CN109655131A - 一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，包括：透明外罩、内罐、底板、超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、一根以上的液位计液相管路、用于加热液位计液相管路的液相加热装置、真空机组；内罐设于底板的上方并呈间距设置；透明外罩罩设于内罐2的外侧，透明外罩与底板之间的空间形成真空腔室；真空腔室与真空机组连通；超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、液位计液相管路由上而下依次连通并安装于内罐；液位计液相管路靠近内罐一侧设置的管路为透明管段。本发明通过透明外罩查看靠近内罐设置的透明管段的气液分界面，进而实现液位计液相管路的设计和优化。
Description
技术领域
本发明涉及低温液体液位测量技术领域，尤指一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统。
背景技术
因为低温存储装置的绝热设计和封闭性要求，使得低温液体的液位测量较常温液体的液位测量有着其特殊的困难。如传统的浮球式和玻璃板液位计，存在传热量大、装拆困难、结霜、低温脆裂、静电积聚等问题。而目前各类新型的液位测量仪，如电容式、光纤式、辐射式以及热式等液位测量仪，大部分还处于实验室阶段。因此目前大部分的低温存储设备，使用的仍是差压式液位计。差压式液位计包含有两根取压管路，一为测量罐顶部气相空间压力的气相取压管，又称负取压管；另一个是测量罐体底部液体压力的液相取压管，又称正取压管。当液体液位高度不同时，受液体自身重力的影响，其二者的压力差也就不同，液位越高，压差也就越大。因此在使用差压式液位计时，只需依据预先输入的液位高度和压力差的对应关系，即可测量获得液体的液位高度。
由差压式液位计的测量原理可知，差压式液位计具有结构和原理简单，使用方便、性能稳定、测量精度较高等优点。但是为了能够准确测量得到液体的液位高度，差压式液位计在测量时，需保证液相取压管路中气液界面稳定在同一水平位置，不能上下移动。在常温情况下，人们可以通过要求液相管路内充满液体来避免该问题。但是针对低温液体，这显然是不行的。因为低温液体流出存储罐进入暴露于大气中的液相管路和仪表后，通过管路传入的热量将使管内的液体气化，产生气液共存现象。当环境温度、罐内温度和压力发生变化时，都会导致管内液面移动并大幅度震荡，从而导致液位测量产生较大误差。此外，低温液体直接通过液相管路引出，还会导致漏热严重、低温危险等问题。因此，综合安全、测量精度等因素，在使用差压式液位计测量低温液体液位时，液相取压管路需在存储罐的真空夹层内设计一截水平管段，尽量让气液交界面位于该水平管段内。对此，国内学者于玉绵等人(于玉绵，叶政学。低温推进剂的液位测量。低温工程，1994，2：l-4)对差压液位计在低温贮罐中的应用进行研究后，指出低温差压液位计的设计主要在于对液相取压管进行科学、合理的设计，使低温液体在管内尽快、完全汽化，变成稳定的常温气体，以避免在管内出现设计“陷阱”，导致“汽锁”或汽化不充分现象。陈义峰等人(陈义峰，王卫军。低温液体液位测量故障处理。能源工程，1999，2：51-52)对安钢制氧厂制氧机的差压式液位计的故障进行了分析和处理，发现导致正负取压管压力相等、液位测量值为零、液位测量值波动等故障的原因主是正、负取压管设计和安装位置的不合理；作者认为差压式液位计在安装设计时，最重要的是要确保正取压管有足够的液封段和汽化段，让正取压管路内的液体能够充分气化。潘俊兴(潘俊兴。低温贮槽用差压液位计液相气化取压原理及其加热器传热计算。化工装备技术，1996，17(6)：22-23)认为低温液体流出绝热贮槽进入暴露于大气中的液相引导管和仪表后，通过其传入的热量将使管内存在气液共存现象，这种气液共存是不稳定的，微小的诱因即可导致管内液面的大幅度震荡。这将导致液位计的显示将毫无价值。
