低温冷风装置的制作方法

专利名称：低温冷风装置的制作方法
技术领域：
低温冷风装置是一种是利用液氮的低温来降低空气的温度，同时利用环境空气来加热液氮及饱和氮气成为过热氮气而获得低温冷气的装置，属于低温领域。
背景技术：
液氮作为制氧生产的伴生产物，温度-196℃，无毒，有成熟的运输、储存方式。是低廉的冷源，有大量的应用，如超低温冷却切削；液氮制(致)冷机(专利号89202076)利用液氮在封闭的箱体中进行制冷。液氮制冷装置(专利号00222191)液氮置于容器筒内，进行工件急速冷处理；利用冷冻的疗法的医疗器件等等。现已有温度在-20℃～-100℃的温区内的低温装置，是采用双级制冷，整体成本较高，如要获得大风量的冷风，不但成本高，而且当环境空气通过蒸发器时不能避免蒸发器部分结霜和结冰，另外，在提供大流量冷风方面不经济而失去实用性。作为短时间，大流量的应用场合，利用廉价的液氮作为冷源，合理设计蒸发器进行液氮蒸发调温克服了上述缺点和不足。

发明内容
本实用新型的目的是提供一种低温冷风装置，利用液氮的低温来降低空气的温度，同时利用环境空气来加热液氮及饱和氮气成为过热氮气而获得低温冷气。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
低温冷风装置主要由真空蒸发盘、加热箱、升降机构、升降控制、测温系统、加热器、鼓风机组成。加热箱由上加热箱和下加热箱两部分组成，上加热箱包在下加热箱上，两箱之间交错接触，上加热箱通过升降机构悬挂，真空蒸发盘放置在下加热箱中，真空蒸发盘为不锈钢真空盘。鼓风机单独安置，由管路与加热箱相连，加热器设置在加热箱的冷风出口处。作为冷风的温控部分，调温分两步实现，第一步由步进电机或手动的升降机构带动上加热箱移动，调节换热面积进行调温；在第一步调温达不到要求时启动设置在冷风出口附近的加热器进行辅助调温，风出口处设置测温传感器，根据设定值起停升降机构和加热器。升降机构采用齿轮传动机构和步进电机组成。
本装置的工作原理为液氮在蒸发盘中的蒸发面上蒸发，蒸发速度由鼓风机带入的空气量决定，空气导向液氮表面，对液氮实施扰动，将蒸发的饱和氮气带入加热箱，同时空气中因降温而产生的固态物被抛向蒸发盘中，利用加热箱与环境的接触面加热升温，氮和空气混合物被加热到设定的控制温度，实现低温供气气源。
本实用新型的有益效果是1、利用了制氧生产的伴生产物一液氮，与现有的-20℃～-100℃温区的双级制冷设备相比，应用成本低廉，温度调控方便，避免了双级制冷设备中需要除霜、除湿的问题。
2、根据工作、试验要求，通过调控，能提供较稳定的、一定温度范围的大风量的冷风气源。
3、大风量的低温冷风气源使用范围较广，可以用于模拟高寒地区的冷风气候，可以作为冻土实验和高寒气候下的混泥土凝结实验的气源，也可作为其他需要低温冷风的场合。


附图为本实用新型的结构示意图。图中1机架，2下加热箱，3真空蒸发盘，4液氮，5鼓风机，6上加热箱，7送风管，8液氮出口，9升降机构，10步进电机，11传感器，12出风口，13加热器，14升降控制和测温系统。
具体实施方式
低温冷风装置产生冷气的步骤首先由鼓风机5通过送风管将环境空气压入加热箱内并直达放置在加热箱的真空蒸发盘3上方。真空蒸发盘3中的液氮上表面为蒸发表面，在环境空气的扰动下发生蒸发。被液氮冷却的空气与蒸发的氮饱和蒸汽混合，形成高于零下196℃的冷气。加热箱由不锈钢或铜材制作，加热箱外表面暴露在环境大气中，混合后的冷气与加热箱内壁接触，发生热交换，混合冷气被加热升温到设定值。加热箱由上加热箱和下加热箱两部分组成，上加热箱可以通过升降机构9调节，实现上下移动。上加热箱的上下移动实际上是调节冷气与环境的换热面积，以此达到调温的目的。作为冷风的温控部分，调温分两步实现，第一步由步进电机10和手动的升降机构9带动上加热箱2移动，调节换热面积进行调温，在第一步调温达不到要求时启动设置在冷风出口附近加热器13进行辅助调温，风出口处设置传感器11，根据设定值起停升降机构9和加热器13。升降机构9采用齿轮传动机构和步进电机10组成。
空气中一般有一定的含湿量，在本装置工作的温区内，空气温度早已达到了露点温度以下，本装置通过鼓风机将环境空气加压后通过送风管吹向液氮表面，其优点是一方面能对液氮表面实现扰动，另一方面使脱离送风管的空气中的水分被冷却而结冰，并由重力作用落入蒸发盘中。冷却的干空气在鼓风机风压作用下向上升至出风口后流出。
从出风口出来的混合冷气，实际上还是空气，只不过氮气的含量较高，氧含量较低，湿度较小而已。可以用于模拟高寒地区的冷风气候；可以作为冻土实验和高寒气候下的混泥土凝结实验的气源。也可作为其他需要低温冷风的场合。本发明提供了一个低温冷气气源，可以比较方便地构造一个低温环境气候。
权利要求1.低温冷风装置主要由真空蒸发盘(3)、加热箱、升降机构(9)、升降控制(14)、测温系统(14)、加热器(13)和鼓风机(5)组成，其特征在于加热箱由上加热箱(6)和下加热箱(2)两部分组成，上加热箱(6)包在下加热箱(2)上，两箱之间交错接触，上加热箱(6)通过升降机构(9)悬挂，真空蒸发盘(3)放置在下加热箱(2)中，鼓风机(5)由管路与加热箱相连，加热器(13)设置在加热箱的冷风出口处。
专利摘要低温冷风装置主要由真空蒸发盘、加热箱、升降机构、升降控制、测温系统、加热器、鼓风机组成。本装置通过鼓风机将环境空气加压后通过送风管吹向液氮表面，对液氮实施扰动，将蒸发的饱和氮气带入加热箱，同时空气中因降温而产生的固态物被抛向蒸发盘中，利用加热箱与环境的接触面加热升温，氮和空气混合物被加热到设定的控制温度，实现低温供气气源。可供地理地质环境模拟高寒气候以及需要低温冷气的场合。
文档编号F25D3/10GK2937961SQ20062009498
公开日2007年8月22日 申请日期2006年1月11日 优先权日2006年1月11日
发明者李端勇, 乐成双, 吴锋 申请人:武汉化工学院