负压液氮过冷器装置及其降低液氮温度的方法
专利汇可以提供负压液氮过冷器装置及其降低液氮温度的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出一种 负压 液氮 过冷 器装置及其降低液氮 温度 的方法，应用在 发动机 真空 科学技术领域。该装置包括液氮输送系统、过冷器系统、负压抽气系统和排放系统，液氮输送系统为过冷器系统提供液氮，负压抽气系统配有空温式 汽化 器，为过冷器降压，排放系统排放气氮，过冷器系统中通过远程手动调节 气动 调节 阀 使过冷器中液氮液位恒定。该方法先为液氮容器加注液氮并调压，再为过冷器加注液氮并保持过冷器内的液氮液位恒定，然后启动负压抽气系统，通过换热器为液氮降温，最后回收液氮及排放残液。本发明克服了常压液氮过冷器仅能提供最低温度77K液氮的缺点，能进一步降低热沉温度，实现热沉温度在70～77K问可调，设备简单、效果好且成本低。，下面是负压液氮过冷器装置及其降低液氮温度的方法专利的具体信息内容。
1.一种负压液氮过冷器装置，其特征在于，所述装置包括液氮输送系统(100)、过冷器系统(200)、负压抽气系统(300)以及排放系统(400)，过冷器系统(200)中包含有气动调节阀(203)、第二液位计(207)和过冷器(216)，过冷器(216)又包含过冷器容器主体(217)和换热器(218)；液氮输送系统(100)通过气动调节阀(203)将液氮输入过冷器容器主体(217)中，通过设置在过冷器容器主体(217)顶部的第二液位计(207)的测量值大小来远程手动调节气动调节阀(203)的开度，保持过冷器容器主体(217)内的液氮液位的恒定，且液氮液位高于换热器(218)；过冷器系统(200)将流经热沉的液氮通入换热器(218)，并将通过换热器(218)的液氮输送入热沉入口；负压抽气系统(300)为过冷器容器主体(217)降压，使得过冷器容器主体(217)内部的蒸汽压为0.03859～0.1Mpa；排放系统(400)用于排放液氮气化产生的氮气；
所述的负压抽气系统(300)包括第六手阀(302)、第七手阀(308)、第三安全阀(301)、第四安全阀(306)、汽化器入口温度计(303)、第二汽化器(304)、汽化器出口温度计(305)以及真空泵(307)，第二汽化器(304)的输入端通过管路依次连接有汽化器入口温度计(303)、第六手阀(302)以及第三安全阀(301)，并连接至过冷器容器主体(217)的顶部与排放系统(400)的入口管路，第二汽化器(304)的输出端通过管路依次连接汽化器出口温度计(305)和第四安全阀(306)，并连接至真空泵(307)的输入端，真空泵(307)的输出端通过管路连接第七手阀(308)连接至大气；所述的真空泵(307)用于将过冷器容器主体(217)内的液氮汽化后的氮气抽走，并设置真空泵(307)单位时间所抽的氮气量大于过冷器容器主体(217)内单位时间的液氮汽化的量；
所述装置的所有管路都采用聚氨酯发泡。
2.根据权利要求1所述的一种负压液氮过冷器装置，其特征在于，所述的第二汽化器(304)为空温式汽化器，用于将从过冷器容器主体(217)内抽取的低温气氮升温至常温气氮。
3.根据权利要求1所述的一种负压液氮过冷器装置，其特征在于，所述的液氮输送系统(100)包括：测满阀(101)、进液阀(102)、出液阀(103)、第一手阀(104)、电磁阀(105)、第二手阀(106)、第三手阀(107)、第一汽化器(108)、第一现场压力表(109)、第一远程压力表(110)、第一液位计(111)、第一残液排放阀(112)、第一安全阀(113)、过冷器容器进液阀(114)、第二安全阀(115)、过滤器(116)和液氮容器(117)；测满阀(101)连接在液氮容器(117)的顶部，进液阀(102)连接在液氮容器(117)的底部，出液阀(103)的一端连接在液氮容器(117)的底部，另一端安装有三通管路，该三通管路的一端顺次通过第一安全阀(113)、过冷器容器进液阀(114)、第二安全阀(115)、过滤器(116)与过冷器系统(200)连接，该三通管路的另一端连接至第一残液排放阀(112)，第一残液排放阀(112)安装在液氮输送系统(100)的管路最低位置处；第一手阀(104)的左端与第三手阀(107)的左端通过三通管路连接至液氮容器(117)的底部，第一手阀(104)的右端顺次连接电磁阀(105)与第二手阀(106)的左端，第二手阀(106)的右端与第三手阀(107)的右端通过三通管路连接至汽化器(108)的入口处，汽化器(108)出口通过管路连接至液氮容器(117)的顶部；第一手阀(104)与第二手阀(106)常开，第三手阀(107)常闭，当电磁阀(105)损坏时，第一手阀(104)与第二手阀(106)关闭，第三手阀(107)打开；第一现场压力表(109)和第一远程压力表(110)连接在液氮容器(117)的顶部，用于测量液氮容器(117)的容器压力，通过压力的测量来控制电磁阀(105)或第三手阀(107)的开度大小；液位计(111)连接在液氮容器(117)的顶部，用于测量液氮容器(117)的液氮液位高低，当液氮液位过低时，及时加注。
