專利名稱：低溫冷風(fēng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
低溫冷風(fēng)裝置是一種是利用液氮的低溫來降低空氣的溫度，同時(shí)利用環(huán)境空氣來加熱液氮及飽和氮?dú)獬蔀檫^熱氮?dú)舛@得低溫冷氣的裝置，屬于低溫領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
液氮作為制氧生產(chǎn)的伴生產(chǎn)物，溫度-196℃，無毒，有成熟的運(yùn)輸、儲(chǔ)存方式。是低廉的冷源，有大量的應(yīng)用，如超低溫冷卻切削；液氮制(致)冷機(jī)(專利號(hào)89202076)利用液氮在封閉的箱體中進(jìn)行制冷。液氮制冷裝置(專利號(hào)00222191)液氮置于容器筒內(nèi)，進(jìn)行工件急速冷處理；利用冷凍的療法的醫(yī)療器件等等?，F(xiàn)已有溫度在-20℃～-100℃的溫區(qū)內(nèi)的低溫裝置，是采用雙級(jí)制冷，整體成本較高，如要獲得大風(fēng)量的冷風(fēng)，不但成本高，而且當(dāng)環(huán)境空氣通過蒸發(fā)器時(shí)不能避免蒸發(fā)器部分結(jié)霜和結(jié)冰，另外，在提供大流量冷風(fēng)方面不經(jīng)濟(jì)而失去實(shí)用性。作為短時(shí)間，大流量的應(yīng)用場(chǎng)合，利用廉價(jià)的液氮作為冷源，合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器進(jìn)行液氮蒸發(fā)調(diào)溫克服了上述缺點(diǎn)和不足。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種低溫冷風(fēng)裝置，利用液氮的低溫來降低空氣的溫度，同時(shí)利用環(huán)境空氣來加熱液氮及飽和氮?dú)獬蔀檫^熱氮?dú)舛@得低溫冷氣。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
低溫冷風(fēng)裝置主要由真空蒸發(fā)盤、加熱箱、升降機(jī)構(gòu)、升降控制、測(cè)溫系統(tǒng)、加熱器、鼓風(fēng)機(jī)組成。加熱箱由上加熱箱和下加熱箱兩部分組成，上加熱箱包在下加熱箱上，兩箱之間交錯(cuò)接觸，上加熱箱通過升降機(jī)構(gòu)懸掛，真空蒸發(fā)盤放置在下加熱箱中，真空蒸發(fā)盤為不銹鋼真空盤。鼓風(fēng)機(jī)單獨(dú)安置，由管路與加熱箱相連，加熱器設(shè)置在加熱箱的冷風(fēng)出口處。作為冷風(fēng)的溫控部分，調(diào)溫分兩步實(shí)現(xiàn)，第一步由步進(jìn)電機(jī)或手動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上加熱箱移動(dòng)，調(diào)節(jié)換熱面積進(jìn)行調(diào)溫；在第一步調(diào)溫達(dá)不到要求時(shí)啟動(dòng)設(shè)置在冷風(fēng)出口附近的加熱器進(jìn)行輔助調(diào)溫，風(fēng)出口處設(shè)置測(cè)溫傳感器，根據(jù)設(shè)定值起停升降機(jī)構(gòu)和加熱器。升降機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和步進(jìn)電機(jī)組成。
本裝置的工作原理為液氮在蒸發(fā)盤中的蒸發(fā)面上蒸發(fā)，蒸發(fā)速度由鼓風(fēng)機(jī)帶入的空氣量決定，空氣導(dǎo)向液氮表面，對(duì)液氮實(shí)施擾動(dòng)，將蒸發(fā)的飽和氮?dú)鈳爰訜嵯?，同時(shí)空氣中因降溫而產(chǎn)生的固態(tài)物被拋向蒸發(fā)盤中，利用加熱箱與環(huán)境的接觸面加熱升溫，氮和空氣混合物被加熱到設(shè)定的控制溫度，實(shí)現(xiàn)低溫供氣氣源。
本實(shí)用新型的有益效果是1、利用了制氧生產(chǎn)的伴生產(chǎn)物一液氮，與現(xiàn)有的-20℃～-100℃溫區(qū)的雙級(jí)制冷設(shè)備相比，應(yīng)用成本低廉，溫度調(diào)控方便，避免了雙級(jí)制冷設(shè)備中需要除霜、除濕的問題。
2、根據(jù)工作、試驗(yàn)要求，通過調(diào)控，能提供較穩(wěn)定的、一定溫度范圍的大風(fēng)量的冷風(fēng)氣源。
3、大風(fēng)量的低溫冷風(fēng)氣源使用范圍較廣，可以用于模擬高寒地區(qū)的冷風(fēng)氣候，可以作為凍土實(shí)驗(yàn)和高寒氣候下的混泥土凝結(jié)實(shí)驗(yàn)的氣源，也可作為其他需要低溫冷風(fēng)的場(chǎng)合。


附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1機(jī)架，2下加熱箱，3真空蒸發(fā)盤，4液氮，5鼓風(fēng)機(jī)，6上加熱箱，7送風(fēng)管，8液氮出口，9升降機(jī)構(gòu)，10步進(jìn)電機(jī)，11傳感器，12出風(fēng)口，13加熱器，14升降控制和測(cè)溫系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
