一种基于液化气的微小型增压系统及增压方法

专利主权项内容

1.一种基于液化气的微小型增压系统，其特征在于：包括增压工质贮箱(1)、减压阀(2)、热交换器(3)和开关阀(7)；增压工质贮箱(1)出口通过管路与开关阀(7)入口连接，开关阀(7)出口通过管路与减压阀(2)入口连接，减压阀(2)出口通过管路同时与下游的氧化剂贮箱和燃料贮箱连接；热交换器(3)一端包覆在减压阀(2)出口处的干路管路上；增压工质贮箱(1)中的工质为液化气，开关阀(7)与飞行器控制系统连接；所述增压系统的增压方法，包括如下步骤：步骤一，为增压工质贮箱(1)注入液化气作为增压工质；步骤二，开关阀(7)在飞行器控制系统控制下打开；步骤三，液化气在自身饱和蒸汽压作用下流入管路，并在减压阀(2)的作用下减压汽化，利用液化气汽化后的体积膨胀挤压下游贮箱中的推进剂，为下游贮箱增压，所述下游贮箱包括氧化剂贮箱和燃料贮箱；步骤四，汽化降温后的气体接受热交换器(3)的热量补偿后达到下游贮箱工作压力，增压完成后减压阀(2)关闭；步骤五，当减压阀(2)出口处的压力低于下限时，减压阀(2)开启，向下游贮箱供应增压工质，热交换器同时进行热量补偿，稳定下游贮箱的压力；步骤六，当下游贮箱压力达到上限时，减压阀(2)关闭，停止供应增压工质；所述步骤一中，注入液化气的质量M按照如下方法确定：(a)利用如下公式计算挤空下游贮箱所需要的增压工质质量m：pm＝(v+v+v)×ρ+v×ρpYRCGPL其中v表示挤空下游氧化剂贮箱所需的气态增压工质体积；v表示挤空下游燃料贮箱所需的气态增压工质体积；v表示减压阀(2)至下游贮箱间的管路的容积；v表示增压工质贮箱(1)出口至减压阀(2)入口间的管路的容积；ρ表示液态增压工质的密度；ρ表示气态增压工质的密度；YRCCLG(b)将质量为m的增压工质挤出增压工质贮箱(1)所需的增压工质质量m满足：pvm＝m÷ρ×ρvpLG0其中ρ表示增压工质饱和蒸汽压的密度；G0(c)为补偿质量为m的增压工质汽化吸热，以保证增压精度而额外增加的冗余质量m满足：vcm＝(m×H)÷C÷ΔtcvvP其中H表示单位质量液态增压工质汽化需要吸收的热量；C表示气态增压工质的比热容；Δt表示压力调节精度允许范围内液态增压工质允许的温度波动范围；vP(d)注入液化气的质量M满足M＝m+m+m；pvc所述步骤(a)中，ρ满足：Gρ＝(P×M)/(T×R)GG00其中P表示下游贮箱设计工作压力；M表示增压工质分子量；T表示下游贮箱设计工作温度；R表示通用气体常数，等于8.314；G00所述步骤(b)中，ρ满足：G0ρ＝(P×M)/(T×R)G0G0000其中P表示增压工质饱和蒸汽压压力；M表示增压工质分子量；T表示增压工质贮箱(1)设计工作温度；R表示通用气体常数，等于8.314。G0000