[发明专利]氢超音速两相直接膨胀液化系统及氢液化装置

权利要求书

1.一种氢超音速两相直接膨胀液化系统，其特征在于，包括：

液化管路，设有氢压缩机、第一换热器以及与所述第一换热器相连接的第一超音速两相膨胀机；

所述液化管路中的气态氢气依次流经所述氢压缩机、所述第一换热器至所述第一超音速两相膨胀机，所述第一超音速两相膨胀机的出液侧连接有液氢储罐，所述第一超音速两相膨胀机的出气侧流通至所述第一换热器到达所述氢压缩机的进口侧；

预冷管路，包括第一预冷管路，所述第一预冷管路设有氮压缩机、第二换热器以及第二超音速两相膨胀机；

所述第二超音速两相膨胀机的出液侧流经所述第一换热器到达所述氮压缩机的进口侧并流至所述超音速两相膨胀机的进口侧，所述第二超音速两相膨胀机的出气侧流至所述氮压缩机的进口侧；

所述预冷管路还包括第二预冷管路，流经所述第二换热器进行换热。

2.根据权利要求1所述的氢超音速两相直接膨胀液化系统，其特征在于，所述第二预冷管路的制冷工质的液化温度高于所述第一预冷管路的制冷工质的液化温度。

3.根据权利要求2所述的氢超音速两相直接膨胀液化系统，其特征在于，所述第一预冷管路的制冷工质为氮气，所述第二预冷管路的制冷工质为液态天然气。

4.根据权利要求1所述的氢超音速两相直接膨胀液化系统，其特征在于，所述第一超音速两相膨胀机的出气侧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液氢储罐相连接，另一端与所述第一换热器相连接。

5.根据权利要求1所述的氢超音速两相直接膨胀液化系统，其特征在于，所述液化管路中在所述第一换热器与所述第一超音速两相膨胀机之间设有第三换热器；

气态氢气依次流经所述氢压缩机、所述第一换热器、所述第三换热器至所述第一超音速两相膨胀机，所述第一超音速两相膨胀机的出液侧连接至所述液氢储罐，所述第一超音速两相膨胀机的出气侧流经所述第三换热器到达所述氢压缩机的进口侧。

6.根据权利要求5所述的氢超音速两相直接膨胀液化系统，其特征在于，所述第二超音速两相膨胀机的出气侧与所述第一换热器相连接，所述第二超音速两相膨胀机的出液侧流至所述第三换热器并流向所述第一换热器。

7.根据权利要求5所述的氢超音速两相直接膨胀液化系统，其特征在于，所述第一超音速两相膨胀机的出气侧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的一端与所述液氢储罐相连接，所述第二气液分离器的另一端与所述第三换热器相连接并流至所述氢压缩机的进口侧。

8.根据权利要求7所述的氢超音速两相直接膨胀液化系统，其特征在于，所述气态氢气流经所述第一换热器后的温度到达液氮温区。

9.根据权利要求1所述的氢超音速两相直接膨胀液化系统，其特征在于，所述第一超音速两相膨胀机或者所述第二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第一超音速两相膨胀机或所述第二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第一超音速两相膨胀机或所述第二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第一超音速两相膨胀机或所述第二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任一项所述的氢超音速两相直接膨胀液化系统。