一種低溫漿體表觀粘度測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于低溫測(cè)量裝置領(lǐng)域，具體設(shè)及一種低溫漿體表觀粘度測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 低溫漿體是一種低溫固體顆粒懸浮于低溫液體中形成的固液兩相低溫流體。目前 低溫漿體的研究重點(diǎn)對(duì)象主要包括氮漿及氨漿。
[0003] 過去30多年來，超導(dǎo)體的臨界溫度已從傳統(tǒng)低溫超導(dǎo)體的液氮(4.2K)、液氨(20K) 溫區(qū)躍升至液氮(77K)溫區(qū)，甚至超過100K，高溫超導(dǎo)體成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的熱點(diǎn)之一。 高溫超導(dǎo)體目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域主要包括超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)限流器和超導(dǎo)蓄電裝置等 強(qiáng)電領(lǐng)域，冷量要求大，且對(duì)冷卻的均勻性和穩(wěn)定性要求高。
[0004] 目前，高溫超導(dǎo)電纜主要考慮采用過冷液氮作為冷卻劑。然而，過冷液氮由于其較 小的氣化潛熱，在作為超導(dǎo)體冷卻劑時(shí)，可能存在局部易過熱氣化引起失超、液氮需求量大 帶來的儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本較高等問題。氮漿作為氮的固液兩相混合流體，溫度更低、密度更 大，而且因含固液相變潛熱而使熱容量更高，若被用于高溫超導(dǎo)體的冷卻，可大大減少冷卻 劑的消耗量，降低儲(chǔ)存和輸運(yùn)成本，并提高高溫超導(dǎo)體冷卻的均勻性和穩(wěn)定性。因此，氮漿 在高溫超導(dǎo)冷卻方面的應(yīng)用正受到越來越多的關(guān)注。
[0005] 同樣，由于氨漿在密度和熱容量方面優(yōu)于液氨，采用氨漿代替液氨作為新型運(yùn)載 火箭的推進(jìn)劑，可將火箭起飛重量降低15%~32%，節(jié)省發(fā)射成本。因此，研究氨漿在航天 航空領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。
[0006] 為了更好地促進(jìn)低溫漿體的實(shí)際應(yīng)用，需要對(duì)其流動(dòng)及傳熱性能等進(jìn)行系統(tǒng)的研 究。國內(nèi)外對(duì)氮漿和氨漿的流動(dòng)與傳熱都已開展不少研究工作，并獲得了一些傳熱和流動(dòng) 的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。但是，針對(duì)低溫漿體基礎(chǔ)物性的研究?jī)?nèi)容還比較匿乏，尤其是表觀粘度等輸 送特性缺少定量、可靠的測(cè)量和分析，從而限制了低溫漿體在工業(yè)和航天等領(lǐng)域的潛在應(yīng) 用的評(píng)估和論證工作。鑒于此，有必要首先通過測(cè)量獲取低溫漿體的物性數(shù)據(jù)。
[0007] 粘度計(jì)已經(jīng)在常溫領(lǐng)域得到了工業(yè)化生產(chǎn)，然而，低溫漿體的超低溫環(huán)境、性狀不 穩(wěn)定等因素限制了粘度計(jì)在低溫領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣。旋轉(zhuǎn)法粘度計(jì)是利用特定轉(zhuǎn)子在被測(cè) 流體中作恒速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使流體接受轉(zhuǎn)子和容器壁面之間發(fā)生的切應(yīng)力，維持運(yùn)種運(yùn)動(dòng)所 需的扭矩由指針顯示讀數(shù)，進(jìn)而計(jì)算表觀粘度。目前市面上的旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)缺乏可低溫下使 用的產(chǎn)品，低溫漿體的表觀粘度測(cè)量也鮮有研究。表觀粘度數(shù)據(jù)是研究氮漿流動(dòng)傳熱特性 的基礎(chǔ)，因此，開展表觀粘度的測(cè)量是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并針對(duì)低溫漿體粘度數(shù)據(jù)的缺 乏，提出一種低溫漿體表觀粘度測(cè)量裝置。具體技術(shù)方案為：
[0009] -種低溫漿體表觀粘度測(cè)量裝置，包括低溫漿體供給單元和低溫漿體粘度測(cè)量單 元;所述的低溫漿體表觀粘度測(cè)量裝置，其特征在于，所述的低溫漿體供給單元包括供給杜 瓦、磁流體傳動(dòng)電機(jī)、攬拌葉輪和低溫氮?dú)庠鰤合到y(tǒng);磁流體傳動(dòng)電機(jī)設(shè)置于供給杜瓦頂部 并與攬拌葉輪相連;低溫氮?dú)庠鰤合到y(tǒng)包括減壓閥、預(yù)冷器、氮?dú)怃撈亢头艢忾y，氮?dú)怃撈?通過管路與供給杜瓦連接，減壓閥和預(yù)冷器分別設(shè)置于管路上，放氣閥設(shè)置于供給杜瓦上， W控制杜瓦內(nèi)低溫漿體的壓力和輸送;供給杜瓦通過進(jìn)液管與所述的測(cè)量杜瓦的相連，用 于供給低溫漿體。
