CN103016951B - 一种残液排空装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种残液排空装置，包括：鼓风机、残液气化室、加热器、残液收集器、出口测温装置、排空管、进口测温装置、残液进管，残液收集器设置在残液气化室上部，鼓风机连接至残液气化室底部，加热器设置在残液气化室内与残液收集器连接，残液进管与残液收集器连接，排空管与残液气化室连接，进口测温装置设置在残液进管与残液收集器连接处，出口测温装置设置在排空管与残液气化室连接处。本发明可在极短的时间内将液氮气化，有效避免了液氮直接排出造成的环境影响以及人员伤害或设备损坏，且具有气化效率高、节约能源、适用范围广泛的有益效果。

Description

一种残液排空装置

技术领域

本发明涉及空间环模试验领域，具体地，涉及一种空间环模试验液氮流程用的残液排空装置。

背景技术

目前，空间环模设备的热沉都由液氮系统提供冷源，根据热沉热负荷的大小和设备的情况，可选用不同形式的液氮流程。液氮流程的功用是使热沉在真空热试验的全过程保持低于100K的温度，它可为热沉提供足够的冷量，并使热沉温度均匀。常见的液氮流程有开式沸腾系统、带压节流系统、单向密闭式循环系统等。但无论采用何种流程，为了保证系统的稳定运行，开始总是必须对热沉和设备进行预冷，在整个预冷过程中（特别大型的热沉），总是不可避免地需直接把液氮排出室外。由于液氮残液直接排放入大气中，不仅对环境造成影响，还会造成地基损坏或溅落到人员、设备上，造成人员或设备冻伤。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种残液排空装置，该装置能够即时把排出的液氮进行加热气化，然后统一排到大气中，以保证空间环模试验液氮流程中排出室外的全部为气化的氮气，避免对环境造成影响，以及人员或设备冻伤。

根据本发明的一个方面，提供一种残液排空装置，包括：鼓风机、残液气化室、加热器、残液收集器、出口测温装置、排空管、进口测温装置、残液进管，残液收集器设置在残液气化室上部，鼓风机连接至残液气化室底部，加热器设置在残液气化室内与残液收集器连接，残液进管与残液收集器连接，排空管与残液气化室连接，进口测温装置设置在残液进管与残液收集器连接处，出口测温装置设置在排空管与残液气化室连接处。

优选地，该残液排空装置还包括：控制器，控制器分别与进口测温装置、出口测温装置，以及，鼓风机和加热器连接，用以根据进口测温装置和出口测温装置的测量结果获得出口温度，估测液体气化程度，以控制鼓风机和加热器工作。

优选地，该控制器为微处理器。

优选地，该控制器为上位机。

优选地，该残液收集器内部设置有多层导流格栅。

本发明的工作过程为：

使用时，先将残液排空装置与空间环模试验液氮流程系统的放空阀管路相连，之后，开启进口测温装置、出口测温装置、和鼓风机，打开排空阀，液氮残液经残液进管进入残液收集器，鼓风机不断将外界空气吹入残液收集器，空气与液氮之间强迫对流换热，利用空气能量将液氮气化，并为冷氮气排出提供压力，气化后的冷氮气由排空管排到大气中。控制器根据进口测温装置和出口测温装置监测进出口温度，并估测液氮含量，若出口温度过低，表明液体气化不充分，则控制器控制加热器开启，强化液氮气化。当出口温度过高时，控制器控制加热器关闭，以节约能源。

本发明解决了空间环模试验过程中液氮直接排出室外的问题，可在极短的时间内将液氮气化，液氮流程中不对室外直接排出液氮，不会对环境或人员造成影响，且不干扰原来的液氮流程。本发明除设置在系统放空阀后，也可将真空系统冷阱预冷，低温泵排液后的管路迁入到本发明的排空装置中，帮助液氮气化，然后排出室外。另外，本发明还可应用到相应的低温流程中，适用范围广泛。如，真空系统直接排放的液氮可引入到残液排空装置中，通过此装置后再排放进入大气，不对环境造成影响。

本发明的残液收集器内设置多层导流栅格，能够使液氮残液均匀分布于整个截面上，可大幅增大换热面积，强化换热，且有效延长液滴下落时间，保证液氮在残液收集器中完全气化。同时，本发明将鼓风机作为主要液氮气化装置，加热器作为辅助气化装置，充分利用空气能量来气化液氮，大大节省能源，效率高。

综上所述，与现有技术相比，本发明可在极短的时间内将液氮气化，有效避免了液氮直接排出造成的环境影响以及人员伤害或设备损坏，且具有气化效率高、节约能源、适用范围广泛的有益效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明残液排空装置的结构示意图；

