[发明专利]一种液氮射流状态稳定流量的调控方法

摘要

本发明一种液氮射流状态稳定流量的调控方法属于低温工程领域，涉及一种液氮射流状态稳定流量的调控方法。该方法对液氮射流状态稳定流量的调节是利用绝热管路降低漏热，使两相流气体质量分数调控在一定的范围内，降低液氮在输送过程中的气化比例，获得允许范围内的稳定输出结果；通过实时监测液氮输送流量，利用PID调控方法实现液氮流量调节及稳定输出。该方法对低温介质加工中的低温流体进行有效的稳定调控，降低了液氮在管路输送中的干度，提高了液氮超低温切削时流体的利用率。液氮输送装置结构紧凑，采用真空管路，降低了管路中的热损失；减小了液氮气化速率，降低了两相流气体质量分数，稳定了液氮射流状态，实现了液氮流量的精确调控。

主权项

一种液氮射流状态稳定流量的调控方法，其特征是，该方法对液氮射流状态稳定流量的调节是利用绝热管路降低漏热，使两相流气体质量分数调控在一定的范围内，降低液氮在输送过程中的气化比例，获得允许范围内的稳定输出结果；通过实时监测液氮输送流量，利用PID调控方法实现液氮流量调节及稳定输出；方法的具体步骤如下：第一步，组装液氮输送装置液氮输送装置由液氮输送管路系统和液氮流量调控单元组成；先组装液氮输送管路系统，系统由自增压杜瓦罐(1)、真空绝热管(2)、法兰(3)、液氮流量计(4)、喷头(5)和超低温调节阀(7)构成；用于提供液氮的自增压杜瓦罐(1)上部的出液口(a)通过螺纹与真空绝热管(2)连接；真空绝热管(2)通过法兰(3)与液氮流量计(4)连接；液氮流量计(4)须垂直安装；超低温调节阀(7)须水平安装，且液氮流量计(4)须位于超低温调节阀(7)的液氮流入一侧，以满足相应功能需求；液氮流量计(4)和超低温调节阀(7)尽量靠近喷头(5)；喷头(5)安装在水平真空绝热管(2)的最右端，再组装液氮流量调控单元，调控单元包括调控器(6)、U/I信号转换器(9)、I/U信号转换器(10)和信号发生器(8)；信号发生器(8)直接连接调控器(6)的信号接口；调控器(6)通过I/U信号转换器(10)与液氮流量计(4)连接；调控器(6)通过U/I信号转换器(9)与超低温调节阀(7)连接；第二步实施液氮流量调控，自增压杜瓦罐(1)压出的液氮流经真空绝热管(2)、液氮流量计(4)和超低温调节阀(7)，最终传输至喷头(5)；进行液氮流量调控，首先，利用信号发生器(8)设置液氮目标流量Q；液氮流量计(4)按一定的采样频率实时监测当前时刻的液氮流量Qk，通过I/U信号转换器(10)反馈至调控器(6)；调控器(6)按公式(1)自动计算流量偏差e(k)：e(k)＝Q‑QK    (1)并经嵌入的PID模块计算得出对超低温调节阀(7)的调控指令u(k)；最后，调控器(6)经U/I信号转换器(9)自动向超低温调节阀(7)发出流量调控指令u(k)，通过调整超低温调节阀(7)的阀口大小完成对液氮流量的调控。