此外，由于差压式液位计液相管路中低温液体基本不流动，并且差压式液位计液相管管径较小(一般管道内径不超过6mm)，因此液位计液相管经常容易被杜塞，造成液位测量发生故障。在差压式液位计堵塞原因和解决方法的研究中，陈吉明(陈吉明，冯云。防止液位计结晶堵塞的有效途径。大氮肥，1995， (1)：31-32)等人指出合成氨系统中可以通过对导压管用蒸汽伴管保温，保证溶液温度低于其结晶温度；或者液相管和气相管之间增加循环段，使得液相管内介质处于流动状态，减小杂质堵塞管道的可能性等方法，防止液位计取压管道的堵塞。朱桥梁(朱桥梁。天然气设备冰堵原因及防治措施[J].工程技术：全文版，2016，(8)：00313)报道了天然气管道“冰堵”的成因是：天然气在经过调压阀等设备时，由于节流效应致使温度急剧降低，当温度降至水露点时，水分子析出，在高压低温下产生一种形似于冰的天然气水合物的结晶物体。该种结晶物体经过一段时间的累积而堵塞管路。相关处理措施主要有：冰堵段放空吹扫、冰堵段加热疏通、管内加入防冻剂等。Haley(RM Haley，PE Che.LNG Line blockages:causes，preventions and cures[J].gastechnology.org.)等人分析了LNG储罐供液管堵塞的原因，主要是因为高凝固点的化合物，如丁烷，由气态返回供液管中凝结成有孔的固态物质(a semi-porous blockage)，从而造成管路堵塞。
综上所述，差压液位计在测量低温液体液位时仍存在问题。由于低温液体存储装置的特殊性，位于真空夹层内的液位计液相管在制造完成之后无法直接观察和修改，管路设计结果是否能满足设计要求往往不得知。因此，本领域技术人员亟需提供一种可验证管路设计以实现管路优化的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，通过透明外罩查看靠近内罐设置的透明管段的气液分界面，进而避免液位计液相管路出现设计“陷阱”而出现“汽锁”或汽化不充分现象；从而保证了差压液位计在测量低温液体液位时的精准度和科学性，进而实现液位计液相管路的设计和优化。
本发明提供的技术方案如下：
一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，包括：
透明外罩、内罐、底板、超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、一根以上的液位计液相管路、用于加热所述液位计液相管路的液相加热装置、真空机组；
所述内罐设于所述底板的上方并呈间距设置；
所述透明外罩罩设于所述内罐的外侧，所述透明外罩与所述底板之间的空间形成真空腔室；所述真空腔室与所述真空机组连通；
所述超压排放管路、所述增压管路、所述测满管路、所述加注管路、所述液位计液相管路由上而下依次连通并安装于所述内罐；
所述液位计液相管路靠近所述内罐一侧设置的管路为透明管段。
本技术方案中，本发明可通过透明外罩查看靠近内罐设置的透明管段的气液分界面，从而判断液位计液相管路的气液界面是否稳定于同一水平位置，没有上下移动，进而避免液位计液相管路出现设计“陷阱”而出现“汽锁”或汽化不充分现象；从而保证了用于测量液位计液相管路和超压排放管路之间的压差的测量设备在测量低温液体液位时的精准度和科学性，进而实现液位计液相管路的设计和优化(如液位计液相管路的孔径、结构、材质等等)。
进一步优选地，所述液位计液相管路远离所述内罐一侧设置的管路为测量管段。
进一步优选地，所述透明管段包括与所述内罐的罐底齐平设置的水平管段和结构管段，所述水平管段靠近所述内罐设置；所述透明管段由支撑件和透明管组成，所述支撑件插设于所述透明管的内部通道。
本技术方案中，水平管段的设置为判断气液分界面的水平位置以及判断气液分界面是否会上下窜动提供了直观的判断，易于实现且结构简单，成本低。更优的，支撑件的设置可实现液位计液相管路的支撑，以及结构设计和优化。
进一步优选地，所述透明外罩与所述底板可拆卸式连接。
本技术方案中，透明外罩与底板可拆卸式连接，从而便于不同类型的液位计液相管路的更换，加快本系统的运行效率。
进一步优选地，所述液相加热装置为电加热装置、液加热装置或气加热装置；每一根所述液位计液相管路配置所述电加热装置、液加热装置或气加热装置中的一种或一种以上。