[0010] 作為優(yōu)選，所述的低溫漿體粘度測(cè)量單元包括減速電機(jī)、扭矩傳感器、磁流體密封 件、扭矩?cái)?shù)據(jù)采集模塊、攬拌桿、旋轉(zhuǎn)圓筒和測(cè)量杜瓦;測(cè)量杜瓦頂部設(shè)有減速電機(jī)，旋轉(zhuǎn)圓 筒設(shè)置于測(cè)量杜瓦內(nèi)，減速電機(jī)通過攬拌桿與旋轉(zhuǎn)圓筒相連并驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn);攬拌桿上設(shè)有 與扭矩?cái)?shù)據(jù)采集模塊相連的扭矩傳感器；
[0011] 進(jìn)一步的，所述的測(cè)量杜瓦通過出液管與供給杜瓦相連，形成回路；所述的進(jìn)液 管、出液管上分別設(shè)有輸液閥和回液閥。
[0012] 進(jìn)一步的，所述的測(cè)量杜瓦與攬拌桿之間通過磁流體密封件密封。
[0013] 進(jìn)一步的，所述的旋轉(zhuǎn)圓筒采用空屯、圓筒結(jié)構(gòu)，具有良好的抗彎性，從而防止圓筒 出現(xiàn)偏屯、打擺的現(xiàn)象，并減小攬拌系統(tǒng)的重量和成本。
[0014] 進(jìn)一步的，所述的測(cè)量杜瓦采用真空夾層絕熱結(jié)構(gòu)。
[0015] 更進(jìn)一步的，所述的粘度測(cè)量單元安裝在低溫漿體供給單元上方，使低溫漿體能 利用重力回流，使低溫漿體能循環(huán)使用和測(cè)量，減少了氮漿的消耗量。
[0016] 本實(shí)用新型的測(cè)量裝置，首先利用低溫漿體將所述的粘度測(cè)量單元充分預(yù)冷。開 啟減速電機(jī)，旋轉(zhuǎn)圓筒開始恒速旋轉(zhuǎn)，扭矩傳感器測(cè)量旋轉(zhuǎn)圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩M，再根據(jù)電機(jī) 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩W及粘度裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算出氮漿的表觀粘度。
[0017] 本實(shí)用新型適用于低溫漿體包括氨漿、氮漿W及低溫液體的粘度測(cè)量，可填補(bǔ)低 溫固液兩相流粘度數(shù)據(jù)的空缺，廣泛應(yīng)用于航天、超導(dǎo)等深低溫領(lǐng)域。測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為緊 湊，制造成本較低。
【附圖說明】
[0018] 圖1是低溫漿體表觀粘度測(cè)量裝置示意圖；
[0019] 圖2是粘度測(cè)量單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3是粘度測(cè)量旋轉(zhuǎn)圓筒結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖中：低溫漿體供給單元1、低溫漿體粘度測(cè)量單元2、供給杜瓦3、磁流體傳動(dòng)電機(jī) 4、攬拌葉輪5、預(yù)冷器6、減壓閥7、氮?dú)怃撈?、放氣閥9、低溫漿體10、輸液閥11、進(jìn)液管12、減 速電機(jī)13、扭矩傳感器14、磁流體密封件15、扭矩?cái)?shù)據(jù)采集模塊16、攬拌桿17、旋轉(zhuǎn)圓筒18、 回液閥19、出液管20和測(cè)量杜瓦21。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將結(jié)合附圖，并W氮漿為例，對(duì)本實(shí)用新型的系統(tǒng)的構(gòu)思、結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn) 行進(jìn)一步闡述，W充分理解本實(shí)用新型的目的和特點(diǎn)。
[0023] 如圖1-2所示，一種低溫漿體表觀粘度測(cè)量裝置，包括低溫漿體供給單元1和低溫 漿體粘度測(cè)量單元2;
[0024] 低溫漿體粘度測(cè)量單元2包括減速電機(jī)13、扭矩傳感器14、磁流體密封件15、扭矩 數(shù)據(jù)采集模塊16、攬拌桿17、旋轉(zhuǎn)圓筒18和測(cè)量杜瓦21;測(cè)量杜瓦21采用真空夾層絕熱結(jié) 構(gòu)。測(cè)量杜瓦21頂部設(shè)有減速電機(jī)13,旋轉(zhuǎn)圓筒18設(shè)置于測(cè)量杜瓦21內(nèi)，減速電機(jī)13通過攬 拌桿17與旋轉(zhuǎn)圓筒18相連并驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)。測(cè)量杜瓦21與攬拌桿17之間通過磁流體密封件15 密封。攬拌桿17上設(shè)有與扭矩?cái)?shù)據(jù)采集模塊16相連的扭矩傳感器14。
[0025] 所述的低溫漿體供給單元1通過進(jìn)液管12與所述的測(cè)量杜瓦21的相連，用于供給 低溫漿體。
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