CN204460931U - 一种由4.2kgm制冷机提供冷量的两级换热器 - Google Patents
一种由4.2kgm制冷机提供冷量的两级换热器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204460931U CN204460931U CN201520003737.9U CN201520003737U CN204460931U CN 204460931 U CN204460931 U CN 204460931U CN 201520003737 U CN201520003737 U CN 201520003737U CN 204460931 U CN204460931 U CN 204460931U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- helium
- heat exchanger
- refrigeration machine
- stage heat
- steel cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 89
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 89
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 89
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- -1 purity 99.999%) Chemical compound 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- LLPOLZWFYMWNKH-CMKMFDCUSA-N hydrocodone Chemical class C([C@H]1[C@H](N(CC[C@@]112)C)C3)CC(=O)[C@@H]1OC1=C2C3=CC=C1OC LLPOLZWFYMWNKH-CMKMFDCUSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种由4.2KGM制冷机提供冷量的两级换热器，利用热虹吸自循环原理的小型氦液化器系统，包括小型氦液化器、液氦杜瓦和一组钢瓶，所述小型氦液化器包括一真空罩，真空罩内安装有五台4.2KGM制冷机、50K冷屏及两级换热器，第二级换热器为冷凝换热器，下端设有一汇流罐，氦气液化后在汇流罐汇集，沿汇流罐底部输液管流入液氦杜瓦中存储；钢瓶内装有待液化的高纯氦气，钢瓶的输出端安装减压调节阀，氦气经减压后由气路管道与氦液化器进气端口相连。本实用新型氦液化器实现低温装置氦气的再冷凝再利用，可最大限度地减少低温装置的液氦损耗，有效地节约资源，也可减少外围设备的投入，且能减少运行人员的工作量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种由4.2K GM制冷机提供冷量的两级换热器。
背景技术
液氦冷却的低温超导磁体装置(如脑磁仪、超导加速器、超导电力装置等)，因氦资源在自然界中含量稀少难以获得，且不易被液化和贮存困难的性质，以至于液氦和氦气非常昂贵。所以，技术上要求液氦蒸发越少越好，但又必须使用液氦对超导体或电流引线实施冷却，因此蒸发出来的冷氦气的显热几乎完全利用(即氦气温度达到室温)，出于对资源的有效利用这部分氦气需要回收就需要压缩机、钢瓶、气囊和纯化系统，战地面积大、操作复杂、投入成本高。
1.流程繁琐：需回收低温装置(核磁共振，超导磁体等)液氦挥发的氦气，再经增压存储，纯化至99.999％，才可以进入氦液化器液化。2.投入巨大：外围气袋，管道，钢瓶，增压机，纯化系统需大资金投入。3.能源浪费：氦气的回收压缩过程中需要消耗电力浪费，在此过程中氦气泄漏损耗。4.增加的外围设备需要专业人员维护运行，即增加了工作量，又增加了出故障的几率。
之前低温装置(核磁共振，超导磁体等)的液氦挥发氦气进行回收存储，这就需要设置回收管道，氦气气袋，氦气增压机，钢瓶组，氦气纯化系统等外围设备，需占用大量空间，操作繁琐，投入费用极大。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能减少运行人员的工作量，降低电力消耗、减小占地面积的利用G-M制冷机一、二级冷 量的两级换热器热虹吸自循环氦液化器，直接对蒸发出来的氦气进行液化的模式。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种由4.2K GM制冷机提供冷量的两级换热器，包括一小型氦液化器、液氦杜瓦和一组钢瓶，所述小型氦液化器包括一真空罩，真空罩内安装有五台制冷机及两级换热器，冷凝换热器的下端设有一汇流罐，氦气液化成液氦后在汇流罐汇集，沿汇流罐底部输液管流入液氦杜瓦中存储；钢瓶内装有待液化的高纯氦气，钢瓶的输出端安装减压调节阀，氦气经减压后由气路管道与氦液化器进气端口相连，所述汇流罐底部的液氦传输管与液氦杜瓦相连，所述液氦杜瓦回气端通过接管道与钢瓶的输出端连接相通，第一连接管道上安装有第一球阀，第二连接管道上安装有第二球阀、第三球阀和第四球阀，所述第一连接管道与第二连接管道的一端安装有一安全阀。
作为优选的技术方案，氦气液化的冷源由4.2K GM制冷机提供。
作为优选的技术方案，采用两级换热器，将氦气温度降至4.2K冷凝温度。
作为优选的技术方案，使用五台制冷机为4.2K G-M制冷机。
作为优选的技术方案，所述运行原理为气体热虹吸循环，以4.2K G-M制冷机产生的低温为气体流动循环提供动力。
