一种温差控制气体压力和传输的系统技术方案

本发明专利技术属于气体传输技术领域，具体提供了一种温差控制气体压力和传输的系统，包括：热泵装置，其包括热泵本体；温控装置，用于给热泵本体的冷端降温，并给热泵本体的热端升温，当气体流过水平方向的多组并联微通道时，通过热流逸效应实现气体沿多组并联微通道由冷端流向热端，当气体流过水平方向的较大通道时，气体满足宏观流动，气体沿较大通道由热端流向冷端；稳压输气装置，用于调节热泵气体出口管流出的气体压力及流量。通过热泵装置、温差控制装置、稳压输气装置配合各阀门联动作用实现无增压和有增压气体的精确传输。每个模块可拆分，可根据工程实际需要对热泵装置进行改造和替换，与已有模块组装，从而提高工程应用量程范围。范围。范围。

【技术实现步骤摘要】
一种温差控制气体压力和传输的系统


[0001]本专利技术涉及气体传输
，更具体地，涉及一种温差控制气体压力和传输的系统。

技术介绍

[0002]随着微加工技术的快速发展，基于微加工技术的气体传输系统在能源、化工、生物医疗及航空航天等多领域得到广泛应用。气体传输系统可为各种应用提供精确可控的气体输运，例如传感器、气体分离、气相色谱仪、真空系统。此外，气体输运系统还可用作驱动气体流动的控制引擎，如燃烧器、燃料电池。
[0003]通常在微加工技术的气体输运系统中气体输运单元内的流动属于微尺度流动和微传热，气体流动往往伴随着热流逸效应。热流逸效应定义为稀薄气体沿微通道壁面切向温度梯度方向流动。基于热流逸效应的气体输运系统具有无运动部件、使用寿命长、可靠性高等优点，通过控制气体输运系统的温差可以为各种应用提供精确的气体输运。可见，基于微加工技术的气体传输系统具有令人振奋的应用前景。如何设计热泵以精确控制气体传输系统是目前亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种温差控制气体压力和传输的系统，包括：
[0005]热泵装置，其包括热泵本体、热泵气体进口管及热泵气体出口管，气体从热泵气体进口管进入到热泵本体，然后从热泵气体出口管排出；
[0006]温控装置，用于给热泵本体的冷端降温，并给热泵本体的热端升温，当气体流过水平方向的多组并联微通道时，通过热流逸效应实现气体沿多组并联微通道由冷端流向热端，当气体流过水平方向的较大通道时，气体满足宏观流动，气体沿较大通道由热端流向冷端；
[0007]稳压输气装置，用于调节热泵气体出口管流出的气体压力及流量。
[0008]优选地，所述热泵本体装置由多组微通道和较大通道串联而成回形通道，气体从热泵气体进口管依次流经微通道、较大通道后再经过微通道流入到回形通道中心处，然后依次流经微通道、较大通道后再经过微通道流出，经过热泵气体出口管排出。
[0009]优选地，所述微通道由多个并列的小通道组成，小通道的直径小于较大通道直径。
[0010]优选地，所述温控装置包括可调直流电源A、半导体制冷机、可调直流电源B、加热膜片；
[0011]可调直流电源A用于给半导体制冷机提供所需电源，通过控制可调直流电源A的电流或电压来控制半导体制冷机的冷面温度，半导体制冷机位于热泵本体左侧(靠近进口管一侧)，用于维持热泵本体左侧的低温，以确保热泵本体左端气体为低温气体。
[0012]可调直流电源B用于给加热膜片提所需电源，通过控制可调直流电源B的电流或电压来控制加热膜片热面温度，加热膜片位于热泵本体右侧(靠近出口管一侧)，用于维持热
泵本体右侧的高温，以确保热泵本体右侧气体为高温气体。
[0013]优选地，所述温控装置还包括低温温度传感器和高温温度传感器，低温温度传感器用于半导体制冷机冷端温度的实时监测，以反馈调节半导体制冷机的温度，高温温度传感器用于加热膜片温度的实时监测，以反馈调节加热膜片的温度。
[0014]优选地，所述稳压输气装置包括稳压罐，稳压罐进气逆止调节阀，稳压罐出气逆止调节阀，稳压罐压力传感器；
[0015]在有增压气体的输运中，从热泵气体出口管排出的气体从稳压罐进气逆止调节阀进入稳压罐，随后从稳压罐出气逆止调节阀流出。
[0016]优选地，所述稳压输气装置还包括稳压罐压力传感器用于实时监测稳压罐压力，在气体压力达到工程用气需求时，对稳压罐进气逆止调节阀，稳压罐出气逆止调节阀进行实时联动调节，保证有增压气体的精确输运。
[0017]优选地，所述稳压罐进气逆止调节阀与稳压罐出气逆止调节阀之间还设有出气流量调节阀，所述出气流量调节阀用于无增压气体的精确输运，当需要无增压气体输运时为开启状态，当需要有增压气体的精确输运时处于关闭状态。
