一种液滴温度的精确控制装置和方法与流程

本发明涉及化工过程装备与控制技术领域，尤其是一种液滴温度的精确控制装置和方法。

背景技术：

在传热传质学领域，大量的研究涉及到液滴的蒸发与冷凝过程。液滴的实时温度变化常常作为衡量其传热传质过程的重要参数。为了有效揭示液滴在传热传质过程中内在变化特性，常常需要在特定的环境下，对液滴的温度进行精确控制。当液滴由大气环境滴入一真空、绝热容器中时，为了精确控制其进入容器后的初始温度，不仅需要对其温度进行实时测量，而且要保证测量元件与容器之间连接处的密封性能和绝热性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供了一种在真空、绝热环境下，可精确控制液滴初始温度的装置和工艺方案，同时本装置和工艺方案具有流量调节及加热或冷却控制功能，能实现不同温度和不同速度的控制。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种液滴温度的精确控制装置，其特征在于：包括液体容器、流量调节阀门、液体流出管、温度加热/冷却管路、温度加热/冷却介质储罐、液体温度控制仪表、液滴流入短管、液滴温度显示记录仪、液滴测温电偶、保温材料、液滴出口、真空容器、加热/冷却介质循环泵；

液体容器内设置温度加热/冷却管路，该温度加热/冷却管路的进口端和出口端均延伸至液体容器的外侧，并与温度加热/冷却介质储罐连接，温度加热/冷却管路上安装加热/冷却介质循环泵，该加热/冷却介质循环泵连接液体温度控制仪表，该液体温度控制仪表的探头延伸至液体容器内部用于实时测量、控制液体容器内液体的温度；

液体容器的上端部设置有进液口，液体容器的底部设置有出液口，该出液口连接液体流出管，该液体流出管上设置流量调节阀门，该液体流出管的末端连接液滴流入短管，该液滴流入短管插入保温材料中，且液滴流入短管的下端位于真空容器内；

保温材料密封安装在真空容器的上端面，液滴测温电偶插装在保温材料上，且液滴测温电偶的上端与液滴温度显示记录仪连接，液滴测温电偶的下端位于真空容器内，且液滴测温电偶的下端与液滴流入短管的液滴出口处相接。

而且，所述的液体流出管上包覆保温层。

而且，所述的流量调节阀门配有实时显示功能。

而且，所述的液滴流入短管和液滴测温电偶分别穿过保温材料且不接触。

一种液滴温度的精确控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴、将原始液体注入到液体容器中，保证液体液面高于温度加热/冷却管路，通过液体温度控制仪表设定目标温度，以控制液滴温度；

⑵、液滴流入短管和液滴测温电偶分别按不同的孔插入保温材料，并在接触边缘涂抹密封胶，防止漏气，并且保证在液滴流入短管和液滴测温电偶在液滴出口处刚好相接，保证液滴流出时，恰好滴在液滴测温电偶上，从而可精确测得液滴心部温度；

⑶、将保温材料与真空容器密闭连接，将真空容器进行抽真空操作，检查整个工艺系统其他连接部件间的密封性，待真空容器稳定一段时间后，再次确定密封性是否良好；

⑷、调节流量调节阀门，打开其实时显示功能，调节液滴的滴速达到设定要求；

⑸、打开液滴温度显示记录仪和液滴温度热电偶，在液滴出口处，进行液滴温度的初测量，待温度恒定后，记录温度数据；

⑹、当液滴温度与液滴温度控制仪表设定目标温度存在差异，温度加热/冷却介质循环泵自动开启，使温度加热/冷却介质储罐中的介质对原始液体进行加热或冷却，达到设定温度后，循环泵自动停止，实现温度的自动精确控制。

本发明的优点和积极效果是：

本发明设计了一种可精确控制液滴温度的工艺方案，针对液滴滴入真空环境时，通过控制原始液体温度与液体流量，监测流出液滴的温度，实现液滴温度的实时及精确控制。

本发明的特点是：液体温度加热或冷却、流出液滴温度与速度监测实行单独控制，操作简单；液滴温度传感器直接与液滴心部接触，温度测量更加准确；同时配备保温隔热装置，保证液滴流入绝热容器的过程中，液滴温度恒定。本发明提供了一种可精确控制液滴温度的装置、方法及相关工艺流程，具有操作简单，温度与流速可调范围大，测量精度高及适用性广等优点。

