一种氢气预冷器测试系统及其方法与流程

技术特征：
1.一种氢气预冷器测试系统，包括液氢侧(1)、冷媒测(2)、待测换热器(3)、气氢侧(4)、储氢模块(5)以及氮气模块(6)，其特征在于：所述液氢侧(1)、所述冷媒测(2)与所述气氢侧(4)分别与所述待测换热器(3)之间通过管道连接，使气体经过所述待测换热器(3)，对其进行处理，所述液氢侧(1)与所述储氢模块(5)之间通过管道连接，所述氮气模块(6)分别与所述液氢侧(1)和所述气氢侧(4)之间通过管道连接。2.根据权利要求1所述的一种氢气预冷器测试系统，其特征在于：所述液氢侧(1)包括液氢入口(101)、氮气置换单向阀(102)、液氢侧置换开关阀(103)、置换氮气入口(104)、低温紧急切断阀(105)、液氢侧流量计(106)、第一泄放单向阀(107)、第一液氢安全阀根阀(108)、第一液氢安全阀(109)、第二液氢安全阀根阀(110)、液氢调节阀(111)、第二泄放单向阀(112)、第三液氢安全阀根阀(113)、第二液氢安全阀(114)、第四液氢安全阀根阀(115)、第一压力传感器(116)、第一温度传感器(117)、第二温度传感器(118)、第二压力传感器(119)、液氢出口开关阀(120)、复热器(121)、第三温度传感器(122)、泄放调节阀(123)、泄放单向阀(124)、氢气泄放管道(125)、氢气泄放出口(126)。3.根据权利要求2所述的一种氢气预冷器测试系统，其特征在于：所述第一液氢安全阀根阀(108)、第一液氢安全阀(109)以及所述第二液氢安全阀根阀(110)在所述低温紧急切断阀(105)和所述液氢调节阀(111)之间，所述第三液氢安全阀根阀(113)、第二液氢安全阀(114)以及所述第四液氢安全阀根阀(115)在所述液氢调节阀(111)与所述第二温度传感器(118)之间，封闭段内液氢汽化时，超压氢气经所述第二液氢安全阀根阀(110)、所述第一液氢安全阀(109)以及所述第一泄放单向阀(107)或经过所述第四液氢安全阀根阀(115)、所述第二液氢安全阀(114)以及所述第二泄放单向阀(112)进入到所述氢气泄放管道(125)内，最后从所述氢气泄放出口(126)排出。4.根据权利要求2所述的一种氢气预冷器测试系统，其特征在于：所述液氢侧流量计(106)设置在所述液氢侧(1)主路，所述待测换热器(3)的前端和后端分别设置温度传感器。5.根据权利要求1所述的一种氢气预冷器测试系统，其特征在于：所述储氢模块(5)包括储氢进口阀(501)、储氢压力传感器(502)、储氢瓶组(503)。6.根据权利要求1所述的一种氢气预冷器测试系统，其特征在于：所述气氢侧(4)包括气氢入口(401)、第二氮气置换单向阀(402)、气氢侧置换开关阀(403)、第二置换氮气入口(404)、气氢入口阀(405)、气氢入口单向阀(406)、气氢侧流量计(407)、第五压力传感器(408)、第六温度传感器(409)、第七温度传感器(410)、第六压力传感器(411)、气氢出口阀(412)、气氢出口(413)、置换泄放阀(414)，70mpa高温氢气自所述气氢入口(401)流入后，依次经过所述气氢入口阀(405)、气氢入口单向阀(406)、气氢侧流量计(407)进入所述待测换热器(3)，在所述待测换热器(3)的前端和后端分别设置温度传感器，用以检测换热前后温度换热后，经所述气氢出口阀(412)、气氢出口(413)流出。7.根据权利要求1所述的一种氢气预冷器测试系统，其特征在于：所述冷媒测(2)包括第四温度传感器(201)、第三压力传感器(202)、冷媒流量计(203)、冷媒进口球阀(204)、冷却机组(205)、冷媒出口球阀(206)、第四压力传感器(207)、第五温度传感器(208)、冷媒旁通阀(209)，所述冷媒旁通阀(209)在所述冷媒进口球阀(204)与所述冷媒出口球阀(206)之间，所述冷媒流量计(203)在所述冷媒侧(2)主路。8.根据权利要求1所述的一种氢气预冷器测试系统，其特征在于：所述氮气模块(6)包
