[实用新型]氢气低温换热器

说明书

本实用新型公开了一种氢气低温换热器，涉及氢气预冷技术领域；其包括冷液容器和螺旋盘管，所述冷液容器为筒形柱状结构，且冷液容器端部设置有冷液进口和冷液出口，螺旋盘管沿冷液容器轴向绕设于所述冷液容器内，且所述螺旋盘管的两端分别沿其螺旋切线方向穿过冷液容器的两端并与冷液容器密封连接，所述螺旋盘管的两端分别设置有氢气进口和氢气出口；通过实施本技术方案，可有效解决现有气态氢预冷技术热交换效率低的技术问题；可有效提高冷液与气态氢的热交换效率，且氢气介质与冷液介质在冷液容器内形成对冲热交换模式，对两种介质热交换更加充分有利，并可有效防止冷液容器内由于冷液应力集中而产生鼓包的现象，在现场实践中具有较好的实用性。

技术领域

本实用新型涉及氢气预冷技术领域，尤其涉及一种氢气低温换热器。

背景技术

作为给燃料电池汽车提供氢气的基础设施，加氢站的数量也在不断增长，目前加氢加注站的设计应用中采取的都是气态氢，气态氢在管道中流动会带来热量，使得氢气输送到供气点或加注点时温度已经很高了，根据GB/T 34542.1-2017氢气储存输送系统第1部分，通用要求适用范围明确氢气充装系统的工作压力不大于140MPa，环境温度不低于-40℃且不高于65℃，由此需要对氢气进行预冷。同样对于加氢站而言，车辆到达加注点时需要快速的加满氢气，如果氢气充装系统温度过高，气态氢受热膨胀，在同样容器内可容纳的气态氢较少，充装加注效率较低。而现在工程领域上多采取在用气点(加氢机)附近设计单独的预冷器或在加氢机内部采取矩形结构的热换器对氢气进行冷却。

但本申请发明人在实现本发明实施例的过程中，发现上述现有气态氢预冷技术至少存在如下技术问题：一方面在加氢机外部增加预冷器，需在现场做土建基坑、外部管道及管道附件连接、管道支架焊接等一系列的工作，增加投资成本及现场施工工作量；另一方面在加氢机内部采用矩形结构预冷器的冷液容器，如图3所示，在冷液充满情况下，冷液容器内部表面受力不均匀，非常容易出现变形鼓包现象，同时采用矩形结构的低温换热器，其能够容纳的氢气输送管道较短，热交换效率低。

实用新型内容

为解决上述现有气态氢预冷技术热交换效率低的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种氢气低温换热器，其目的一在于氢气输送管道采用螺旋盘状设计，可有效容纳较长的氢气输送管道，进而提高冷液与气态氢的热交换效率；其目的二在于其冷液容器采用筒形柱状结构设计，冷液容器内的冷液围绕螺旋盘状设计的氢气输送管道均匀冷却，保温填充均匀，冷液冷量损失少以进一步达到高效热交换，并可有效防止冷液容器内由于冷液应力集中而产生鼓包的现象，其结构设计更加稳定可靠；其目的三在于氢气低温换热器应用于加氢机集成安装，无需在加氢机外部额外增设预冷器，相应的减少了外部预冷器安装所需土建基坑、外部管道及管道附件、管道支架焊接等一系列的工作，可有效降低投资成本及现场施工工作量，具有较好的实用性。

本实用新型采用的技术方案如下：

氢气低温换热器，包括

冷液容器，所述冷液容器为筒形柱状结构，且冷液容器端部设置有冷液进口和冷液出口；

螺旋盘管，所述螺旋盘管沿冷液容器轴向绕设于所述冷液容器内，且所述螺旋盘管的两端分别沿其螺旋切线方向穿过冷液容器的两端并与冷液容器密封连接，所述螺旋盘管的两端分别设置有氢气进口和氢气出口。

可选地，所述螺旋盘管以冷液容器中心轴向线为中心线均匀绕设在冷液容器内侧并与冷液容器内壁处于分离状态。如此，螺旋盘管内的氢气介质可与冷液容器内的冷液介质更加充分地进行热交换，并根据不同的导程角和螺旋角进行组合，可得到任意热换比，以更多的差异化变量进行扩展设计应用于不同的环境。

可选地，所述螺旋盘管包括至少一节氢气内部盘管，所述氢气内部盘管的数量为N，且1≤N≤10。根据氢气低温换热器应用于不同的环境，一般氢气内部盘管的数量设计为1≤N≤10但不限于此，可有效满足气态氢的预冷标准，并可有效保证换热器的结构强度，具有较好的实用性。