低溫冷風(fēng)裝置產(chǎn)生冷氣的步驟首先由鼓風(fēng)機(jī)5通過送風(fēng)管將環(huán)境空氣壓入加熱箱內(nèi)并直達(dá)放置在加熱箱的真空蒸發(fā)盤3上方。真空蒸發(fā)盤3中的液氮上表面為蒸發(fā)表面，在環(huán)境空氣的擾動(dòng)下發(fā)生蒸發(fā)。被液氮冷卻的空氣與蒸發(fā)的氮飽和蒸汽混合，形成高于零下196℃的冷氣。加熱箱由不銹鋼或銅材制作，加熱箱外表面暴露在環(huán)境大氣中，混合后的冷氣與加熱箱內(nèi)壁接觸，發(fā)生熱交換，混合冷氣被加熱升溫到設(shè)定值。加熱箱由上加熱箱和下加熱箱兩部分組成，上加熱箱可以通過升降機(jī)構(gòu)9調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。上加熱箱的上下移動(dòng)實(shí)際上是調(diào)節(jié)冷氣與環(huán)境的換熱面積，以此達(dá)到調(diào)溫的目的。作為冷風(fēng)的溫控部分，調(diào)溫分兩步實(shí)現(xiàn)，第一步由步進(jìn)電機(jī)10和手動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)9帶動(dòng)上加熱箱2移動(dòng)，調(diào)節(jié)換熱面積進(jìn)行調(diào)溫，在第一步調(diào)溫達(dá)不到要求時(shí)啟動(dòng)設(shè)置在冷風(fēng)出口附近加熱器13進(jìn)行輔助調(diào)溫，風(fēng)出口處設(shè)置傳感器11，根據(jù)設(shè)定值起停升降機(jī)構(gòu)9和加熱器13。升降機(jī)構(gòu)9采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和步進(jìn)電機(jī)10組成。
空氣中一般有一定的含濕量，在本裝置工作的溫區(qū)內(nèi)，空氣溫度早已達(dá)到了露點(diǎn)溫度以下，本裝置通過鼓風(fēng)機(jī)將環(huán)境空氣加壓后通過送風(fēng)管吹向液氮表面，其優(yōu)點(diǎn)是一方面能對(duì)液氮表面實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)，另一方面使脫離送風(fēng)管的空氣中的水分被冷卻而結(jié)冰，并由重力作用落入蒸發(fā)盤中。冷卻的干空氣在鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓作用下向上升至出風(fēng)口后流出。
從出風(fēng)口出來的混合冷氣，實(shí)際上還是空氣，只不過氮?dú)獾暮枯^高，氧含量較低，濕度較小而已。可以用于模擬高寒地區(qū)的冷風(fēng)氣候；可以作為凍土實(shí)驗(yàn)和高寒氣候下的混泥土凝結(jié)實(shí)驗(yàn)的氣源。也可作為其他需要低溫冷風(fēng)的場(chǎng)合。本發(fā)明提供了一個(gè)低溫冷氣氣源，可以比較方便地構(gòu)造一個(gè)低溫環(huán)境氣候。
權(quán)利要求1.低溫冷風(fēng)裝置主要由真空蒸發(fā)盤(3)、加熱箱、升降機(jī)構(gòu)(9)、升降控制(14)、測(cè)溫系統(tǒng)(14)、加熱器(13)和鼓風(fēng)機(jī)(5)組成，其特征在于加熱箱由上加熱箱(6)和下加熱箱(2)兩部分組成，上加熱箱(6)包在下加熱箱(2)上，兩箱之間交錯(cuò)接觸，上加熱箱(6)通過升降機(jī)構(gòu)(9)懸掛，真空蒸發(fā)盤(3)放置在下加熱箱(2)中，鼓風(fēng)機(jī)(5)由管路與加熱箱相連，加熱器(13)設(shè)置在加熱箱的冷風(fēng)出口處。
專利摘要低溫冷風(fēng)裝置主要由真空蒸發(fā)盤、加熱箱、升降機(jī)構(gòu)、升降控制、測(cè)溫系統(tǒng)、加熱器、鼓風(fēng)機(jī)組成。本裝置通過鼓風(fēng)機(jī)將環(huán)境空氣加壓后通過送風(fēng)管吹向液氮表面，對(duì)液氮實(shí)施擾動(dòng)，將蒸發(fā)的飽和氮?dú)鈳爰訜嵯洌瑫r(shí)空氣中因降溫而產(chǎn)生的固態(tài)物被拋向蒸發(fā)盤中，利用加熱箱與環(huán)境的接觸面加熱升溫，氮和空氣混合物被加熱到設(shè)定的控制溫度，實(shí)現(xiàn)低溫供氣氣源?？晒┑乩淼刭|(zhì)環(huán)境模擬高寒氣候以及需要低溫冷氣的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)F25D3/10GK2937961SQ20062009498
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2006年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月11日
發(fā)明者李端勇, 樂成雙, 吳鋒 申請(qǐng)人:武漢化工學(xué)院