括氮气瓶(601)、入口球阀(602)、减压阀(603)、置换压力表(604)、过滤器(605)、第一置换开关阀(606)、第二置换开关阀(607)、第一置换氮气出口(608)、第二置换氮气出口(609)，氮气自所述氮气瓶(601)流出，依次经过所述入口球阀(602)、所述减压阀(603)、所述过滤器(605)后一分为二，其中一条依次经过所述第一置换开关阀(606)、所述第一置换氮气出口(608)、所述置换氮气入口(104)、所述液氢侧置换开关阀(103)、所述氮气置换单向阀(102)进入液氢主管路，对液氢侧(1)管路进行置换，另一条一次经过所述第二置换开关阀(607)、所述第二置换氮气出口(609)、所述第二置换氮气入口(404)、所述气氢侧置换开关阀(403)、所述第二氮气置换单向阀(402)后进入高压氢气管路，对气氢侧(4)管路进行置换。9.根据权利要求6所述的一种氢气预冷器测试系统，其特征在于：所述第七温度传感器(410)的数值可控制液氢调节阀(111)、冷媒旁通阀(209)的开度，以测试不同设定出口温度下所述待测换热器(3)的换热性能，根据储氢压力传感器(502)的数值可控制泄放单向阀(124)的开闭，避免储氢瓶组(503)超压。10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种氢气预冷器测试系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：液氢侧(1)氮气置换，打开所述入口球阀(602)、第一置换开关阀(606)、液氢侧置换开关阀(103)、液氢调节阀(111)、液氢出口开关阀(120)、储氢进口阀(501)对液氢管路及储氢瓶组进行置换，置换完毕后关闭所述氮气置换开关阀(103)、打开所述泄放调节阀(123)进行泄放，重复5次后复原；步骤2：气氢侧(4)氮气置换，打开所述入口球阀(602)、第二置换开关阀(607)、气氢侧置换开关阀(403)、气氢入口阀(405)对气氢管路进行置换，置换完毕后关闭所述气氢侧置换开关阀(403)、打开所述置换泄放阀(414)进行泄放，重复5次后复原；步骤3a(液氢预冷)：液氢侧(1)打开所述液氢调节阀(111)、液氢出口开关阀(120)、储氢进口阀(501)；气氢侧(4)打开所述气氢入口阀(405)、所述气氢出口阀(412)，并将气氢侧(4)出口温度设定为ta；步骤3b(冷媒预冷)：液氢侧(1)打开所述冷媒进口球阀(204)、冷媒出口球阀(206)；气氢侧(4)打开所述气氢入口阀(405)、气氢出口阀(412)，并将气氢侧(4)出口温度设定为tb；步骤4：待系统稳定后，读取所述液氢侧流量计(106)(冷媒流量计(203))、所述第一压力传感器(116)(第三压力传感器(202))、所述第一温度传感器(117)(第四温度传感器(201))、所述第二温度传感器(118)(第五温度传感器(208))、所述第二压力传感器(119)(第四压力传感器(207))测点数值，分别记为m1、p1、t1、t2、p2，通过p1、t1、t2、p2计算出液氢进出口焓值分别为h1、h2，计算液氢侧(1)换热量q1＝m1(h2-h1)；读取所述气氢侧流量计(407)、第五压力传感器(408)、第六温度传感器(409)、第七温度传感器(410)、第六压力传感器(411)测点数值，分别记为m2、p3、t3、t4、p4，通过p3、t3、t4、p4计算出液氢进出口焓值分别为h3、h4，计算气氢侧(1)换热量q2＝m2(h3-h4)，换热器漏热率φ＝100％*(q1-q2)/q1；通过对数平均温差法可求得换热器换热系数k；步骤5：重新设定气氢侧(4)出口温度,并重复步骤4。

技术总结
本发明公开了一种氢气预冷器测试系统及其方法，本发明涉及氢气测试相关领域，包括液氢侧、冷媒测、待测换热器、气氢侧、储氢模块以及氮气模块，所述液氢侧、所述冷媒测与所述气氢侧分别与所述待测换热器之间通过管道连接，从而使气体能够经过所述待测换热器，从而对其进行处理，所述液氢侧与所述储氢模块之间通过管道连接，从而使所述液氢侧内的气体能够进入到所述储氢模块内，所述氮气模块分别与所述液氢侧和所述气氢侧之间通过管道连接，本发明通过包含液氢测试流程与冷媒测试流程，将两类氢气预冷器测试流程耦合在一套测试装置内，降低成本，提高装置功能性，通过将气化后的氢气进行回收储存，可用于加氢站的二次使用，节约氢气资源。气资源。气资源。


技术研发人员：陈珺珺 朱旺 吴健聪 高沛 周慎学 王峰 沈杰
受保护的技术使用者：浙江浙能航天氢能技术有限公司
技术研发日：2022.08.24
技术公布日：2022/11/11