[0018]优选地，所述稳压罐出气逆止调节阀的排出管道上设有出气压力传感器，热泵气体进口管的前端设有进气压力传感器，在无增压气体输运情况下，保证进气压力传感器和出气压力传感器数值相等即可。
[0019]优选地，所述热泵装置的外侧设有隔热层。
[0020]有益效果：本专利技术提供的一种温差控制气体压力和传输的系统，包括：热泵装置，其包括热泵本体、热泵气体进口管及热泵气体出口管，气体从热泵气体进口管进入到热泵本体，然后从热泵气体出口管排出；温控装置，用于维持热泵本体的冷端温度和热端温度，当气体流过水平方向的多组并联微通道时，通过热流逸效应实现气体沿多组并联微通道由冷端流向热端，当气体流过水平方向的较大通道时，气体满足宏观流动，气体沿较大通道由热端流向冷端；稳压输气装置，用于调节热泵气体出口管流出的气体压力及流量。通过热泵装置、温差控制装置、稳压输气装置配合各阀门联动作用实现有无增压和有增压气体的精确传输。每个模块可拆分，可根据工程实际需要对热泵装置进行改造和替换，与已有模块组装，从而提高工程应用量程范围。
附图说明
[0021]图1是根据本专利技术温差控制气体压力和传输的系统的结构示意图。
[0022]图2是根据本专利技术的热泵装置的结构示意图。
[0023]主要附图标记说明：
[0024]1‑
进气压力传感器，2
‑
质量流量计，3
‑
进气流量调节阀，4
‑
可调直流电源A，5
‑
半导体制冷机，6
‑
低温温度传感器，7
‑
热泵装置，8
‑
可调直流电源B，9
‑
加热膜片，10
‑
高温温度传感器，11
‑
无增压出气流量调节阀，12
‑
稳压罐进气逆止调节阀，13
‑
稳压罐，14
‑
稳压罐压力传感器，15
‑
稳压罐出气逆止调节阀，16
‑
出气压力传感器，17
‑
绝热层，18
‑
热泵气体进口管，19
‑
热泵气体出口管。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0026]参考图1，工作气体由来流起源进入温差控制气体压力和传输的系统，进气压力传感器1用于实时监测进口气源压力。质量流量计2对整个工作过程的气体流量进行实时监测。进气流量调节阀3在整个温差控制气体压力和传输的系统承担气体流量的输入管控器件。
[0027]参考图1，温控装置包括可调直流电源A4，半导体制冷机5，低温温度传感器6，可调直流电源B8，加热膜片9，高温温度传感器10。可调直流电源A4用于给半导体制冷机5进行供电制冷，可根据气体流量和增压需要对可调直流电源A4进行调控，调整半导体制冷机冷端温度。其中，半导体制冷机5位于热泵气体进口管18一侧，用于维持热泵本体左侧热泵本体左侧的低温，以确保热泵本体左端即本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温差控制气体压力和传输的系统，其特征在于，包括：热泵装置，其包括热泵本体、热泵气体进口管及热泵气体出口管，气体从热泵气体进口管进入到热泵本体，然后从热泵气体出口管排出；温控装置，用于给热泵本体的冷端降温，并给热泵本体的热端升温，当气体流过水平方向的多组并联微通道时，通过热流逸效应实现气体沿多组并联微通道由冷端流向热端，当气体流过水平方向的较大通道时，气体满足宏观流动，气体沿较大通道由热端流向冷端；稳压输气装置，用于调节热泵气体出口管流出的气体压力及流量。2.根据权利要求1所述的温差控制气体压力和传输的系统，其特征在于，所述热泵本体装置由多组微通道和较大通道串联而成回形通道，气体从热泵气体进口管依次流经微通道、较大通道后再经过微通道流入到回形通道中心处，然后依次流经微通道、较大通道后再经过微通道流出，经过热泵气体出口管排出。3.根据权利要求2所述的温差控制气体压力和传输的系统，其特征在于，所述微通道由多个并列的小通道组成，小通道的直径小于较大通道直径。4.根据权利要求1所述的温差控制气体压力和传输的系统，其特征在于，所述温控装置包括可调直流电源A、半导体制冷机、可调直流电源B、加热膜片；可调直流电源A用于给半导体制冷机提供所需电源，通过控制可调直流电源A的电流或电压来控制半导体制冷机的冷面温度，半导体制冷机位于热泵本体的冷端靠近进口管一侧，用于维持热泵本体冷端的低温，以确保热泵本体冷端的气体为低温气体；可调直流电源B用于给加热膜片提所需电源，通过控制可调直流电源B的电流或电压来控制加热膜片热面温度，加热膜片位于热泵本体的热端靠...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建军，兰江，谢军龙，彭文珠，花争立，陆群杰，
申请(专利权)人：佛山市南海区华南氢安全促进中心，
类型：发明
国别省市：