一种具有微流道外套管结构的超导液位传感器

本发明涉及低温介质液位测量领域，尤其涉及一种具有微流道外套管结构的超导液位传感器。

背景技术：

1、低温介质储存、运输和使用等情况，需要精确控制液位，以确保安全和经济。在低温介质液位测量领域，超导液位传感器具有高精度、线性度、重现性好等优点。然而超导液位传感器测量低温介质液位存在传感器加热丝加热功率大、低温介质蒸发损耗大等不足。如何提高超导传感器低温介质液位的测量精度、降低传感器功耗、减少响应时间和液相的蒸发损失是超导液位传感器研究的关键问题。

2、具体的，由于超导液位传感器直接与储罐内的低温介质接触，随着外部热源的输入，超导液位传感器与气液两相之间进行自然对流换热，气液两相流动传热的差异，使超导传感器形成超导区域和失超区域，其中超导区长度对应测量液位高度，超导/失超转换位置与实际液位之间的偏差直接影响液位测量精度，测量的过程中近传感器壁面液相会产生蒸发损失，由于气液两相的物理性差异，气相的流动速度远大于液相，是影响液位测量精度和传感器响应时间的主要因素。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提出一种具有微流道外套管结构的超导液位传感器，通过优化超导液位传感器外壁面结构，在超导液位传感器外壁增设微流道外套管结构，将气液两相与超导液位传感器之间的换热限制在微流道内，降低气相的流动速度，加强液相与超导液位传感器之间的换热，减少液相的蒸发损失，降低超导液位传感器总热耗，进一步提高传感器的响应速度和测量精度。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种具有微流道外套管结构的超导液位传感器，在超导液位传感器的外侧增设有外套管，所述超导液位传感器与外套管同轴线设置，所述超导液位传感器的外壁与外套管的内壁之间形成环形的微流道，所述外套管上开设有纵向长槽。

4、作为本发明的一种优先方案，所述微流道通过纵向长槽与外套管的外侧连通。

5、作为本发明的一种优先方案，所述外套管的周向设置有若干个纵向长槽。

6、一种具有微流道外套管结构的超导液位传感器检测方法，该方法采用了上述的超导液位传感器，将所述超导液位传感器竖直内置于储液罐的中心，微流道内的流体通过纵向长槽与外套管外的流体连通。

7、本发明的技术效果是：利用内/外低温液体的密度差，构成微通道的自然循环流动，即在超导液位传感器加热作用下，微流道内液体温度较高，密度较小，微流道外的液体密度较大，形成密度差，通过纵向长槽连通结构，外套管外的大空间内的液体会流向微流道内，微流道内受热后的流体会向上流动，再通过纵向长槽流至外套管外的大空间，能够强化液相对超导传感器的冷却作用；气相区的微流道，利用气氢密度小的特点，与液相区不同，微流道内外的密度差很小，气氢的流动速度降低，类似气体夹层保温作用，对外传热弱，强化超导体的失超作用；同时将传热限制在超导液位传感器附近区域，不仅能够减小超导液位传感器加热所需的功率、液相蒸发损耗，并且能够提高超导液位传感器的响应速度。

技术特征：

1.一种具有微流道外套管结构的超导液位传感器，其特征在于，在超导液位传感器(1)的外侧增设有外套管(2)，所述超导液位传感器(1)与外套管(2)同轴线设置，所述超导液位传感器(1)的外壁与外套管(2)的内壁之间形成环形的微流道(3)，所述外套管(2)上开设有纵向长槽(4)。

2.根据权利要求1所述的一种具有微流道外套管结构的超导液位传感器，其特征在于，所述微流道(3)通过纵向长槽(4)与外套管(2)的外侧连通。

3.根据权利要求2所述的一种具有微流道外套管结构的超导液位传感器，其特征在于，所述外套管(2)的周向设置有若干个纵向长槽(4)。

4.一种具有微流道外套管结构的超导液位传感器检测方法，其特征在于，该方法采用了权利要求1至3中任一项权利要求所述的超导液位传感器，将所述超导液位传感器(1)竖直内置于储液罐(5)的中心，微流道(3)内的流体通过纵向长槽(4)与外套管(2)外的流体连通。

技术总结
本发明公开了一种具有微流道外套管结构的超导液位传感器，在超导液位传感器的外侧增设有外套管，超导液位传感器与外套管同轴线设置，超导液位传感器的外壁与外套管的内壁之间形成环形的微流道，外套管上开设有纵向长槽，纵向长槽连通内外流体。本发明的超导液位传感器通过微流道外套管结构将超导液位传感器与气液两相之间的换热限制在微流道内，改变气液两相自然对流换热的空间尺度，降低气相流动速度，同时提高超导液位传感器的响应速度及测量精度，降低超导液位传感器功耗，实现高精度、快响应、低功耗的液位测量要求。

技术研发人员：唐强,米慧,石洋,丁柏中,孟彩华,朱根宏,苏行
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13