本发明专利技术提出一种负压液氮过冷器装置及其降低液氮温度的方法，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，过冷器系统由液氮输送系统提供液氮，负压抽气系统为过冷器降压，排放系统排放汽化的氮气，该装置中采用电加热器将气氮温度加热至20～30℃，使装置不受季节限制，采用液位传感器自动调节气动调节阀的开度，保持液氮液面高度。所述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高度恒定，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。本发明专利技术能进一步降低热沉温度，实现热沉温度在70～77K间可调，设备简单、效果好且运行成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机真空科学
，本专利技术涉及一种用于将低温液氮进一步降温的过冷器装置，具体是。
技术介绍
热沉温度越低抽气效率越高。常压下的液氮温度为77K，液氮热沉采用液氮制冷至最低温度为77K，无法使液氮热沉温度进一步降低；液氦热沉在预冷过程中也先采用液氮制冷，将液氦热沉制冷最低为77K，后转换成液氦制冷，转换点温度越低，采用液氦制冷时消耗的液氦量越少，可有效节约液氦热沉的运行费用。用于热沉制冷的液氮外流程输送系统一般采用闭式循环，该闭式循环为带压系统，目的是将液氮循环利用。一般情况下流经热沉的液氮会有涨的温升，即热沉入口处的液氮温度77K，热沉出口处的液氮温度82K，过冷器在闭式液氮外流程中主要负责将热沉出口的高温液氮(82K)经过热交换后降温成为低温液氮(77K)，维持闭式液氮系统的循环。过冷器是利用容器里温度较低的液氮气化所产生的潜热来冷却系统内循环的带有一定压力的液氮，通过过冷器后的液氮温度和过冷器容器内部的液氮温度相同，经过过冷器的液氮会直接被送到热沉入口。传统的过冷器都是常压过冷器，所谓的常压过冷器是指过冷器容器内部的压力为常压(一个大气压)，而常压(一个大气压)下的液氮最低温度为77K，也就是说常压过冷器容器内部的液氮温度最低为77K，无法继续降低，因此常压过冷器不能为热沉系统提供更低温度的液氮，无法使热沉温度继续降低至77K以下，而热沉温度越低抽气效果越好，越能节约试验成本，若能够使得过冷器内部的液氮温度更低，则可为热沉系统提供更低的液氮。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了使得过冷器内部的液氮温度更低，提出，克服了常压液氮过冷器仅能为热沉提供最低温度77K的缺点，能进一步降低热沉温度，实现热沉温度在70 77K间可调。一种负压液氮过冷器装置，包括液氮输送系统、过冷器系统、负压抽气系统和排放系统。过冷器系统中包含过冷器、气动调节阀和液位传感器，过冷器又包含过冷器容器主体和换热器，液位传感器设置在过冷器容器主体顶部，液位传感器通过导线与气动调节阀连接。液氮输送系统通过气动调节阀为冷器容器主体输入液氮，通过液位传感器的测量值自动调节气动调节阀的开度，保持过冷器容器主体内的液氮液位的恒定，且液氮液位高于换热器。过冷器系统将流经热沉的液氮通入换热器，并将通过换热器的液氮输送入热沉入口 ； 负压抽气系统为过冷器降压，使得过冷器内部的蒸汽压为0. 03859 0. IMpa ；排放系统用于排放液氮气化产生的氮气。液氮输送系统主要包括测满阀、进液阀、出液阀、第一手阀、第二手阀、第三手阀、 电磁阀、汽化器、第一现场压力表、第一远程压力表、第一液位计、第一残液排放阀、第一安全阀、第二安全阀、过冷器容器进液阀、过滤器和液氮容器。测满阀的一端通过管路连接至液氮容器的顶部，用于测满，当液氮容器加满液氮时，液氮会从测满阀处流出。进液阀的一端通过管路连接至液氮容器的底部，用于向液氮容器加注液氮。出液阀的一端通过管路连接至液氮容器的底部，另一端安装有三通管路，三通管路的一端顺次连接过冷器容器进液阀和过滤器并连接至过冷器系统，三通管路的另一端连接至第一残液排放阀，第一残液排放阀安装在液氮输送系统管路最低位置处。在过冷器容器进液阀的一端设置有第一安全阀，另一端设置有第二安全阀。电磁阀的左端连接有第一手阀，右端连接有第二手阀，第一手阀与第三手阀的左端通过三通管路连接至液氮容器的底部，第二手阀与第三手阀的右端通过三通管路连接至汽化器的入口。汽化器的出口通过管路直接连接至液氮容器的顶部。 第一现场压力表和第一远程压力表连接在液氮容器的顶部，用于测量液氮容器的容器压力，通过压力的测量来控制电磁阀或第三手阀的开度大小。过滤器用于过滤液氮管路中的杂质，保证供液系统的清洁。第一液位计用于测量液氮容器的液氮液位高低，当液氮液位过低时，及时加注。