线；储罐气相管线和运输槽车气相管线分别与放空管线连通；管线上、运输槽车上液相和气相的接口处均设有气动切断阀，气动切断阀与远程气动中控室形成控制气路连接；当从液氢储罐向运输槽车转注液氢时，远程控制打开管线上的气动切断阀，使液氢储罐内的气压高于运输槽车内的气压；当从运输槽车向液氢储罐转注液氢时，远程控制打开管线上的气动切断阀，使液氢储罐内的气压低于运输槽车内的气压。该系统使液氢从储槽与运输车互相转注的设备操作更加安全和经济。

摘要： 本发明公开了一种节省液氢用量的高安全性液氢储罐测试系统及方法，用于对液氢储罐进行测试，所述的液氢储罐包括外容器和内容器，所述的内容器内设有与外部连通的进液管路、排液管路和排气管路，所述的测试系统包括设置在内容器内部的排液内胆以及信号采集管路；所述的排液内胆的下部与内容器的壁面通过多个内胆支撑连接；所述的信号采集管路从内容器内部延伸至外容器外部后与第一温度计和液位计连接，所述的排气管路在外容器的外部位置设有第二温度计和压力变送器；所述的第一温度计、压力变送器、液位计和第二温度计均与控制室电脑连接。利用本发明，可以减少液氢储罐测试时液氢的用量，同时保证实现对液氢储罐性能的测试。

摘要： 本发明公开了一种液氢船用液氢燃料罐管路系统，包括：充装、供液、自增压、溢流、安全放散管路；供液管路为：带第一手动截止阀、第一紧急切断阀、第一气体流量调节阀、电加热式汽化器、第一远传温度计、第一远传压力表、缓冲罐、第二气动流量调节阀、第二远传温度计、第二远传压力表的供液管道的进液端伸入内罐体内；带第三流量调节阀的供液分支管道一端与第一紧急切断阀和第一气动流量调节阀之间的供液管道连通、另一端与电加热式汽化器和第一远传温度计之间的供液管道连通。第一、第二、第三气体流量调节阀、电加热式汽化器、第一、第二远传温度计、第一、第二远传压力表与控制系统连接。该系统能提供稳定压力、温度及流量的氢气。

摘要： 本发明公开了一种液氢储罐BOG控制系统，包括：液氢储存系统、制冷子系统Ⅱ、数据监测及控制子系统、安全管理系统。其中，液氢储存系统用于储存液氢，制冷子系统用于产生并向液氢储存系统输送冷量，并带走液氢储存系统内部废热，实现液氢储罐内部制冷过程；数据监测及控制子系统用于监测液氢储存系统内的压力、温度、液位等数据，并对罐内液氢制冷过程进行主动控制；安全管理系统Ⅳ用于处理事故工况下液氢储存系统中产生的氢气。本发明中的所述制冷子系统为集成式氦制冷子系统。本发明解决了液氢大规模长周期地面无损贮存的难题。

摘要： 本发明涉及一种超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构及液氢储运气瓶，属于绝热节能领域，在液氢储运气瓶的气瓶内胆和气瓶外壳之间设置多屏绝热结构，多屏绝热结构包括环状反射冷却绝热结构、环状多层保温绝热结构；环状反射冷却绝热结构从外到内依次包括的镜面反射屏、蒸汽冷却屏和盘管；环状多层保温绝热结构从外到内依次包括的辐射层、混合层和保温层；环状反射冷却绝热结构和环状多层保温绝热结构配合以降低辐射换热；环状反射冷却绝热结构内通入低温载体，降低夹层热边界温度，减少漏热损耗；环状多层保温绝热结构各金属层打孔，置换抽空能够加速层间气体的释放，提高夹层真空度，减少残余气体导热的影响，液氢储运气瓶的保温性能得到提高。

摘要： 本发明公开了一种用于液氢发动机测试的高压液氢输送系统及其方法。该高压液氢输送系统，利用高压氢气节流产生的冷量第一次预冷增压氢气，随后利用高压液氢节流产量的冷量第二次预冷增压氢气，减小液氢发生超临界转变的温度驱动势差，保证液氢输送系统在规定时间内均可输出常规液氢。本发明的高压氢气和高压液氢节流制冷时可进行自驱动，无需压缩机或增压泵等额外的动设备，系统结构简单、性能可靠。

摘要： 本实用新型公开了高效液氢泵叶轮。叶轮包括：一轴，具有一第一端和一第二端；一轮毂，设置在第二端；多个引导叶片，分别自第一端起沿螺旋路径延伸至第二端，引导叶片的末端与轮毂连为一体；以及多个离心叶片，设置在第二端，且于相邻的引导叶片之间流线型延伸，离心叶片的末端与轮毂形成一体。本实用新型的叶轮及离心泵提高了转轮的效率，同时也改善了泵的空化性能，降低压力脉动等，减小了泵的轴向长度尺寸，通过将引导轮和叶轮一体化设计，可以无需考虑引导轮和叶轮之间的连接配合，提高结构的可靠性，也有效避免引导轮和叶轮交接处产生的回流和冲角不匹配等问题。

摘要： 本发明公开了一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置。两套高压驱动气源出口均连接一个绝热预冷槽，绝热预冷槽的出口分别与标准液氢储A罐和标准液氢储B罐相连。标准液氢储A罐出液口与低温液氢泵组进口相连，低温液氢泵组出口与过冷箱的气管入口相连，过冷箱的气管出口与被检流量计入口相连，被检流量计的出口与标准液氢储B罐的进液口相连，标准液氢储B罐设置在高精度称重单元上。供给储氢罐的出液口通过汇管分别与标准液氢储A罐和标准液氢储B罐的加液口相连。本发明产生的标准流量通过低温液氢泵组配合比例调节阀实现无级调节，能够直接溯源到相应计量等级的标准砝码，且液氢损耗非常小，可重复使用储氢罐内所存的液氢，安全性高。