CN105024272A - 利用化学反应热作辅助能源的混合供碘装置 - Google Patents

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Abstract

利用化学反应热作辅助能源的混合供碘装置，包括热蒸发式碘池，柱形化学法碘池。其特征在于，柱形化学法碘池嵌入到热蒸发式碘池中的结构，调节阀用于调节反应气的流量。充分利用化学反应热补充热蒸发式碘池中能量的流失，化学法碘池本身作为碘源补偿热蒸发式碘池供碘不足，通过调节反应气的流量控制碘流量的稳定输出。

Description

利用化学反应热作辅助能源的混合供碘装置
技术领域
本发明涉及一种利用化学反应热作辅助能源的混合供碘装置。
背景技术
氧碘化学激光(Chemical oxygen-iodine laser,简称COIL)，是激发态氧传能给碘原子，产生波长为1.315μm的红外激光。具有可用光纤传输，传输损失小，使用方便灵活，工程放大性好等特点。因此，氧碘化学激光器在军事、工业和医疗等方面均具有广泛的应用前景。
在氧碘化学激光器系统中碘源来自于碘发生器，碘蒸气流量的大小及其稳定性直接决定出光的大小及质量。因此，碘发生器是氧碘化学激光器的关键部件之一。已用的碘发生器有热蒸发式和化学法产碘两种方式，热蒸发式碘发生器是利用电能将固态碘加热到液态，再加热使容器内的碘蒸气压达到一定值，即发生器内保证一定的饱和蒸气压，以满足激光器出光所需。而这种供碘方式由于传热效率无法提高，导致有能量输出时所带走的热量不能及时被补充，直接造成的后果就是碘输出流量的下降，进而影响了出光功率及出光时间；化学法产碘是利用氯气或氟气通过碘化亚铜包覆颗粒固定床的化学反应提供碘蒸气，这种方式需要预热，并且反应过程会生成大量的反应热，而实验中发现，碘流量的生成是一个缓慢上升的过程。
本发明就是针对上述存在的问题而开发的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供的一种利用反应热作辅助能源的混合供碘方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
利用化学反应热作辅助能源的混合供碘装置，包括热蒸发式碘池，柱形化学法碘池。
所述热蒸发式碘池为一密闭的容器，容器上部设有气体出口；
所述柱形化学法碘池为一密闭的柱形容器，柱形容器左右两端分别设有反应气入口和碘蒸气出口；
于所述热蒸发式碘池的下部横向穿套有一两端开口的管体，管体处于热蒸发式碘池的内部，管体的左右两端分别穿过热蒸发式碘池的左右两侧壁面，管体的外侧壁面与热蒸发式碘池的侧壁面密闭连接；
柱形化学法碘池穿套于管体内。
管体的两端开口处的内壁面与柱形化学法碘池的外壁面密闭连接。
于管体的左右两端开口处的内壁面与柱形化学法碘池的外壁面间分别设有环形密封件，管体的两端开口处的内壁面与柱形化学法碘池的外壁面通过环形密封件密闭连接。
于所述热蒸发式碘池的下部横向设有1个以上的一端开口的圆管，圆管内设置有加热棒。
化学法碘池嵌入到热蒸发式碘池中的结构，化学法碘池的预热温度由热蒸发式碘池提供。
于热蒸发式碘池的气体出口处设置有开关气体出口的阀门，于热蒸发式碘池的上部设置有压力传感器和温度传感器；
于柱形化学法碘池的反应气入口和碘蒸气出口处分别设置有开关气体通道的阀门；于柱形化学法碘池的反应气入口还设置有气体流量调节阀。
所述阀门、气体流量调节阀、压力传感器和温度传感器分别通过导线与PLC采集和控制模块连接，通过PLC控制器内的控制软件采集热蒸发式碘池内碘蒸气的温度和压力，进一步控制加热棒的输出功率、阀门的开关动作、气体流量调节阀的开度大小。
化学法碘池嵌入到热蒸发式碘池中的结构，气体流量调节阀用于调节反应气的流量；
所述热蒸发式碘池的气体出口和所述柱形化学法碘池碘蒸气出口分别与氧碘激光器的碘腔相连或所述柱形化学法碘池碘蒸气出口通过管路与所述热蒸发式碘池的上部腔室相连；充分利用化学反应热补充热蒸发式碘池中能量的流失，化学法碘池本身作为碘源补偿热蒸发式碘池供碘不足，通过调节反应气的流量控制碘流量的稳定输出。
有以下效果及优点
1、节约能源。本发明充分利用化学反应的反应热作为碘发生器的辅助能源，节约了电能，实现了能源的再利用；
