用于液氮蒸发实验的装置的制作方法

1.本实用新型涉及实验装置领域，尤其是一种用于液氮蒸发实验的装置。


背景技术：

2.目前低温液体的使用已经进入了各行各业，从科学研究到国防工业直至民用企业对低温液体的需求量都越来越大。低温液体安全、经济以及高效的贮存是低温液体行业快速、健康发展的前提。从普通意义上说，任何可用于低温液体贮存的设备都可以称为低温绝热设备。
3.目前用于液氮蒸发实验的装置，多采用控制显示屏进行数据观察，无法直接观察内部的液氮变化。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种用于液氮蒸发实验的装置。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于液氮蒸发实验的装置，包括可视化腔体、设于可视化腔体上的进液管路、排放管路和排气管路，所述的可视化腔体包括外腔和内腔。采用带真空绝热夹层的内外套筒实验箱体，以减少冷量损耗，达到更好的实验效果。
6.所述的外腔包括外腔筒体、固定于外腔筒体上外腔法兰、设于外腔筒体两侧的外腔观察窗、固定设于外腔筒体下的支座，所述的外腔观察窗外固定设有外腔观察窗法兰，
7.所述的内腔包括内腔筒体、设于内腔筒体两侧且与外腔观察窗相对应的内腔观察窗、设于内腔筒体外的辐射屏，所述的内腔观察窗外固定设有内腔观察窗法兰，
8.内、外腔筒体采用优质304不锈钢制作而成，整体为圆柱体杜瓦结构，内、外腔侧面安装玻璃观察窗，能够展示低温液氮在静态以及动态蒸发的过程，便于直接观察内部的液氮变化。
9.所述的内腔筒体底部设有加热片，用于研究不同加热功率下的液氮蒸发效果。
10.所述的进液管路、排放管路和排气管路设于外腔法兰上且连通于内腔筒体，
11.所述的外腔法兰上还设有连通于外腔筒体和内腔筒体间空腔的真空挡板阀。真空挡板阀，可通过波纹管与分子泵机组相连，对腔体进行抽真空，设有真空规管可测量腔体夹层内的真空度。
12.进一步的，所述的进液管路上设有第三截止阀，可以控制液氮流通量；
13.所述的排放管路上设有第一截止阀、第二压力传感器、第五截止阀、温度传感器和流量计，排放管路还设有带第四截止阀的支路，所述的支路设于第一截止阀和第二压力传感器间，在液氮充装及平台不使用时，可以排放掉内腔内剩余液氮；温度传感器用于排气管路内流体温度；第二压力传感器用于监测系统压力；流量计用于测量液氮蒸发后的气体流量；
14.所述的排气管路上设有第一压力传感器、第二截止阀和安全阀，第一压力传感器为静态蒸发率测试预留压力测试点，安全阀的目的是当压力超限时，系统压力可以自动排放，保证不超过系统安全设计压力。
15.进一步的，所述的进液管路上还设有带第六截止阀的支路，用做制冷机的接口管路，预留制冷机管路便于后期加装制冷机用于再液化回收氮气。
16.进一步的，所述的内腔内固定有液位计，液位计通过四线制连接到航插上然后信号引出连接到控制显示屏，可以实时监测内腔内的液氮液位。
17.管路上的所有监测仪表实时数据均能够汇集到控制显示屏，通过数据处理可以实时观测到各项指标的变化趋势。
18.进一步的，所述的辐射屏通过十字槽圆柱头螺钉固定于内腔筒体的外表面，所述的加热片通过螺钉固定于内腔筒体底部。
19.进一步的，所述的外腔法兰通过穿过外腔法兰和外腔筒体的六角头螺栓固定于外腔筒体上，六角头螺栓通过依次设于外腔筒体下的平垫圈、弹簧垫圈和第一六角螺母锁紧；
20.所述的外腔观察窗法兰通过第一内六角圆柱头螺钉固定于外腔观察窗外，外腔观察窗法兰和外腔观察窗间设有外腔观察窗垫片。
21.进一步的，所述的内腔筒体通过螺杆和外腔筒体连接固定，所述的螺杆与内腔筒体连通，内腔筒体上下表面均有第二六角螺母用于固定螺杆。
22.进一步的，所述的外腔筒体和外腔观察窗间设有第一o型圈，所述的外腔筒体和外腔法兰间设有第二o型圈，所述的外腔法兰上固定有吊环螺钉。