图2为本发明残液排空装置的应用示意图。

图中：1为残液排空装置，2为放空阀，11为鼓风机，12为残液气化室，13为加热器,14为残液收集器，15为出口测温装置，16为排空管，17为进口测温装置，18为残液进管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

请参阅1至图2，一种残液排空装置1，包括：鼓风机11、残液气化室12、加热器13、残液收集器14、出口测温装置15、排空管16、进口测温装置17和残液进管18，残液收集器14设置在残液气化室12上部，鼓风机11连接至残液气化室12底部，加热器13设置在残液气化室12内与残液收集器14连接，残液进管18与残液收集器14连接，排空管16与残液气化室12连接，进口测温装置17设置在残液进管18与残液收集器14连接处，出口测温装置15设置在排空管16与残液气化室12连接处。

进一步地，残液排空装置还包括控制器，控制器分别与进口测温装置17、出口测温装置15，以及，鼓风机11和加热器13连接，用以根据进口测温装置17和出口测温装置15的测量结果获得出口温度，估测液体气化程度，以控制鼓风机11和加热器13工作。控制器具体为微处理器或上位机。

残液收集器14内设置有多层导流栅格，导流栅格使液氮残液均匀分布于整个圆形截面，可大幅增大换热面积，强化换热；多层结构能够有效延长液滴下落时间，保证液氮在残液收集器14中完全气化。

鼓风机11为主要液氮气化装置，加热器13为辅助气化装置。鼓风机11可以充分利用空气能量来气化液氮，节省能源，效率高；当进口测温装置17和出口测温装置15监测到周围环境温度低，液体量大时，控制器开启加热器13来强化气化效果。

本发明的残液排空装置，可在极短的时间内将液氮气化，然后将气氮排空，不会对环境或人员造成影响。以下同时结合图1、图2说明本发明的具体工作过程：

使用时，先将残液排空装置1与空间环模试验液氮流程系统的放空阀2管路相连，之后，开启进口测温装置、出口测温装置、和鼓风机，打开排空阀，液氮残液经残液进管进入残液收集器，鼓风机不断将外界空气吹入残液收集器，空气与液氮之间强迫对流换热，利用空气能量将液氮气化，并为冷氮气排出提供压力，气化后的冷氮气由排空管排到大气中。控制器根据进口测温装置和出口测温装置监测进出口温度，并估测液氮含量，若出口温度过低，表明液体气化不充分，则控制器控制加热器开启，强化液氮气化。当出口温度过高时，控制器控制加热器关闭，以节约能源。

本发明解决了空间环模试验过程中液氮直接排出室外的问题，可在极短的时间内将液氮气化，液氮流程中不对室外直接排出液氮，不会对环境或人员造成影响，且不干扰原来的液氮流程。本发明除设置在系统放空阀后，也可将真空系统冷阱预冷，低温泵排液后的管路迁入到本发明的排空装置中，帮助液氮气化，然后排出室外。另外，本发明还可应用到相应的低温流程中，适用范围广泛。如，真空系统直接排放的液氮可引入到残液排空装置中，通过此装置后再排放进入大气，不对环境造成影响。

本发明的残液收集器内设置多层导流栅格，能够使液氮残液均匀分布于整个截面上，可大幅增大换热面积，强化换热，且有效延长液滴下落时间，保证液氮在残液收集器中完全气化。同时，本发明将鼓风机作为主要液氮气化装置，加热器作为辅助气化装置，充分利用空气能量来气化液氮，大大节省能源，效率高。

与现有技术相比，本发明可在极短的时间内将液氮气化，有效避免了液氮直接排出造成的环境影响以及人员伤害或设备损坏，且具有气化效率高、节约能源、适用范围广泛的有益效果。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种残液排空装置，其特征在于，包括：鼓风机、残液气化室、加热器、残液收集器、出口测温装置、排空管、进口测温装置、残液进管和控制器，所述残液收集器设置在所述残液气化室上部，所述鼓风机连接至所述残液气化室底部，所述加热器设置在所述残液气化室内与所述残液收集器连接，所述残液进管与所述残液收集器连接，所述排空管与所述残液气化室连接，所述进口测温装置设置在所述残液进管与所述残液收集器连接处，所述出口测温装置设置在所述排空管与所述残液气化室连接处；所述控制器分别与所述进口测温装置、出口测温装置，以及，鼓风机和加热器连接，用以根据所述进口测温装置和出口测温装置的测量结果获得出口温度，估测液体气化程度，以控制所述鼓风机和加热器工作。

2.根据权利要求1所述的残液排空装置，其特征在于，所述控制器为微处理器。

3.根据权利要求1所述的残液排空装置，其特征在于，所述控制器为上位机。

4.根据权利要求1所述的残液排空装置，其特征在于，所述残液收集器内部设置有多层导流格栅。