一种液氢设备材料绝热性能节能测试平台制造技术

本发明专利技术涉及一种液氢设备材料绝热性能节能测试平台，包括量热器，以及与所述量热器连接的液氮杜瓦、计算机、检漏系统、真空机组、复温器和氦液化循环回收系统，本发明专利技术的测试平台适用于超低温(液氦温区

【技术实现步骤摘要】
一种液氢设备材料绝热性能节能测试平台


[0001]本专利技术涉及低温绝热/液化
，尤其是一种液氢设备材料绝热性能节能测试平台。

技术介绍

[0002]为满足国内液氢储运高效可持续发展需求，设计研制液氢温区多层绝热材料绝热性能精准测试平台，能够弥补测试材料在超低温环境下绝热性能的空缺。
[0003]目前低温绝热材料测试方法根据冷端温度和量热方式不同可分为基于低温液体蒸发的湿式量热法和基于制冷机的干式量热法，前者使用低温液体以维持较为稳定的冷端温度，通过测量液体的蒸发量获得系统的漏热量，测试结果更为准确，但限制了冷端温度，且测试成本较大；而后者使用制冷机代替了低温液体控制冷端温度，简化了实验步骤，避免了成本和安全问题，但测试结果误差较大。根据包裹多层材料的方式不同可分为圆筒型、平板型和椭球型，其中平板型结构简单，但测量面积小，误差大；椭球型符合实际应用场景，但加工困难，包裹复杂；圆筒型能够有效减少不必要的轴向传热，从而提高测试精度，因此更为常用。此外，绝大多数多层绝热材料测试平台只能测量液氮温区材料绝热性能，仅有少数平台涵盖液氢温区测试，但其可行性与准确性仍未得到验证，且针对精度更高的湿式量热法，如何对低温液体进行冷能回收，降低测试系统能耗仍是一大难题。因此，有必要进一步开展液氢温区多层绝热材料绝热性能测试平台的设计研制工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种液氢设备材料绝热性能节能测试平台。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种液氢设备材料绝热性能节能测试平台，包括量热器，以及与所述量热器连接的液氮杜瓦、计算机、检漏系统、真空机组、复温器和氦液化循环回收系统；
[0006]所述的量热器为圆筒形结构，包括真空外壳、设置于真空外壳内的液氮冷屏、液氮入口、液氮出口和包裹绝热材料的内胆，所述的内胆包括测量段，所述的测量段上设置有测量段入口管和测量段出口管，所述的测量段的上下两端还分别设置有上保护段和下保护段，所述的上保护段内还设置有上保护段进液管和上保护段出气管，所述的上保护段与所述下保护段之间通过设置连通管连通；
[0007]其中，上保护段，下保护段均充注液氦，用于吸收来自测量段上方和下方的热量，使得测量段液氦仅仅因为周向通过多层复合绝热材料传入的热量而蒸发。上保护段、下保护段通过中间的连通管相连，成为相连的空间，该空间内的液氦通过上保护段进液管进液，通过上保护段出气管(在该视图中被进液管遮挡)排气。
[0008]所述的氦液化循环回收系统按连接顺序包括回收气囊、氦压缩机、高压污氦集装格、氦纯化器和氦液化器，所述的氦液化器的输出端连接至所述量热器，所述的量热器的排气端与所述回收气囊连接，所述的氦纯化器连接液氮杜瓦。
[0009]通过采用上述技术方案，氦液化循环回收系统是用于将氦气中冷量尽量回收，减少测试成本的系统设备，对氦液化循环回收系统的液化能力、氦气损失和用电成本进行计算评估，在全生命周期内针对该系统与液氦杜瓦直接供液法进行技术经济性分析，进一步探究该测试平台的节能潜力。
[0010]进一步地，本专利技术所述的真空外壳的上端还设置有外腔体法兰和航插接口，方便连接。
[0011]进一步地，本专利技术所述的真空外壳内还设置有热端温度传感器和冷端温度传感器；
[0012]整个内胆的外表面按《GB/T 31480
‑
2015深冷容器用高真空多层绝热材料》所述的方法包裹多层绝热材料。测量段外壁面中部，在多层绝热材料的内、外各设一只4K铂电阻温度计，在上保护段的90％液位和50％液位各布一只4K铂电阻温度计，以探测保护段的液氦消耗水平，并及时补充适量液氦。温度计精度
±
0.1K。
[0013]进一步地，本专利技术所述的液氮杜瓦与所述量热器之间设置有真空阀门和液氮泵。
[0014]进一步地，本专利技术所述的计算机与所述量热器之间还设置有万用表。
[0015]进一步地，本专利技术所述的复温器的输出端与所述测量段出口管连接，输出端经接气体压力传感器、气体温度传感器和气体质量流量计后连接至所述回收气囊。