本技术方案中，当本发明仅设置一根液位计液相管路时可通过设置多种 (两种或两种以上)液相加热装置以判断不同种类(或两两种类)的液相加热装置的加热性能，从而便于液相加热装置的选择和优化；当本发明仅设置两根以上的液位计液相管路时可通过设置一种或一种以上的液相加热装置以判断不同种类(或两种种类)的液相加热装置的加热性能，从而便于液相加热装置的类型或组合的选择和优化。
进一步优选地，所述液位计液相管路远离所述内罐一侧设置的管路为测量管段；所述透明管段分别与所述内罐和所述测量管段可拆卸式连接。
本技术方案中，通过更换不同管路设计的透明管段以实现液位计液相管路的优化，确保气液界面位置能够稳定于水平方向而不会上下浮动，从而实现整个系统的测量设备(如差压计、差压液位计、压力表)测量的精准度和科学性。
进一步优选地，所述测量管段设有第一压力表。
进一步优选地，还包括可替换所述透明管段安装于所述内罐和所述测量管段之间的金属替换管路；以及用于测量所述超压排放管路和每一根所述测量管段的压差的测量设备。
本技术方案中，通过测量设备可很好地判断液相加热装置的有效性，从而实现液位计液相管路和液相加热装置的设计和优化(如什么类型的液位计液相管路适用什么类型的液相加热装置等)，避免液位计液相管路出现气液共存现象，保证气液界面的稳定性，避免气液界面出现大幅度震动现象以导致测量设备测量的失真，使得测量设备毫无价值。
进一步优选地，所述超压排放管路和所述测量设备之间设有第一阀门；所述测量管段和所述测量设备之间设有第二阀门；所述测量管段远离所述内罐一侧的端部设有第三阀门。
进一步优选地，所述超压排放管路设有安全阀门、第二压力表和第四阀门；所述增压管路设有高压氮气瓶和减压阀；所述测满管路设有第五阀门；所述加注管路设有杜瓦瓶和第六阀门；所述真空机组和所述真空腔室之间设有第七阀门。
本发明提供的一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，能够带来以下至少一种有益效果：
1、本发明中，通过透明外罩查看靠近内罐设置的透明管段的气液分界面，从而判断液位计液相管路的气液界面是否稳定于同一水平位置，没有上下移动，进而避免液位计液相管路出现设计“陷阱”而出现“汽锁”或汽化不充分现象；从而保证了用于测量液位计液相管路和超压排放管路之间的压差的测量设备在测量低温液体液位时的精准度和科学性，进而实现液位计液相管路的设计和优化(如液位计液相管路的孔径、结构、材质等等)。
2、本发明中，水平管段的设置为判断气液分界面的水平位置以及判断气液分界面是否会上下窜动提供了直观的判断，易于实现且结构简单，成本低。更优的，支撑件的设置可实现液位计液相管路的支撑，以及结构设计和优化。
3、本发明中，当本发明仅设置一根液位计液相管路时可通过设置多种(两种或两种以上)液相加热装置以判断不同种类(或两两种类)的液相加热装置的加热性能，从而便于液相加热装置的选择和优化，因为需要形成对比，因此本系统因液相加热装置的类型或数量不同而进行两次以上的实验操作；当本发明设置两根以上的液位计液相管路时可通过设置一种或一种以上的液相加热装置同时判断不同种类(或两两种类)的液相加热装置的加热性能，从而便于液相加热装置的类型或组合的选择和优化，由于不同的液位计液相管路可对应设置不同类型或数量的液相加热装置，不仅减少了实验操作次数(仅操作一次即可)，还避免了外环境引起的误差(如避免了前后进行的实验操作的人为误差、系统误差、环境误差等)，节省实验时间，大大提高了本系统的工作效率、适应性和实用性。
4、本发明中，通过更换不同管路设计的透明管段以实现液位计液相管路的优化，确保气液界面位置能够稳定于水平方向而不会上下浮动，从而实现整个系统的测量设备(如差压计、差压液位计、压力表)测量的精准度和科学性。
5、本发明中，通过测量设备可很好地判断液相加热装置的有效性，从而实现液位计液相管路和液相加热装置的设计和优化(如什么类型的液位计液相管路适用什么类型的液相加热装置等)，避免液位计液相管路出现气液共存现象，保证气液界面的稳定性，避免气液界面出现大幅度震动现象以导致测量设备测量的失真，使得测量设备毫无价值。
