一种大功率液氮温区变温压力实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大功率液氮温区变温压力实验系统，该系统与恒温装置连接，用于控制恒温装置内的压力和温度，具体包括增压装置、换热装置、制冷装置、工质储存罐、泵、汽化器和抽空机组；工质存储罐分别与汽化器和换热装置连接，汽化器、抽空机组与恒温装置连接，换热装置与制冷装置、增压装置连接，增压装置与泵连接，泵与换热管连接，换热管与恒温装置连接，换热管位于换热装置内，恒温装置的出液口与泵连接，通过增压装置内置的加热器实现整个系统内压力的精确控制，通过循环管路实现了液氮的循环使用和回收，解决了现有低温实验系统无法循环使用和回收液氮，导致大量能源浪费和氮气流失的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率液氮温区变温压力实验系统
本专利技术属于低温超导实验
，具体涉及一种大功率液氮温区变温压力实验系统。
技术介绍
大功率液氮温区变温变压力实验系统主要根据电工新材料和装置的测试实验条件要求，结合实验室重点开展的新型超导材料研发及其应用，针对不同超导电力装置对超导材料特性要求、新型超导材料特性研究、低温绝缘材料性能实验和测试等研发需要，提供研究所需的冷(热)源，综合研究在液氮(liquidnitrogen)温区样品的电磁特性、传热学参数、流体特性等多种性能，并兼顾在液氖(liquidneon)条件下对样品进行测试，通过外部辅助措施，使低温容器内部的低温介质处于不同的温度和压力，用以研究超导材料、超导磁体、绝缘材料等在不同温度和压力下的电磁热特性。现有的液氮低温实验系统通常采用常规保温结构，例如：金属罐体外包裹聚氨酯发泡层进行保温，使用此种保温方式保温性能较差；同时现有保温设备并不能支持低温液体的回收，也就是说通入保温设备的低温液体即使还具有大量冷量，也难以重新回收储存以备下次使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种冷量散失小、能支持多种低温变压实验且能够回收低温液体的大功率液氮温区变温压力实验系统。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种大功率液氮温区变温压力实验系统，该系统与恒温装置连接，用于控制恒温装置内的压力和温度，具体包括增压装置、换热装置、制冷装置、工质储存罐、泵、汽化器和抽空机组；工质存储罐分别与汽化器和换热装置连接，汽化器、抽空机组与恒温装置连接，换热装置与制冷装置、增压装置连接，增压装置与泵连接，泵与换热管连接，换热管位于换热装置内，且换热管与恒温装置的进液口连接，恒温装置的出液口与泵连接；工质存储罐内的液氮进入汽化器内汽化，汽化后氮气进入恒温装置内从恒温装置的出液口排出，关闭汽化器，抽空机组将恒温装置内的气体抽出，使恒温装置内真空且无杂质；工质储存罐内的液氮进入换热装置内被制冷装置制冷，制冷后的液氮再进入增压装置内增压，经增压后的液氮被泵泵送至换热管内进行热交换后进入恒温装置内，实现对恒温装置内的温度和压力控制；恒温装置的液氮从出液口到泵处，又被泵泵送至换热管内进行热交换后进入恒温装置内，使恒温装置内温度和压力相对恒定。进一步地，所述泵的出液口与工质储存罐连接，用于将恒温装置、增压装置和换热装置中的液氮泵送回工质储存罐内，实现液氮回收。进一步地，所述增压装置、换热装置和恒温装置上均安装有温度检测仪、压力检测仪和液位检测仪。更进一步地，所述泵的进液口和出液口上均安装有温度检测仪和压力检测仪。更进一步地，所述泵的出液口还与换热装置连接，使液氮达到一定的压力和温度后进入恒温装置。更进一步地，所述恒温装置的侧壁上设置有多个进液口以及多个与进液口对应的出液口。更进一步地，所述恒温装置底部设有能够进液和出液的换液口。更进一步地，所有恒温装置的进液口均连接同一根换热管，所有恒温装置的出液口均通过同一根管路与泵连接。与现有技术相比，通过制冷装置对换热装置进行冷却，使循环管路中经过换热装置进行换热的液氮能处于过冷沸腾状态，从而减少换热时间提高效率；通过汽化器和抽空机组的循环使用，将恒温装置内的所有杂质全部排出，保证了实验环境的纯净度；通过将泵的出液口与换热装置连接，使得液氮在符合实验的温度和压强条件后才会进入恒温装置，确保了恒温装置内环境的稳定和换热高效率；通过设置循环管路并增加回收用的管路，使得实验过程中能够循环使用液氮并在实验结束后回收大部分液氮，减少了大量的液氮损失。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图。图2为本专利技术图1的G区放大图。图3为本专利技术图1的H区放大图。图4为本专利技术图1的I区放大图。图5为本专利技术抽空置换模式流向示意图。图6为本专利技术预冷模式流向示意图。图7为本专利技术深度冷却模式流向示意图。图8为本专利技术液氮回收模式流向示意图。图中标记：1000-大直径恒温器、105-隔膜阀1E、2000-长轴宽温区恒温器、3000-非金属恒温器、400-开放式恒温器、500-增压装置、501-压力检测仪5A、502-温度检测仪5B、503-电磁阀5C、504-电磁阀5D、505-温度检测仪5E、506-液位检测仪5F、507-压力检测仪5G、510-加热器、511-温度检测仪5K、512-压力检测仪5L、550-泵、600-换热装置、601-电磁阀6A、602-电磁阀6B、605-温度检测仪6E、606-电磁阀6F、609-温度检测仪6I、610-液位检测仪6J、611-压力检测仪6K、515-电磁阀5O、516-电磁阀5P、615-止回阀6O、616-电磁阀6P、617-电磁阀6Q、618-电磁阀6R、650-制冷装置、700-工质储存罐、701-隔膜阀7A、702-弹簧安全阀7B、703-隔膜阀7C、704-隔膜阀7D、705-弹簧安全阀7E、706-隔膜阀7F、800-汽化器、801-隔膜阀8A、802-弹簧安全阀8B、803-球阀8C、804-隔膜阀8D、900-抽空机组。