23.进一步的，所述的内腔观察窗法兰通过第二内六角圆柱头螺钉固定于内腔观察窗，所述的内腔筒体和内腔观察窗间设有内腔观察窗垫片。
24.进一步的，所述的外腔筒体与支座通过tig焊，即非熔化极惰性气体钨极保护焊，焊接固定。
25.本实用新型的有益效果是：本实用新型的用于液氮蒸发实验的装置，采用带真空绝热夹层的内外套筒实验箱体，以减少冷量损耗，达到更好的实验效果；内、外腔侧面安装玻璃观察窗，能够展示低温液氮在静态以及动态蒸发的过程，便于直接观察内部的液氮变化。
附图说明
26.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技术中记载的一些实施例，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。
27.图1是本实用新型的结构示意图；
28.图2是本实用新型的俯视图；
29.图3是本实用新型的外腔结构示意图；
30.图4是本实用新型图3中a-a向的剖面图；
31.图5是本实用新型图4中ⅰ处的放大图；
32.图6是本实用新型图4中ⅱ处的放大图；
33.图7是本实用新型图4中ⅲ处的放大图；
34.图8是本实用新型图4中ⅳ处的放大图；
35.图9是本实用新型的内腔结构示意图；
36.图10是本实用新型图9中b-b向的剖面图；
37.图11是本实用新型图9的俯视图；
38.图12是本实用新型图9的仰视图；
39.图13是本实用新型图10中a处的放大图；
40.图14是本实用新型图10中b处的放大图；
41.图15是本实用新型另一角度的结构示意图。
42.图中标号：1-可视化腔体，2-进液管路，3-排放管路，4-排气管路，11-外腔，12-内腔，13-液位计，20-第一压力传感器，21-第二截止阀，22-第四截止阀，23-第二压力传感器，24-第五截止阀，25-温度传感器，26-第一截止阀，27-真空挡板阀，28-第六截止阀，29-第三截止阀，30-流量计，31-安全阀，101-外腔筒体，102-外腔法兰，103-外腔观察窗，104-外腔观察窗法兰，105-支座，106-第一o型圈，107-第二o型圈，108-平垫圈，109-第一内六角圆柱头螺钉，110-吊环螺钉，111-六角头螺栓，112-弹簧垫圈，113-第一六角螺母，114-外腔观察窗垫片，201-内腔筒体，202-辐射屏，203-加热片，204-内腔观察窗法兰，205-内腔观察窗，206-螺杆，207-十字槽圆柱头螺钉，208-第二内六角圆柱头螺钉，209-第二六角螺母，210-内腔观察窗垫片。
具体实施方式
43.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.图1-图15所示的用于液氮蒸发实验的装置，包括可视化腔体1、设于可视化腔体1上的进液管路2、排放管路3和排气管路4，所述的可视化腔体1包括外腔11和内腔12，采用带真空绝热夹层的内外套筒实验箱体，以减少冷量损耗，达到更好的实验效果。
45.所述的外腔11包括外腔筒体101、固定于外腔筒体101上外腔法兰102、设于外腔筒体101两侧的外腔观察窗103、固定设于外腔筒体101下的支座105，所述的外腔观察窗103外固定设有外腔观察窗法兰104，
46.所述的内腔12包括内腔筒体201、设于内腔筒体201两侧且与外腔观察窗103相对应的内腔观察窗205、设于内腔筒体201外的辐射屏202，所述的内腔观察窗205外固定设有内腔观察窗法兰204，
47.内、外腔筒体采用优质304不锈钢制作而成，整体为圆柱体杜瓦结构，内、外腔侧面安装玻璃观察窗，能够展示低温液氮在静态以及动态蒸发的过程，便于直接观察内部的液氮变化。
48.所述的内腔筒体201底部设有加热片203，用于研究不同加热功率下的液氮蒸发效果。
49.所述的进液管路2、排放管路3和排气管路4设于外腔法兰102上且连通于内腔筒体201，
