CN101842629A - 用于在低温构件上提供无冷凝液和无霜表面的设备和方法 - Google Patents

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Z·朱雷克基
R·E·小诺尔
J·L·格伦
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Air Products and Chemicals Inc
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    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels

Abstract

一种防止在低温传送系统(10)中的管路上和暴露于环境空气的低温冷却表面(14a)上结霜或结冰的设备。管路被密封在包含微孔隔膜(14)的外壳内。净化气流以有效压力被输送到外壳中，导致净化气体通过微孔隔膜(14)扩散并防止在设备的外表面(14a)上或低温排放喷嘴(420)周围结霜或结冰。

Description

用于在低温构件上提供无冷凝液和无霜表面的设备和方法
【交叉引用】
本申请主张2007年8月28日提交的第60/968,479号临时申请的权益，通过引用视同于全面阐述将其全文结合于本文中。
【技术领域】
在一方面，本发明涉及用于传送或喷射低温冷却剂的系统，具体涉及通过利用由环境或室温惰性气体包围所选管路的充气微孔的包套在此类系统中提供无霜或无冰表面。在另一方面，本发明涉及用于向低温冷却传感器提供净化气体以冷却和/或防止其上结霜的系统。
【背景技术】
被冷却至低温并暴露于环境空气的表面由于环境空气中的湿气在被冷却的表面上冷凝并冻结而快速聚集霜和冰。表面霜和/或冰可在低温冷却剂系统中引起操作问题和安全隐患。
已经进行了减少或消除结霜和结冰(buildup of frost and ice)的尝试，包括使用隔离护套、泡沫和电加热表面衬垫。此类装置增加了低温传送系统的成本、尺寸和重量，降低了热效率，并且使得难于改造现有设备。另外，现有技术的除霜装置在防止在低温喷射装置的排放喷嘴周围结霜/结冰(frost/ice formation)方面并不成功。
【发明内容】
在一方面，本发明包括一种设备，该设备包含适合携带低温流体的低温固定装置(cryogenic fixture)和封包低温固定装置的至少一部分的外壳，从而在低温固定装置与外壳之间限定净化空间，外壳包括至少一个净化气体进口和隔膜，该至少一个净化气体进口适合连接到净化气体的加压供给源(supply)上。外壳构造成使得，当净化气体以等于或大于最低操作压力的压力通过该至少一个净化进口被导入净化容积中时，至少一些净化气体通过隔膜从净化容积向外扩散。
在另一方面，本发明包括一种用于防止在低温固定装置上结霜的方法，该方法包括：向低温固定装置供给低温流体；向净化容积供给净化气体，该净化容积至少部分封包低温固定装置，该净化容积由包括可透气的隔膜的外壳限定；以及通过隔膜扩散净化气体。
再在另一方面，本发明包括一种用于操作具有第一部分的低温固定装置的方法，该第一部分暴露于相对湿度至少为30％的大气，该低温固定装置具有位于第一部分内的排放喷嘴，该方法包括使得低温流体连续排放30分钟的周期，而不会在低温固定装置的第一部分上有任何明显的结霜。
再在另一方面，本发明包括一种设备，该设备包括：外壳，其具有形成在其上的第一开口和延伸到第一开口中的至少一个多孔壁；位于外壳内的低温喷射棒，该低温喷射棒具有与第一开口对准的排放喷嘴，该排放喷嘴具有至少一个开口，低温喷射棒适合通过排放喷嘴排放低温流体；容纳在外壳内的高压室，高压室与该至少一个多孔壁流动连通。该至少一个多孔壁延伸到第一开口中并位于外壳与低温喷射棒之间，该至少一个多孔壁具有位于排放喷嘴的至少一个开口的每一个的相对侧上的第一和第二部分。高压室和至少一个多孔壁构造成使得，当以等于或大于最低操作压力的压力向高压室供给净化气体时，至少一些净化气体通过该至少一个多孔壁从高压室向外扩散。
【附图说明】
图1是低温流体供给管线的纵向截面图，显示了本发明的一个实施例；
