[发明专利]基于氦制冷的超音速旋流两相膨胀氢液化系统及装置

权利要求书

1.一种基于氦制冷的超音速旋流两相膨胀氢液化系统，其特征在于，包括：

至少一个第一换热器和第二换热器，所述第二换热器包括第一子换热单元和第二子换热单元；

氮流通管路，所述氮流通管路设有液氮浴罐，所述氮流通管路流经所述第一换热器进行预冷；

氦流通管路，所述氦流通管路设有氦压缩机、第三换热器和第一超音速旋流两相膨胀机，所述氦流通管路依次流经所述氦压缩机、所述第三换热器、所述液氮浴罐、所述第一子换热单元以及所述第一超音速旋流两相膨胀机，所述第一超音速旋流两相膨胀机的出气侧流经所述第三换热器至所述氦压缩机的进口侧，所述第一超音速旋流两相膨胀机的出液侧流经所述第二子换热单元至所述氦压缩机的进口侧；

氢液化管路，所述氢液化管路上设有氢压缩机、第三超音速旋流两相膨胀机和液氢储罐，所述氢液化管路依次流经所述氢压缩机、所述第一换热器、所述液氮浴罐、所述第二子换热单元至第三超音速旋流两相膨胀机，流经所述第一换热器和所述第二子换热单元时与所述氮流通管路和所述氦流通管路换热，氢气被降温并液化；

所述第三超音速旋流两相膨胀机的出液侧与所述液氢储罐相连接，所述第三超音速旋流两相膨胀机的出气侧连接有节流阀；所述节流阀远离所述第三超音速旋流两相膨胀机的一侧流至所述第一子换热单元并返回至所述氢压缩机的进口侧。

2.根据权利要求1所述的基于氦制冷的超音速旋流两相膨胀氢液化系统，其特征在于，所述第一超音速旋流两相膨胀机和所述第三超音速旋流两相膨胀机均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第一超音速旋流两相膨胀机或所述第三超音速旋流两相膨胀机的进气侧，所述排液结构的排液口对应所述第一超音速旋流两相膨胀机或所述第三超音速旋流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第一超音速旋流两相膨胀机或所述第三超音速旋流两相膨胀机的出气侧。

3.一种氢液化装置，其特征在于，包括权利要求1-2任一项所述的基于氦制冷的超音速旋流两相膨胀氢液化系统。