2、装置小型化。以热蒸发式为主，化学式为补充的混合供碘方式可以稳定供碘流量到热蒸发式碘池内所能提供的碘量。因此，最大限度的利用了碘发生器所占的空间，可根据氧碘激光功率的大小定制碘发生器的大小。
3、碘流量的稳定输出。调节阀在本发明中的应用使碘流量的在线调节成为可能。
附图说明
图1是利用反应热作能源的混合供碘方法的实施图。
图2是利用反应热作能源的混合供碘方法的正视图。
具体实施方式
以下通过实施例并参考附图对本发明进行详细说明。
图1是利用反应热作能源的混合供碘方法的实施图；
本发明由方形热蒸发式碘池1，嵌入式圆柱形化学法碘池2，加热棒7，压力传感器5，温度传感器6，开关阀门3，调节阀4，控制主机，控制软件等组成实现的。
利用化学反应热作辅助能源的混合供碘装置，包括热蒸发式碘池，嵌入式柱形化学法碘池，
所述热蒸发式碘池1为一密闭的容器，容器上部设有气体出口；
所述柱形化学法碘池2为一密闭的柱形容器，柱形容器左右两端分别设有反应气入口和碘蒸气出口；
于所述热蒸发式碘池1的下部横向穿套有一两端开口的管体，管体处于热蒸发式碘池(1)的内部，管体的左右两端分别穿过热蒸发式碘池1的左右两侧壁面，管体的外侧壁面与热蒸发式碘池(1)的侧壁面密闭连接；
柱形化学法碘池2穿套于管体内。
于管体的左右两端开口处的内壁面与柱形化学法碘池2的外壁面间分别设有环形密封件，管体的两端开口处的内壁面与柱形化学法碘池2的外壁面通过环形密封件密闭连接。柱形化学法碘池2的外壁面与管体的内壁面间具的空隙(空隙内可填充导热油)。
于所述热蒸发式碘池1的下部横向设有8个一端开口的圆管，圆管内设置有加热棒7。
化学法碘池嵌入到热蒸发式碘池中的结构，化学法碘池的预热温度由热蒸发式碘池提供。
于热蒸发式碘池1的气体出口处设置有开关气体出口的阀门，于热蒸发式碘池1的上部设置有压力传感器5和温度传感器6；
于柱形化学法碘池2的反应气入口和碘蒸气出口处分别设置有开关气体通道的阀门3；于柱形化学法碘池2的反应气入口还设置有气体流量调节阀4。
所述阀门、气体流量调节阀、压力传感器和温度传感器分别通过导线与PLC采集和控制模块连接，通过PLC控制器内的控制软件采集热蒸发式碘池(1)内碘蒸气的温度和压力，进一步控制加热棒的输出功率、阀门的开关动作、气体流量调节阀的开度大小。
化学法碘池嵌入到热蒸发式碘池中的结构，气体流量调节阀用于调节反应气的流量；
所述柱形化学法碘池2碘蒸气出口通过管路与所述热蒸发式碘池1的上部腔室相连；充分利用化学反应热补充热蒸发式碘池中能量的流失，化学法碘池本身作为碘源补偿热蒸发式碘池供碘不足，通过调节反应气的流量控制碘流量的稳定输出。
本发明所述的蒸发式碘池为物理加热方式，方形体结构设计便于加工、安装及其外部做保温处理。在发生器上部设置有温度、压力采集点，碘蒸气出口。在方形结构横向设有一个或多个化学法碘池接口，接近发生器底部，用于嵌入化学法碘池。底部位于化学法碘池接口的两侧，设置一排平行于底部安放外置加热棒的接口。
本发明所述的加热棒置于碘池底部，为试验前准备阶段的主要热源。
本发明所述的嵌入式圆柱形化学法碘池，横向或纵向嵌入到方形热蒸发式碘池中，其预热温度来源于置于碘池底部的加热棒。在化学法碘池的一端设置反应气及载气入口，另一端设置碘蒸气出口。由于其内嵌于热蒸发式碘池中，从化学反应开始就有反应热生成，其本身又成为加热装置为热蒸发式碘池提供热源。化学法碘池可根据需要设置1个或多个。
本发明所述的结构，增加了换热面积，同时提高了换热量。
本发明所述的控制系统主要用于采集碘池内温度和压力，通过控制加热棒的输出功率控制碘池内温度及压力，通过控制化学法碘池反应气源阀门的开关控制反应进行，通过调节化学法碘池反应气源调节阀开度大小控制碘蒸气输出流量，通过控制蒸发式碘池及化学法碘池阀门的开启时间控制碘蒸气流量的稳定输出。
本发明采用化学法碘池直接嵌入蒸发式碘池的混合式供碘方式。步骤如下：
1、利用置于碘池底部的加热棒将蒸发式碘池内的碘加热至满足实验条件的饱和蒸气压，同时也将嵌入于蒸发式碘池中的化学法碘池加热到其要求的预热温度。
2、实验时开启蒸发式碘池对应的阀门输出碘蒸气给激光器
3、检测到碘饱和蒸气压下降时，打开化学法碘池的反应气阀门，同时打开化学法碘池对应的输出阀门，来补充蒸发式碘池的供碘量。
4、通过控制化学法碘池反应气调节阀的开度控制反应气的流量，控制碘蒸气的生成量。
5、通过反馈调节实现稳定输出氧碘激光器所需碘流量。
6、实验结束后关闭所有阀门。

