CN104358999B - 珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置，在外容器的内壁或外壁设有外容器加热管，外容器加热管的一端与热风装置连接，另一端放空，在内容器内设有内容器加热管，内容器加热管与热风装置连接，在内容器还设有内容器排气管；外容器与内容器之间的夹层内填充有珠光砂；外容器与内容器之间的夹层通过管路与抽真空装置连接。一种采用上述装置进行抽真空的方法，包括以下步骤：在抽真空时，开启热风装置，同时给外容器加热管和内容器排气管通入热风，以同时使外容器和内容器加热，通过以上步骤实现对珠光砂夹层低温容器快速抽真空。本发明可以将原有的珠光砂夹层低温容器的抽真空时间从12天缩短至3天。大幅提高了抽真空效率。

Description

珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置及方法

技术领域

本发明涉及压力容器领域抽真空的领域，特别是一种珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置及方法。

背景技术

珠光砂是一种膨胀珍珠岩，它是由玻璃质山岩经破碎及高温焙烧而成，具有极低的导热性，很强的吸水性。当在对低温容器的夹层抽真空时，珠光砂所吸附的水分、容器夹层内的杂质都会影响抽真空的效果。目前填充珠光砂的低温容器存在着抽真空慢、真空度降不下来的问题。针对这些问题常规的方法有三种。

第一种方法是不采取任何措施，在常温下一点一点的抽，直到达到真空度要求，但是这种方法太慢，耗费时间长；

第二种方法是向低温容器的内容器通热风，通过加热内容器使夹层的温度升高，增大珠光砂的发气速率，从而加快抽真空的速度。但是由于珠光砂导热性极低，加热时导致内容器温度高，外容器温度低，中间的珠光砂受热不均匀，温度就会形成梯度曲线，靠近外容器的珠光砂发气量不能够得到提升，抽真空速度依然比较慢；

第三种方法是将低温容器放在加热房中加热，并同时往内容器中通热风加热内容器，但是为了加热外容器而建设一间加热房，成本太高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置及方法，可以增加夹层中珠光砂的发气量速率，加快夹层的抽真空速率，实现快速将珠光砂夹层抽到规定真空度的目的，且成本低，操作简单，使用方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置，在外容器的内壁或外壁设有外容器加热管，外容器加热管的一端与热风装置连接，另一端放空，在内容器内设有内容器加热管，内容器加热管与热风装置连接，在内容器还设有内容器排气管；

外容器与内容器之间的夹层内填充有珠光砂；

外容器与内容器之间的夹层通过管路与抽真空装置连接。

位于外容器内壁的外容器加热管的结构为：多根垂直的竖管焊接在外容器的内壁，竖管的端头通过弧形弯管互相首尾连接。

位于外容器外壁的外容器加热管结构为螺旋形盘管，或者多根垂直的竖管焊接在外容器的外壁，竖管的端头通过弧形弯管互相首尾连接。

在外容器加热管之外还设有保温外罩。

所述的热风装置中，无油空压机与螺旋管式加热炉连接，螺旋管式加热炉通过三通阀分别与外容器加热管和内容器加热管连接。

在外容器加热管和\或内容器排气管设有温度传感器，温度传感器与控制装置电连接，控制装置与无油空压机和螺旋管式加热炉电连接。

一种采用上述的珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置进行抽真空的方法，包括以下步骤：在抽真空时，开启热风装置，同时给外容器加热管和内容器排气管通入热风，以同时使外容器和内容器加热，通过以上步骤实现对珠光砂夹层低温容器快速抽真空。

热风进口温度为60-70摄氏度，出口温度为55-65摄氏度。

在外容器的内壁的外容器加热管，在抽真空完成后，以珠光砂填充外容器加热管。

本发明提供珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置及方法，可以将原有的珠光砂夹层低温容器的抽真空时间从12天缩短至3天。大幅提高了抽真空效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为珠光砂放气量与时间的关系示意图。

图2为本发明中装置的结构示意图。

图3为图2中夹层的外容器加热管示意图。

图4为本发明中装置的另一种结构示意图。

图中：无油空压机1，螺旋管式加热炉2，外容器3，外容器加热管4，珠光砂5，内容器6，三通阀7，第一温度传感器8，第二温度传感器9，内容器排气管10，控制装置11，内容器加热管12，保温外罩13，抽真空装置14。

具体实施方式

实施例1：

如图2、4中，一种珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置，在外容器3的内壁设有外容器加热管4，外容器加热管4的一端与热风装置连接，另一端放空，在内容器6内设有内容器加热管12，内容器加热管12设置在溢流管进口，内容器加热管12与热风装置连接，在内容器6还设有内容器排气管10；

外容器3与内容器6之间的夹层内填充有珠光砂5；

外容器3与内容器6之间的夹层通过管路与抽真空装置14连接。由此结构，在抽真空的同时，对夹层内和内容器6内加热，提高抽真空的速率。

优选的方案如图3中，位于外容器3内壁的外容器加热管4的结构为：多根垂直的竖管焊接在外容器3的内壁，竖管的端头通过弧形弯管互相首尾连接。由此结构，便于加工，尤其是位于夹层内的外容器加热管4，需要贴紧在外容器3内壁，而不能靠近内容器6的外壁，避免降低保温效果。与常用的螺旋盘管结构相比，该结构更容易加工。

所述的热风装置中，无油空压机1与螺旋管式加热炉2连接，螺旋管式加热炉2通过三通阀7分别与外容器加热管4和内容器加热管12连接。

在外容器加热管4和\或内容器排气管10设有温度传感器，温度传感器与控制装置11电连接，控制装置11与无油空压机1和螺旋管式加热炉2电连接。

本例中，将第一温度传感器8传感器设置在三通阀7的进口处，第二温度传感器9设置在内容器排气管10的出口处，从而便于对加热温度实现自动控制。温度传感器将温度值传递给控制装置11，通过控制装置11反过来控制螺旋管式加热炉2的加热温度，使不至于温度过高而损坏阀门，或者温度过低而使夹层内珠光砂的发气量达不到预期的效果。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图4所示，本例中在外容器3的内壁设有外容器加热管4。具体为：一种珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置，在外容器3的外壁设有外容器加热管4，外容器加热管4的一端与热风装置连接，另一端放空，在内容器6内设有内容器加热管12，内容器加热管12与热风装置连接，在内容器6还设有内容器排气管10；

外容器3与内容器6之间的夹层内填充有珠光砂5；

外容器3与内容器6之间的夹层通过管路与抽真空装置14。由此结构，在抽真空的同时，对外容器3和内容器6进行加热，提高抽真空的速率。

优选的如图4中，在外容器加热管4之外还设有保温外罩13。本例中的保温外罩13采用玻璃纤维绝热罩。由此结构，提高外容器加热管4的加热效果。

优选的方案如图4中所示，位于外容器3外壁的外容器加热管4结构为螺旋形盘管，采用该结构有利于形成更为密集的加热管路，以提高加热效果，本例中采用导热性良好的软管，例如软铜管，将软管紧密缠绕在外容器3的外壁上。或者多根垂直的竖管焊接在外容器3的外壁，竖管的端头通过弧形弯管互相首尾连接，如图3中所示，该结构较为容易加工。

所述的热风装置中，无油空压机1与螺旋管式加热炉2连接，螺旋管式加热炉2通过三通阀7分别与外容器加热管4和内容器加热管12连接。

在外容器加热管4和\或内容器排气管10设有温度传感器，温度传感器与控制装置11电连接，控制装置11与无油空压机1和螺旋管式加热炉2电连接。

本例中，将第一温度传感器8传感器设置在三通阀7的进口处，第二温度传感器9设置在内容器排气管10的出口处，从而便于对加热温度实现自动控制。温度传感器将温度值传递给控制装置11，通过控制装置11反过来控制螺旋管式加热炉2的加热温度，使不至于温度过高而损坏阀门，或者温度过低而使夹层内珠光砂的发气量达不到预期的效果。

实施例3：

在实施例1、2的基础上，一种采用上述的珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置进行抽真空的方法，包括以下步骤：按照实施例1、2的结构连接各个设备，在抽真空装置14给夹层抽真空时，开启热风装置，无油空压机1给螺旋管式加热炉2送入压缩空气，并在螺旋管式加热炉2内加热，本例中优选的，螺旋管式加热炉2的加热温度为140摄氏度，加热炉出口温度为130摄氏度。

同时给外容器加热管4和内容器排气管10通入热风，以同时使外容器3和内容器6加热，通过以上步骤实现对珠光砂夹层低温容器快速抽真空。优选的，热风进口温度为60-70摄氏度，出口温度为55-65摄氏度。

在外容器3的内壁的外容器加热管4，在抽真空完成后，以珠光砂填充外容器加热管4。

使用前，对低温容器的各项数据做了检测，夹层真空度为20.1Pa，低温容器外壁温度为23.6℃。

在抽真空的同时将无油空压机1和螺旋管式加热炉2开启，在控制装置11上限定螺旋管式加热炉的加热温度为140℃，加热炉出口温度为130℃。

当热风达到内容器和外容器加热管4时，热量会慢慢通过内容器壁和外容器壁或外容器加热管的壁同时传递给夹层中的珠光砂，最里层和最外层的珠光砂温度先上升，然后慢慢的往中间层的珠光砂传递。