本实用新型的有益效果是：本实用新型利用从低温装置(核磁共振，超导磁体等)液氦直接挥发的低温氦气(4K左右，纯度99.999％)，通过管路直接引入氦液化器液化，实现低温装置液氦的再冷凝利用，可减少外围设备的投入，且能减少运行人员的工作量，降低电力消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型的结构示意图。氦气纯纯度为99.999％，再进入以G-M制冷机为冷源的氦液化器，。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本实用新型的一种多级换热器热虹吸自循环氦液化器，包括小型氦液化器、液氦杜瓦和一钢瓶组，所述小型氦液化器包括一真空罩3，所述真空罩3内安装有五台制冷机4，五台制冷机4的下端真空罩3内部设有一汇流罐5，汇流罐5的外侧安装有一加热器6，钢瓶2内装有待液化的氦气，钢瓶2的输出端安装一调节阀7，钢瓶2调节阀7的另一端与小型氦液化器进气端连通，所述汇流罐5的输出端与液氦杜瓦1相通，所述液氦杜瓦1的输出端通过两连接管道与钢瓶的输出端连接相通，第一连接管道8上安装有第一球阀9，第二连接管道10上安装有第二球阀11、第三球阀12和第四球阀13，所述第一连接管道8与第二连接管道10的一端安装有一安全阀14。
其中，回流罐5的上端设有一压力传感器管15。汇流罐5上还 安装有一压力传感器。
五台制冷机4为4KG-M制冷机。
该虹吸式循环是有效利用了4.2K GM制冷机提供冷量，通过两级换热将300K氦气降温至4.2K冷凝。本实用新型氦液化器利用从低温装置(核磁共振，超导磁体等)液氦直接蒸发的氦气(纯度99.999％)，通过管路直接引入氦液化器液化，实现低温装置氦气的再冷凝再利用，可最大限度地减少低温装置(核磁共振，超导磁体等)的液氦损耗，有效地节约资源，也可减少外围设备的投入，且能减少运行人员的工作量。
因此采用制冷机预冷直至氦液化、贮存或将液体再返回冷却低温超导磁体装置是最佳选择，如此即可实现液氦的零补液，又可实现氦气的零丢失。
本实用新型的有益效果是：本实用新型利用从低温装置(核磁共振，超导磁体等)液氦直接挥发的低温氦气(4K左右，纯度99.999％)，通过管路直接引入氦液化器液化，实现低温装置液氦的再冷凝利用，可减少外围设备的投入，且能减少运行人员的工作量，降低因从300K室温到4.2K临界温度的电力消耗。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种由4.2K GM制冷机提供冷量的两级换热器，其特征在于：包括一小型氦液化器、液氦杜瓦和一组钢瓶，所述小型氦液化器包括一真空罩，真空罩内安装有五台制冷机及两级换热器，冷凝换热器的下端设有一汇流罐，氦气液化成液氦后在汇流罐汇集，沿汇流罐底部输液管流入液氦杜瓦中存储；钢瓶内装有待液化的高纯氦气，钢瓶的输出端安装减压调节阀，氦气经减压后由气路管道与氦液化器进气端口相连，所述汇流罐底部的液氦传输管与液氦杜瓦相连，所述液氦杜瓦回气端通过接管道与钢瓶的输出端连接相通，第一连接管道上安装有第一球阀，第二连接管道上安装有第二球阀、第三球阀和第四球阀，所述第一连接管道与第二连接管道的一端安装有一安全阀。
2.根据权利要求1所述的由4.2K GM制冷机提供冷量的两级换热器，其特征在于：氦气液化的冷源由4.2K GM制冷机提供。
3.根据权利要求1所述的由4.2K GM制冷机提供冷量的两级换热器，其特征在于：采用两级换热器，将氦气温度降至4.2K冷凝温度。
4.根据权利要求1所述的由4.2K GM制冷机提供冷量的两级换热器，其特征在于：使用五台制冷机为4.2K G-M制冷机。
5.根据权利要求1所述的由4.2K GM制冷机提供冷量的两级换热器，其特征在于：所述运行原理为气体热虹吸循环，以4.2K G-M制冷机产生的低温为气体流动循环提供动力。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520003737.9U CN204460931U (zh) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 一种由4.2kgm制冷机提供冷量的两级换热器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520003737.9U CN204460931U (zh) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 一种由4.2kgm制冷机提供冷量的两级换热器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204460931U true CN204460931U (zh) | 2015-07-08 |
Family
ID=53667804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520003737.9U Expired - Fee Related CN204460931U (zh) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 一种由4.2kgm制冷机提供冷量的两级换热器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204460931U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107153436A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-09-12 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种多温区蓝宝石微波源系统和控制方法 |
