一种气源动力过冷液氮循环系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种气源动力过冷液氮循环系统，包括：热负荷、液氮杜瓦、制冷机、储液杜瓦、回液杜瓦、压缩氮气气源、配套管路及阀门；热负荷为超导磁体或其他需要提供过冷液氮的装置；液氮杜瓦架高设置，储存系统大部分液氮，与储液杜瓦配合，利用液位差提供液氮自液氮杜瓦至回液杜瓦的流动动力；制冷机为系统提供冷源；压缩氮气气源提供回液杜瓦至液氮杜瓦的液氮流动动力；本系统的优点在于：使用重力及压缩氮气提供的压力替代低温液氮泵或风机等输送设备，作为系统液氮循环的动力，规避了低温液氮泵或风机等输送设备的采购、维护成本以及液氮泵使用过程中的条件限制，降低了能耗和液氮损耗。

A gas source power subcooled liquid nitrogen circulation system

【技术实现步骤摘要】
一种气源动力过冷液氮循环系统
本技术涉及液氮循环低温系统，尤其涉及一种气源动力过冷液氮循环系统。
技术介绍
高温超导材料在液氮温区下，电阻消失，进入超导状态，利用此种特性制造的输电电缆，几乎可实现无损输电。冷却系统是实现超导的关键，常见的液氮循环系统多利用低温液氮泵或低温风机，为系统循环提供动力。但低温液氮泵及低温风机普遍存在着一下缺点：采购、维修保养成本高，安装调试复杂，对系统内杂质的容忍性不高等缺点，使用及设计条件常常受限：1、成熟可靠的低温液氮泵、低温风机采购成本较高，维修保养比较复杂，人力、财力投入较大。2、低温液氮泵、低温风机的安装调试较为复杂，绝热设计常常需要外加如冷箱等设备。3、低温液氮泵、低温风机对系统管道内杂质容忍度较低，且旋转轴处动密封较为复杂，可靠性较差，使用场景常常受限。因此，无需动设备输送流体的液氮循环系统，如使用压缩气源替代低温液氮泵，能够规避低温液氮泵或低温风机的采购维护成本与使用缺陷，节约运行能耗与液氮损耗，符合市场及科研的急迫需求。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有低温液氮泵及低温风机的不足，提供一种利用压缩气源，提供液氮循环动力的液氮循环系统。包括如下内容：一种气源动力过冷液氮循环系统，所述的气源动力过冷液氮循环系统包括：热负荷、液氮杜瓦、制冷机、储液杜瓦、回液杜瓦、压缩氮气气源以及配套管路及阀门；所述液氮杜瓦出口与所述热负荷相连接，进口连接所述制冷机；在所述热负荷与制冷机之间，依次连接有所述储液杜瓦、回液杜瓦两个杜瓦，由此形成一个完整的液氮循环回路；所述储液杜瓦、回液杜瓦顶部气相与所述液氮杜瓦顶部气相通过管路连接，所述回液杜瓦顶部气相连接有压缩氮气气源。优选地，所述的气源动力过冷液氮循环系统的液氮杜瓦架高放置，所述储液杜瓦、回液杜瓦放置于地面，所述热负荷设置于所述液氮杜瓦与所述储液杜瓦之间，利用高度差提供液氮自液氮杜瓦流经热负荷至储液杜瓦流动的动力。优选地，所述的气源动力过冷液氮循环系统的储液杜瓦、回液杜瓦置于同一水平面，其底部有管道连通。优选地，所述的气源动力过冷液氮循环系统的储液杜瓦、回液杜瓦顶部气体空间均与所述液氮杜瓦顶部气体空间连通。优选地，所述的气源动力过冷液氮循环系统的液氮杜瓦安装有压力传感器与自动排气阀门。优选地，所述的气源动力过冷液氮循环系统的配套管路及阀门均采用绝热设备。一种气压推动的液氮循环系统，包括：热负荷、液氮杜瓦、制冷机、储液杜瓦、回液杜瓦、压缩氮气气源、配套管路及阀门。其中，液氮杜瓦、热负荷、储液杜瓦、回液杜瓦、制冷机、液氮杜瓦由管道依次按顺序连接，形成完成的液氮循环回路。进一步的，液氮杜瓦、储液杜瓦与回液杜瓦气相相连通，回液杜瓦顶部气相连接有高压氮气气源。液氮杜瓦架高设置，是系统内液氮的主要储存设备，其进口连接制冷机出口，其出口连接热负荷，顶部气相与储液杜瓦及回液杜瓦连接。液氮杜瓦分别安装有温度、压力传感器，并设有排气阀。储液杜瓦及回液杜瓦设置于地面，储液杜瓦进出口分别与热负荷出口及回液杜瓦出口连接。储液杜瓦与回液杜瓦底部液相连通，顶部气相均与液氮杜瓦相通。制冷机，位于回液杜瓦与液氮杜瓦之间，冷却流经的液氮。采用本专利技术方案的明显优势是：使用了压缩氮气替代了传统的低温液氮泵或低温风机，规避了设备的采购、维修保养成本，避免了在使用过程中的诸多限制条件。