[發(fā)明專利]低溫高壓換熱裝置及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310118488.7
• 申請(qǐng)日: 2023-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116164576A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱一男;徐元元;鄭直;王納;田歌;何仁;張召;呂云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍63921部隊(duì)
• 主分類號(hào): F28D21/00
• 分類號(hào): F28D21/00;F28F27/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李夢(mèng)晨

1.一種低溫高壓換熱裝置，其特征在于，包括：

杜瓦總成，包括本體和端蓋，所述端蓋蓋設(shè)于所述本體，所述本體包括內(nèi)膽和外殼，所述外殼套設(shè)于所述內(nèi)膽的外側(cè)，并與所述內(nèi)膽之間設(shè)有間隙，所述內(nèi)膽、所述外殼和所述端蓋限制出容納腔，所述容納腔內(nèi)設(shè)有冷屏絕熱組件；所述內(nèi)膽和所述端蓋限制出換熱腔，所述換熱腔內(nèi)盛裝有低溫液體；

氣瓶，懸吊設(shè)于所述換熱腔，并浸泡于所述低溫液體，所述氣瓶?jī)?nèi)盛裝有低溫高壓氣體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫高壓換熱裝置，其特征在于，所述冷屏絕熱組件包括：

輻射體，套設(shè)在所述內(nèi)膽的外側(cè)；

冷媒管，繞制在所述輻射體背離所述內(nèi)膽的一側(cè)，所述冷媒管沿所述輻射體的軸向延伸以形成螺旋狀結(jié)構(gòu)，所述冷媒管內(nèi)注有低溫液體。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫高壓換熱裝置，其特征在于，所述冷媒管的進(jìn)口端設(shè)置有冷媒進(jìn)液閥和第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器用于檢測(cè)所述冷媒管進(jìn)口端的溫度；

所述冷媒管的出口端設(shè)置有冷媒出液閥和第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器用于檢測(cè)所述冷媒管出口端的溫度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的低溫高壓換熱裝置，其特征在于，所述氣瓶包括相連通的瓶體和頸管；所述頸管穿設(shè)于所述端蓋，所述瓶體通過(guò)所述頸管懸吊于所述換熱腔；

伸出所述換熱腔的所述頸管上設(shè)有進(jìn)氣通道和出氣通道，所述進(jìn)氣通道上設(shè)有進(jìn)氣閥，所述出氣通道上設(shè)有出氣閥；伸出所述換熱腔的所述頸管與所述換熱腔之間連通有第一增壓管，所述第一增壓管通過(guò)所述瓶體中的高壓氣體為所述換熱腔進(jìn)行增壓，所述第一增壓管上設(shè)有第一增壓閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫高壓換熱裝置，其特征在于，所述頸管上還設(shè)有第一安全閥和第一壓力變送器，所述第一壓力變送器用于檢測(cè)所述瓶體中的壓力值。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫高壓換熱裝置，其特征在于，所述氣瓶?jī)?nèi)設(shè)置有溫度采集裝置，所述溫度采集裝置包括桿體和設(shè)置在所述桿體一端的活動(dòng)連桿，所述活動(dòng)連桿上設(shè)有多個(gè)溫度傳感器；

所述桿體適于將所述活動(dòng)連桿伸入到所述瓶體，并將所述活動(dòng)連桿展開(kāi)，以將多個(gè)所述溫度傳感器分布在所述瓶體的不同位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫高壓換熱裝置，其特征在于，所述杜瓦總成設(shè)有進(jìn)液管、出液管、第二增壓管和第二安全閥、壓力表和第二壓力變送器；

所述進(jìn)液管伸入所述換熱腔的底部，所述進(jìn)液管上設(shè)置有進(jìn)液閥；

所述出液管伸入所述換熱腔的頂部，所述出液管上設(shè)置有出液閥。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫高壓換熱裝置，其特征在于，所述杜瓦總成的頂部和底部之間連接有至少一組液位計(jì)，用于測(cè)量所述換熱腔內(nèi)的液位變化。

9.一種低溫高壓換熱裝置的控制方法，基于權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的低溫高壓換熱裝置，其特征在于，包括如下步驟：

根據(jù)氣瓶?jī)?nèi)盛裝的高壓氣體類型，確定杜瓦總成內(nèi)盛裝的可以為所述高壓氣體進(jìn)行降溫的低溫液體類型；

根據(jù)所述杜瓦總成內(nèi)盛裝的低溫液體類型，控制冷屏絕熱組件工作，使杜瓦總成滿足相應(yīng)低溫液體的存儲(chǔ)條件；

通過(guò)溫度采集裝置多點(diǎn)全方位采集氣瓶?jī)?nèi)相應(yīng)位置的溫度，并通過(guò)控制杜瓦總成內(nèi)液體的液位高度以及冷屏絕熱組件和加熱器工作，控制氣瓶?jī)?nèi)高壓氣體的溫度及壓力，從而使所述氣瓶?jī)?nèi)的高壓氣體處于超臨界狀態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低溫高壓換熱裝置的控制方法，其特征在于，所述通過(guò)溫度采集裝置多點(diǎn)全方位采集氣瓶?jī)?nèi)相應(yīng)位置的溫度，并通過(guò)控制所述杜瓦總成內(nèi)液體的液位高度以及冷屏絕熱組件和加熱器工作，使所述氣瓶?jī)?nèi)的高壓氣體處于超臨界狀態(tài)的步驟中；

若檢測(cè)到所述氣瓶?jī)?nèi)的高壓氣體溫度高于預(yù)設(shè)溫度，則控制所述杜瓦總成內(nèi)液體的液位升高；和/或控制冷屏絕熱組件工作，以降低所述杜瓦總成內(nèi)盛裝的低溫液體溫度，進(jìn)而使浸泡在所述低溫液體中的氣瓶所盛裝的高壓氣體溫度降低；

若檢測(cè)到所述氣瓶?jī)?nèi)的高壓氣體溫度低于預(yù)設(shè)溫度，則控制所述杜瓦總成內(nèi)液體的液位降低，從而減少向氣瓶輸入的冷量，進(jìn)而使浸泡在所述低溫液體中的氣瓶所盛裝的高壓氣體溫度升高；和/或控制所述加熱器工作，給所述氣瓶?jī)?nèi)的高壓氣體直接加熱，進(jìn)而使使浸泡在所述低溫液體中的氣瓶所盛裝的高壓氣體溫度升高。