[发明专利]一种节省液氢用量的高安全性液氢储罐测试系统及方法

权利要求书

1.一种节省液氢用量的高安全性液氢储罐测试系统，用于对液氢储罐进行测试，所述的液氢储罐包括外容器(1)和内容器(2)，所述的内容器(2)内设有与外部连通的进液管路(6)、排液管路(7)和排气管路(8)，其特征在于，所述的测试系统包括设置在内容器(2)内部的排液内胆(3)以及信号采集管路(5)；

所述的排液内胆(3)的下部与内容器(2)的壁面通过多个内胆支撑(4)连接；

所述的信号采集管路(5)从内容器(2)内部延伸至外容器(1)外部后与第一温度计(9)和液位计(11)连接，所述的排气管路(8)在外容器(1)的外部位置设有第二温度计(12)和压力变送器(10)；所述的第一温度计(9)、压力变送器(10)、液位计(11)和第二温度计(12)均与控制室电脑连接。

2.根据权利要求1所述的节省液氢用量的高安全性液氢储罐测试系统，其特征在于，所述的排液内胆(3)采用不锈钢材质，其内部中空，上部设有用于平衡压力的开口(13)。

3.根据权利要求1所述的节省液氢用量的高安全性液氢储罐测试系统，其特征在于，所述的内胆支撑(4)设有四个，四个内胆支撑(4)的下端均与内容器(2)的壁面焊接固定；其中两个相邻内胆支撑(4)的上端与排液内胆(3)的下部焊接固定，另外两个内胆支撑(4)的上端与排液内胆(3)的下部相抵。

4.根据权利要求1所述的节省液氢用量的高安全性液氢储罐测试系统，其特征在于，所述排液内胆(3)的两端面为与内容器同轴的圆面。

5.一种液氢储罐的测试方法，其特征在于，采用权利要求1～4任一所述的节省液氢用量的高安全性液氢储罐测试系统，包括以下步骤：

将液氢从进液管路(6)注入，流经相关阀门并进入内容器(2)，此时其他阀门均为关闭状态；液位计(11)监控储罐内部液氢液位；储罐气相区压力由压力表监控，测得压力信号由压力变送器(10)传输到控制室电脑中；储罐气相区温度由第一温度计(9)和第二温度计(12)测得，温度信号由引线传输到控制室电脑中；

控制室电脑通过液氢液位、压力信号、温度信号以及液氢储罐和排液内胆的尺寸参数计算液氢节约率、液氢储罐蒸发率以及液氢储罐绝热材料表观热导率。

6.根据权利要求5所述的液氢储罐的测试方法，其特征在于，液氢节约率的计算过程如下：

步骤1，计算不同充装率对应液位高度h；

步骤2，计算液体于不同液位高度h下的体积V；

步骤3，计算排空内胆于不同液位高度h下占据的容积V_i；

步骤4，液氢节约率等于V_i/V。

7.根据权利要求5所述的液氢储罐的测试方法，其特征在于，液氢储罐蒸发率的计算公式如下：

其中，为蒸发率；γ为初始压力下饱和液体对应潜热；Δh为初始压力过冷液体到达饱和液体间的显热；m为原始容器初始液体质量；漏热量Q₀由下式给出：

Q₀＝h_g2m_g2+h_l2m_l2-(h_g1m_g1+h_l1m_l1)

其中，h_g，h_l分别为气相、液相的焓值，由压力对应饱和值得到，下标1，2分别表示升压前和升压后时刻的参数。

8.根据权利要求5所述的液氢储罐的测试方法，其特征在于，液氢储罐绝热材料表观热导率的计算公式如下：

其中，Δt为升压前后的时间间隔，A_o和A_i分别为外容器内表面面积和内容器外表面面积，T_a为环境温度，T_i为容器升压前后平均压力对应的饱和温度。