[发明专利]一种氦液化器流程装置

说明书

本发明提供的氦液化器流程装置，氦气循环压缩机的出口氦气流向高压管路输送氦气，经高压管路的氦气经过一级换热器以及二级换热器后再进入二级透平膨胀机中绝热膨胀制冷，从二级透平膨胀机中出来的低温氦气回流到低压管道中，从氦气循环压缩机输出的中压氦气流经过低温换热器组件及第二低温换热器被回流冷氦气冷却，再经氦气节流阀节流产生氦的饱和气液混合物，并进入液氦杜瓦，在液氦杜瓦产生的气体沿低压管路经第二低温换热器及低温换热器组件流回所述氦气循环压缩机的低压入口，完成整个循环，本发明提供的氦液化器流程装置，将氦气循环压缩机后的氦气分流为两部分，中压常温氦气在经过多级换热预冷后，直接进行液化，提高了液化率。

技术领域

本发明涉及低温制冷技术领域，特别涉及一种氦液化器流程装置。

背景技术

大型氦液化器是利用氦透平膨胀机提供冷源，低温换热器对氦气实现逐级预冷，最后通过节流方式实现液化的氦液化装置。近些年来的氦液化装置都是以柯林斯循环作为基础，常温下的高压氦气经过液氮预冷后进入第二级换热器后，一部分进入下一级换热器，经过多级换热器换热，进入节流阀中节流液化。另一部分进入两级透平膨胀机中绝热膨胀，减压降温，最后回流到低温氦气中，冷却高压氦气，现有的氦液化器流程因为末级节流阀前压力较大的原因，液化率较低。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种液化率较高的氦液化器流程装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种氦液化器流程装置，包括：氦气循环压缩机、液氮节流阀、低温换热器组件、第二低温换热器、第一透平膨胀机、第二透平膨胀机、氦气节流阀、液氦杜瓦、低压管路、中压管路、高压管路及液氮管道，所述低温换热器组件包括至少两级低温换热器，所述第一透平膨胀机及第二透平膨胀机依次连接形成二级透平膨胀机；

所述氦气循环压缩机的出口氦气流向所述高压管路输送氦气，经所述高压管路的氦气经过所述低温换热器组件中的一级换热器的液氮预冷以及二级换热器换热，再进入所述二级透平膨胀机中绝热膨胀制冷，从所述二级透平膨胀机中出来的低温氦气回流到所述低压管道中，从所述氦气循环压缩机输出的中压氦气流依次经过所述低温换热器组件及第二低温换热器被回流冷氦气冷却，再经所述氦气节流阀节流产生氦的饱和气液混合物，并进入所述液氦杜瓦，在所述液氦杜瓦产生的气体沿所述低压管路经所述第二低温换热器及低温换热器组件流回所述氦气循环压缩机的低压入口，完成整个循环。

在一些较佳的实施例中，所述低温换热器组件包括五级低温换热器，每级低温换热器依次连接。

在一些较佳的实施例中，所述低温换热器的工作温度为20K以上温区。

在一些较佳的实施例中，所述第二低温换热器的工作温度为20K以下温区。

在一些较佳的实施例中，所述液氮节流阀、低温换热器组件、第二低温换热器、第一透平膨胀机、第二透平膨胀机、及氦气节流阀均固定在真空冷箱中，所述真空冷箱采用多层绝热材料包扎。

在一些较佳的实施例中，所述低温换热器组件中的一级换热器进口处的高压管路和低压管路上布置流量计。

在一些较佳的实施例中，所述低温换热器组件中每一级低温换热器及第二低温换热器进出口之间都设置温度计。

在一些较佳的实施例中，所述第一透平膨胀机及第二透平膨胀机的进出口设置有温度计和压力计。

本发明采用上述技术方案的优点是：