4.根据权利要求1所述的一种负压液氮过冷器装置，其特征在于，所述的过冷器系统(200)还包括：换热器入口阀(201)、过冷器进口温度计(202)、第四手阀(204)、第二现场压力表(205)、第二远程压力表(206)、第五手阀(208)、第三现场压力表(209)、第三远程压力表(210)、液氮回收阀(211)、放气阀(212)、过冷器出口温度计(213)、换热器出口阀(214)和第二残液排放阀(215)；换热器入口阀(201)左端连接接入流经热沉的液氮的管路，右端通过管路连接过冷器进口温度计(202)连接至换热器(218)的入口端，换热器(218)的出口端通过管道连接有过冷器出口温度计(213)并连接换热器出口阀(214)的左端，换热器出口阀(214)的右端连接将液氮输入热沉的管路；气动调节阀(203)左端通过管路与液氮输送系统(100)连接，右端通过管路连接至过冷器容器主体(217)的顶部；第二现场压力表(205)和第二远程压力表(206)通过第四手阀(204)连接至换热器(218)的入口，第三现场压力表(209)和第三远程压力表(210)通过第五手阀(208)连接至过冷器容器主体(217)的顶部；液氮回收阀(211)的左端和第二残液排放阀(215)的一端通过三通管路连接在过冷器容器主体(217)的底部，放气阀(212)的左端与液氮回收阀(211)的右端通过三通管路连接至排放系统(400)，放气阀(212)的右端通过管路连接换热器出口阀(214)的左端，放气阀(212)的位置高于换热器出口阀(214)。
5.根据权利要求1所述的一种负压液氮过冷器装置，其特征在于，所述的排放系统(400)包括第八手阀(401)、气动截止阀(402)和第五安全阀(403)；所述的气动截止阀(402)安装在所述的负压液氮过冷器装置的最高点处，所述的第八手阀(401)的左端与负压抽气系统(300)的第六手阀(302)通过三通管路连接至过冷器容器主体(217)的顶部，第八手阀(401)的右端通过管路连接着气动截止阀(402)的下端，气动截止阀(402)的上端连接大气，第八手阀(401)的右端还通过管路连接液氮输送系统(100)的液氮容器(117)的顶部，以及过冷器系统(200)的放气阀(212)的左端与液氮回收阀(211)的右端。
6.根据权利要求1或5所述的一种负压液氮过冷器装置，其特征在于，所述的负压抽气系统中的第六手阀(302)所在的管路与排放系统(400)中第八手阀(401)所在的管路的管径相同，并且设置第六手阀(302)与第八手阀(401)所在的管路的连通处距离过冷器容器主体的顶部300mm。
7.应用权利要求1-6任意一项所述的负压液氮过冷器装置降低液氮温度的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)为液氮容器(117)加注液氮：向液氮输送系统(100)的液氮容器(117)加注液氮，同时观察液氮输送系统(100)的测满阀(101)和第一液位计(111)，直至液氮容器(117)注满液氮；
(2)为液氮容器(117)调压：打开液氮输送系统(100)的电磁阀(105)向第一汽化器(108)输送液氮，将气化后的气氮输送至液氮容器(117)，并通过液氮输送系统(100)的第一现场压力表(109)和第一远程压力表(110)调节液氮容器(117)的供液压力，使供液压力稳定在0.4～0.6MPa；
(3)为过冷器容器主体(217)加注液氮：打开液氮输送系统(100)的出液阀(103)、过冷器容器进液阀(114)以及过冷器系统(200)的气动调节阀(203)向过冷器容器主体(217)加注液氮，直至液氮的液面高度高于换热器(218)，加注时打开排放系统(400)的第八手阀(401)和气动截止阀(402)；
(4)保持过冷器容器主体(217)内的液氮液位高度恒定：通过过冷器系统(200)的第二液位计(207)测量值，调节气动调节阀(203)的开度，使过冷器容器主体(217)内的液氮液位高度保持在设定的范围内；
(5)启动负压抽气系统(300)：关闭第八手阀(401)，打开第六手阀(302)、第七手阀(308)，同时启动真空泵(307)，通过管路对过冷器容器主体(217)进行真空抽气，保持过冷器容器主体(217)内的空间压力处于设定的负压状态；