6、本发明中，通过不同种类的阀门以及多个同种类的阀、仪表来保证本系统的各个管路的启闭，以及不同功能模块的实现(如实现一根或多根相同种类或不同种类液位计液相管路、一种或多种液相加热装置的性能验证、设计和优化。相同类液位计液相管路和不同种液相加热装置的配合的性能验证、设计和优化。同时，还可通过改变用于用于加热液位计液相管路的液相加热装置的种类或加热位置来实现液相加热装置的加热性能的验证、设计和优化，如对比不同的液相加热装置的加热性能以筛选出加热性能最优的液相加热装置；还可验证当前使用系统的液相加热装置的性能；还可对比两种或两种以上的液相加热装置共同加热与单一液相加热装置加热的性能的对比，从而实现液相加热装置的单一优化，或者液相加热装置和液位计液相管路的共同优化等等)，从而大大提高了本系统的功能化，实用性和适用性。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明的一种实施例结构示意图。
附图标号说明：
1.透明外罩，2.内罐，3.绝热层，4.增压管路，5.加注管路，6.高压氮气瓶， 7.减压阀，8.电加热装置，9.液位计液相管路，101.第一管道接头，102.第二管道接头，11.底板，12.第六阀门，13.杜瓦瓶，14.真空机组，15.第七阀门，16. 真空规管，17.航空插头，18.电源，191.第八阀门，192.第九阀门，20.恒温浴容器，21.第五阀门，221.第一阀门，222.第二阀门，23.测量设备，241.第一压力表，242.第二压力表，25.第三阀门，26.安全阀门，27.第四阀门，28.测满管路， 29.超压排放管路，30.真空腔室。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本文中，上、下、左和右是指所描述的附图的上、下、左和右，并不完全代表实际情况。
在实施例一中，如图1所示，一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，包括：透明外罩1、内罐2、底板11、超压排放管路29、增压管路 4、测满管路28、加注管路5、一根以上的液位计液相管路9、用于加热液位计液相管路9的液相加热装置、真空机组14；内罐2设于底板11的上方并呈间距设置；透明外罩1罩设于内罐2的外侧，透明外罩1与底板11之间的空间形成真空腔室30；真空腔室30与真空机组14连通；超压排放管路29、增压管路4、测满管路28、加注管路5、液位计液相管路9由上而下依次连通并安装于内罐2；液位计液相管路9靠近内罐2一侧设置的管路为透明管段。在实际应用中，可通过透明外罩1查看靠近内罐2设置的透明管段的气液分界面，从而判断液位计液相管路9的气液界面是否稳定于同一水平位置，没有上下移动，进而避免液位计液相管路9出现设计“陷阱”而出现“汽锁”或汽化不充分现象；从而保证了用于测量液位计液相管路9和超压排放管路29之间的压差的测量设备23(如差压计；差压式液位计；或分别设置于超压排放管路29 的第三压力表和设置于测量液位计液相管路9的第四压力表)在测量低温液体液位时的精准度和科学性，进而实现液位计液相管路9的设计优化(如液位计液相管路9的孔径、结构、材质等等)。
在实施例二中，如图1所示，在实施一的基础上，液位计液相管路9远离内罐2一侧设置的管路为测量管段。优选地，透明管段包括与内罐2的罐底齐平设置的水平管段和结构管段，水平管段靠近内罐2设置；透明管段由支撑件和透明管组成，支撑件插设于透明管的内部通道。支撑件可实现气液两相的热传导，从而稳定液位计液相管路9内的气液界面。值得说明的是，透明管段还可为硬质透明管，则中间无需设置支撑件。当透明管段由透明管和支撑件构成时，透明管可为硬质透明管或软质透明管，支撑件可为不可形变的支撑件或者为可形变的支撑件；当然，支撑件优选为可形变，透明管为软质透明管，这样，可在不改变透明管段的内径的情况下，可更改透明管段的结构，如透明管段呈Π字型、U形、Z字型、三角形、四边形等等，甚至可改变水平管段的长度尺寸，从而实现液位计液相管路9结构设计和优化，及其安装方式等等，大大节省了研发成本。优选地，支撑件为实心不锈钢棒，且其直径优选为2-10mm；而透明管为塑料透明管，如透明聚四氟乙烯管路或半透明聚四氟乙烯管路。优选地，本系统适用于气化温度为-196-60℃的液体。优选地，内罐2为不锈钢内罐，用于存储低温液体。结构为回转壳结构，上端和下端为球壳结构，中间为圆筒结构，全身包裹有多层绝热层3，用于减少内罐2漏热。内罐2和底板11 之间通过支撑座连接。
