[发明专利]一种航空发动机高温余热离子膜制氧系统及方法

摘要

本发明公开了一种航空发动机高温余热离子膜制氧系统及方法，该系统包含：吸气模块、加热模块、制氧模块和冷却模块。吸气模块包含：膜除湿组件和压气机。加热模块包含：回热器、高温换热器、发动机、泵和取热组件。制氧模块包含：离子膜制氧模块、氧气罐和废气罐。冷却模块包含：冷凝器、蒸发器和压缩机。本发明的制氧系统利用冷凝器、回热器、高温换热器逐步加温至离子膜制氧所需温度，实现了对发动机高温余热的有效利用，回收热量用于加热空气后制氧，系统综合了膜除湿技术、非发动机引气技术、余热回收技术以及蒸发制冷技术，具有结构紧凑、能耗低、效率高、氧气浓度高等优点，可满足未来飞机制氧系统的设计需求。

主权项

1.一种航空发动机高温余热离子膜制氧系统，其特征在于，该系统包含：吸气模块、加热模块、制氧模块和冷却模块；/n其中，所述吸气模块包含：/n膜除湿组件(2)，其上设有：空气入口、空气出口、吹扫气入口和吹扫气出口，且空气出口与吹扫气入口通过管道连通，其用于为冷空气除湿；和/n压气机(3)，其入口与所述膜除湿组件(2)的空气出口连通，其出口与所述冷却模块连通；/n所述加热模块包含：/n回热器(5)，其冷流进口和热流出口分别与所述冷却模块连通，其热流进口与所述制氧模块连通，其用于对空气进行第二次升温和对高温氧气进行第一次降温；/n高温换热器(6)，其冷流进口与所述回热器(5)的冷流出口连通，其冷流出口与所述制氧模块连通，其内通入取热介质用于对空气进行第三次升温以获得用于制氧的热空气；/n发动机(11)，其为航空发动机，其用于为所述高温换热器(6)中通入的空气提供热量；/n泵(12)，其入口与所述高温换热器(6)的热流出口连通，其用于引入所述取热介质；以及/n取热组件(13)，其入口与所述泵(12)的出口连通，其出口与所述高温换热器(6)的热流进口连通，且其固定设置在所述发动机(11)外壁上，用于为所述取热介质进行加热；/n所述制氧模块包含：/n离子膜制氧模块(7)，其进口与所述高温换热器(6)的冷流出口连通，其氧气出口与所述回热器(5)的热流进口连通，用于通过热空气获得所述高温氧气；/n氧气罐(10)，其与所述冷却模块连通，用于收集经所述冷却模块降温的氧气；以及/n废气罐(8)，其与所述离子膜制氧模块(7)的废气出口连通，用于收集所述离子膜制氧模块(7)内除氧气外的气体；/n所述冷却模块包含：/n冷凝器(4)，其冷流入口与所述压气机(3)的出口连通，其冷流出口与所述回热器(5)的冷流进口连通，用于所述制冷剂和冷空气进行热交换以对空气进行第一次升温；/n蒸发器(9)，其热流入口与所述回热器(5)的热流出口连通，其冷流入口与所述冷凝器(4)的热流出口连通，其冷流出口与所述氧气罐(10)连通，其用于所述制冷剂和所述高温氧气进行热交换以降低氧气温度；以及/n压缩机(14)，其入口与所述蒸发器(9)的热流出口连通，其出口与所述冷凝器(4)的热流进口连通，其用于引入所述制冷介质。/n