CN109946054A - 一种低温过冷循环***及低温循环泵测试*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温过冷循环***及低温循环泵测试***，其特征在于，包括一真空室和真空室外的冷却通道，真空室内设有低温循环泵、过冷换热器、回流路、旁通循环路、定压罐和饱和液体池，冷却通道设置在冷却目标路上；其中，过冷换热器位于饱和液体池内，低温循环泵的出口依次通过过冷换热器、冷却目标路、回流路与低温循环泵的入口连接；低温循环泵的入口与过冷换热器的出口之间连接旁通循环路，定压罐底部端口与低温循环泵的入口相连，定压罐外侧设置一加热器，定压罐内设置一热平衡换热器，该饱和液体池的排气口与该热平衡换热器的入口连接，该热平衡换热器的排气口、定压罐的排气口和冷却目标路的排气口用于与真空室外的回收***入口连接。
Description
技术领域
本发明属于低温工程领域，具体涉及到一种低温过冷循环***及低温循环泵测试***。
背景技术
大型低温工程中，过冷流体充当载冷剂对目标进行冷却，因涉及到低温流体120K以下，流动稳定性尤为重要，低温循环泵是重要的增压元件，入口处压力最低，过冷流体极易变成饱和态并迅速气化，不仅产生气蚀现象，损坏低温循环泵，也会对整个循环的压力产生不稳定因素。
过冷循环本身的压力稳定依靠定压罐，其本身的压力稳定水平决定整个过冷循环压力稳定情况。现有技术多靠饱和液浸润方式维持定压罐热平衡，是自然对流方式，热平衡不易控制，压力稳定性不好。另外，整个过冷低温循环置于杜瓦式筒体中，顶法兰较难彻底绝热，容易结露甚至结霜。
低温循环泵测试***中，现有技术中仅靠流量计测量流量，缺少校核手段。
发明内容
鉴于此，本发明提出了独特设计的低温过冷循环***及低温循环泵测试***，用于解决以上背景技术介绍的问题。
低温过冷循环***，包括低温循环泵001、过冷换热器002、冷却目标路003、冷却通道004、回流路005、旁通循环路006、定压罐007、饱和液体池008、真空室015，定压罐007设置位置独特的加热器014，定压罐007设置独特的热平衡换热器011，低温循环泵001出口连接过冷换热器002，过冷换热器002出口连接到冷却目标路003和旁通循环路006，回流路005和旁通循环路006汇到低温循环泵001的入口，定压罐007底部与低温循环泵001入口前端通过三通相连，用于设定整个循环压力。饱和液体池008排气口与热平衡换热器011入口连接，热平衡换热器011排气口、定压罐007的排气口和冷却目标路003的排气口汇流到回收***200。其中定压罐007基于热平衡概念设计，引入全新的热平衡换热器011，用于压力稳定。采用饱和液体池008替换传统的杜瓦结构。真空室015结构替换传统辐射屏，用于冷质量绝热。
本发明一较佳的实施方式中，定压罐007的增压加热器014置于定压罐007外部侧面的引出管中，见图3示意图。引出管下端与定压罐007底部相连，上端与定压罐007最顶部相连，加热器014位置不超过定压罐007总高的1/3，即距离定压罐的底部不超过定压罐007总高的1/3，引出管的设置可以提高增压效率，见图3示意图。
本发明一较佳的实施方式中，定压罐007内部设置热平衡换热器011，见图3示意图，热平衡换热器011入口连接饱和液体池008排气口，热平衡换热器011顶端位于定压罐007的1/2高度以下。
本发明一较佳的实施方式中，定压罐007的排气口设置自动卸压阀门009；冷却目标路排气口设置阀门010。
本发明一较佳的实施方式中，饱和液体池008与过冷换热器002整合成为一个整体，饱和液体池008收集挥发的饱和气，集中到排气口。
本发明一较佳的实施方式中，过冷换热器002、低温循环泵001和旁通循环路006的最高点低于定压罐007最低点。
本发明一较佳的实施方式中，饱和液体池008设置自动补液阀门012，定压罐007设置自动补液阀门013，循环***运行过程中，阀门012、013均连接介质供给***100，到用于工作介质的补充和维持。
本发明一较佳的实施方式中，所有部件安装或吊装于顶法兰017，并置于真空室015中。
本发明提供的另外的低温循环泵测试***，包括所述的低温过冷循环***，需要测试的低温循环泵001，以及相应的低温饱和工质，需要测试的低温循环泵001固定在顶法兰上，低温循环泵001过流件位于真空室015内，需要测试的低温循环泵001出口连接过冷换热器002入口，需测试低温循环泵001入口接冷却目标路003回流口，冷却目标路003主路安装流量计。
本发明一较佳的实施方式中，冷却目标路003设置模拟负载016，冷却通道004的入口和出口设置温度传感器。模拟负载016通过外部缠绕方式均匀覆盖冷却通道004，模拟负载016用于测试整个循环***的热学指标，冷却通道为模拟负载016与循环***之间的换热部件，进行热交换。