在实施例三中，如图1所示，在实施一或二的基础上，透明外罩1与底板 11可拆卸式连接。为了保证实验结构的精准度和科学性，透明管段在实验阶段优选设置于真空腔室30内，避免透明管段与外环境的热交换而导致气液界面的不稳定，导致实验数据失真，无法达到液位计液相管路9的设计优化。因此，在更换不同尺寸或结构的透明管段(即液位计液相管路9)时，需要将透明外罩1取下进行透明管段的更换。优选地，透明外罩1和底板11的接触处设有密封垫圈，当然，密封垫圈设置于透明外罩1和底板11其中的一个或两个均可。透明外罩1和底板11可直接通过密封垫圈实现可拆卸式连接，也可通过凹凸配合连接、卡扣、锁扣、压板等方式实现连接，在更换好透明管段后，通过真空机组14对真空腔室30进行抽真空即可。
优选地，透明外罩1为透明有机玻璃、透明无机玻璃等透明材质制成。底板11优选为金属底板或合金底板，优选地，底板11为不锈钢底板。优选地，透明管段分别与测量管段和内罐2可拆卸式连接，从而使得在液位计液相管路 9在更换过程中，只需更换需要结构优化的部分(即透明管段所对应的部分，在实际使用过程中，液位计液相管路9对应透明管段部分和液位计液相管路9 对应测量管段部分的材质相同，本发的透明管段为设计和优化液位计液相管路 9而存在)，而对应的测量管段无需更换，节省时间和成本(因为测量管段在实际应用中需要设置阀门等测量仪器)。优选地，为了便于透明管段的更换，透明管段的一端优选通过第一管道接头101与内罐2可拆卸式连接(或与内罐2 对应透明管道设置的管路可拆卸式连接)，透明管道的另一端优选通过第二管道接头102与底板11可拆卸式连接；通过第一管道接头101和第二管道接头 102实现支撑件的连接和固定。
在实施例四中，如图1所示，在实施一、二或三的基础上，液相加热装置为电加热装置8、液加热装置或气加热装置；每一根液位计液相管路9配置电加热装置8、液加热装置或气加热装置中的一种或一种以上。由于本系统用于验证、设计或优化液位计液相管路9的性能而存在，因此，本系统设置的液位计液相管路9可为一根或一根以上。因此，本系统可同时实现一根或多根相同种类或不同种类液位计液相管路9、一种或多种液相加热装置的性能验证、设计和优化。相同类液位计液相管路9和不同种液相加热装置的配合的性能验证、设计和优化。同时，还可通过改变用于用于加热液位计液相管路9的液相加热装置的种类或加热位置来实现液相加热装置的加热性能的验证、设计和优化，如对比不同的液相加热装置的加热性能以筛选出加热性能最优的液相加热装置；还可验证当前使用系统的液相加热装置的性能；还可对比两种或两种以上的液相加热装置共同加热与单一液相加热装置加热的性能的对比，从而实现液相加热装置的单一优化，或者液相加热装置和液位计液相管路9的共同优化。
优选地，电加热装置8包括设置于每一根透明管道(优选为水平管段)外侧的至少一个加热部(如加热片或加热丝)、航空插头17和电源18；其中至少一个加热部通过航空插头17与电源18连接。液加热装置包括设置于每一根透明管道(优选为水平管段)外侧的至少一个加热液管路和恒温浴容器20，其中，恒温浴容器20存放有恒温液体，加热液管路于恒温液体穿过，从而实现对液位计液相管路9的热交换，优选地，加热液管路进恒温浴容器20的管路设有第八阀门191，加热管路出恒温浴容器20的管路设有第九阀门192。气加热装置包括设置于每一根透明管道(优选为水平管段)外侧的至少一个加热气管路和恒温浴容器20，其中，恒温浴容器20存放有恒温气体，加热气管路于恒温气体穿过，从而实现对液位计液相管路9的热交换，优选地，加热气管路进恒温浴容器20的管路设有第十阀门，加热气管路出恒温浴容器20的管路设有第十一阀门。由于液加热装置和气加热装置的管路布置可相同，只是流通的介质不同而已，因此，在实际应用中，可通过更换介质便可实现气液两种加热方式的更换，使得本系统结构紧凑，成本进一步降低。
