[发明专利]一种材料深低温漏热率测量装置和方法

权利要求书

1.一种材料深低温漏热率测量装置，其特征在于包括内筒、外筒、内法兰、外法兰及绝热泡沫；

内筒和外筒中间段均为圆柱形，底端均为敞口，内筒顶端设置有第一球形封头，外筒顶端设置有第二球形封头；内筒套设在外筒内，内筒、外筒、内法兰和外法兰同轴布置；内筒敞口端与内法兰焊接；

第一球形封头上设置有内筒进液管和出气管，其中，内筒进液管穿过第一球形封头并伸入内筒内部1/2内筒高度，内筒进液管上设置有第一低温截止阀；

出气管顶端连接有四通；四通的另外三个分支分别连接球阀、流量计和压力传感器，其中，流量计支路还设置有恒压阀、长管路；

外筒的敞口端通过外筒法兰与内法兰连接，之间设有聚四氟乙烯密封圈；外筒上设置外筒进液管，并开有排气孔；外筒进液管上设置有第二低温截止阀；

外法兰通过螺栓螺母组件与内法兰及外筒法兰连接并紧固；外法兰外侧包裹绝热泡沫，绝热泡沫厚度与被测部件高度一致；

外法兰、被测部件和绝热泡沫连接成一体，保证被测部件一端固定在外法兰外表面，另一端表面暴露在环境中，从而获得室温到低温的导热路径。

2.根据权利要求1所述的一种材料深低温漏热率测量装置，其特征在于所述的外筒与内筒之间留有一定空隙，内筒高度不超过外筒高度的2/3。

3.根据权利要求1所述的一种材料深低温漏热率测量装置，其特征在于所述的内筒、外筒外表面都覆盖有绝热材料。

4.根据权利要求1所述的一种材料深低温漏热率测量装置，其特征在于所述的外法兰不直接与内筒和外筒接触，它们之间隔有内法兰，内法兰与内筒采用焊接方式连接，内法兰与外筒法兰以聚四氟乙烯密封圈密封；所述的外筒法兰、聚四氟乙烯密封圈、内法兰、外法兰通过螺栓螺母组件由上到下依次连接并紧固。

5.根据权利要求1所述的一种材料深低温漏热率测量装置，其特征在于，所述的外筒进液管连接在外筒的中间段，排气孔开设在第二球形封头上。

6.一种应用权利要求1所述装置进行深低温漏热率测量的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)测量时，外法兰与绝热泡沫之间布置若干铂电阻与热电偶温度计以监测液氮加注过程中温度变化和最终温度稳定时的温度分布；

2)用氮气吹扫内筒和内外筒之间区域，保证没有水分残留；

3)用低温液体输送管连接液氮杜瓦罐与第二低温截止阀，打开杜瓦罐上用液阀，液氮通过外筒进液管进入内外筒之间区域，这时观察温度计显示的外法兰表面温度，待其温度降到150~200K，增大液氮杜瓦罐上用液阀开度，此时外法兰表面温度急剧下降，同时外筒排气孔可观察到由于液氮快速蒸发导致的大量水蒸气凝结现象，这时用风扇不断从水平方向吹扫排气孔，防止低温蒸汽沿外筒壁流至绝热泡沫外表面对测量产生影响；

4)当通过温度计观察到外法兰表面温度达到100~120K时，外筒基本冷透，外法兰表面温度下降速度减缓，将液氮杜瓦罐出液口改连接到内筒进液管上的第一低温截止阀处，打开用液阀开始对内筒加注液氮；加注过程中全开球阀，这时外法兰表面温度又会有小幅度的下降，一直达到80K；这时，整个装置被冷透，继续加注液氮直到球阀处有少量液氮喷出，说明内筒基本加满液氮；

5)重新将液氮杜瓦罐出液口接入第二低温截止阀，在接下来的实验过程中一直保持内外筒之间区域被不断加注液氮，使内外筒之间区域的液位不低于第一球形封头最高点；

6)关闭第一低温截止阀，这时可以观察到球阀外表面覆盖有一层霜并且阀门被冻住难以运动，用热风枪吹扫球阀一定时间后即可重新关闭球阀，此时从内筒蒸发的氮气全部从流量计处通过，压力传感器开始有示数，一直记录从这段时间开始的流量和压力值；

7)从步骤6）开始设定时间后，流量计显示的流量趋于稳定，然后再持续测量一定时间，对这段流量基本稳定时间内的流量数据取平均，获得基础液氮蒸发率m0；

8)将外法兰更换为加有被测部件的新外法兰，重复步骤2）-7），获得加有被测部件后的液氮蒸发率m1；

9)通过质量流率差(m1- m0)及液氮/氮蒸汽焓差，计算增加被测部件后的时均漏热率之差。

7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于测量时内筒和外筒间低温流体液位始终高于内筒球形封头。