[发明专利]满足共底零蒸发储存要求的液氧/液甲烷地面测试系统

权利要求书

1.一种满足零蒸发储存要求的液氧/液甲烷地面测试系统，其特征在于，包括：外筒壁、吊挂于其内部的大面积冷屏、液氮腔、设置于外筒壁外的热水腔、吊挂于大面积冷屏内的液甲烷腔和液氧腔，其中：液氮腔、热水腔分别与液甲烷腔和液氧腔相连，液甲烷腔和液氧腔分别与外部甲烷源和氧气源相连，液甲烷腔与液氧腔共同组成液氧/液甲烷共底贮箱。

2.根据权利要求1所述的满足零蒸发储存要求的液氧/液甲烷地面测试系统，其特征是，所述的大面积冷屏直径大于液氧腔与液甲烷腔直径，且嵌套包围在液氧/液甲烷共底贮箱外侧，形状与其相同，两者中心重合。

3.根据权利要求1或2所述的满足零蒸发储存要求的液氧/液甲烷地面测试系统，其特征是，所述的大面积冷屏与液甲烷腔和液氧腔之间、大面积冷屏与热边界温度模拟屏之间设有多层绝热材料。

4.根据权利要求3所述的满足零蒸发储存要求的液氧/液甲烷地面测试系统，其特征是，所述的多层绝热材料采用等密度真空多层、变密度真空多层或聚氨酯泡沫中的一种或多种不同组合；大面积冷屏在绝热材料中位置的改变通过调整大面积冷屏内、外侧绝热材料的多少来实现。

5.根据权利要求1所述的满足零蒸发储存要求的液氧/液甲烷地面测试系统，其特征是，所述的液甲烷腔、液氧腔、大面积冷屏均通过端盖法兰吊挂于外筒壁内，通过端盖法兰与外筒壁一同构成封闭的真空腔。

6.根据权利要求5所述的满足零蒸发储存要求的液氧/液甲烷地面测试系统，其特征是，所述的法兰端盖上设有三个质量流量计、抽真空口和两个压力传感器，其中：两个压力传感器分别设置于氧气排气口和甲烷排气口，用于检测实验测试过程中液氧腔内部压力以及液甲烷腔内部压力；三个质量流量计分别用于测量实验过程中对氧气、甲烷进行排气时的排气流量以及氦气循环流量。

7.根据权利要求6所述的满足零蒸发储存要求的液氧/液甲烷地面测试系统，其特征是，所述的抽真空口上依次设有真空控制阀与分子泵机组，通过分子泵机组动态抽真空和真空控制阀持续自动补气可对腔内真空度进行连续控制。

8.根据权利要求1所述的满足零蒸发储存要求的液氧/液甲烷地面测试系统，其特征是，所述的液氮腔内设有：氧气液化管、甲烷液化管和氦气降温管，其中：液氮同时为这三部分提供冷量，实现氧气液化、甲烷液化，同时将氦气降低到合适的温度；

所述的热水腔内设有：氧气排气管、甲烷排气管和氦气升温管，其中：热水腔可将低温氧气与低温甲烷升温至常温状态，便于流量计测量排气流量；热水腔将氦气升至常温状态，便于流量计测量流量，循环气泵将氦气增压；

所述的液氧腔与液甲烷腔内的低温蒸气可通过氧气排气管与甲烷排气管直接排出真空腔外，用于测量制冷系统未开启时的基础漏热，同时可以使得液氧/液甲烷共底贮箱内液氧/液甲烷脱离平衡状态，用于测试液氧/液甲烷共底贮存系统恢复平衡的过程中液氧/液甲烷的状态变化。

9.一种基于权利要求1-8中任一所述系统的液氧/液甲烷共底零蒸发贮存装置的测试方法，包括：

1)准备阶段：通过分子泵机组将腔内抽真空后，开启热水腔的加热器，启动制冷系统，通过氦气循环泵将冷量输送到冷屏上，将液氧腔与液甲烷腔温度降低至液氧温度，避免氧气/甲烷液化之后的大量蒸发，之后开始进行氧气、甲烷的液化加注，待液氧腔、液甲烷腔充满低温液体后，开启温控仪并将热边界温度模拟屏温度设为预定值；

2)测试阶段：记录大面积冷屏上的温度计温度、液氧腔内的温度计温度、液甲烷腔内的温度计温度、氦气的循环流量、氧气排气流量、甲烷气体排气流量；通过开启关闭氧气/甲烷气体排气阀门或对液氧腔与液甲烷腔进行局部加热，使液氧/液甲烷偏离平衡状态，测量液氧/液甲烷共底贮存系统从非平衡状态恢复到平衡状态时的状态变化，进而分析液氧/液甲烷共底零蒸发贮存装置的性能。