[发明专利]氢液化循环系统及氢液化装置

权利要求书

1.一种氢液化循环系统，其特征在于，包括：

压缩机、多个换热器以及多个超音速两相膨胀机；

预冷管路，至少流经一个所述换热器；

液化管路，气态氢气在所述液化管路依次流经所述压缩机、至少一个与所述预冷管路相共用的所述换热器到达所述超音速两相膨胀机，所述超音速两相膨胀机包括出液侧和出气侧，所述超音速两相膨胀机的出液侧连接有液氢储罐，所述超音速两相膨胀机的出气侧流经所述换热器返回所述压缩机参与液化循环。

2.根据权利要求1所述的氢液化循环系统，其特征在于，所述换热器包括第一换热器、第二换热器以及第三换热器，所述第一换热器和所述第二换热器并列设置，所述第三换热器与所述超音速两相膨胀机相连接；

所述预冷管路依次流经所述第三换热器和所述第一换热器；

所述液化管路依次流经所述第一换热器和所述第二换热器，汇合后流至所述第三换热器。

3.根据权利要求2所述的氢液化循环系统，其特征在于，所述预冷管路的制冷工质为液氮，液氮依次流经所述第三换热器和所述第一换热器。

4.根据权利要求2所述的氢液化循环系统，其特征在于，所述超音速两相膨胀机出气侧还连接节流阀和与所述节流阀相连接的气液分离器；

所述气液分离器一端与所述液氢储罐相连接，另一端连接所述第二换热器。

5.根据权利要求1所述的氢液化循环系统，其特征在于，所述换热器包括与所述压缩机相连接的第一换热器、第二换热器以及第三换热器；

所述预冷管路依次流经所述第二换热器和所述第一换热器；

所述液化管路依次流经所述第一换热器、所述第二换热器以及所述第三换热器至所述超音速两相膨胀机。

6.根据权利要求5所述的氢液化循环系统，其特征在于，所述预冷管路中的工质为液氮，液氮依次流经所述第二换热器和所述第一换热器。

7.根据权利要求5所述的氢液化循环系统，其特征在于，所述超音速两相膨胀机的数量为两个，并分别对应第一超音速两相膨胀机和第二超音速两相膨胀机；

所述液化管路流经所述第一换热器和所述第二换热器分流至所述第一超音速两相膨胀机和所述第二超音速两相膨胀机。

8.根据权利要求7所述的氢液化循环系统，其特征在于，所述第一超音速两相膨胀机包括出液侧和出气侧，所述第一超音速两相膨胀机的出液侧设有第一液氢储罐，所述第一超音速两相膨胀机的出气侧依次连接有第一节流阀和第一气液分离器，所述第一气液分离器一端与所述第一液氢储罐相连接，另一端连接所述第三换热器；

所述第二超音速两相膨胀机包括出液侧和出气侧，所述第二超音速两相膨胀机的出液侧设有第二液氢储罐，所述第二超音速两相膨胀机的出气侧依次连接有第二节流阀和第二气液分离器，所述第二气液分离器一端与所述第二液氢储罐相连接，另一端连接所述第三换热器。

9.根据权利要求1所述的氢液化循环系统，其特征在于，所述超音速两相膨胀机包括依次连接的旋流装置、喷管、旋流分离段、排液结构以及扩压器，所述旋流装置远离所述喷管一端对应所述超音速两相膨胀机的进气侧，所述排液结构的排液口对应所述超音速两相膨胀机的出液侧，所述扩压器远离所述旋流分离段一侧对应所述超音速两相膨胀机的出气侧。

10.一种氢液化装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的氢液化循环系统。