CN110630899A - 一种低温气体供应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业生产供气技术领域，提供一种低温气体供应系统，包括：低温储罐、气化器、缓冲罐和旁通管道，低温储罐的出口与气化器的入口连通，气化器的出口与缓冲罐的下部连通；旁通管道的一端与第一管道连通，旁通管道的另一端与缓冲罐的上部连通；旁通管道上装设有第一流量调节部件，第二管道上装设有第二流量调节部件。本发明提供的低温气体供应系统，利用自身的气化器将低温液体汽化为低温气体，同时通过旁通管道引出低温液体对低温气体进行降温，结合第一流量调节部件和第二流量调节部件的流量控制，可实现低温气体的温度和压力的精确控制，同时也能满足低温气体流量的精确输出，可间歇供应低温气体，系统操作简单，成本较低，能耗较少。
Description
技术领域
本发明涉及工业生产供气技术领域，更具体地，涉及一种低温气体供应系统。
背景技术
低温区化工过程、研发试验过程及航空航天低温系统等领域广泛应用到低温气体。传统低温气体的供应使用制冷机直接对常温气体进行冷却。目前低温气体供应主要通过气液混合或换热等方式来实现，如通过喷射器机构混合温度不同的两种气体来制得的混合低温气体。
利用制冷机直接对常温气体冷却，能耗较大，设备成本高，低温气体温度波动性较大，且不适用间断性供应低温气体。利用气化器将低温液体气化，但现有的气化器出口气体温度均在室温附近，不能满足工业生产中对低温气体的温度需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种低温气体供应系统，以解决或部分解决现有低温气体供应方式无法对输出的低温气体的温度和压力实现精确控制的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种低温气体供应系统，包括：低温储罐、气化器、缓冲罐和旁通管道，所述低温储罐用于盛装低温液体；
所述低温储罐的出口通过第一管道与所述气化器的入口连通，所述气化器的出口通过第二管道与所述缓冲罐的下部连通；
所述旁通管道的一端与所述第一管道连通，所述旁通管道的另一端与所述缓冲罐的上部连通；
所述旁通管道上装设有第一流量调节部件，所述第二管道上装设有第二流量调节部件，所述缓冲罐上设置有低温气体出口。
优选地，所述缓冲罐的上部内侧布置有雾化装置，所述雾化装置与所述旁通管道连接。
优选地，所述缓冲罐的下部内侧布置有风机，所述风机与所述第二管道的出气口对接。
优选地，所述低温气体供应系统还包括：增压泵和截止阀，所述增压泵和截止阀沿着所述低温液体的流动方向依次装设在所述第一管道上；
所述旁通管道与所述第一管道的连接处位于所述截止阀和所述气化器之间。
优选地，所述低温气体供应系统还包括：温度检测部件、压力检测部件和控制部件，所述温度检测部件和所述压力检测部件均与所述控制部件连接，所述温度检测部件和所述压力检测部件均布置在所述缓冲罐内部；
所述第一流量调节部件和第二流量调节部件均与所述控制部件连接。
优选地，所述第一流量调节部件和第二流量调节部件均为流量控制阀。
优选地，所述低温气体供应系统还包括无线传输模块，所述无线传输模块与所述控制部件连接，用于实现所述控制部件与外部设备的通信连接。
优选地，所述气化器为空温式气化器、循环热水气化器、蒸汽加热水气化器或电加热气化器。
优选地，所述风机为离心式风机或轴流式风机。
优选地，缓冲罐内的气体温度范围为-100～-190℃，压力范围为2～70bar，流量范围为0～100000Nm3/h。
(三)有益效果
本发明实施例提供的低温气体供应系统，利用自身的气化器对低温储罐中的低温液体进行汽化而产生低温气体，通过旁通管道引出低温液体对低温气体进行降温，结合第一流量调节部件和第二流量调节部件的流量控制，可实现低温气体的温度和压力的精确控制，以满足工业生产对低温气体的温度和压力需求；同时也能满足低温气体流量的精确输出，可间歇供应低温气体，系统操作简单，成本较低，能耗较少。
附图说明
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
图1为本发明实施例中低温气体供应系统的连接示意图；
图中：1-低温储罐；2-流量指示装置；3-增压泵；4、截止阀；5-气化器；6-第二流量调节部件；7-第一流量调节部件；8-雾化装置；9-风机；10-缓冲罐；11-第一管道；12-第二管道；13-旁通管道；14-低温气体出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，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。
