CN110966881A - 一种不凝气体精确掺杂系统及方法 - Google Patents

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高腾
杨涛
王阳
罗世魁
李春林
项卫国
葛德谨
马逵
颜吟雪
宋欣阳
张煚
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Abstract

一种不凝气体精确掺杂系统，包括标准容器、真空泵、不凝气气瓶、气体掺杂容器、气体阀门一、气体阀门二、气体阀门三，通过利用气压差实现不凝气体的掺杂，同时通过监控控温时标准容器的气压差实现气体掺杂的精确控制，解决了热管工质充装领域内对于不凝气体的精确充装量控制困难、不凝气体充装会影响热管换热效果的问题，能够适应可变热导热管的工作特性，对可变热导热管几乎无影响。

Description

一种不凝气体精确掺杂系统及方法
技术领域
本发明涉及一种不凝气体精确掺杂系统及方法，属于热管工质充装领域。
背景技术
可变热导热管是一种随热负荷变化而改变冷凝面积的大小，使热管蒸发段的温度保持基本恒定的热管。此种热管已被广泛地用作温度控制技术，可用于制造出具有可变辐射能力的辐射器：用作热负荷变化较大而温度控制要求较高的元器件、装置、设备的传热元件，在航天器热控领域有着广泛的应用前景。目前可变热导热管工质与不凝气体的组合主要为：甲醇一氮气，甲醇一氦气，氨一氮气，氨-氦气等，可变热导热管对工作液体的充液量有较宽的适应性，
热管工质的充装技术已经比较成熟，但对于不凝气体的精确充装仍是一个技术难题。并且不凝气体量的大小直接决定了可变热导热管工作温度和传热性能，因此不凝气体充装的精度对于可变热导热管至关重要。
对于槽道热管不凝性气体的存在会导致冷凝段温度梯度的增大，严重影响了热管的换热效果。对于环路热管会导致蒸发器温度升高，严重时会造成热失效。同时对于制冷系统，不凝气体会使系统冷凝压力升高，冷凝温度升高，压缩机排气温度升高，耗电量增加，制冷效率降低。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，热管工质充装领域内对于不凝气体的精确充装量控制困难、不凝气体充装会影响热管换热效果等问题，提出了一种不凝气体精确掺杂系统及方法。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种不凝气体精确掺杂系统，包括标准容器、真空泵、不凝气气瓶、气体掺杂容器、气体阀门一、气体阀门二、气体阀门三，储存待掺杂气体的标准容器气体输出端分别通过气体阀门一、气体阀门二、气体阀门三与不凝气气瓶、气体掺杂容器、真空泵相连，初始状态下所有阀门均为关闭状态，当气体阀门三打开时，利用真空泵对标准容器、真空泵组成的通路进行抽真空，当气体阀门一打开时，通过抽真空后气压差由不凝气气瓶向标准容器充入不凝气体，当气体阀门二打开时，对标准容器进行控温并通过控制标准容器温度变化前后气压值，控制标准容器内混合气体进入气体掺杂容器。
所述标准容器体积不大于气体掺杂容器体积的十分之一。
所述标准容器、不凝气气瓶均可通过其他气体容器进行替换。
所述待掺杂气体具体包括氨或丙酮或氟利昂，不凝气体包括氮气或氢气或氦气及其混合后所得惰性气体。
所述标准容器控温温度范围为0℃-100℃。
所述标准容器通过压力表对压力进行监测，所述真空泵抽真空后标准容器内压力值小于10-3Pa。
所述气体阀门一、气体阀门二、气体阀门三均为不锈钢材质的卡套式连接阀门。
所述不凝气体由标准容器向气体掺杂容器流动过程中不会发生逆流，待掺杂气体自身无质量变化。
一种不凝气体精确掺杂方法，其特征在于步骤如下：
(1)完成系统装配后，打开气体阀门三，利用真空泵对标准容器、真空泵组成的通路进行抽真空；
(2)关闭气体阀门三，打开气体阀门一，由不凝气气瓶向标准容器充入不凝气体；
(3)关闭气体阀门一，对标准容器进行控温，使标准容器控温后气压降低，根据所需混合气体体积确定控温前后标准容器气压差，打开气体阀门二，使混合气体进入气体掺杂容器，当标准容器内气压降低至指定值时关闭气体阀门二。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明提供的一种不凝气体精确掺杂系统及方法，通过控制装有待掺杂气体的标准容器及装有不凝气体的容器气压差，向待掺杂气体中掺入不凝气体，并利用理想气体原理，通过监控控温时标准容器的气压差实现气体掺杂的精确控制，通过简单的管路结构提高了充装精度和掺杂质量，结构稳定，操作简便，能够适应可变热导热管的工作特性，对可变热导热管几乎无影响。