相较于现有技术，本发明提供的低温过冷循环***和低温循环泵测试***具有如下优点：
第一，设置主动换热型定压罐007，通过余冷再用，便于定压罐007压力控制；
第二，整个***置于真空室015中，绝热保冷效果极佳，外表面避免结露结霜；
第三，设置热学测控原件模拟负载016，可以对流量进行精确校核；
第四，设置冷却目标路003的旁通路006，用旁通路的过冷液与目标路的饱和气混合回流，提高液体比例，利于稳步建立循环。
附图说明
图1为低温过冷循环***的示意图。
图2为低温循环泵测试***的示意图。
图3为定压罐结构的示意图。
其中，000-低温过冷循环***、001-低温循环泵、002-过冷换热器、003-冷却目标路、004-冷却通道、005-回流路、006-旁通循环路、007-定压罐、008-饱和液体池、009-自动卸压阀门、010-阀门、011-换热器、012-自动补液阀门、013-自动补液阀门、014-加热器、015-真空室、016-模拟负载、017-顶法兰、100-介质供给***、200-回收***。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
参考图1，本发明第一实施例提供一种稳定的低温过冷循环***000，包括低温循环泵001、过冷换热器002、冷却目标路003、冷却通道004、旁通循环路006、定压罐007、饱和液体池008、真空室015，定压罐007设置独特的加热器014，定压罐007设置独特的热平衡换热器011，低温循环泵001出口连接过冷换热器002，过冷换热器002出口连接到冷却目标路003和旁通循环路006，两路出口汇到低温循环泵001入口，定压罐007底部与低温循环泵001入口附近相连。饱和液体池008排气口与热平衡换热器011入口连接，热平衡换热器011排气口、定压罐排气口和冷却目标路排气口汇流到回收***200。
本实施例中，定压罐007增压加热器014置于定压罐007侧面的引出管中，引出管下端与定压罐007底部相连，上端与定压罐007最顶部相连，加热器014位置不超高定压罐总高的1/3。定压罐007内部设置热平衡换热器011，换热器011入口连接饱和液体池008排气口，换热器011顶端位于定压罐0071/2高度以下。定压罐007设置自动卸压阀门009。过冷换热器002、低温循环泵001和旁通循环路006的最高点低于定压罐007最低点。
本实施例中，饱和液体池008与过冷换热器002整合成为一个整体，饱和液体池008收集挥发的饱和气，集中到排气口。所有部件安装或吊装于顶法兰017，外部包扎多层绝热材料，并置于真空室015中。
本实施例中，低温过冷循环***使用过程中，首先要进行吹扫或者置换，将饱和液体池008、定压罐007、低温循环泵001和过冷换热器002等置换成纯净的工作介质，随后对定压罐007和饱和液体池008进行注液，达到合适的液位，并对冷却目标进行充分降温，待冷却回流温度接近饱和液体的饱和温度时，停止降温。定压罐007自增压到合适压力，内部低温饱和液体进入过冷状态，随后启动低温循环泵001，建立旁通006循环，待循环稳定后，逐步开启设备循环，并逐步关闭旁通路006，稳定过渡到主路003循环，过冷循环建立。循环过程中，冷却对象的热负荷、低温循环泵001的热负荷、传输管线等的热负荷由饱和液体池内的过冷换热器002散到饱和液体中，由汽化潜热带走。
本实施例中，过冷换热器002的设计要参考冷却对象的热负荷和低温过冷循环***自身的热负荷。
本发明的第二实施例提供一种低温循环泵测试***，包括第一实施例中介绍的低温过冷循环***，需要测试的低温循环泵001，模拟负载016，以及相应的低温液体储罐015，需要测试的低温循环泵001固定在顶法兰017上，低温循环泵001过流件位于真空室015内，需要测试的低温循环泵001出口连接过冷换热器002入口，需测试低温循环泵001入口接冷却目标路003回流口，冷却目标路003主路安装流量计。
第二实施例中，通过模拟负载016和相应的温度参数计算流量，可以与流量计相互校准，提高流量参数测量的准确性，压头参数可以通过布置在循环沿程上的压力传感器测量。
相较于现有技术，本发明提供的低温过冷循环***和低温循环泵测试***具有如下优点：第一，设置主动换热型定压罐007，通过余冷再用，便于定压罐007压力控制；第二，整个***置于真空室015中，绝热保冷效果极佳，外表面避免结露结霜；第三，设置热学测控元件，可以对流量进行精确校核；第四，设置冷却目标路003的旁通路006，利于稳步建立循环。