图2是显示了无霜低温喷射棒的一个实施例的等轴图(isometricview)；
图3是图2中的喷射棒的等轴截面图；
图4是图2中的喷射棒的等轴截面图；
图5是图2中的喷射棒的横截面图；
图6A至6C是显示了备选的低温喷射棒构造的横截面图；
图7是包括具有净化气体的传感器的本发明的一个实施例的横截面。
图8是本发明的使用具有净化气体的传感器的系统的横截面。
图9是本发明的具有一体式共同喷射装置的一个实施例的横截面。
图10是按照本发明的教导的结合了无霜管路的低温传送系统的示意图。
【具体实施方式】
接下来的详细描述仅提供优选示例性实施例，且并非意图限制本发明的范围、适用性或构造。相反，接下来对优选示例性实施例的详细描述将提供能够使本领域技术人员实施本发明的优选示例性实施例的描述。应该理解的是，可在元件的功能和布置中作出各种改变而不脱离如所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围。
为了帮助描述本发明，在说明书和权利要求书中可使用方向性用语来描述本发明的部分(例如，上、下、左、右等)。这些方向性用语的目的只是意图协助对本发明进行描述和主张权利，并非意图以任何方式限制本发明。另外，说明书中结合附图介绍的参考标号可在一个或多个随后的图中重复而未在说明书中另外说明以提供用于其它特征的上下文。在附图中，剖视图中的交叉阴影线表示微孔材料，而剖视图中的阴影线表示非微孔材料。
如本文中所使用的，用语“低温流体”意指温度低于-70℃(203开氏度)的液体、气体或混合相流体。低温流体的实例包括液态氮(LIN)、液态氧(LOX)和液态氩(LAR)、液态二氧化碳和加压、混合相低温致冷剂(例如，LIN和气态氮的混合物)。
如本文中所使用的，用语“低温固定装置”意指任何类型的设计成传送低温流体的设备或装置。低温固定装置的实例包括但不限于供给管道、管、法兰、弯管、三通、喷汽孔(vapor vent)、分相器、蒸发器、喷头、喷嘴、阀、量具(gauge)和调整器。虽然开发本发明的目的是防止在低温固定装置上结霜(frost build-up)，但其可有利地用在任何不希望霜或过量冷凝液形成在其上的低温装置上。
如本文中所使用的，用语“排放喷嘴”意指位于低温喷射装置上的一个或多个开口，低温流体经其排放。开口在形状上可从圆形孔至延伸缝隙(elongated slot)变化。
如本文中所使用的，用语“微孔隔膜(microporous membrane)”是指具有敞开并且优选地均匀分布的微通道的材料或隔膜，微通道在隔膜的外表面之间延伸。在本发明的上下文中，微孔材料可具有高达约500微米的平均孔尺寸。
参考附图，图1是本发明的一个实施例的剖视图，其包括低温流体供给管线10。供给管线10包括不锈钢管11，诸如液态氮(LIN)或液态氩(LAR)的低温流体流经该管。管11的区段11a被外壳封包，该外壳包括在形状上为圆柱形并且包围管11的可透气的隔膜13。隔膜13包括具有外表面14a和内表面14b的壁14。隔膜13的内表面14b与管11之间的空间限定腔室或净化容积15。外壳还包括在一端的堵头16和在另一端的T型接头17，其密封净化容积15。
在本实施例中，隔膜13为微孔编织聚酯织物。然而，可使用许多备选材料，包括但不限于多孔塑料(例如，开孔尺寸约为10微米的聚乙烯和高密度聚乙烯)、聚合物、陶瓷和孔尺寸为500微米且孔隙率(pore fraction)高达95％(以体积计)的金属泡沫，以及编织织物(例如，棉、尼龙、玻璃毡和陶瓷纤维)。在大多数应用中，优选微孔材料。在一些应用中，可使用导热率较低的金属，诸如Ti-6V-4AI钛合金。另外，可使用导热率约为25W/mK或更低的其它材料。优选的材料将取决于其中使用隔膜13的具体应用。
隔膜13还优选为疏水材料和/或已用疏水剂处理过，以在净化气体Gp的流量为临界值或降到临界值以下的情况下，防止孔结冰(icing)并减少在壁14的外表面14a上可导致表面结霜(frosting)的冷凝的可能性。