在实施例五中，如图1所示，在实施三或四的基础上，还包括可替换透明管段安装于内罐2和测量管段之间的金属替换管路；以及用于测量超压排放管路29和每一根测量管段的压差的测量设备23。测量设备23可为差压计；差压式液位计；或分别设置于超压排放管路29的第三压力表和设置于测量液位计液相管路9的第四压力表。优选地，测量管段与金属替换管路的加工材质相同，即均为金属管路，如不锈钢管路或单属性金属或其他合金等等。本实施例实现了实际系统的完美模拟，从而更使得液相加热装置性能检测、设计和优化更具有科学性和真实性。优选地，超压排放管路29和测量设备23之间设有第一阀门221；测量管段和测量设备23之间设有第二阀门222；测量管段远离内罐2 一侧的端部设有第三阀门25。优选地，超压排放管路29设有安全阀门26、第二压力表242和第四阀门27；增压管路4设有高压氮气瓶6和减压阀7；测满管路28设有第五阀门21；加注管路5设有杜瓦瓶13和第六阀门12；真空机组14和真空腔室30之间设有第七阀门15。优选地，加注管路5为不锈钢管路；增加管路靠近内罐2一侧的管段为不锈钢管路，而与杜瓦瓶13连接的管段为金属软管；金属软管通过螺纹卡套和杜瓦瓶13连接；优选地，设置于真空腔室30外侧的加注管路5的外侧壁包裹有保温层；增压管路4为不锈钢管路。增压管路4的一端和内罐2焊接，增压管路4的另一端和高压氮气瓶6相连；主要作用为给内罐2快速增压，以及试验完成后排空内罐2内的低温液体。测满管路28为不锈钢管路，测满管路28的一端与内罐2焊接并导通，焊接接口高度的设计优选为95％充满率的液位高度；测满管路28的另一端与外环境相通；用于加注低温液体时测量内罐2是否充满。超压排放管路29为不锈钢管路。超压排放管路29的一端焊接在内罐2顶部并与内罐2内部连通；超压排放管路29的另一端则位于真空腔室30外部，用于内罐2的超压保护。
通过不同种类的阀门(第一阀门221、第二阀门222、第三阀门25、第四阀门27、第五阀门21、第六阀门12、第七阀门15、第八阀门191、第九阀门 192、第十阀门、第十一阀门)以及多个同种类的阀(阀门、安全阀门26、减压阀7)、仪表(测量设备23、第一压力表241、第二压力表242)来保证本系统的各个管路的启闭，以及不同功能模块的实现。如实现一根或多根相同种类或不同种类液位计液相管路9、一种或多种液相加热装置的性能验证、设计和优化。相同类液位计液相管路9和不同种液相加热装置的配合的性能验证、设计和优化。同时，还可通过改变用于用于加热液位计液相管路9的液相加热装置的种类或加热位置来实现液相加热装置的加热性能的验证、设计和优化，如对比不同的液相加热装置的加热性能以筛选出加热性能最优的液相加热装置；还可验证当前使用系统的液相加热装置的性能；还可对比两种或两种以上的液相加热装置共同加热与单一液相加热装置加热的性能的对比，从而实现液相加热装置的单一优化，或者液相加热装置和液位计液相管路9的共同优化等等。
示例性的，如图1所示，本系统用于液位计液相管路9气液界面观察实验：
试验准备阶段，打开透明外罩1，装入可更换的透明液位计液相管，关闭透明外罩1，关闭第八阀门191、第九阀门192、第三阀门25；
打开第七阀门15和真空机组14对真空腔室30进行抽真空；
待真空腔室30内真空度优于10-2Pa(真空腔室30内的真空度测量通过真空规管16测量)后，打开第六阀门12、第五阀门21、第一阀门221、第二阀门222、第四阀门27和杜瓦瓶13，向内罐2注入低温液体；当低温液体注满后，关闭第五阀门21和第四阀门27；
打开高压氮气瓶6及减压阀7，使内罐2压力达到工作压力；
观测液位计液相管内气液界面所在位置，并记录。
通过查看气液界面的所在位置来判断液位计液相管的性能，进而实现液位计液相管的结构、尺寸的优化，值得说明的是，液位计液相管的性能的好坏通过判断气液界面是否靠近内罐2来实现，即气液界面越靠近内罐2则表明液位计液相管性能越优越。
示例性的，如图1所示，本系统用于液相加热装置性能验证试验：
试验准备阶段，将可更换的金属替换管路的水平管段内装满水，并置于液氮冰冻，使水结冰。打开透明外罩1，装入管内结冰的金属替换管路于内罐2 和测量管段之间，安装液相加热装置，关闭透明外罩1，关闭第八阀门191、第九阀门192、第三阀门25。
打开第七阀门15和真空机组14对真空腔室30进行抽真空；打开第六阀门12、第五阀门21、第一阀门221、第二阀门222、第四阀门27和杜瓦瓶13，向内罐2注入低温液体；当低温液体注满后，关闭第五阀门21和第四阀门27；