附图说明
图1为发明提供的不凝气体掺杂系统结构示意图；
图2为发明提供的可变热导热管气体掺杂示意图；
具体实施方式
一种不凝气体精确掺杂系统及方法，通过精确控制储存气体的标准容器内气压差实现对混凝气体体积的控制，如图1所示，主要包括标准容器、真空泵、不凝气气瓶、气体掺杂容器、气体阀门一、气体阀门二、气体阀门三，其中，储存待掺杂气体的标准容器分别与真空泵、不凝气气瓶、气体掺杂容器通过管路连接，同时还通过气体阀门一、气体阀门二、气体阀门三分别控制标准容器与气体掺杂容器、不凝气气瓶、真空泵的通断。
在需要进行不凝气体混入时，要通过对标准容器进行控温来保证标准容器前后的气压差，通过控制该气压差的变化保证混入的掺杂气体的体积。初始状态下，所有阀门均为关闭状态，为了保证不凝气瓶中的不凝气体混入标准容器中，首先要通过打开气体阀门三，利用真空泵对标准容器、真空泵组成的通路进行抽真空，使标准容器内气压小于不凝气瓶内气压，再打开气体阀门一，关闭气体阀门三，使不凝气体进入标准容器内。此时，标准容器内气体已经为掺杂气体，再通过打开阀门二并关闭其他阀门，对标准容器进行控温，时刻监测标准容器内气压，控制气压时严格遵循理想气体方程，具体为
Figure BDA0002256727900000031
式中，V0为标准容器的体积，n即为冲入容器中的不凝气体物质的量，P1为标准容器初始压力，P2为气体掺杂容器初始压力，T2为控温温度，R为气体常数，其值为：8.314J/(mol·K)。
根据上述气体方程即可通过设置控温温度并监测标准容器气压差实现对掺杂气体所需求物质的量的精确控制，具体方法步骤如下：
(1)完成系统装配后，打开气体阀门三，利用真空泵对标准容器、真空泵组成的通路进行抽真空；
(2)关闭气体阀门三，打开气体阀门一，由不凝气气瓶向标准容器充入不凝气体；
(3)关闭气体阀门一，对标准容器进行控温，使标准容器控温后气压降低，根据所需混合气体体积确定控温前后标准容器气压差，打开气体阀门二，使混合气体进入气体掺杂容器，当标准容器内气压降低至指定值时关闭气体阀门二。
其中，标准容器体积不大于气体掺杂容器体积的十分之一，标准容器、不凝气气瓶均可通过其他气体容器进行替换，所述气体掺杂气瓶即为可变热导热管，且在控温时，标准容器控温温度范围为0℃-100℃，同时依靠压力表对压力进行监测；
掺杂气体具体包括氨，丙酮，氟利昂等热管常用气体，不凝气体具体包括氮气，氢气以及氦气或其混合物等各种惰性气体，真空泵抽真空后标准容器内压力值为小于10-3Pa，控制通路通断的气体阀门一、气体阀门二、气体阀门三均为不锈钢材质的卡套式连接阀门。
同时，不凝气体由标准容器向气体掺杂容器流动过程中不会发生逆流，待掺杂气体自身无质量变化；
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明：
在本实施例中，如图2所示，需要在作为气体掺杂容器的可变热导热管内充入体积分数为0.5％的不凝气体，环境温度为0℃，不凝气体选用氮气。
选用的可变热导热管内腔总体积为160000mm3，事先充入氨工质45g，热管整体控温为0℃；
选用的氨工质纯度为99.999％，氮气源纯度为99.999％。标准气瓶体积为1000mm3；
根据可变热导热管状态，确定需充入氮气的体积为800mm3，根据氮气的物理性质，其在0℃时的物质的量为
Figure BDA0002256727900000051
0℃时饱和氨的压力为429600Pa,根据理想气体方程
Figure BDA0002256727900000052
计算可得标准容器内压力应为509040Pa；
此时将可变热导热管接入不凝气体掺杂系统，初始状态所有阀门关闭，热管控温0℃，标准气瓶控温30℃；
打开气体阀门三后，打开真空泵对系统抽真空至10-3Pa以下，关闭气体阀门三后，关闭真空泵，并打开气体阀门一，向标准气瓶内冲入不凝气体，通过高精度减压阀控制其压力为509040Pa,然后关闭气体阀门一，再打开气体阀门二，直至压力表压力降低至429600Pa，关闭气体阀门二，完成气体的掺杂充装。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (9)