所述的过冷器系统还包括换热器入口阀、过冷器进口温度计、第四手阀、第二现场压力表、第二远程压力表、第二液位计、第五手阀、第三现场压力表、第三远程压力表、液氮回收阀、放气阀、过冷器出口温度计、换热器出口阀和第二残液排放阀；换热器入口阀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连接至换热器的入口端，换热器的出口端通过管道连接有过冷器出口温度计并连接换热器出口阀的左端， 换热器出口阀的右端连接将液氮输入热沉的管路；气动调节阀左端通过管路与液氮输送系统连接，右端通过管路连接至过冷器容器主体的顶部；第二液位计设置在过冷器容器主体顶部，在液位传感器出现故障时，通过第二液位计的测量值远程手动调节气动调节阀的开度，保持过冷器容器主体内的液氮液位的恒定，且液氮液位应高于换热器；第二现场压力表和第二远程压力表通过第四手阀连接至换热器的入口，第三现场压力表和第三远程压力表通过第五手阀连接至过冷器容器主体的顶部；液氮回收阀的左端和第二残液排放阀的一端通过三通管路连接在过冷器容器主体的底部，放气阀的左端与液氮回收阀的右端通过三通管路连接至排放系统，放气阀的右端通过管路连接换热器出口阀的左端，放气阀的位置高于换热器出口阀。所述的负压抽气系统包括第六手阀、第七手阀、第三安全阀、第四安全阀、电加热器入口温度计、电加热器、电加热器出口温度计和真空泵，电加热器的输入端通过管路依次连接有电加热器入口温度计、第六手阀以及第三安全阀，并连接至过冷器容器主体的顶部与排放系统的入口管路，电加热器的输出端通过管路依次连接电加热器出口温度计和第四安全阀，并连接至真空泵的输入端，真空泵的输出端通过管路连接第七手阀连接至大气。所述电加热器用于将低温气氮加热升温至20 30°C，电加热器不受季节限制，使气氮温度达到需要的数值，避免真空泵因入口温度过低造成损坏。真空泵用于将过冷器容器主体内的液氮汽化后的氮气抽走，保持过冷器容器主体内的空间压力处于设定的负压状态，并要求真空泵的单位时间所抽的汽化的氮气量大于过冷器容器主体内单位时间的液氮汽化的量。排放系统包括第八手阀、气动截止阀和第五安全阀，气动截止阀安装在本专利技术的负压液氮过冷器装置的最高点处，第八手阀的左端与负压抽气系统的第六手阀通过三通管路连接至过冷器容器主体的顶部，第八手阀的右端通过管路连接着气动截止阀的下端，气动截止阀的上端连接大气，第八手阀的右端还通过管路连接至液氮容器的顶部，以及放气阀的左端与液氮回收阀的右端。所述装置中的所有管路均采用聚氨酯发泡。采用上述负压液氮过冷器装置降低液氮温度的方法，具体包括以下几个步骤(1)向液氮容器加注液氮向液氮容器加注液氮，同时观察测满阀和第一液位计， 直至液氮容器注满液氮；(2)为液氮容器调压打开电磁阀向第一汽化器输送液氮，将气化后的气氮输送至液氮容器，并通过液氮输送系统的现场压力表和远程压力表调节液氮容器的供液压力， 使之稳定在0. 4 0. 6MPa ；(3)向过冷器容器主体加注液氮打开出液阀、过冷器容器进液阀和气动调节阀向过冷器容器主体加注液氮，直至过冷器容器主体内的液氮液面高度高于换热器，加注时打开第八手阀和气动截止阀，便于液氮气化产生的氮气的排放；(4)保持过冷器容器主体内的液氮液位高度恒定通过第二液位计或液位传感器的测量值，调节气动调节阀的开度，使过冷器容器主体内的液氮液位高度保持在设定的范围内；(5)启动负压抽本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种负压液氮过冷器装置，其特征在于，该装置包括液氮输送系统（１００）、过冷器系统（２００）、负压抽气系统（３００）和排放系统（４００），所述的过冷器系统（２００）中包含过冷器（２１６）、气动调节阀（２０３）和液位传感器（２１９），过冷器（２１６）又包含过冷器容器主体（２１７）和换热器（２１８），液位传感器（２１９）设置在过冷器容器主体（２１７）顶部，液位传感器（２１９）通过导线与气动调节阀（２０３）连接；液氮输送系统（１００）通过气动调节阀（２０３）为过冷器容器主体（２１７）输入液氮，通过液位传感器（２１９）采集的液位信号自动调节气动调节阀（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（２１６）降压，使得过冷器（２１６）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）、电加热器入口温度计（３０３）、电加热器（３０４）、电加热器出口温度计（３０５）以及真空泵（３０７），电加热器（３０４）的输入端通过管路依次连接有电加热器入口温度计（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，电加热器（３０４）的输出端通过管路依次连接电加热器出口温度计（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；所述的电加热器（３０４）用于将低温气氮加热升温至２０～３０℃；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；所述装置中的所有管路均采用聚氨酯发泡。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国飙，凌桂龙，张建华，王文龙，李晓娟，黄本诚，张国舟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11
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