在选择隔膜材料或隔膜层压板时另一个重要的参数是在正常操作条件下穿过隔膜的净化气体Gp的速度和体积。已经确定的是，在典型的北美办公室或制造场所条件下(即，相对停滞的空气，典型的北美湿度水平)，优选至少1厘米/秒的“表面”速度，即净化气体Gp横穿隔膜13的速度，以及至少1厘米/秒/每平方厘米隔膜表面面积(1cm/second/per square centimeter)的净化气体Gp的体积流率。这意味着每平方厘米隔膜13每秒可渗出至少1立方厘米的净化气体Gp。在这些条件下，干燥的净化气体Gp的流动防止了隔膜13的排放侧上的带湿气的环境空气与外表面14a接触，这防止了外表面14a上结霜，即使外表面14a的温度下降至低温温度。对于更潮湿的环境空气和/或多风条件而言，优选的净化气体Gp表面速度和体积流率将更高。
净化气体Gp在高压下通过T型接头17(也称为气体进口)被导入净化容积15中。净化气体Gp的进口压力足以克服传送管和配件中的摩擦损失、填充净化容积15并致使净化气体Gp通过隔膜13流出净化容积15。在本实施例中，外壳构造成使得净化气体Gp将以345毫巴(5psig)或更高的进口压力通过隔膜13扩散。应当理解的是，横穿隔膜所需的内部压力将由于前述摩擦损失而低于进口压力。
为了有效，隔膜13应当充当压力屏障。在本实施例中，横穿隔膜13的压降优选为至少2.5毫巴，假设低温流体供给管线10携带低温冷却(cryogenically cold)的氮或氩并且净化气体Gp以大致室温(例如，20-25℃)被供给。最低的优选压降由要求确定，以保持相对均匀的向外流出的净化气体Gp贯穿隔膜13，而不论包围隔膜13的中间区域中的取向、重力、风力或气流如何。尽管对于横穿隔膜13的压降而言不存在绝对的上限，但希望使用无需不必要地高的压力差的隔膜材料和隔膜厚度，这种不必要地高的压力差将需要更高的净化气体压力Gp以实现希望的流动特征。增加的气体压力致使导热率增加，这将对本发明的目的起反作用。在大多数应用中，优选在2.5至500毫巴(0.25至50kPa)的范围内的压降(正表压)。
如文中所用的，用语“最低操作压力”意味着必须以该压力供给净化气体Gp以导致净化气体Gp通过隔膜13扩散的最低压力。如文中所说明的，由于其它变量中如外壳的构造、壁厚、表面积以及隔膜中互相连接的孔的尺寸和体积的差异，最低操作压力将因本发明的实施例而异。
优选地，选择包括其携带的任何次要的成分或杂质的净化气体Gp的组分，使得在净化容积15的正常操作压力范围内其将不会在低温固定装置(例如，低温流体供给管线10)的表面上冷凝。为此，对于携带LIN或LAR的低温固定装置，优选地不使用二氧化碳作为净化气体或净化气体添加剂。类似地，对于携带LIN的低温部件，优选地不使用氩气作为净化气体或净化气体添加剂。例如，在本实施例中，气态氮对于携带LIN的管11而言将是合适的净化气体Gp。
另外，净化气体Gp优选地具有低相对湿度(例如，与低于-60摄氏度/213开氏度的露点相对应的相对湿度)使得来自净化气体Gp的水蒸汽不会在隔膜13的外表面14a上或孔通道内部冷凝和/或冻结。
如上所述，净化气体Gp通过透气隔膜13的流率优选地足以防止环境空气与隔膜13的外表面14a接触，这防止了隔膜13的外表面14a上结霜。在本发明的其它实施例中，优选的流率可显著地变化。尽管可能出现小量的渗漏(例如通过堵头16和/或T型接头17)，但优选的是，基本上所有向净化容积15供给的净化气体都通过隔膜13从净化容积15流出。
图2-5显示了本发明的另一实施例，其包括无霜喷射棒400。低温喷射棒400利用与图1中公开的无霜设备相同的原理，以便当喷射棒400排放低温流体421(图5)时提供无霜或无冰的外表面。
喷射棒400使用与第11/846,116号美国专利申请中所使用的很相似的低温流体传送系统，通过引用视同全面阐述将其结合于本文中。低温流体通过两个低温流体输送管线411a、411b向喷射棒400供给。节流气体通过两个节流气体输送管线423a、423b向喷射棒400供给。低温流体从低温流体输送管线411a、411b流入内管449中，通过形成在内管449中的开口451进入混合区450，该混合区为位于内管449与外管448之间的容积，然后通过外管448中的延伸缝隙420(排放喷嘴)离开喷射棒400。备选地，可在外管448中提供一排小排放孔代替延伸缝隙420。类似地，节流气体从节流气体输送管线423a、423b流入混合区450中，然后通过延伸缝隙420离开喷射棒400。如在第11/846,116号美国专利申请中被更全面地说明的，可通过改变向节流气体输送管线423a、423b提供的节流气体的压力来控制和操纵通过延伸缝隙420离开喷射棒400的低温流体排放421的特征。
