CN201242384Y

CN201242384Y - 中温温度放大器

Info

Publication number: CN201242384Y
Application number: CNU2008201088772U
Authority: CN
Inventors: 唐志伟; 张宏宇; 蒋章焰; 赵化涛
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2018-06-27

Abstract

本实用新型提供一种中温气控热管，特别是一种中温温度放大器，即具有中温“温度放大作用”的并联不同工质气控热管。它包括并联的常温气控热管和中温气控热管以及一个热管工作压力(工作温度)调节反馈控制系统，该系统包括储气室、电加热器、冷却器、旋片式真空泵、微机、电磁调节阀以及由温度和压力监测仪表、PID、可控硅开关构成的控制柜。充装低温工质的常温气控热管和充装中温工质的中温气控热管各提供一个准确、稳定和可复现的恒温阱；通过并联气控系统，可保持两个恒温阱连锁互动的、准确的相对温位。

Description

中温温度放大器

技术领域

本实用新型提供一种中温气控热管，特别是一种中温温度放大器，即具有中温“温度放大作用”的并联不同工质气控热管。

背景技术

热管是一种高效真空相变传热元件，其外形通常为直圆管；依靠充装其内适量工质的蒸发-冷凝-薄液膜传热传质，而以传递汽化潜热的方式实现自循环高效传热。在相同的外部传热条件下，热管的等效导热量是相同横截面积铜棒导热量的数百倍、甚至上千倍。若热管冷凝段充装一定量的不凝结气体，则就构成气控热管。热管相变工作原理决定了其内部蒸汽和液体基本上都处于饱和状态，工作温度跟工质蒸汽的压力存在一一对应的关系。在气控热管内，热管工质蒸汽与不凝结气体之间存在明显的分界面，这一界面的移动跟工质蒸汽的压力(也就是所传递的热流密度)有关。只要有效控制气控热管内的压力，也就是有效控制外部换热条件、保持传递比较低的热流密度，那么就可以保持热管工质蒸汽与不凝结气体之间的分界面处于某一稳定位置，从而保持热管具有比较高的等温性。然而，常规气控热管存在重要缺陷，由于其保持恒温的温度范围受所充装工质工作温度范围的限制，表现在温度间隔不易控制，温度测量误差不稳定，并且温度反映为单一热管。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服了现有热管的上述缺陷，提供了一种新型连锁互动的中温气控热管，本热管可以按不同温度间距扩大保持恒温的温度范围。

本实用新型将充装常温工质的常温气控热管和充装中温工质的中温气控热管并联处于同一气控压力下，那么就可以构成两个具有不同温度水平(温位)的恒温阱，这两个恒温阱具有确定的、连锁互动的温度关系。

本实用新型采用了技术方案如下。本实用新型包括热管工作压力调节反馈控制系统、并联连接的常温气控热管和中温气控热管；所述的热管工作压力调节反馈控制系统包括调控储气室、电加热器、第一冷却器、第二冷却器、真空泵、微机、第一电磁调节阀D₁、第二电磁调节阀D₂和控制柜。其中：常温气控热管的出口依次通过第一冷却器、第一截止阀J₁、第二截止阀J₂与常温气控热管工质充装装置C₁相连；中温气控热管的出口依次通过第二冷却器、第五截止阀J₅、第六截止阀J₆与中温气控热管工质充装装置C₂相连；第一冷却器和第二冷却器下部的冷却介质接管上分别设置有第一电磁调节阀D₁和第二电磁调节阀D₂，第一电磁调节阀D₁和第二电磁调节阀D₂均与控制柜相连；常温气控热管的出口还依次通过第一冷却器、第一截止阀J₁、第三截止阀J₃和第七截止阀J₇与真空泵相连；中温气控热管的出口还依次通过第二冷却器、第五截止阀J₅、第四截止阀J₄、第三截止阀J₃和第七截止阀J₇与真空泵相连；第三截止阀J₃和第七截止阀J₇之间的管道，通过第八截止阀J₈与调控储气室相连通，调控储气室通过第九截止阀J₉与大气相通，第九截止阀J₉和调控储气室之间的管道通过第十一截止阀J₁₁与气瓶相连通，调控储气室通过第十截止阀J₁₀与压力传感器P₁相连；第一电磁调节阀D₁、第二电磁调节阀D₂、常温气控热管和中温气控热管下部的电加热器分别通过导线与控制柜相连。

本实用新型还包括有并联接入的一支或一支以上所控温度介于常温气控热管所控温度和中温气控热管所控温度之间的中间温位的气控热管；中间温位气控热管的出口依次通过第三冷却器、第十四截止阀J₁₄、第十五截止阀J₁₅与中间温位气控热管工质充装装置C₃相连；中间温位气控热管的出口还依次通过第三冷却器、第十四截止阀J₁₄、第十三截止阀J₁₃、第十二截止阀J₁₂、第四截止阀J₄、第三截止阀J₃和第七截止阀J₇与真空泵相连；第三电磁调节阀D₃和中间温位气控热管下部的电加热器均通过导线与控制柜相连。

所述的常温气控热管或中间温位热管或中温气控热管为联管式气控热管。

与现有热管相比，本实用新型具有如下优点：

1)本实用新型能够构成两个或多个具有不同温度水平(温位)的恒温阱。将不同温度范围的热管进行并联，所有的热管处于同一气控压力下，各个热管的恒温阱具有确定的、连锁互动的温度关系。

2)可以按不同温度间距扩大保持恒温的温度范围。在常温气控热管和中温气控热管之间还可以根据需要插接一支或一支以上中间温位热管，从而可以缩小温度间隔。

3)本实用新型可提供两个或两个以上准确、稳定且可复现的恒温阱，通过并联气控系统，可保持常温气控热管和中温气控热管的恒温阱之间连锁互动的、准确的相对温位，可以用于准确测定中温温度范围内(≤400℃)各种传热工质饱和状态下的p-T关系。

4)本实用新型尤其适用于400℃以下热电偶、电阻温度计或其他温度传感器的检定和比对。

附图说明

图1是本实用新型的第一种结构示意图

图2是本实用新型的第二种结构示意图

图3是本实用新型的第三种结构示意图

图中：1、常温气控热管，2、中温气控热管，3、吸液芯，4、外壳，5、保温材料，6、电加热器，7、恒温阱，8、第一冷却器，9、调控储气室，10、真空泵，11、气瓶，12、微机，13、控制柜，14、中间温位气控热管，15、联管式气控热管，16、恒温腔，17、第二冷却器，18、第三冷却器，C₁、常温气控热管工质充装装置，C₂、常温气控热管工质充装装置，D₁、第一电磁调节阀， J₁、第一截止阀，L、冷却介质接管，P₁、真空度或压力传感器T₁、温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

本实施例的结构如图1所示，主要包括常温气控热管1、中温气控热管2、第一冷却器8、调控储气室9、旋片式真空泵10、微机12和控制柜13。其中，常温气控热管1的出口依次通过第一冷却器8、第一截止阀J₁、第二截止阀J₂与常温气控热管工质充装装置C₁相连；中温气控热管2的出口依次通过第二冷却器17、第五截止阀J₅、第六截止阀J₆与中温气控热管工质充装装置C₂相连。常温气控热管1和中温气控热管2的冷却器均连接有上下两根冷却介质接管L，其中下部的冷却介质接管上装有电磁调节阀，常温气控热管1的第一电磁调节阀D₁和中温气控热管2的第二电磁调节阀D₂分别通过导线与控制柜13相连；常温气控热管1和中温气控热管2下部的电加热器6分别通过导线与控制柜13相连。在第五截止阀J₅和第六截止阀J₆之间的管道，通过第四截止阀J₄与位于第一截止阀J₁和第二截止阀J₂之间的管道相连通，第一截止阀J₁和第二截止阀J₂之间的管道再依次通过第三截止阀J₃和第七截止阀J₇与旋片式真空泵10相连。在第三截止阀J₃和第七截止阀J₇之间的管道，通过第八截止阀J₈与调控储气室9相连通，调控储气室9通过第九截止阀J₉与大气相通；在第九截止阀J₉和调控储气室9之间的管道又通过第十一截止阀J₁₁与气瓶11相连，调控储气室9通过第十截止阀J₉与压力传感器P₁相连。

在常温气控热管1中的恒温阱7上设置有温度传感器T₁，在中温气控热管2中的恒温阱7上设置有温度传感器T₂，在第三截止阀J₃与通往调控储气室9的管道接口之间设置有压力传感器P₂，在第七截止阀J₇通往旋片式真空泵10的管道上设置有压力传感器P₃，与第十截止阀J₁₀相连有压力传感器P₁，各传感器通过数据线与微机12相连，微机12与控制柜13相连。

图1是本实用新型的第一种实施方式的结构示意图。在热管组装之后接入气控系统，即热管工作压力(工作温度)调节反馈控制系统，接着分别制成常温气控热管1和中温气控热管2，再进行调整，最终制成如图1所示的中温温度放大器。其抽真空-真空烘烤除气-充装适量工质-充装适量气控用不凝结气体的步骤如下：