[0016]进一步地，本专利技术所述的液氮冷屏为铜制，且所述的液氮冷屏上盘绕有液氮盘管；
[0017]通过采用上述技术方案，以保证冷屏温度均处于液氮温度。液氮冷屏一方面可以吸收来自外壳的热辐射，另一方面也为测量段提供稳定的热端温度边界。在液氮冷屏的液氮进口和液氮出口处分别安装一只77K温度计，以确保监控液氮冷屏温度恒定。温控系统检测到液氮冷屏出口温度上升则加大液氮循环量，确保热边界温度范围为(77
±
2)K。
[0018]本专利技术的有益效果是，解决了
技术介绍
中存在的缺陷，适用于超低温(液氦温区
‑
269℃)条件下的高真空多层绝热材料表观热导率测量以及氦液化循环回收系统用于装置的冷量回收，从而提高经济性，具体有以下优点：
[0019]1.利用液氮冷屏对其进行保冷，减少了来自外部热源的传热，降低了试验过程中液氦的消耗量；
[0020]2.使用液氦以维持较为稳定的冷端温度，通过测量液氦的蒸发量获得系统的漏热量，测试结果更为准确；
[0021]3.圆筒型的量热器能够有效减少不必要的轴向传热，从而提高测试精度；
[0022]4.氦液化循环回收系统在装置中的应用可以将氦气中冷量尽量回收，减少测试成本的系统设备。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的优选实施例的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术中氦液化循环回收系统的结构框图；
[0025]图3是专利技术中里量热器的结构示意图。
具体实施方式
[0026]现在结合附图和优选实施例对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的
示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0027]如图1～图3所示的一种液氢设备材料绝热性能节能测试平台，包括量热器1，以及与所述量热器1连接的液氮杜瓦2、计算机3、检漏系统4、真空机组5、复温器6和氦液化循环回收系统7；
[0028]量热器1为圆筒形结构，包括真空外壳11、设置于真空外壳11内的液氮冷屏12、液氮入口121、液氮出口122和包裹绝热材料的内胆13，内胆13包括测量段131，测量段131上设置有测量段入口管132和测量段出口管133，测量段131的上下两端还分别设置有上保护段134和下保护段135，上保护段134内还设置有上保护段进液管136和上保护段出气管，上保护段134与所述下保护段135之间通过设置连通管137连通；
[0029]氦液化循环回收系统7按连接顺序包括回收气囊、氦压缩机、高压污氦集装格、氦纯化器和氦液化器，氦液化器的输出端连接至所述量热器1，量热器1的排气端与所述回收气囊连接，氦纯化器连接液氮杜瓦。
[0030]其中，真空外壳11的上端还设置有外腔体法兰111和航插接口112，方便连接。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液氢设备材料绝热性能节能测试平台，其特征在于：包括量热器(1)，以及与所述量热器(1)连接的液氮杜瓦(2)、计算机(3)、检漏系统(4)、真空机组(5)、复温器(6)和氦液化循环回收系统(7)；所述的量热器(1)为圆筒形结构，包括真空外壳(11)、设置于真空外壳(11)内的液氮冷屏(12)、液氮入口(121)、液氮出口(122)和包裹绝热材料的内胆(13)，所述的内胆(13)包括测量段(131)，所述的测量段(131)上设置有测量段入口管(132)和测量段出口管(133)，所述的测量段(131)的上下两端还分别设置有上保护段(134)和下保护段(135)，所述的上保护段(134)内还设置有上保护段进液管(136)和上保护段出气管，所述的上保护段(134)与所述下保护段(135)之间通过设置连通管(137)连通；所述的氦液化循环回收系统(7)按连接顺序包括回收气囊、氦压缩机、高压污氦集装格、氦纯化器和氦液化器，所述的氦液化器的输出端连接至所述量热器，所述的量热器(1)的排气端与所述回收气囊连接，所述的氦纯化器连接液氮杜瓦。2.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：余萌，李德锋，沈俊，苏文娟，李阳，
申请(专利权)人：江苏省特种设备安全监督检验研究院，
类型：发明
国别省市：