喷射棒400包括外壳413，外壳413收容节流气体输送管线423a、423b、低温流体输送管线411a、411b和净化气体输送管线446a、446b。外壳413包括非多孔结构424(诸如铝或铜或不锈钢通道)，其具有顶部425和底部426、第一端427和第二端428以及与歧管段(manifoldsection)430相对的排放段429。排放段429包括细长开口418，其优选地大于外管448的延伸缝隙420(排放喷嘴)。角部件431a和431b被固定在外壳413上并从排放段429向内侧定位以在它们之间提供间隙或空间434a和434b。
外壳413还包括第一壁或微孔唇缘432a，其固定在空间434a内并从空间434a向下延伸使得唇缘432a与细长开口418重叠或延伸到其中。第二壁或微孔唇缘432b固定在空间434b内并从空间434b向上延伸使得唇缘432b与细长开口418重叠或延伸到其中。在备选实施例中，微孔唇缘432a、432b可粘合或另外紧固到外壳413上并且可省略角部件431a和431b(如图5中所示的)。
各唇缘432a和432b包括渐缩端433a和433b，其与外管448的外表面接合并密封与细长开口418相邻的腔室415(净化容积)。在本实施例中，渐缩端433a和433b成斜角以提供沿低温流体排放421的流动方向(图5中从左至右)膨胀的开口。
歧管段430包括在外壳413内的隔板444，其形成高压室445。高压室445提供净化气体Gp从输送管线446a、446b至外壳413的排放段429并通过微孔唇缘432a、432b的均匀分散的流动。隔板444可包括任何合适的微孔材料(如图3和5中所示的)，或备选地，隔板444可包括具有一个或多个孔口447的不导热(nonconductive)、非多孔材料以提供加压净化气体Gp从高压室445至排放段429的流动(如图4中所示的)。净化气体Gp通过喷射棒400的大体流动方向在图5中由箭头显示出。流入的净化气体流被设定在这样一个压力，它能使气体Gp渗透腔室415，通过唇缘432a和432b中的微孔扩散，并从延伸缝隙420流走。净化气体Gp从唇缘432a、432b的向外流动优选地足以防止(包围喷射棒400的空气空间中的)环境空气与延伸缝隙420或开口418接触，并因此防止在喷射棒400的表面上结霜或结冰。
在本实施例中，微孔唇缘(壁)432a、432b分别位于延伸缝隙420的上方和下方，这样提供了净化气体在低温流体排放421上方和下方的流动。一般而言，优选地使微孔壁位于排放喷嘴的各开口的至少两个相对侧上。在其中排放喷嘴包括延伸缝隙的实施例(诸如本实施例)中，使微孔壁位于缝隙上方和下方是足够的。在其中排放喷嘴包括多个圆形开口的实施例中，可能希望使微孔壁包围各开口。
申请人已在具有活动喷射长度(缝隙长度或该排圆孔的长度)为0.75米的喷嘴的喷射棒400上实施了测试。以高达218千克/小时的LIN喷射率和范围从每小时22.6立方米(800scfh)至每小时51立方米(1,800scfh)的氮净化气体流率，外管上未结霜，包括紧围喷嘴的区域。事实上，在这些测试条件下，喷射棒的任何部位上都未结霜。在采用每小时12.3立方米(434scfh)的降低的氮净化气体流率的测试期间，外管的约10％在LIN连续流动20分钟后在喷嘴出口周围结霜。在不具有任何氮净化气体流动的测试期间，外管的整个前侧在操作的最初几分钟内在LIN喷嘴周围严重结霜并结成冰柱。因此，诸如喷射棒400的低温喷射装置能够在相对湿度较高(例如，30％及以上)的环境空气中操作相当长的时间(例如，远远超过30分钟)而排放喷嘴上或排放喷嘴周围的表面上不会明显结霜。
