[发明专利]以气体作为传热介质的回热式闭式调温系统及其温控方法

摘要

本发明公开了一种以气体作为传热介质的回热式闭式调温系统及其温控方法，能够避免系统中的加热器和液氮流量调节阀频繁交替启动造成的温度控制难以达到平衡的问题。该系统中循环风机出口管路依次连接水冷换热器、二通道回热器的其中一个通道后分为并联的两路，一路依次连接加热截止阀和加热器，另一个路依次连接通用截止阀、气液混合器和制冷截止阀，然后两路合为一路，接着依次连接传感器、热沉、二通道回热器的另一个通道后回到循环风机入口，形成闭式管路；液氮储槽出口管路分为两路，一路经由汽化器连接循环风机的出口管路，另一路经过液氮流量调节阀为气液混合器提供冷量；循环风机入口连接排空阀；该闭式管路中进一步设置多路温度传感器。

主权项

一种以气体作为传热介质的回热式闭式调温系统，其特征在于，包括：循环风机(1)、排空阀(2)、二通道回热器(3)、水冷换热器(4)、液氮流量调节阀(5)、气液混合器(6)、通用截止阀(7)、加热截止阀(10)、制冷截止阀(8)、加热器(9)、压力传感器(11)、热沉(12)、液氮储槽(13)和汽化器(14)；循环风机(1)出口管路依次连接水冷换热器(4)、二通道回热器(3)的其中一个通道后分为并联的两路，一路依次连接加热截止阀(10)和加热器(9)，另一个路依次连接通用截止阀(7)、气液混合器(6)和制冷截止阀(8)，然后两路合为一路，接着依次连接压力传感器(11)、热沉(12)、二通道回热器(3)的另一个通道后回到循环风机(1)入口，形成闭式管路；液氮储槽(13)出口管路分为两路，一路经由汽化器(14)连接循环风机(1)的出口管路，另一路经过液氮流量调节阀(5)为气液混合器(6)提供冷量；循环风机(1)入口连接排空阀(2)；该闭式管路中进一步设置加热器出口温度传感器(15)、加热器中心温度传感器(16)、热沉进口温度传感器(17)、循环风机进口温度传感器(18)、二通道回热器出口温度传感器(19)以及气液混合器出口温度传感器(20)；该系统还包括控制模块，用于实施调温控制，该控制模块连接各传感器、需要控制的阀门和加热器；包括加热过程和降温过程；控制模块开始控制后，最初按照Tsp‑Tpv>0进行判断，如果该条件满足，则判定进入加热过程；反之，判定进入为降温过程；其中，Tsp是设定的热沉温度，Tpv是由热沉内部传感器获得的热沉内部温度反馈值；在降温过程中，如果出现Tsp‑Tpv>允许范围上限T0的情况，则进入加热过程，反之停留在降温过程，继续进行Tsp‑Tpv>允许范围上限T0的判断；在加热过程中，如果出现Tsp‑Tpv<允许范围下限即‑T0的情况，则进入降温过程，反之停留在加热过程，继续进行Tsp‑Tpv<允许范围下限即‑T0的判断；在加热过程中，气液混合器(6)后端的通用截止阀(7)、制冷截止阀(20)和液氮流量调节阀(5)始终关闭，加热截止阀(10)打开，加热器(9)开始工作；气体从循环风机(1)的出口开始经过水冷换热器(4)、二通道回热器(3)一个通道、加热器(9)、热沉(12)、二通道回热气(3)另一通道返回循环风机(1)，如此往复循环；在降温过程中，加热器(9)后端的加热截止阀(10)始终关闭，所述气液通用截止阀(7)、制冷截止阀(8)和液氮流量调节阀(5)打开，加热器(9)停止工作；气体从循环风机(1)的出口开始经过水冷换热器(4)、二通道回热器(3)一个通道进入气液混合器(6)与液氮流量调节阀(5)进来的液氮混合，混合后低温的气体经过热沉(12)、二通道回热气(3)另一通道返回循环风机(1)，如此往复循环；在加热过程和降温过程中，循环风机(1)始终保持工作状态，压力传感器(11)采集闭式管路的当前压力，当闭式管路中压力超过压力范围底限 时，排空阀(2)保持关闭，氮气通过液氮储槽(13)、经过汽化器(14)、补充到循环风机(1)的出口，在闭式管路压力超过压力范围上限 时，排空阀(2)被控打开完成泄压，使闭式管路始终保持恒定压力。