使用压缩氮气，可根据需要灵活调节输入系统的气源压力，以适应灵活多变的使用需求。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一种气压推动的液氮循环系统的流程示意图。具体实施方式下面结合实施例对本技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释而本技术并不局限于以下实施例。实施例：如图1所示，一种气源动力过冷液氮循环系统，热负荷(1)、液氮杜瓦(2)、制冷机(3)、储液杜瓦(4)、回液杜瓦(5)、压缩氮气气源(6)、配套管路及阀门；液氮杜瓦(2)架高放置，所述储液杜瓦(4)、回液杜瓦(5)放置于地面，所述热负荷(1)设置于所述液氮杜瓦(2)与所述储液杜瓦(4)之间，利用液位差提供液氮流动的动力。正常运行时，阀门V101，V102，V103，V104开启，液氮在重力作用下从液氮杜瓦(2)依次流经热负荷(1)、储液杜瓦(4)后进入回液杜瓦(5)；回液杜瓦(5)顶部气相连接压缩氮气气源，其出口连接制冷机(3)，当储液杜瓦(4)与回液杜瓦(5)内液位到达某一设定值时，关闭底部阀门V104，开启阀门V207，通入压缩氮气。在压力作用下，回液杜瓦(5)内液氮途径制冷机(3)后重新进入液氮杜瓦(2)。液氮杜瓦(2)与储液杜瓦(4)、回液杜瓦(5)放顶部气相相互连通。当利用压缩气源将回液杜瓦(5)内液氮输送至液氮杜瓦(2)的一次操作完成后，关闭V207切断压缩气源，打开V205，V206，重新平衡三个杜瓦压力。液氮杜瓦(1)安装有压力传感器与排气阀门，可人为设定系统运行压力，超压自动泄放压力，保证系统安全运行。配套管路及阀门均采用真空绝热或其他绝热方式，减少系统漏热，提高系统运行效率。此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本技术专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本技术专利的保护范围内。本技术所属
的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本技术的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气源动力过冷液氮循环系统，其特征在于：所述的气源动力过冷液氮循环系统包括：热负荷(1)、液氮杜瓦(2)、制冷机(3)、储液杜瓦(4)、回液杜瓦(5)、压缩氮气气源(6)以及配套管路及阀门；/n所述液氮杜瓦(2)出口与所述热负荷(1)相连接，进口连接所述制冷机(3)；在所述热负荷(1)与制冷机(3)之间，依次连接有所述储液杜瓦(4)、回液杜瓦(5)两个杜瓦，由此形成一个完整的液氮循环回路；/n所述储液杜瓦(4)、回液杜瓦(5)顶部气相与所述液氮杜瓦(2)顶部气相通过管路连接，所述回液杜瓦(5)顶部气相连接有压缩氮气气源(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种气源动力过冷液氮循环系统，其特征在于：所述的气源动力过冷液氮循环系统包括：热负荷(1)、液氮杜瓦(2)、制冷机(3)、储液杜瓦(4)、回液杜瓦(5)、压缩氮气气源(6)以及配套管路及阀门；
所述液氮杜瓦(2)出口与所述热负荷(1)相连接，进口连接所述制冷机(3)；在所述热负荷(1)与制冷机(3)之间，依次连接有所述储液杜瓦(4)、回液杜瓦(5)两个杜瓦，由此形成一个完整的液氮循环回路；
所述储液杜瓦(4)、回液杜瓦(5)顶部气相与所述液氮杜瓦(2)顶部气相通过管路连接，所述回液杜瓦(5)顶部气相连接有压缩氮气气源(6)。


2.根据权利要求1所述的气源动力过冷液氮循环系统，其特征在于：所述液氮杜瓦(2)架高放置，所述储液杜瓦(4)、回液杜瓦(5)放置于地面，所述热负荷(...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞益波，孙方军，陆宇涛，
申请(专利权)人：浙江紫明科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33