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，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。本发明专利技术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。
【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，具体是一种。
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，提出一种，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、负压抽气系统以及排放系统。过冷器系统中包含有气动调节阀、第二液位计和过冷器，过冷器又包含过冷器容器主体和换热器；液氮输送系统通过气动调节阀将液氮输入冷器容器主体，通过设置在过冷器容器主体顶部的第二液位计的测量值大小来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，使得冷器容器主体内部的蒸汽压为0. 03859 0. IMpa ；排放系统用于排放液氮气化产生的氮气。 所述装置的所有管路都采用聚氨酯发泡。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。过冷器系统主要包括换热器入口阀、过冷器进口温度计、气动调节阀、第四手阀、 第五手阀、第二现场压力表、第三现场压力表、第二远程压力表、第三远程压力表、第二液位计、液氮回收阀、放气阀、过冷器出口温度计、换热器出口阀、第二残液排放阀和过冷器。过冷器包括过冷器容器主体和换热器，换热器安装在过冷器容器主体内部，过冷器容器主体内加注液氮，换热器通入来至于流经热沉的液氮，流经热沉的液氮经过换热器后，流经热沉的液氮温度降低，过冷器容器主体的液氮温度升高，流经热沉的液氮温度与过冷器容器主体的液氮温度经换热变为相同。换热器入口阀的左端连接通入流经热沉的液氮的管路，右端连接过冷器进口温度计连接至换热器的入口，换热器的出口通过管路连接过冷器出口温度计连接至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，从换热器出口阀流出的低温液氮通过液氮泵直接送入热沉入口，实现闭式循环。气动调节阀一端通过管路连接至过冷器容器主体的顶部，另一端通过管路与过滤器连接，第二液位计设置在过冷器容器主体的顶部，通过第二液位计的测量值大小来远程手动调节气动调节阀的开度，实现过冷器容器主体内液氮液位的恒定，且保持液氮液位高于换热器。在换热器的入口通过第四手阀连接有第二现场压力表和第二远程压力表，用来测量换热器的入口压力， 第四手阀用于控制第二现场压力表和第二远程压力表的开关。在过冷器容器主体的顶部通过第五手阀安装有第三现场压力表和第三远程压力表，用于测量过冷器容器主体的内部压力，第五手阀用于控制第三现场压力表和第三远程压力表的开关。液氮回收阀的一端与第二残液排放阀的一端通过管路连接在过冷器容器主体的底部。液氮回收阀的另一端与放气阀的一端通过三通管路连接至排放系统。放气阀的另一端通过管路连接至换热器出口阀的左端，放气阀位置高于换热器出口阀，用于及时排出换热器管路中残留的少量气氮。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、汽化器入口温度计、第二汽化器、汽化器出口温度计和真空泵，第二汽化器的输入端通过管路依次连接有汽化器入口温度计、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，第二汽化器的输出端通过管路依次连接汽化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。所述第二汽化器为空温式汽化器，用于将低温气氮升温至常温气氮。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，并使得真空泵的单位时间抽取的汽化的氮气量大于液氮单位时间汽化的量。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。负压抽气系统中的第六手阀所在的管路与排放系统中第八手阀所在的管路的管径相同，并且第六手阀所在管路与第八手阀所在管路的连通处尽量靠近过冷器容器主体的顶部，且连通处距离过冷器容器主体的顶部300mm为宜。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本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：
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