1.一种不凝气体精确掺杂系统，其特征在于：包括标准容器、真空泵、不凝气气瓶、气体掺杂容器、气体阀门一、气体阀门二、气体阀门三，储存待掺杂气体的标准容器气体输出端分别通过气体阀门一、气体阀门二、气体阀门三与不凝气气瓶、气体掺杂容器、真空泵相连，初始状态下所有阀门均为关闭状态，当气体阀门三打开时，利用真空泵对标准容器、真空泵组成的通路进行抽真空，当气体阀门一打开时，通过抽真空后气压差由不凝气气瓶向标准容器充入不凝气体，当气体阀门二打开时，对标准容器进行控温并通过控制标准容器温度变化前后气压值，控制标准容器内混合气体进入气体掺杂容器。
2.根据权利要求1所述的一种不凝气体精确掺杂系统，其特征在于：所述标准容器体积不大于气体掺杂容器体积的十分之一。
3.根据权利要求2所述的一种不凝气体精确掺杂系统，其特征在于：所述标准容器、不凝气气瓶均可通过其他气体容器进行替换。
4.根据权利要求1所述的一种不凝气体精确掺杂系统，其特征在于：所述待掺杂气体具体包括氨或丙酮或氟利昂，不凝气体包括氮气或氢气或氦气及其混合后所得惰性气体。
5.根据权利要求2所述的一种不凝气体精确掺杂系统，其特征在于：所述标准容器控温温度范围为0℃-100℃。
6.根据权利要求1所述的一种不凝气体精确掺杂系统，其特征在于：所述标准容器通过压力表对压力进行监测，所述真空泵抽真空后标准容器内压力值小于10-3Pa。
7.根据权利要求1所述的一种不凝气体精确掺杂系统，其特征在于：所述气体阀门一、气体阀门二、气体阀门三均为不锈钢材质的卡套式连接阀门。
8.根据权利要求1所述的一种不凝气体精确掺杂系统，其特征在于：所述不凝气体由标准容器向气体掺杂容器流动过程中不会发生逆流，待掺杂气体自身无质量变化。
9.根据权利要求1所述的一种不凝气体精确掺杂系统提出了一种不凝气体精确掺杂方法，其特征在于步骤如下：
(1)完成系统装配后，打开气体阀门三，利用真空泵对标准容器、真空泵组成的通路进行抽真空；
(2)关闭气体阀门三，打开气体阀门一，由不凝气气瓶向标准容器充入不凝气体；
(3)关闭气体阀门一，对标准容器进行控温，使标准容器控温后气压降低，根据所需混合气体体积确定控温前后标准容器气压差，打开气体阀门二，使混合气体进入气体掺杂容器，当标准容器内气压降低至指定值时关闭气体阀门二。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112730213A (zh) * 2020-11-30 2021-04-30 合肥通用机械研究院有限公司 一种常温负压下气液精确配比试验装置与试验方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20316233U1 (de) * 2003-10-20 2003-12-24 KF Kühlerbau Freiberg GmbH Wärmetauscher nach dem Heat-Pipe-Prinzip
CN101881568A (zh) * 2010-07-05 2010-11-10 云南汇博科技有限公司 热管启动温度值的设定方法
CN107726043A (zh) * 2017-09-08 2018-02-23 国家电网公司 一种110kV六氟化硫气体绝缘电流互感器的混合气体改造方法
CN109745880A (zh) * 2019-02-11 2019-05-14 山西省计量科学研究院 微量气体转移装置及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20316233U1 (de) * 2003-10-20 2003-12-24 KF Kühlerbau Freiberg GmbH Wärmetauscher nach dem Heat-Pipe-Prinzip
CN101881568A (zh) * 2010-07-05 2010-11-10 云南汇博科技有限公司 热管启动温度值的设定方法
CN107726043A (zh) * 2017-09-08 2018-02-23 国家电网公司 一种110kV六氟化硫气体绝缘电流互感器的混合气体改造方法
CN109745880A (zh) * 2019-02-11 2019-05-14 山西省计量科学研究院 微量气体转移装置及方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112730213A (zh) * 2020-11-30 2021-04-30 合肥通用机械研究院有限公司 一种常温负压下气液精确配比试验装置与试验方法
CN112730213B (zh) * 2020-11-30 2022-08-02 合肥通用机械研究院有限公司 一种常温负压下气液精确配比试验装置与试验方法
CN112730213B8 (zh) * 2020-11-30 2022-09-30 合肥工业大学 一种常温负压下气液精确配比试验装置与试验方法

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