Claims (8)

1.利用化学反应热作辅助能源的混合供碘装置，包括热蒸发式碘池和柱形化学法碘池；
所述热蒸发式碘池(1)为一密闭的容器，容器上部设有气体出口；
所述柱形化学法碘池(2)为一密闭的柱形容器，柱形容器左右两端分别设有反应气入口和碘蒸气出口；
于所述热蒸发式碘池(1)的下部横向穿套有一两端开口的管体，管体处于热蒸发式碘池(1)的内部，管体的左右两端分别穿过热蒸发式碘池(1)的左右两侧壁面，管体的外侧壁面与热蒸发式碘池(1)的侧壁面密闭连接；
柱形化学法碘池(2)穿套于管体内。
2.根据权利要求1所述的混合供碘装置，其特征在于：
管体的两端开口处的内壁面与柱形化学法碘池(2)的外壁面密闭连接。
3.根据权利要求2所述的混合供碘装置，其特征在于：
于管体的左右两端开口处的内壁面与柱形化学法碘池(2)的外壁面间分别设有环形密封件，管体的两端开口处的内壁面与柱形化学法碘池(2)的外壁面通过环形密封件密闭连接。
4.根据权利要求1所述的混合供碘装置，其特征在于：
于所述热蒸发式碘池(1)的下部横向设有1个以上的一端开口的圆管，圆管内设置有加热棒(7)。
5.根据权利要求1所述的混合供碘装置，其特征在于：
化学法碘池嵌入到热蒸发式碘池中的结构，化学法碘池的预热温度由热蒸发式碘池提供。
6.根据权利要求1所述的混合供碘装置，其特征在于：
于热蒸发式碘池(1)的气体出口处设置有开关气体出口的阀门，于热蒸发式碘池(1)的上部设置有压力传感器(5)和温度传感器(6)；
于柱形化学法碘池(2)的反应气入口和碘蒸气出口处分别设置有开关气体通道的阀门(3)；于柱形化学法碘池(2)的反应气入口还设置有气体流量调节阀(4)。
7.根据权利要求6所述的混合供碘装置，其特征在于：所述阀门、气体流量调节阀、压力传感器和温度传感器分别通过导线与PLC采集和控制模块连接，通过PLC控制器内的控制软件采集热蒸发式碘池(1)内碘蒸气的温度和压力，进一步控制加热棒的输出功率、阀门的开关动作、气体流量调节阀的开度大小。
8.根据权利要求6或7所述的混合供碘装置，其特征在于：化学法碘池嵌入到热蒸发式碘池中的结构，气体流量调节阀用于调节反应气的流量；
所述热蒸发式碘池(1)的气体出口和所述柱形化学法碘池(2)碘蒸气出口分别与氧碘激光器的碘腔相连或所述柱形化学法碘池(2)碘蒸气出口通过管路与所述热蒸发式碘池(1)的上部腔室相连；充分利用化学反应热补充热蒸发式碘池中能量的流失，化学法碘池本身作为碘源补偿热蒸发式碘池供碘不足，通过调节反应气的流量控制碘流量的稳定输出。
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