以上所述，仅用于说明本发明的技术方案，并非对发明的做出限制，虽然上述实施例做出了详细的说明，但本领域的技术人员可以在不脱离本技术方案的范围内，对其进行替换、修饰和简单更改，而这些替换、修饰和简单更改并不能使相应技术方案的本质脱离本使用新型实施例的范围。
Claims (10)
1.一种低温过冷循环***，其特征在于，包括一真空室(015)、冷却目标路(003)和真空室(015)外的冷却通道(004)，真空室(015)内设置有低温循环泵(001)、过冷换热器(002)、回流路(005)、旁通循环路(006)、定压罐(007)和饱和液体池(008)，冷却通道(004)设置在冷却目标路(003)上，冷却目标路(003)一端与过冷换热器(002)连接、另一端与回流路(005)连接；其中，过冷换热器(002)位于饱和液体池(008)内，低温循环泵(001)的出口依次通过过冷换热器(002)、冷却目标路(003)、回流路(005)与低温循环泵(001)的入口连接；低温循环泵(001)的入口与过冷换热器(002)的出口之间连接旁通循环路(006)，定压罐(007)底部端口与低温循环泵(001)的入口相连，定压罐(007)外侧设置一加热器(014)，定压罐(007)内设置一热平衡换热器(011)，该饱和液体池(008)的排气口与该热平衡换热器(011)的入口连接，该热平衡换热器(011)的排气口、定压罐(007)的排气口和冷却目标路(003)的排气口用于与真空室外的回收***(200)入口连接。
2.如权利要求1所述的低温过冷循环***，其特征在于，该定压罐(007)的外部侧面设置一引出管；该引出管的下端与定压罐(007)底部相连，上端与定压罐(007)最顶部相连；该加热器(014)位于该引出管内。
3.如权利要求2所述的低温过冷循环***，其特征在于，该加热器(014)与该定压罐(007)的底部的距离不超过该定压罐(007)总高的1/3。
4.如权利要求1或2或3所述的低温过冷循环***，其特征在于，热平衡换热器(011)的顶端位于定压罐(007)的1/2高度以下。
5.如权利要求1所述的低温过冷循环***，其特征在于，定压罐(007)的排气口设置自动卸压阀门(009)；冷却目标路(003)的排气口设置阀门(010)。
6.如权利要求1所述的低温过冷循环***，其特征在于，饱和液体池(008)与过冷换热器(002)整合为一个整体。
7.如权利要求6所述的低温过冷循环***，其特征在于，过冷换热器(002)的最高点、低温循环泵(001)的最高点和旁通循环路(006)的最高点均低于定压罐(007)的最低点。
8.如权利要求1所述的低温过冷循环***，其特征在于，饱和液体池(008)设置自动补液阀门(012)，用于与真空室(015)外的介质供给***(100)连接；定压罐(007)设置自动补液阀门(013)，用于与真空室(015)外的介质供给***(100)连接。
9.如权利要求1所述的低温过冷循环***，其特征在于，冷却目标路(003)设置模拟负载(016)，冷却通道(004)的入口和出口设置温度传感器；模拟负载(016)通过外部缠绕方式均匀覆盖冷却通道(004)。
10.一种低温循环泵测试***，其特征在于，包括一真空室(015)、冷却目标路(003)和真空室(015)外的冷却通道(004)，真空室(015)内设置有待测试的低温循环泵(001)、过冷换热器(002)、回流路(005)、旁通循环路(006)、定压罐(007)和饱和液体池(008)，冷却通道(004)设置在冷却目标路(003)上，冷却目标路(003)一端与过冷换热器(002)连接、另一端与回流路(005)连接；其中，过冷换热器(002)位于饱和液体池(008)内，待测试的低温循环泵(001)的出口依次通过过冷换热器(002)、冷却目标路(003)、回流路(005)与待测试的低温循环泵(001)的入口连接；待测试的低温循环泵(001)的入口与过冷换热器(002)的出口之间连接旁通循环路(006)，定压罐(007)底部端口与待测试的低温循环泵(001)的入口相连，定压罐(007)外侧设置一加热器(014)，定压罐(007)内设置一热平衡换热器(011)，该饱和液体池(008)的排气口与该热平衡换热器(011)的入口连接，该热平衡换热器(011)的排气口、定压罐(007)的排气口和冷却目标路(003)的排气口与真空室外的回收***(200)入口连接；饱和液体池(008)、定压罐(007)分别与真空室(015)外的介质供给***(100)连接；冷却目标路(003)的主路安装流量计。
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Non-Patent Citations (1)
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