(1)打开常温气控热管1接到气控系统管路的第一截止阀J₁，关闭第二截止阀J₂、第四截止阀J₄，打开通往旋片式真空泵10的第三截止阀J₃和第七截止阀J₇。启动旋片式真空泵10，按热管制造的步骤和要求进行抽真空、接着接通电加热器6进行真空烘烤除气。当达到要求的真空度时，关闭通往旋片式真空泵10的第三截止阀J₃和第七截止阀J₇，打开通往该常温气控热管工质充装装置C₁的第二截止阀J₂，充入预先计量的适量常温工质。接着关闭第二截止阀J₂，再缓缓打开接通调控储气室9的第八截止阀J₈(调控储气室9事先已充入调控用不凝结气体、并保持要求的压力，因而，第九截止阀J₉和第十一截止阀J₁₁已关闭，第十截止阀J₁₀已打开)，充入适量调控用不凝结气体，制成常温气控热管1、待用。关闭第一截止阀J₁。

(2)按类似步骤制成中温气控热管2。此时打开中温气控热管2接到气控系统管路的第五截止阀J₅，关闭第六截止阀J₆，打开通往旋片式真空泵10的第三截止阀J₃、第四截止阀J₄和第七截止阀J₇。启动旋片式真空泵10进行抽真空、接着接通电加热器6进行真空烘烤除气。当达到要求的真空度时，关闭通往旋片式真空泵10的第三截止阀J₃、第四截止阀J₄和第七截止阀J₇，打开通往该中温气控热管工质充装装置C₂的第六截止阀J₆，充入预先计量的适量中温工质。接着关闭第六截止阀J₆，打开第三截止阀J₃和第四截止阀J₄，再缓缓打开接通调控储气室9的第八截止阀J₈，充入适量调控用不凝结气体。关闭第五截止阀J₅，制成中温气控热管2、待用。

(3)第七截止阀J₇、第二截止阀J₂和第六截止阀J₆仍保持关闭状态，打开第八截止阀J₈、第一截止阀J₁、第三截止阀J₃、第四截止阀J4和第五截止阀J₅，按要求进行气控压力调整，最终制成如图1所示的中温温度放大器。

本实施例将充装常温工质的常温气控热管1和充装中温工质的中温气控热管2并联处于同一气控压力下，那么就可以构成两个具有不同温度水平(温位)的恒温阱7，这两个恒温阱具有确定的、连锁互动的温度关系。如常温气控热管为气控水热管，中温气控热管为N甲基吡咯烷酮热管(简称NMP热管)，则当气控压力为0.1MPa时，气控水热管处于100℃饱和温度下，对应的气控NMP热管则处于202℃饱和温度下，而当气控压力升高到0.965MPa时，气控水热管处于152.6℃饱和温度下，对应的气控NMP热管则处于320℃饱和温度下，也就是说具有“温度放大”作用，因而将并联中温不同工质的气控热管称之为“中温温度放大器”。用于控制热管工作压力(工作温度)的不凝结气体通常是氮气或氩气，在要求保持高准确度恒温的场合，可采用氦气。

实施例2：

本实施例的结构如图2所示，在实施例1中的常温气控热管和中温气控热管的连接管路中并联接入一支所控温度介于常温气控热管所控温度和中温气控热管所控温度之间的中间温位的气控热管14。中间温位气控热管14的出口依次通过第三冷却器18、第十四截止阀J₁₄、第十五截止阀J₁₅与中间温位气控热管工质充装装置C₃相连；与第三冷却器18连接的有上下两根冷却介质接管L，下部的冷却介质接管上装有第三电磁调节阀D₃，第三电磁调节阀D₃通过导线与控制柜13相连；中间温位的气控热管14下部的电加热器6与控制柜13相连；第十四截止阀J₁₄和第十五截止阀J₁₅之间的管道，通过第十三截止阀J₁₃与位于第五截止阀J₅和第六截止阀J₆之间的管道相连，第五截止阀J₅和第六截止阀J₆之间的管道再通过第十二截止阀J₁₂、第四截止阀J₄、第三截止阀J₃和第七截止阀J₇与旋片式真空泵10相连。

由此，常温气控热管、中间温位热管和中温气控热管各提供一个或一个以上准确、稳定且可复现的恒温阱7；通过并联气控系统，可保持常温气控热管、中间温位气控热管和中温气控热管的恒温阱之间连锁互动的、准确的相对温位。

本实施例抽真空-真空烘烤除气-充装适量工质-充装适量气控用不凝结气体的步骤如下：按照实施例1中的步骤制成常温气控热管1和中温气控热管2。中间温位气控热管14按如下步骤制成：打开中间温位气控热管14接到气控系统管路的第十四截止阀J₁₄，关闭第十五截止阀J₁₅和第八截止阀J₈，打开通往旋片式真空泵10的第三截止阀J₃、第四截止阀J₄、第十二截止阀J₁₂、第十三截止阀J₁₃和第七截止阀J₇。启动旋片式真空泵10进行抽真空、接着接通电加热器6进行真空烘烤除气。当达到要求的真空度时，关闭通往旋片式真空泵10的第三截止阀J₃、第四截止阀J₄、第十二截止阀J₁₂、第十三截止阀J₁₃和第七截止阀J₇，打开通往该中间温位气控热管工质充装装置C₃的第十五截止阀J₁₅，充入预先计量的适量中间温位工质。接着关闭第十五截止阀J₁₅，打开第三截止阀J₃、第四截止阀J₄、第十二截止阀J₁₂和第十三截止阀J₁₃，再缓缓打开接通调控储气室9的第八截止阀J₈，充入适量调控用不凝结气体。关闭第十四截止阀J₁₄，制成中间温位气控热管14、待用。最后，仍保持第七截止阀J₇、第二截止阀J₂、第六截止阀J₆和第十五截止阀J₁₅处于关闭状态，打开第八截止阀J₈、第一截止阀J₁、第五截止阀J₅和第十四截止阀J₁₄，按要求进行气控压力调整，最终制成如图2所示的中温温度放大器。