50.所述的外腔法兰102上还设有连通于外腔筒体101和内腔筒体201间空腔的真空挡板阀27。可通过波纹管与分子泵机组相连，对腔体进行抽真空，设有真空规管可测量腔体夹层内的真空度。
51.所述的进液管路2上设有第三截止阀29，可以控制液氮流通量；
52.所述的排放管路3上设有第一截止阀26、第二压力传感器23、第五截止阀24、温度传感器25和流量计30，排放管路2还设有带第四截止阀22的支路，所述的支路设于第一截止阀26和第二压力传感器23间，在液氮充装及平台不使用时，可以排放掉内腔内剩余液氮；温度传感器25用于排气管路内流体温度；第二压力传感器23用于监测系统压力；流量计30用于测量液氮蒸发后的气体流量；
53.所述的排气管路4上设有第一压力传感器20、第二截止阀21和安全阀31。第一压力传感器20为静态蒸发率测试预留压力测试点，安全阀31的目的是当压力超限时，系统压力可以自动排放，保证不超过系统安全设计压力。
54.所述的进液管路2上还设有带第六截止阀28的支路，用做制冷机的接口管路，预留制冷机管路便于后期加装制冷机用于再液化回收氮气。
55.所述的内腔12内固定有液位计13，液位计13通过四线制连接到航插上然后信号引出连接到控制显示屏，可以实时监测内腔内的液氮液位。
56.管路上的所有监测仪表实时数据均能够汇集到控制显示屏，通过数据处理可以实时观测到各项指标的变化趋势。
57.所述的辐射屏202通过十字槽圆柱头螺钉207固定于内腔筒体201的外表面，所述的加热片203通过螺钉固定于内腔筒体201底部。
58.所述的外腔法兰102通过穿过外腔法兰102和外腔筒体101的六角头螺栓111固定于外腔筒体101上，六角头螺栓111通过依次设于外腔筒体101下的平垫圈108、弹簧垫圈112和第一六角螺母113锁紧；
59.所述的外腔观察窗法兰104通过第一内六角圆柱头螺钉109固定于外腔观察窗103外，外腔观察窗法兰104和外腔观察窗103间设有外腔观察窗垫片114。
60.所述的内腔筒体201通过螺杆206和外腔筒体101连接固定，所述的螺杆206与内腔筒体201连通，内腔筒体201上下表面均有第二六角螺母209用于固定螺杆206。
61.所述的外腔筒体101和外腔观察窗103间设有第一o型圈106，所述的外腔筒体101和外腔法兰102间设有第二o型圈107，所述的外腔法兰102上固定有吊环螺钉110。
62.所述的内腔观察窗法兰204通过第二内六角圆柱头螺钉208固定于内腔观察窗205，所述的内腔筒体201和内腔观察窗205间设有内腔观察窗垫片210。
63.所述的外腔筒体101与支座105通过tig焊焊接固定。
64.进行液氮蒸发演示实验时，可按以下步骤进行操作：
65.首先采用分子泵组通过波纹管与真空挡板阀27连接，对腔体夹层进行抽真空；
66.充装液氮前检查各个阀门的开闭状态，进液管路2第三截止阀29和排气管路4第二截止阀21处于开启状态，其余阀门均为关闭状态；通过波纹软管连接液氮罐接口与进液管路2接口，打开液氮罐出液阀门，向内腔筒体201内进行注液操作；前期由于管路及内腔筒体
201内蓄有一定的热量，进入内腔筒体201内的液氮会剧烈相变汽化，排气阀后会剧烈排气，小心低温冻伤；待到液氮加注到所需求的液位(建议充装量25l，液位计13显示50％)时，关闭进液管路2第三截止阀29，排气管路4第二截止阀21仍保持开启状态，通过观察窗观察内腔筒体201内液氮液面已不发生浮动，则视为液氮已稳定，此时即低温液氮处于稳态状态。
67.关闭排气管路4上的第二截止阀21，打开排放管路3上第一截止阀26，通过上位机触摸屏操作，开启内腔体电加热对内腔筒体201底板进行加热，内腔体电加热功率可调，液氮受热会蒸发，蒸发后的氮气通过流量计显示流量，中控采集系统通过接收液位计13、流量计30、压力、温度等传感器信号来实现监测各参数变化。
68.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。