参考图1所示，本发明实施例提供一种低温气体供应系统，包括：低温储罐1、气化器5和缓冲罐10，低温储罐1内盛装有低温液体，利用低温液体作为低温气体的来源，同时便于低温气体温度和压力的控制。
其中，气化器5用于将低温储罐1内的低温液体通过热源换热转化为气体，气化器包括有入口和出口，液体从入口进入气化器5，气化后的气体从出口排出。本实施例中，将低温储罐1的出口通过第一管道11与气化器5的入口连通，气化器5的出口通过第二管道12与缓冲罐10连通，但由于气体的密度相对于液体小，为了保证混合效果，需要将第二管道12与缓冲罐10的下部连通。
同时，低温气体供应系统还包括旁通管道13，旁通管道13的一端与第一管道11连通，具体可通过三通等管件实现。旁通管道13的另一端与缓冲罐10的上部连通，保证从旁通管道13流出的液体能够在重力作用下自由下落，便于对从第二管道内排出的气体进行冷却降温。
其中，缓冲罐10作为低温气体的温度和压力精确控制的容器，可在其内部进行液体和气体的混合。缓冲罐10的侧边设置有低温气体出口14，低温气体出口14与外部的用气设备连接，从而实现为外部的用气设备提供。
本实施例中为了严格控制缓冲罐10内的压力和温度，在旁通管道13上装设有第一流量调节部件7，第二管道12上装设有第二流量调节部件6，通过第一流量调节部件7和第二流量调节部件6的配合使用来实现一定流量低温气体的温度和压力精确控制，并且可间歇供应低温气体。
具体地，低温储罐1中的低温液体通过第一管道11分为两股流体，其中一股流体流经气化器5汽化为气体，通过第二管道12进入缓冲罐10，从缓冲罐10底部经风机9增强换热进入缓冲罐10。
另一股流体通过旁通管道13从缓冲罐10顶部进入缓冲罐10，缓冲罐10内的温度偏离设定值，第一流量调节部件7控制旁通管道13中低温液体的流量，从而实现缓冲罐10的温度达到设定值；当缓冲罐10内的压力偏离设定值时，第二流量调节部件6控制汽化后的气体流量，从而实现缓冲罐10的压力达到设定值。低温液体的总输出流量可通过在第一管道11上安装流量指示装置2实现表征，流量指示装置2具体可采用流量表或者具有流量读数功能的流量控制阀。
上述实施例提供的低温气体供应系统，利用自身的气化器对低温储罐中的低温液体进行汽化而产生低温气体，通过旁通管道引出低温液体对低温气体进行降温，结合第一流量调节部件和第二流量调节部件的流量控制，可实现低温气体的温度和压力的精确控制，以满足工业生产对低温气体的温度和压力需求；同时也能满足低温气体流量的精确输出，可间歇供应低温气体，系统操作简单，成本较低，能耗较少。
在上述实施例的基础上，缓冲罐10的顶部内侧布置有雾化装置8，雾化装置8的入口与旁通管道13靠近缓冲罐10的一端连接，雾化装置8的出口朝下，使得从旁通管道13流出的低温液体能够进行雾化并与气体充分换热，从而提高对低温气体的冷却换热效率。
进一步地，为了加强缓冲罐10内低温气体的混合均匀性，在缓冲罐10的底部内侧布置有风机9，风机9与第二管道12的出口对接，即第二管道12的出口正对着风机9的叶片，保证从第二管道12流出的低温气体能够及时被风机9吹散，强化换热效果，同时防止积液的产生。其中，风机9具体可采用离心式或轴流式风机。
具体地，低温储罐1中的低温液体通过第一管道11分为两股流体，其中一股流体流经气化器5汽化为气体，然后通过第二管道12从缓冲罐10底部经风机9增强换热进入缓冲罐10；另一股流体通过旁通管道13从缓冲罐10顶部经雾化装置8进入缓冲罐10。
在上述各实施例的基础上，进一步地，为了保证低温液体得到输送，同时防止低温液体和气体倒灌，本实施例中在第一管道上还装设有增压泵3和截止阀4，增压泵3和截止阀4沿着低温液体的流动方向依次设置。同时，为了使截止阀4能够控制整个系统的低温液体输出，旁通管道13与第一管道11的连接处位于截止阀4和气化器5之间。此外，低温气体供应系统中的增压泵3优先选用低温泵，当然也可采用低温储罐1的自增压装置来实现整个系统的增压。
在上述各实施例的基础上，进一步地，为了方便对缓冲罐10内的温度和压力进行监测和控制，本实施例中还包括有温度检测部件、压力检测部件和控制部件。其中，温度检测部件和压力检测部件均布置在缓冲罐10的内部，用于检测缓冲罐10内的温度和压力。
同时，温度检测部件和压力检测部件均与控制部件连接，且第一流量调节部件7和第二流量调节部件6也均与控制部件连接，控制部件中可预先存储目标温度和目标压力值。
具体地，当控制部件检测到缓冲罐10内的温度偏离设定值，控制驱动第一流量调节部件7控制旁通管道13中低温液体的流量，从而实现缓冲罐10的温度达到设定值；当控制部件检测到缓冲罐10内的压力偏离设定值时，驱动第二流量调节部件6控制汽化后的气体流量，从而实现缓冲罐10的压力达到设定值。
其中，控制部件包括但不限于集成电路芯片或可编程逻辑控制器，通过第一流量调节部件7和第二流量调节部件6的PID(比例(proportion)、积分(integral)、微分(differential))控制来执行对缓冲罐中的气体温度与压力的调控，进而达到预设的温度与压力；温度检测部件采用低温传感器，压力检测部件采用气压传感器(例如BA5803、BP5607、BT5611等)，第一流量调节部件7和第二流量调节部件6均采用流量控制阀。缓冲罐10内的气体温度范围为-100～-190℃，压力范围为2～70bar，流量范围为0～100000Nm3/h。
在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例中的低温气体供应系统还包括无线传输模块，无线传输模块与控制部件连接，控制模块也可通过无线传输模块如WIFI模块实时将缓冲罐10的压力、温度和流量信息以及当前的控制情况等信息发送给外围设备，以便管理人员实时了解。该外围设备包括但不限于手机、电脑，外围设备可通过无线传输模块实时监控缓冲罐10内的压力及温度，并通过无线传输模块参与直接控制。
管理人员通过外围设备可实时监测控制模块的信息，并远程操纵控制模块的命令，驱动第一流量调节部件7和第二流量调节部件6产生动作实现缓冲罐10内温度和压力的调控，简化操作，并提高了操作的安全性。
在上述各实施例的基础上，进一步地，气化器5具体可采用空温式气化器、循环热水气化器、蒸汽加热水气化器或电加热气化器。其中，优选空温式气化器，空温式气化器能够大大降低了能耗，并减少了环境的热污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低温气体供应系统，其特征在于，包括：低温储罐、气化器、缓冲罐和旁通管道，所述低温储罐用于盛装低温液体；
所述低温储罐的出口通过第一管道与所述气化器的入口连通，所述气化器的出口通过第二管道与所述缓冲罐的下部连通；
所述旁通管道的一端与所述第一管道连通，所述旁通管道的另一端与所述缓冲罐的上部连通；
所述旁通管道上装设有第一流量调节部件，所述第二管道上装设有第二流量调节部件，所述缓冲罐上设置有低温气体出口。
2.根据权利要求1所述的低温气体供应系统，其特征在于，所述缓冲罐的上部内侧布置有雾化装置，所述雾化装置与所述旁通管道连接。
3.根据权利要求1或2所述的低温气体供应系统，其特征在于，所述缓冲罐的下部内侧布置有风机，所述风机与所述第二管道的出气口对接。
4.根据权利要求3所述的低温气体供应系统，其特征在于，还包括：增压泵和截止阀，所述增压泵和截止阀沿着所述低温液体的流动方向依次装设在所述第一管道上；
所述旁通管道与所述第一管道的连接处位于所述截止阀和所述气化器之间。
5.根据权利要求1所述的低温气体供应系统，其特征在于，还包括：温度检测部件、压力检测部件和控制部件，所述温度检测部件和所述压力检测部件均与所述控制部件连接，所述温度检测部件和所述压力检测部件均布置在所述缓冲罐内部；
所述第一流量调节部件和第二流量调节部件均与所述控制部件连接。
6.根据权利要求1或5所述的低温气体供应系统，其特征在于，所述第一流量调节部件和第二流量调节部件均为流量控制阀。
7.根据权利要求5所述的低温气体供应系统，其特征在于，还包括无线传输模块，所述无线传输模块与所述控制部件连接，用于实现所述控制部件与外部设备的通信连接。
8.根据权利要求1所述的低温气体供应系统，其特征在于，所述气化器为空温式气化器、循环热水气化器、蒸汽加热水气化器或电加热气化器。
9.根据权利要求3所述的低温气体供应系统，其特征在于，所述风机为离心式风机或轴流式风机。
10.根据权利要求3所述的低温气体供应系统，其特征在于，缓冲罐内的气体温度范围为-100～-190℃，压力范围为2～70bar，流量范围为0～100000Nm3/h。
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