图6A-6C显示了三个不同的低温喷射装置100、200和300的截面，各低温喷射装置包括外壳113、213和313以及单个低温喷射管111、211、311。参考图6A，用于喷射装置100的外壳113包括封包喷射管111的合适的微孔材料。喷射管111通过包括延伸穿过喷射管111的壁的多个隔开的喷嘴孔口120的排放喷嘴传送和排放低温流体121。外壳113包括重叠并且优选地大于各喷嘴孔口120的开口118。备选地，可使用延伸缝隙代替多个喷嘴开口120。在这种情况下，也可在外壳113中提供细长开口代替开口118。
外壳113的内腔室或净化容积115通过加压的室温惰性气体Gp的流入净化。腔室或净化容积115优选地以与图1中所示的相似的方式在两端被密封。喷射管111优选地接触与开口118相邻的表面114b，这样提供了与各喷嘴孔口120相邻的密封边缘117a、117b以防止净化气体Gp除了通过外壳113外还从净化容积115排出或逸出。外壳113中的各开口118包括沿低温流体121排放的流动方向(图6A中从右至左)渐缩的壁133a、133b。
净化气体Gp通过开口118的流动以与喷射棒400的唇缘432a、432b相同的方式防止结霜。另外，净化气体Gp渗透过净化容积115，通过外壳113的壁114扩散并分散到大气中，并且以与供给管线10相同的方式防止在外壳113的外表面上结霜或结冰。
图6B和6C中所显示的低温喷射装置200、300分别具有开口218、318，其形状与低温喷射装置100不同，但其它方面与低温喷射装置100相同。低温喷射装置200包括非渐缩(即，壁233a、233b是平行的)的开口218。低温喷射装置300包括沿着外壳313的长度的平坦部分322，而其它方面与低温喷射装置200相同。
图7显示了本发明的另一实施例，其包括红外线(IR)温度传感器组件500，该温度传感器组件包括具有透镜575的红外线传感器574和具有非多孔或可选地多孔的部分524以及可透气的多孔部分532a、532b的外壳513。组件500的整体结构与无霜喷射棒400相似。外壳513的可透气部分532a、532b各包括渐缩端533a、533b，其接合IR传感器574的外表面并成斜角以提供沿从透镜575移开的方向(图7中向下)膨胀的开口。外壳513限定与净化气体Gp的供给管线546流体连通的腔室515。净化气体Gp从供给管线546流入腔室515中，然后通过可透气部分532a、532b向外流出。备选地，整个外壳514都可由可透气材料形成。
为了减少由于来自可透气部分532a、532b的辐射而引起的对低温、反射性目标表面的测量误差，，在本实施例中，优选地以低于被测量表面的温度的温度供给净化气体Gp。例如，如果IR传感器574用来测量反射物(即，具有0℃表面温度的光亮金属带)上的温度，则将优选以低于0℃的温度(例如，-30℃)供给净化气体Gp。此外，为了减少由于环境光线的穿透而引起的测量误差，优选地尽可能靠近被测量的目标表面放置IR传感器组件500。
图8示意性地显示了使用IR传感器组件500的应用或方法的实例。在图8中，冷轧金属带576正在被抛光轧辊577轧制。在带576经过轧辊577下方之前，第一IR传感器组件500a刚好定位在带576上方。第二IR传感器组件500b定位成与轧辊577的表面相邻。在带576经过轧辊577下方之后，第三IR传感器组件500c刚好定位在带576上方。因此，三个IR传感器组件500a、500b、500c提供带576在被轧制前后的温度的精确差异和绝对读数，以及对轧辊表面的温度读数。优选地，该温度数据被发送至可编程逻辑控制器(PLC)并用来控制各自为带576或轧辊577提供冷却的一个或多个低温喷射装置(未显示)的喷射特征。
图9显示了本发明的另一实施例，其包括一体式共同喷射装置600。共同喷射装置600在结构上与图4中所显示的无霜喷射棒400很相似，但增设了位于第二腔室615b中和低温喷射管648上方的第二流体喷射管678。喷射管678旨在喷射润滑剂679。在备选实施例中，例如，喷射管678可用来喷射可有利地与诸如涂料的低温流体共同喷射的另一种物质。隔板644沿着两个腔室615a、615b的后部延伸，并且提供了孔口647a、647b、647c以允许净化气体Gp从供给管线646流入腔室615a、615b中。如在图9中可以看到的，净化气体Gp为低温喷射管648提供结霜防护并用作从喷射管678喷射的润滑剂679的推进剂。还防止了管678内部的润滑剂冻结。优选地，共同喷射装置600构造成(即，喷射管678和低温喷射管648的相对位置)使得低粘度、容易洗涤的润滑剂或其它物质首先沉积在其中其易于散开的被处理表面上，然后表面被低温喷射冷却以增加润滑剂的粘度，并从而增加其在轧辊-带接触区内部所希望的承载阻力。
