[发明专利]一种提高机载中空纤维膜分离效率的系统及其工作方法

权利要求书

1.一种提高机载中空纤维膜分离效率的系统，其特征在于，所述的系统包括过滤器(1)，所述的过滤器(1)进口端连接发动机引气，所述的过滤器(1)出口端依次连接第一压缩机(2)，第一电动调节阀(3)，第一换热器(4)，第二换热器(5)，水分离器(6)；所述的第二换热器(5)上方设置有风扇(22)；所述的水分离器(6)分别设置两个出口以及液体水出口，液体水出口将液态水排至机外，所述的水分离器(6)的两个出口分别连接过滤器(7)、第四电动调节阀(19)；所述的第四电动调节阀(19)后端连接引射器(20)高压气体入口；

所述的过滤器(7)出口端依次连接油雾分离器(8)，中空纤维膜分离器(9)，第三换热器(10)，第一温度传感器(11)，第二电动调节阀(12)，第一阻火器(13)，油箱(14)，第二阻火器(15)；所述的油箱(14)上方设置氧浓度传感器(16)；

所述的中空纤维膜分离器(9)包含混合气体入口、富氧气体出口和富氮气体出口，所述的混合气体入口连接于油雾分离器(8)，所述的富氮气体出口连接于第三换热器(10)，所述的富氧气体出口通过压力传感器(18)连接于引射器(20)低压气体入口。

2.根据权利要求1所述的一种提高机载中空纤维膜分离效率的系统，其特征在于，所述的系统通过自动控制器(21)控制；所述的自动控制器(21)分别设置电流输入端、电流输出端；所述的自动控制器(21)的电流输入端分别与氧浓度传感器(16)、第一温度传感器(11)、压力传感器(18)电气相连；自动控制器(21)的电流输出端分别与第二电动调节阀(12)、第三电动调节阀(17)、第四电动调节阀(19)、风扇(22)、第一电动调节阀(3)、第一压缩机(2)电气相连。

3.根据权利要求1所述的一种提高机载中空纤维膜分离效率的系统，其特征在于，所述的第一换热器(4)、第二换热器(5)均包含热侧通道和冷侧通道；所述的第一换热器(4)冷侧通道的入口接外界空气、第一换热器(4)冷侧通道的出口和第二换热器(5)冷侧通道的入口通过管道相连；所述的第二换热器(5)冷侧通道的出口和外界空气管道相连；所述的风扇(22)设置在第二换热器(5)冷侧通道和外界空气相连的管道中，用于将外部空气抽入，第一换热器(4)冷侧通道后经第二换热器(5)冷侧通道排出；第一电动调节阀(3)、第一换热器(4)的热侧通道、第二换热器(5)的热侧通道、水分离器(6)的入口通过管道依次相连。

4.根据权利要求1所述的一种提高机载中空纤维膜分离效率的系统，其特征在于，所述的第三换热器(10)包含热侧通道和冷侧通道；所述的第三换热器(10)冷侧通道的入口通过第三电动调节阀(17)接外界空气，第三换热器(10)冷侧通道的出口和外界空气管道相连；所述的第三换热器(10)的热侧通道两端分别连接中空纤维膜分离器(9)、第一温度传感器(11)。

5.根据权利要求1所述的一种提高机载中空纤维膜分离效率的系统，其特征在于，所述的引射器(20)包含高压气体入口、低压气体入口和出气口；所述的引射器20的高压气体入口与第四电动调节阀19相连，所述的引射器(20)低压气体入口通过压力传感器(18)与中空纤维膜膜分离器(9)的富氧气体出口相连，引射器(20)的出气口与外界通气管道相连。

6.根据权利要求1～5任一所述的一种提高机载中空纤维膜分离效率的系统的工作方法，其特征在于，所述的方法过程为：

1)引气分离及惰化过程：发动机引气通过管道及过滤器(1)进入第一压缩机(2)增压升温；由第一压缩机(2)供给的高温高压气体经过第一电动调节阀(3)进入第一换热器(4)预冷后，再经过第二换热器(5)冷却；第一换热器(4)和第二换热器(5)冷源由风扇(22)抽吸冲压空气提供；经第二换热器(5)冷却后的混合气体一部分输入至引射器(20)的高压气体入口另一部分经过水分离器(6)、过滤器(7)、油雾分离器(8)除去水汽杂质后通入中空纤维膜膜分离器(9)；

中空纤维膜膜分离器(9)将混合气体分离为富氧气体和富氮气体，其中，产生的富氮气体通过所述第三换热器(10)，第一温度传感器(11)，第二电动调节阀(12)，第一阻火器(13)通入油箱(14)对气相空间进行惰化，产生的富氧气体输入至引射器(20)低压气体入口；

引射器(20)的高压气体入口喷嘴膨胀，形成一股射流，和引射器(20)的低压气体入口进入的富氧气体混合成能量和速度分布相同的流体，经过所述引射器(20)的出气口排向机外；

2)数据采集及控制过程：氧浓度传感器(16)通过探杆探测油箱(14)上部气相空间氧浓度并将信号传输到所述自动控制器(21)；当氧浓度大于给定值时，自动控制器(21)输出控制信号连通所述第一压缩机(2)、第一电动调节阀(3)，系统开始工作；当氧浓度小于给定值时，系统停止工作；第一温度传感器(11)测得第三换热器(10)热测通道出口气体温度，并将信号传输到所述自动控制器(21)；当温度大于给定值时，所述自动控制器(21)输出控制信号关闭所述第二电动调节阀(12)，以防止高温气体进入油箱(14)，保证油箱(14)安全；同时调节第三电动调节阀(17)，增大进入第三换热器(10)的冲压空气，将富氮气体温度进一步降低；压力传感器(18)测得氧气压力，并将信号传输到所述自动控制器(21)；当压力大于给定值时，调节第四电动调节阀(19)增大引射器(20)的高压气体入口流量，将氧气压力进一步降低。