经过每两个小时测一次数据，1天后夹层真空度达到最高值为73Pa，低温容器外壁温度为63℃，热风进口温度68℃，热风出口温度66℃；3天后夹层真空度达到最高值为5.1Pa，低温容器外壁温度为65℃，热风进口温度67℃，热风出口温度67℃。

本发明方法的原理如下：

Q_漏+Q_放＝Q_抽

Q_漏＝(P_大气-P_夹层)×S×δ

Q_放＝(m_总-m_加热)×T×γ＝(M_外-M_内)×T×γ

式中Q_漏——容器夹层中漏放气体流量，单位m³/s

Q_放——容器夹层中珠光砂放气流量，单位m³/s

Q_抽——抽真空机组抽气流量，单位m³/s

P_大气——大气压力，单位Pa

P_夹层——容器夹层压力，单位Pa

S——容器夹层漏孔面积，单位m²

δ——系数，单位m³/s·N

m_总——夹层中珠光砂总质量，单位kg

m_加热——夹层中已经被加热的质量，单位kg

M_外——夹层中外围没有被加热的质量，单位kg

M_内——夹层中已经被加热的质量，单位kg

T——温度，单位℃

γ——系数，单位m³/(skg℃)

所以

根据图1中Q_放与时间的关系，当同时对内外容器加热时夹层的放气量可以很快无限趋近于零，即P_夹层可以在短时间内达到限定值。

对比例：

1、低温容器内外容器均不加热

在实验开始之前，对低温容器的各项数据做了检测，夹层真空度为20.2Pa，低温容器外壁温度为23.7℃。

经过每过两个小时测一次数据，12天后夹层真空度为5.3Pa，低温容器外壁温度为22.4℃。

2、对低温容器的内容器加热

在实验开始之前，对低温容器的各项数据做了检测，夹层真空度为20.1Pa，低温容器外壁温度为23.5℃。

在抽真空的同时将无油空压机和螺旋管式加热炉开启，在控制柜上限定螺旋管式加热炉的加热温度为140℃，加热炉出口温度为130℃。

当热风达到内容器时，热量会慢慢通过内容器壁传递给夹层中的珠光砂，最里层的珠光砂温度先上升，然后慢慢的往外层的珠光砂传递。

经过每两个小时测一次数据，2天后夹层真空度达到最高值为58Pa，低温容器外壁温度为21.8℃，热风进口温度67℃，热风出口温度62℃；5天后夹层真空度达到最高值为5.0Pa，低温容器外壁温度为27.6℃，热风进口温度67℃，热风出口温度62℃。

经过上述实验证明，使用本发明的装置可以大大减少低温容器的抽真空时间。

Claims (5)

1.一种珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置，其特征是：在外容器（3）的内壁设有外容器加热管（4），外容器加热管（4）的一端与热风装置连接，另一端放空；

在内容器（6）内设有内容器加热管（12），内容器加热管（12）与热风装置连接，在内容器（6）还设有内容器排气管（10）；

外容器（3）与内容器（6）之间的夹层内填充有珠光砂（5）,热量通过内容器壁、外容器壁和外容器加热管的壁同时传递给夹层中的珠光砂；

外容器（3）与内容器（6）之间的夹层通过管路与抽真空装置（14）连接；

所述的热风装置中，无油空压机（1）与螺旋管式加热炉（2）连接，螺旋管式加热炉（2）通过三通阀（7）分别与外容器加热管（4）和内容器加热管（12）连接；

位于外容器（3）内壁的外容器加热管（4）的结构为：多根垂直的竖管焊接在外容器（3）的内壁，竖管的端头通过弧形弯管互相首尾连接。

2.根据权利要求1所述的一种珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置，其特征是：在外容器加热管（4）和\或内容器排气管（10）设有温度传感器，温度传感器与控制装置（11）电连接，控制装置（11）与无油空压机（1）和螺旋管式加热炉（2）电连接。

3.一种采用权利要求1~2任一项所述的珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置进行抽真空的方法，其特征是包括以下步骤：在抽真空时，开启热风装置，同时给外容器加热管（4）和内容器排气管（10）通入热风，以同时使外容器（3）和内容器（6）加热，通过以上步骤实现对珠光砂夹层低温容器快速抽真空。

4.根据权利要求3所述的一种采用珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置进行抽真空的方法，其特征是：热风进口温度为60-70摄氏度，出口温度为55-65摄氏度。

5.根据权利要求3所述的一种采用珠光砂夹层低温容器加热抽真空装置进行抽真空的方法，其特征是：在外容器（3）的内壁的外容器加热管（4），在抽真空完成后，以珠光砂填充外容器加热管（4）。