图10显示了低温液态喷射系统710的实例，该系统结合了本发明的无霜特征，以及第11/846,116号美国专利申请中公开的喷射轮廓控制特征。系统710包括喷射棒700、液态致冷剂供给罐755、保持在高于罐755的压力并用作惰性气源的另一液态致冷剂供给罐756、一个或多个过程传感器760a、760b至760z(S1-Sx)以及可编程逻辑控制器(PLC)762。与图2-5中的喷射棒400相似，喷射棒700包括排放段729和歧管段730。喷射棒700适合提供若干喷射轮廓的任意其一，包括非线性喷射轮廓。任何示例性非线性喷射轮廓761(在轮廓中心提供比在任一端更强的冷却)在图7中显示出。液态流L1和可选的流L2从容纳LIN供给罐755供给，并且这些流的总流率由阀770控制。净化气体Gp从惰性气源罐756供给，并且净化气体的流动由通/断阀或比例阀771控制。来自气源的液态致冷剂供给罐756的惰性气体供给管线还可包括可选的蒸发器。节流气流G1和可选气流G2从相同的惰性气源罐756供给并由两个独立控制的通/断阀或比例阀772和773调整。
节流气体比例阀772和773的调节改变了从喷射棒700的排放段729分散的喷射图形。例如，当液态致冷剂控制阀770及节流气体比例阀772和773处于完全打开位置时，无致冷剂流体721从喷射棒700分散，仅惰性气体从喷射棒的排放段流动。另一方面，当节流气体比例阀772和773完全关闭而致冷剂阀770完全打开时，仅致冷剂流体721从排放段729分散，并且致冷剂流体以均匀或平坦的喷射图形分散。因此，节流气体比例阀772和773可被单独或一致地调节，以在产生各种喷射图形例如喷射图形(轮廓)761的喷射棒700内提供致冷剂流体721的不同混合物。
PLC 762优选地适合控制低温流体阀770、净化气体比例阀771和节流气体比例阀772和773。PLC 762可基于用户输入、预先编程的设定和/或来自一个或多个过程传感器760a、760b至760z的输入调节阀770至773。
由此，已根据本发明的优选实施例和备选实施例公开了本发明，这些实施例实现了本发明如上所述的各个目的并在低温传送系统中提供了无霜表面。当然，本领域技术人员可从本发明的教导想到各种改变、改型和变型而不脱离本发明的预期精神和范围。本发明意图仅由所附权利要求限制。

Claims (37)

1.一种设备，包括：
低温固定装置，其适合携带低温流体；以及
外壳，其封包所述低温固定装置的至少一部分，从而在所述低温固定装置与所述外壳之间限定第一净化容积，所述外壳包括至少一个净化气体进口和隔膜，所述至少一个净化气体进口开始适合连接到净化气体的加压供给源上；
其中，所述外壳构造成使得，当所述净化气体以等于或大于最低操作压力的压力通过所述至少一个净化进口被导入所述第一净化容积中时，至少一些所述净化气体通过所述隔膜从所述第一净化容积向外扩散。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述外壳构造成使得，当所述净化气体以等于或大于所述最低操作压力的压力通过所述至少一个净化进口被导入所述第一净化容积中时，基本上所有所述净化气体通过所述隔膜从所述第一净化容积向外扩散。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，当所述净化气体以等于或大于最低操作压力的压力通过所述至少一个净化进口被导入所述第一净化容积中时，所述净化气体通过所述隔膜的表面速度为至少1厘米/秒。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，当所述净化气体以等于或大于最低操作压力的压力通过所述至少一个净化进口被导入所述第一净化容积中时，所述净化气体通过所述隔膜的体积流率为至少1厘米3/秒。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述最低操作压力不大于34.5千帕(345毫巴；5psig)。