具体实施方式本专利技术提供了一种大功率液氮温区变温压力实验系统，以下结合实施例和附图1-8，对本专利技术进行进一步的详细说明。一种大功率液氮温区变温压力实验系统，该系统与恒温装置连接，用于控制恒温装置内的压力和温度，包括工质储存罐(700)、与工质储存罐(700)通过进液管路连接的换热装置(600)、为换热装置(600)提供冷量的制冷装置(650)、与换热装置(600)通过增压进液管和增压回液管连接的增压装置(500)，所述恒温装置具有多个进液口和出液口，所述进液管路上沿工质储存罐(700)到换热装置(600)的顺序依次设置有隔膜阀7A(701)、弹簧安全阀7B(702)、隔膜阀7C(703)、弹簧安全阀7E(705)、隔膜阀7F(706)、排液安全机构A和电磁阀6Q(617)，所述增压进液管上设有电磁阀5P(516)，所述增压回液管上设有电磁阀5O(515)，所述排液安全机构包括一个与主体管路连接的弹簧安全阀和一个安装在两者之间的隔膜阀，所述弹簧安全阀用于防止管内压力过高，起到自动降压的作用，所述隔膜阀用于在实验结束后排出管内残余液体；所述增压装置(500)连接有循环管路，所述循环管路包括依次连接形成闭环的增压管、换热管、和回液管，所述增压管与换热管的连接处设有泵(550)，所述泵(550)的泵送方向朝向换热管，泵(550)可以使用低温液体泵、离心泵、轴流泵等、所述换热管部分置于换热装置(600)内以实现热交换，所述换热管远离泵(550)的一端与恒温装置的进液管连接，所述恒温装置的进液管上设有用于控制进液的阀门且恒温装置的出液管上除了设有阀门，还设有排液安全机构，所述换热管上沿泵(550)到恒温装置的顺序依次设置有温度检测仪5K(511)、压力检测仪5L(512)、排液安全机构B、电磁阀6A(601)和排液安全机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率液氮温区变温压力实验系统，该系统与恒温装置连接，用于控制恒温装置内的压力和温度，其特征在于：包括增压装置(500)、换热装置(600)、制冷装置(650)、工质储存罐(700)、泵(550)、汽化器(800)和抽空机组(900)；工质存储罐(700)分别与汽化器(800)和换热装置(600)连接，汽化器(800)、抽空机组(900)与恒温装置连接，换热装置(600)与制冷装置(650)、增压装置(500)连接，增压装置(500)与泵(550)连接，泵(550)与换热管连接，换热管位于换热装置(600)内，且换热管与恒温装置的进液口连接，恒温装置的出液口与泵(550)连接；/n工质存储罐(700)内的液氮进入汽化器(800)内汽化，汽化后氮气进入恒温装置内从恒温装置的出液口排出，关闭汽化器(800)，抽空机组(900)将恒温装置内的气体抽出，使恒温装置内真空且无杂质；/n工质储存罐(700)内的液氮进入换热装置(600)内被制冷装置(650)制冷，制冷后的液氮再进入增压装置(500)内增压，经增压后的液氮被泵(550)泵送至换热管内进行热交换后进入恒温装置内，实现对恒温装置内的温度和压力控制；/n恒温装置的液氮从出液口到泵(550)处，又被泵(550)泵送至换热管内进行热交换后进入恒温装置内，使恒温装置内温度和压力相对恒定。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大功率液氮温区变温压力实验系统，该系统与恒温装置连接，用于控制恒温装置内的压力和温度，其特征在于：包括增压装置(500)、换热装置(600)、制冷装置(650)、工质储存罐(700)、泵(550)、汽化器(800)和抽空机组(900)；工质存储罐(700)分别与汽化器(800)和换热装置(600)连接，汽化器(800)、抽空机组(900)与恒温装置连接，换热装置(600)与制冷装置(650)、增压装置(500)连接，增压装置(500)与泵(550)连接，泵(550)与换热管连接，换热管位于换热装置(600)内，且换热管与恒温装置的进液口连接，恒温装置的出液口与泵(550)连接；
工质存储罐(700)内的液氮进入汽化器(800)内汽化，汽化后氮气进入恒温装置内从恒温装置的出液口排出，关闭汽化器(800)，抽空机组(900)将恒温装置内的气体抽出，使恒温装置内真空且无杂质；
工质储存罐(700)内的液氮进入换热装置(600)内被制冷装置(650)制冷，制冷后的液氮再进入增压装置(500)内增压，经增压后的液氮被泵(550)泵送至换热管内进行热交换后进入恒温装置内，实现对恒温装置内的温度和压力控制；
恒温装置的液氮从出液口到泵(550)处，又被泵(550)泵送至换热管内进行热交换后进入恒温装置内，使恒温装置内温度和压力相对恒定。


2.根据权利要求1所述的大功率液氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐学锋，兰泽贵，唐杰，张隆权，敖波，
申请(专利权)人：成都新连通低温设备有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51