[发明专利]一种用于大口径半气体低温管道实验的温度精确控制方法

权利要求书

1.一种用于大口径半气体低温管道实验的温度精确控制方法,包括如下步骤:

步骤1、根据变温时间公式计算得出温度变化量对应的变温时间；变温时间公式如下：

假设隔热材料的绝热系数为λ(W/m·k)，隔热层厚度为δ(m)，则温度变化量ΔT与变温时间t的关系为：

式(1)中C₁是隔热材料的变温系数，通过试验获得，其中C₁T_e-T_o；C₂为时间系数，通过试验拟合得到，T_o是目标温度，T_e是环境温度，根据计算得出的温度变化量ΔT与变温时间t制定先抑后扬的精确温度控制计划；所述步骤1中精确温度控制计划为确定大口径半气体低温管道降温至目标温度T_o的初始负温度T_-，通过采取减缓温度变化措施控制温度回升速度，在预计的变温时间t内，使温度上升ΔT，确保实验瞬时t_o温度恰好在目标温度T_o，ΔT＝T_o-T_-；

步骤2、根据步骤1制定的精确温度控制计划，采用干冰和液氮对大口径半气体低温管道进行双通道并行降温；

步骤3、采用隔热材料全包覆的保温方法迟滞大口径半气体低温管道管体温度变化；

步骤4、根据步骤1的计划，在变温时间t后温度达到目标温度，开展实验。

2.根据权利要求1所述的用于大口径半气体低温管道实验的温度精确控制方法，其特征在于：所述步骤2中同时开展大口径半气体低温管道管内填充液氮与大口径半气体低温管道管外覆设干冰的双通道并行降温，将大口径半气体低温管道管体温度迅速降至所述T_-。

3.根据权利要求2所述的用于大口径半气体低温管道实验的温度精确控制方法，其特征在于：所述步骤2中用于大口径半气体低温管道管内填充液氮的装置包括低温高压氮气降温加压装置和液氮加注装置，所述大口径半气体低温管道的顶部两端设有第一接口和泄压管，第一接口通过第一阀门与低温高压氮气降温加压装置连接，所述大口径半气体低温管道上还设有第二接口，第二接口与液氮加注装置连接，在泄压管上安装有泄压阀，在大口径半气体低温管道内安装有温度传感器和压力传感器。

4.根据权利要求3所述的用于大口径半气体低温管道实验的温度精确控制方法，其特征在于：所述低温高压氮气降温加压装置包含液氮罐、低温液体加压装置和气化器，液氮经低温液体加压装置进入气化器转化为低温高压氮气，再经低温高压氮气输送管，通过阀门连接方式将低温高压氮气注入大口径半气体低温管道管内气体中；所述低温高压氮气降温加压装置加压过程中，大口径半气体低温管道管内的氮气不断的降低大口径半气体低温管道管内气体的温度。

5.根据权利要求1所述的一种用于大口径半气体低温管道实验的温度精确控制方法，其特征在于：所述步骤2中降温方法，包括以下步骤：

1)低温高压氮气降温加压装置快速提高大口径半气体低温管道内压力，检查测试单元器件的安装密封性；

2)完全打开泄压阀，将大口径半气体低温管道内压力降低至大气压力；

3)液氮将大口径半气体低温管道内壁、管内气体温度降低至目标温度T_o的初始负温度T_-；

4)大口径半气体低温管道外侧管壁敷设干冰，干冰将大口径半气体低温管道外壁温度降低至目标温度T_o的初始负温度T_-。

6.根据权利要求1所述的一种用于大口径半气体低温管道实验的温度精确控制方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：前期通过试验获取隔热材料的绝热系数λ和最佳厚度δ的参数，将隔热材料包覆大口径半气体低温管道，使隔热层厚度达到最佳厚度δ，这时隔热层对大口径半气体低温管道管体温度变化具有最大迟滞效果。