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，当所述净化气体穿过所述隔膜时所述隔膜在所述净化气体中导致压降，所述压降为至少2.5毫巴(0.25千帕)。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述压降不大于500毫巴(50千帕)。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔膜由疏水材料或已用疏水表面剂处理过的材料形成。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔膜由具有小于25W/mK的导热率的材料形成。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔膜为具有不大于500微米的平均孔尺寸的微孔隔膜。
11.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述净化气体的露点不大于负60℃(213开氏度)。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述低温固定装置选自由供给管道、管、法兰、弯管、三通、喷汽孔、分相器、阀和量具调整器组成的组。
13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述低温固定装置选自由喷射棒、喷射喷嘴、蒸发器和喷头组成的组。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述低温固定装置包括排放喷嘴，所述排放喷嘴未被所述外壳覆盖并且低温流体在所述低温固定装置的操作期间经其流动，所述排放喷嘴包括至少一个开口，所述隔膜包括位于所述排放喷嘴的所述至少一个开口的每一个的相对侧上的第一部分和第二部分。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述隔膜的所述第一和第二部分在所述排放喷嘴的所述至少一个开口的每一个的相对侧上接触所述低温固定装置。
16.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备还包括至少部分被所述外壳封包的非低温喷射装置，第二净化容积位于所述非低温喷射装置与所述外壳之间，所述第二净化容积与所述净化气体的供给流动连通。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述非低温喷射装置适合喷射选自由润滑剂和涂料组成的组的流体。
18.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔膜包括微孔隔膜。
19.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔膜选自由多孔塑料、聚合物、陶瓷或金属泡沫及编织织物组成的组。
20.一种用于防止低温固定装置上结霜的方法，所述方法包括：
向所述低温固定装置供给低温流体；
向净化容积供给净化气体，所述净化容积至少部分封包所述低温固定装置，所述净化容积由包括可透气的隔膜的外壳限定；以及
使所述净化气体通过所述隔膜来扩散。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述扩散步骤包括以足以防止在所述低温固定装置和所述隔膜上结霜的表面速度和体积流率使所述净化气体通过所述隔膜扩散。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述扩散步骤包括以至少1厘米/秒的表面速度使所述净化气体通过所述隔膜扩散。
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述扩散步骤包括以至少1厘米3/秒的体积流率使所述净化气体通过所述隔膜扩散。