| CN107421825A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-12-01 | 兰州大学 | 一种基于gm制冷机的纳米压痕装置 |
| CN109185696A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-11 | 宁波健信核磁技术有限公司 | 一种高效高纯度的氦气回收装置和方法 |
| CN109585116A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-05 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） | 一种低温氦气循环冷却装置 |
-
2015
- 2015-01-06 CN CN201520003737.9U patent/CN204460931U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107153436A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-09-12 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种多温区蓝宝石微波源系统和控制方法 |
| CN107421825A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-12-01 | 兰州大学 | 一种基于gm制冷机的纳米压痕装置 |
| CN109185696A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-11 | 宁波健信核磁技术有限公司 | 一种高效高纯度的氦气回收装置和方法 |
| CN109585116A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-05 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） | 一种低温氦气循环冷却装置 |
| CN109585116B (zh) * | 2018-12-24 | 2020-10-02 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种低温氦气循环冷却装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204460931U (zh) | 一种由4.2kgm制冷机提供冷量的两级换热器 | |
| CN107514872B (zh) | 从lng储罐闪蒸汽中回收氦气的工艺与系统 | |
| CN102971593A (zh) | 气体液化系统和方法 | |
| CN105571269B (zh) | 含高氮氧氢的煤层气低温精馏液化分离回收系统及方法 | |
| CN102538391B (zh) | 多级单组分制冷天然气液化方法 | |
| CN106595220B (zh) | 一种用于液化天然气的液化系统及其液化方法 | |
| CN104534811A (zh) | 低温液态流体制取装置 | |
| CN102628634B (zh) | 三循环复叠式制冷天然气液化系统及方法 | |
| CN207635720U (zh) | 气体液化系统 | |
| CN103776237B (zh) | 一种多台制冷机预冷的带内纯化冗余的氦液化装置 | |
| CN102949911B (zh) | 一种高效分离氦气和二氧化碳气体混合物的装置及分离方法 | |
| CN104729233A (zh) | 自动复叠制冷系统与脉管制冷机相结合的天然气液化系统 | |
| CN209822289U (zh) | 一种用于低温用户性能测试的低温恒温器过冷系统 | |
| CN208157188U (zh) | 多箱式超导磁体低温容器系统 | |
| WO2023138089A1 (zh) | 液氨双工况制冷系统和液态二氧化碳生产设备 | |
| CN111243767A (zh) | 一种低温用户参数模拟实验方法及低温恒温器过冷系统 | |
| CN205209070U (zh) | 低沸点气体液化及低温容器bog回收与增压的装置 | |
| CN204555549U (zh) | 低温液态流体制取装置 | |
| CN105387682B (zh) | 低沸点气体液化及低温容器bog回收与增压的方法及装置 | |
| CN210165624U (zh) | 一种用于油气回收的多级冷凝系统 | |
| CN207231071U (zh) | 从lng储罐闪蒸汽中回收氦气的系统 | |
| CN207280082U (zh) | 低温不凝气体冷量回收系统 | |
| CN202547274U (zh) | 多级单组分制冷天然气液化系统 | |
| Bai et al. | Design of 2 kW/4 K helium refrigerator for HT-7U | |
| CN114739115B (zh) | 一种低温气体液化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150708 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |