專利名稱：低溫冷風裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
低溫冷風裝置是一種是利用液氮的低溫來降低空氣的溫度，同時利用環(huán)境空氣來加熱液氮及飽和氮氣成為過熱氮氣而獲得低溫冷氣的裝置，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，有成熟的運輸、儲存方式。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(專利號89202076)利用液氮在封閉的箱體中進行制冷。液氮制冷裝置(專利號00222191)液氮置于容器筒內(nèi)，進行工件急速冷處理；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，是采用雙級制冷，整體成本較高，如要獲得大風量的冷風，不但成本高，而且當環(huán)境空氣通過蒸發(fā)器時不能避免蒸發(fā)器部分結(jié)霜和結(jié)冰，另外，在提供大流量冷風方面不經(jīng)濟而失去實用性。作為短時間，大流量的應(yīng)用場合，利用廉價的液氮作為冷源，合理設(shè)計蒸發(fā)器進行液氮蒸發(fā)調(diào)溫克服了上述缺點和不足。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種低溫冷風裝置，利用液氮的低溫來降低空氣的溫度，同時利用環(huán)境空氣來加熱液氮及飽和氮氣成為過熱氮氣而獲得低溫冷氣。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
低溫冷風裝置主要由真空蒸發(fā)盤、加熱箱、升降機構(gòu)、升降控制、測溫系統(tǒng)、加熱器、鼓風機組成。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，兩箱之間交錯接觸，上加熱箱通過升降機構(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。鼓風機單獨安置，由管路與加熱箱相連，加熱器設(shè)置在加熱箱的冷風出口處。作為冷風的溫控部分，調(diào)溫分兩步實現(xiàn)，第一步由步進電機或手動的升降機構(gòu)帶動上加熱箱移動，調(diào)節(jié)換熱面積進行調(diào)溫；在第一步調(diào)溫達不到要求時啟動設(shè)置在冷風出口附近的加熱器進行輔助調(diào)溫，風出口處設(shè)置測溫傳感器，根據(jù)設(shè)定值起停升降機構(gòu)和加熱器。升降機構(gòu)采用齒輪傳動機構(gòu)和步進電機組成。
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)速度由鼓風機帶入的空氣量決定，空氣導(dǎo)向液氮表面，對液氮實施擾動，將蒸發(fā)的飽和氮氣帶入加熱箱，同時空氣中因降溫而產(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，實現(xiàn)低溫供氣氣源。
本實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，避免了雙級制冷設(shè)備中需要除霜、除濕的問題。
2、根據(jù)工作、試驗要求，通過調(diào)控，能提供較穩(wěn)定的、一定溫度范圍的大風量的冷風氣源。
3、大風量的低溫冷風氣源使用范圍較廣，可以用于模擬高寒地區(qū)的冷風氣候，可以作為凍土實驗和高寒氣候下的混泥土凝結(jié)實驗的氣源，也可作為其他需要低溫冷風的場合。


附圖為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1機架，2下加熱箱，3真空蒸發(fā)盤，4液氮，5鼓風機，6上加熱箱，7送風管，8液氮出口，9升降機構(gòu)，10步進電機，11傳感器，12出風口，13加熱器，14升降控制和測溫系統(tǒng)。
具體實施方式
低溫冷風裝置產(chǎn)生冷氣的步驟首先由鼓風機5通過送風管將環(huán)境空氣壓入加熱箱內(nèi)并直達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構(gòu)9調(diào)節(jié)，實現(xiàn)上下移動。上加熱箱的上下移動實際上是調(diào)節(jié)冷氣與環(huán)境的換熱面積，以此達到調(diào)溫的目的。作為冷風的溫控部分，調(diào)溫分兩步實現(xiàn)，第一步由步進電機10和手動的升降機構(gòu)9帶動上加熱箱2移動，調(diào)節(jié)換熱面積進行調(diào)溫，在第一步調(diào)溫達不到要求時啟動設(shè)置在冷風出口附近加熱器13進行輔助調(diào)溫，風出口處設(shè)置傳感器11，根據(jù)設(shè)定值起停升降機構(gòu)9和加熱器13。升降機構(gòu)9采用齒輪傳動機構(gòu)和步進電機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)，空氣溫度早已達到了露點溫度以下，本裝置通過鼓風機將環(huán)境空氣加壓后通過送風管吹向液氮表面，其優(yōu)點是一方面能對液氮表面實現(xiàn)擾動，另一方面使脫離送風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機風壓作用下向上升至出風口后流出。
從出風口出來的混合冷氣，實際上還是空氣，只不過氮氣的含量較高，氧含量較低，濕度較小而已?？梢杂糜谀M高寒地區(qū)的冷風氣候；可以作為凍土實驗和高寒氣候下的混泥土凝結(jié)實驗的氣源。也可作為其他需要低溫冷風的場合。本發(fā)明提供了一個低溫冷氣氣源，可以比較方便地構(gòu)造一個低溫環(huán)境氣候。
權(quán)利要求1.低溫冷風裝置主要由真空蒸發(fā)盤(3)、加熱箱、升降機構(gòu)(9)、升降控制(14)、測溫系統(tǒng)(14)、加熱器(13)和鼓風機(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，兩箱之間交錯接觸，上加熱箱(6)通過升降機構(gòu)(9)懸掛，真空蒸發(fā)盤(3)放置在下加熱箱(2)中，鼓風機(5)由管路與加熱箱相連，加熱器(13)設(shè)置在加熱箱的冷風出口處。
專利摘要低溫冷風裝置主要由真空蒸發(fā)盤、加熱箱、升降機構(gòu)、升降控制、測溫系統(tǒng)、加熱器、鼓風機組成。本裝置通過鼓風機將環(huán)境空氣加壓后通過送風管吹向液氮表面，對液氮實施擾動，將蒸發(fā)的飽和氮氣帶入加熱箱，同時空氣中因降溫而產(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，實現(xiàn)低溫供氣氣源。可供地理地質(zhì)環(huán)境模擬高寒氣候以及需要低溫冷氣的場合。
文檔編號F25D3/10GK2937961SQ20062009498
公開日2007年8月22日 申請日期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 申請人:武漢化工學院