24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述供给净化气体的步骤还包括以不小于34.5千帕(345毫巴；5psig)的最低操作压力的压力向所述净化容积供给净化气体。
25.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括仅当正在执行所述扩散步骤时向所述低温固定装置供给低温流体。
26.一种操作具有第一部分的低温固定装置的方法，所述第一部分暴露于具有相对湿度至少为30％的大气，所述低温固定装置具有位于所述第一部分内的排放喷嘴，所述方法包括：
使低温流体连续地排放通过所述排放喷嘴30分钟的周期，而不会引起在所述低温固定装置的所述第一部分上明显结霜。
27.一种设备，包括：
外壳，其具有形成在其上的第一开口和延伸到所述第一开口中的至少一个多孔壁；
位于所述外壳内的低温喷射棒，所述低温喷射棒具有与所述第一开口对准的排放喷嘴，所述排放喷嘴具有至少一个开口，所述低温喷射棒适合通过所述排放喷嘴排放低温流体；
容纳在所述外壳内的高压室，所述高压室与所述至少一个多孔壁流动连通；
其中，所述至少一个多孔壁延伸到所述第一开口中并位于所述外壳与所述低温喷射棒之间，所述至少一个多孔壁具有位于所述排放喷嘴的所述至少一个开口的每一个的相对侧上的第一和第二部分，并且
其中所述高压室和所述至少一个多孔壁构造成使得，当以等于或大于最低操作压力的压力向所述高压室供给所述净化气体时，至少一些所述净化气体通过所述至少一个多孔壁从所述高压室向外扩散。
28.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，所述高压室和所述至少一个多孔壁构造成使得，当以等于或大于所述最低操作压力的压力向所述高压室供给所述净化气体时，基本上所有所述净化气体通过所述至少一个多孔壁从所述高压室向外扩散。
29.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，当以等于或大于所述最低操作压力的压力向所述高压室供给所述净化气体时，所述净化气体通过所述至少一个多孔壁的每一个的表面速度为至少1厘米/秒。
30.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，当以等于或大于所述最低操作压力的压力向所述高压室供给所述净化气体时，所述净化气体通过所述至少一个多孔壁的每一个的体积流率为至少1厘米3/秒。
31.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，所述最低操作压力不大于34.5千帕(345毫巴；5psig)。
32.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，所述至少一个多孔壁由疏水材料或已用疏水表面剂处理过的材料形成。
33.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，所述至少一个多孔壁由具有小于25W/mK的导热率的材料形成。
34.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，所述至少一个多孔壁为具有不大于500微米的平均孔尺寸的微孔隔膜。
35.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，所述净化气体的露点不大于负60℃(213开氏度)。
36.一种设备，包括：
具有透镜的红外线传感器；以及
外壳，其包括至少一个净化气体进口、净化容积和可透气的隔膜，所述至少一个净化气体进口开始适合连接到净化气体的加压供给源上，所述可透气的隔膜限定包围所述透镜的护罩；
其中，所述外壳构造成使得，当所述净化气体以等于或大于最低操作压力的压力通过所述至少一个净化进口被导入所述第一净化容积中时，至少一些所述净化气体通过所述隔膜从所述净化容积向外扩散。
37.根据权利要求36所述的设备，其特征在于，所述透镜被定向至目标表面，并且所述净化气体的加压供给源适合以低于所述目标表面的温度的温度供给所述净化气体。
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