(6)通过换热器(218)的管路为热沉输出的液氮降温：打开过冷器系统(200)的换热器入口阀(201)、换热器出口阀(214)，将热沉流出的高温液氮通入换热器(218)，并将流经换热器(218)降温后的液氮再输出到热沉，此过程过冷器系统(200)的放气阀(212)一直开启；
(7)回收过冷器容器主体(217)的液氮：试验结束后，关闭出液阀(103)、气动调节阀(203)、放气阀(212)、第六手阀(302)和第八手阀(401)，打开过冷器系统(200)的液氮回收阀(211)，使液氮沿管路回流至液氮容器(117)内；
(8)排放残液：打开过冷器系统(200)的第二残液排放阀(215)将过冷器容器主体(217)内残留的液氮排放干净，打开第一残液排放阀(112)将管路中残留的液氮排放干净。
负压液氮过冷器装置及其降低液氮温度的方法
技术领域
背景技术
发明内容
至100K，可减少液氦预冷消耗量33％，约0.7m 液氦。
具体实施方式
77K液氮制冷，如还需热沉温度在70～77K间可调，则仅需相应调节过冷器216内部的蒸汽压力即可。过冷器系统200将流经热沉的液氮通入换热器218，换热器218经过过冷器216内部进行热交换后，输入的流经热沉的液氮的温度降低，并直接被送入热沉入口。排放系统
400用于排放液氮气化产生的氮气。
110、第一液位计111、第一残液排放阀112、第一安全阀113、过冷器容器进液阀114、第二安全阀115、过滤器116和液氮容器117。进液阀102和出液阀103连接在液氮容器117的底部，出液阀103另一端安装有三通管路，该三通管路的一端顺次通过第一安全阀113、过冷器容器进液阀114、第二安全阀115与过滤器116连接，另一端连接至第一残液排放阀112。
第一手阀104的左端与第三手阀107的左端通过三通管路连接至液氮容器117的底部；第一手阀104的右端顺次连接电磁阀105与第二手阀106的左端；第二手阀106的右端与第三手阀107的右端通过三通连接至第一汽化器108入口处。第一汽化器108出口通过管路直接连接至液氮容器117顶部。进液阀102用于向液氮容器117加注液氮。测满阀101一端通过管路连接至液氮容器117顶部，用于测满，当液氮容器117加满液氮时，液氮会从测满阀101处流出。出液阀103通过管路连接至液氮容器117底部，用于向过冷器系统200输送液氮。电磁阀105用于向第一汽化器108输送液氮，可远程自动控制，操作方便。第一手阀104和第二手阀106常开，当电磁阀105损坏时，第一手阀104和第二手阀106关闭，此时拆卸电磁阀105维修更换均不影响系统正常工作。第三手阀107常闭，为系统备份，当电磁阀损坏时，关闭第一手阀104和第二手阀106同时，打开第三手阀107实现向第一汽化器
108的液氮输送。第一汽化器108用于向液氮容器117输送气氮加压，供气压力根据系统要求可调，靠电磁阀105或第三手阀107开度的大小调节，开度小意味着向第一汽化器108输送的液氮量小，经过第一汽化器108后被气化的气氮量同时减小，导致液氮容器117的增压压力减小，反向操作则导致液氮容器117的增压压力增加。第一现场压力表109和第一远程压力表110用于测量液氮容器117的容器压力，通过压力的测量来控制电磁阀105或第三手阀107的开度大小。过滤器116用于过滤液氮管路中的杂质，保证供液系统的清洁；第一液位计111用于测量液氮容器117的液氮液位高低，当液氮液位过低时，及时加注；第一残液排放阀112安装在液氮输送系统100装置的管路最低位置处，用于试验结束后将管路中残留的液氮及时排出；第一安全阀113和第二安全阀115用于防止液氮输送系统100的管路压力过高，放气、排液用。
218入口，第四手阀204用于控制第二现场压力表205和第二远程压力表206的开关，实现换热器218入口压力的测量。第三现场压力表209和第三远程压力表210通过第五手阀208连接至过冷器容器主体217顶部，第五手阀208用于控制第三现场压力表209和第三远程压力表210的开关，实现过冷器容器主体217内部压力的测量。液氮回收阀211安装在过冷器容器主体217底部，通过三通与第二残液排放阀215连通，用于试验结束后过冷器容器主体217内剩余大量液氮的回收；第二残液排放阀215安装在过冷器容器主体217底部，用于将无法回收的液氮及时排出。放气阀212一端通过三通管路与换热器出口阀214连接，另一端通过三通管路与液氮回收阀211连接，放气阀212位置高于换热器出口阀214，用于及时排出换热器管路中残留的少量气氮。过冷器216材料需采用耐低温的304不锈钢。
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