打开高压氮气瓶6及减压阀7，使内罐2压力达到工作压力；
打开电源18和/或恒温浴容器20给液位计液相管加热，记录开始时间；观看测量设备23、第一压力表241、第二压力表242，待测量设备23显示正常、内罐2压力与液位计液相管出口压力基本相同时，表明管内结冰已融化，记录结束时间。
通过冰融化所耗时间的长短(即结束时间与开始时间的差值)来判断液相加热装置的加热性能，当差值越小则说明液相加热装置的加热性能的加热性能良好。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，其特征在于，包括：
透明外罩、内罐、底板、超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、一根以上的液位计液相管路、用于加热所述液位计液相管路的液相加热装置、真空机组；
所述内罐设于所述底板的上方并呈间距设置；
所述透明外罩罩设于所述内罐的外侧，所述透明外罩与所述底板之间的空间形成真空腔室；所述真空腔室与所述真空机组连通；
所述超压排放管路、所述增压管路、所述测满管路、所述加注管路、所述液位计液相管路由上而下依次连通并安装于所述内罐；
所述液位计液相管路靠近所述内罐一侧设置的管路为透明管段。
2.根据权利要求1所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，
其特征在于：
所述液位计液相管路远离所述内罐一侧设置的管路为测量管段。
3.根据权利要求1所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，
其特征在于：
所述透明管段包括与所述内罐的罐底齐平设置的水平管段和结构管段，所述水平管段靠近所述内罐设置；
所述透明管段由支撑件和透明管组成，所述支撑件插设于所述透明管的内部通道。
4.根据权利要求1所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，
其特征在于：
所述透明外罩与所述底板可拆卸式连接。
5.根据权利要求1所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，
其特征在于：
所述液相加热装置为电加热装置、液加热装置或气加热装置；
每一根所述液位计液相管路配置所述电加热装置、液加热装置或气加热装置中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，其特征在于：
所述液位计液相管路远离所述内罐一侧设置的管路为测量管段；
所述透明管段分别与所述内罐和所述测量管段可拆卸式连接。
7.根据权利要求6所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，
其特征在于：
所述测量管段设有第一压力表。
8.根据权利要求6所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，
其特征在于，还包括：
可替换所述透明管段安装于所述内罐和所述测量管段之间的金属替换管路；以及用于测量所述超压排放管路和每一根所述测量管段的压差的测量设备。
9.根据权利要求8所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，
其特征在于：
所述超压排放管路和所述测量设备之间设有第一阀门；所述测量管段和所述测量设备之间设有第二阀门；
所述测量管段远离所述内罐一侧的端部设有第三阀门。
10.根据权利要求1-5或7-9任意一项所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，其特征在于：
所述超压排放管路设有安全阀门、第二压力表和第四阀门；
所述增压管路设有高压氮气瓶和减压阀；
所述测满管路设有第五阀门；
所述加注管路设有杜瓦瓶和第六阀门；
所述真空机组和所述真空腔室之间设有第七阀门。
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