实施例3：

本实施例的结构与实施例1的结构基本相同，不同之处仅在于：把实施例1中的常温气控热管改装成联管式气控热管15(沿周向或周边均布的三支或三支以上、且上端和下端联通的气控热管)，其它连接均不变。由此可形成较大直径的恒温腔(或具有较大恒温空间的方形或矩形恒温室)16，通过并联气控系统和中温气控热管恒温阱的温度监测，可保持联管式气控热管的恒温腔16处于准确、稳定且可复现的恒温状态。

这种结构中温温度放大器的制造步骤与实施例相同。只是联管的布置不限于环形，而可根据需要灵活调整，布置成方形或矩形，联管的支数和尺寸则要按机械强度的要求来确定。因而，这种结构的中温温度放大器可以构成适用于制药、药物检验、精细化工、调质热处理等方面的有搅拌型和无搅拌型准确恒温槽、恒温室、或其他型式恒温装置。

Claims

1、中温温度放大器，其特征在于：包括热管工作压力调节反馈控制系统、并联连接的常温气控热管(1)和中温气控热管(2)；所述的热管工作压力调节反馈控制系统包括调控储气室(9)、电加热器(6)、冷却器(8)、真空泵(10)、微机(12)、第一电磁调节阀(D₁)、第二电磁调节阀(D₂)和控制柜(13)；其中：常温气控热管(1)的出口依次通过第一冷却器(8)、第一截止阀(J₁)、第二截止阀(J₂)与常温气控热管工质充装装置(C₁)相连；中温气控热管(2)的出口依次通过第二冷却器(17)、第五截止阀(J₅)、第六截止阀(J₆)与中温气控热管工质充装装置(C₂)相连；第一冷却器(8)和第二冷却器(17)下部的冷却介质接管上分别设置有第一电磁调节阀(D₁)和第二电磁调节阀(D₂)，第一电磁调节阀(D₁)和第二电磁调节阀(D₂)均与控制柜(13)相连；常温气控热管(1)的出口还依次通过第一冷却器(8)、第一截止阀(J₁)、第三截止阀(J₃)和第七截止阀(J₇)与真空泵(10)相连；中温气控热管(2)的出口还依次通过第二冷却器(17)、第五截止阀(J₅)、第四截止阀(J₄)、第三截止阀(J₃)和第七截止阀(J₇)与真空泵(10)相连；第三截止阀(J₃)和第七截止阀(J₇)之间的管道，通过第八截止阀(J₈)与调控储气室(9)相连通，调控储气室(9)通过第九截止阀(J₉)与大气相通，第九截止阀(J₉)和调控储气室(9)之间的管道通过第十一截止阀(J₁₁)与气瓶(11)相连通，调控储气室(9)通过第十截止阀(J₁₀)与压力传感器(P₁)相连；第一电磁调节阀(D₁)、第二电磁调节阀(D₂)、常温气控热管(1)和中温气控热管(2)下部的电加热器(6)分别通过导线与控制柜(13)相连。

2.如权利要求1所述的中温温度放大器，其特征在于：还包括有并联接入的一支或一支以上所控温度介于常温气控热管所控温度和中温气控热管所控温度之间的中间温位气控热管(14)；中间温位气控热管(14)的出口依次通过第三冷却器(18)、第十四截止阀(J₁₄)、第十五截止阀(J₁₅)与中间温位气控热管工质充装装置(C₃)相连；中间温位气控热管(14)的出口还依次通过第三冷却器(18)、第十四截止阀(J₁₄)、第十三截止阀(J₁₃)、第十二截止阀(J₁₂)、第四截止阀(J₄)、第三截止阀(J₃)和第七截止阀(J₇)与真空泵(10)相连；第三电磁调节阀(D₃)和中间温位气控热管(14)下部的电加热器(6)均通过导线与控制柜(13)相连。

3.如权利要求1或权利要求2所述的中温温度放大器，其特征在于：所述的常温气控热管或中间温位热管或中温气控热管为联管式气控热管。