附图说明

图1是液滴温度控制流程图。

图中标记为：

1-液体容器；2-流量调节阀门；3-液体流出管；4-温度加热/冷却管路；5-温度加热/冷却介质储罐；6-液体温度控制仪表；7-液滴流入短管；8-液滴温度显示记录仪；9-液滴测温电偶；10-保温材料；11-液滴出口；12-真空容器；13-加热/冷却介质循环泵。

具体实施方式

下面结合附图详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种液滴温度的精确控制装置，包括液体容器1、流量调节阀门2、液体流出管3、温度加热/冷却管路4、温度加热/冷却介质储罐5、液体温度控制仪表6、液滴流入短管7、液滴温度显示记录仪8、液滴测温电偶9、保温材料10、液滴出口11、真空容器12、加热/冷却介质循环泵13。

液体容器内设置温度加热/冷却管路，将原始液体注入到液体容器1中，温度加热/冷却管路4浸入液体中，实现液体加热或冷却。温度加热/冷却管路的进口端和出口端均延伸至液体容器的外侧，并与温度加热/冷却介质储罐连接，温度加热/冷却管路上安装加热/冷却介质循环泵，该加热/冷却介质循环泵连接液体温度控制仪表，该液体温度控制仪表的探头延伸至液体容器内部，用于实时测量、控制液体容器内液体的温度。温度加热/冷却管路、温度加热/冷却介质储罐、加热/冷却介质循环泵和液体温度控制仪表组成原始液体加热/冷却系统，通过加热/冷却介质循环泵的自动启停实现原始液体温度的精确控制。

液体容器的上端部设置有进液口，液体容器的底部设置有出液口，该出液口连接液体流出管，实现液体流出。液体流出管上包覆保温层，防止液体与周围环境换热。液体流出管上安装流量调节阀门，流量调节阀门配有实时显示功能，能精确控制液滴的滴速。该液体流出管的末端连接液滴流入短管，该液滴流入短管插入保温材料中，且液滴流入短管的下端位于真空容器内。

保温材料密封安装在真空容器的上端面，保温材料与真空容器密闭连接，可保证容器内部压强要求。液滴测温电偶插装在保温材料上，液滴测温电偶和液滴流入短管分别穿过保温材料且不接触，隔绝热量传递，保证液滴温度不受环境影响。液滴测温电偶的上端与液滴温度显示记录仪连接，液滴温度显示记录仪和液滴测温电偶组成液滴温度测量系统，实现液滴心部温度测量。液滴测温电偶的下端位于真空容器内，且液滴测温电偶的下端与液滴流入短管的液滴出口11处相接，保证液滴流出时，恰好滴在液滴测温电偶上，从而可精确测得液滴心部温度。

由于真空容器的运行工况特殊，整个温度控制系统的密封性要求较高，所以各个部件的连接需要牢靠，以保证较高的真空度要求。

一种液滴温度的精确控制方法，包括以下步骤：

⑴、将原始液体注入到液体容器1中，保证液体液面高于温度加热/冷却管路4，通过液体温度控制仪表6设定目标温度，以控制液滴温度；

⑵、液滴流入短管7和液滴测温电偶9分别按不同的孔插入保温材料10，并在接触边缘涂抹密封胶，防止漏气。并且保证在液滴流入短管7和液滴测温电偶9在液滴出口11处刚好相接，保证液滴流出时，恰好滴在液滴测温电偶9上，从而可精确测得液滴心部温度；

⑶、将保温材料10与真空容器12密闭连接，将真空容器12进行抽真空操作，检查整个工艺系统其他连接部件间的密封性，待真空容器12稳定一段时间后，再次确定密封性是否良好；

⑷、调节流量调节阀门2，打开其实时显示功能，调节液滴的滴速达到设定要求；

⑸、打开液滴温度显示记录仪8和液滴温度热电偶9，在液滴出口11处，进行液滴温度的初测量，待温度恒定后，记录温度数据；

⑹、当液滴温度与液滴温度控制仪表6设定目标温度存在差异，温度加热/冷却介质循环泵13自动开启，使温度加热/冷却介质储罐5中的介质对原始液体进行加热或冷却，达到设定温度后，循环泵自动停止，实现温度的自动精确控制。