液氮冷量回收装置的研究

　　1　研究背景

　　液氮即液体状态的氮。液氮可以通过专门的设备制取，也可以在制取液氧的过程中作为副产品而得到。液氮具有很低的温度，其沸点为-195.8 ℃，可以用作深冷剂。液氮还可以从液态变为气态，成为氮气，可以作为保护气体通入热处理炉内。在空气中，氮气所占的比例最大。

　　在电子行业中需要大量的氮气，主要用途为灌充短路器中电压气体，大规模集成电路、彩色与黑白显象管、电视机与录音机零部件以及制造半导体和电器用保护气体，激光打孔等电气元件生产的氮基气氛。虽然液氮在电子行业中广泛应用，但目前大多数企业都使用汽化器对液氮进行气化，见图1，汽化器是一种把液态的气体转化为气态气体的一种设备。液氮气化的过程中，大量冷量直接排放到空气中，这些冷量没有得到充分的利用，而且汽化器是通过空气与液氮换热，空气的换热系数小。

　　为了把液氮汽化产生的能量回收起来加以利用，本文设计了一种液氮冷量回收系统节能装置，该装置不仅可以回收液氮汽化产生的冷量，满足空调的部分负荷，节省部分空调用电，同时对只要需要一定温度和湿度要求的，一年四季都需要制冷的企业，通过对液氮的冷量回收的利用，能够优化生产流程，降低生产成本，提高经济增长的质量和效率。

　　2　液氮冷量回收装置

　　翟唤春、赵鑫、孔宪贵等采用分布参数模型对液氮制冷试验箱低在气压条件下降温过程的冷负荷可进行精确仿真模拟，从而达到准确设计真空系统的良好效果^[1]。解决了采用传统的工程计算方法，按常压条件下降温段结束试验箱围护结构和试品冷透来计算冷负荷，使得冷负荷偏大，存在大量浪费的问题，徐峰等^[2]设计了一种液氮冷藏车的冷藏系统。朱魁章等^[3]设计了用液氮制冷的高低温箱，温度的测量与控制采用数字式温度调节仪实现自动控制。箱内温度可在±90℃之间任意调控。郑艺华等^[4]对美国Cryo　Mech公司产量为10L/D的全自动液氮机的原理和结构 进行了描述，并对其进行了初步的性能分析和评价。

　　本设计了一种液氮快速速冻装置，该装置由隔热隧道、喷淋装置，纵贯于隧道的网格传送带、减速器，无级变速器、搅拌风机、离心排风机、电磁阀、电器控制箱等部件组成^[5]。液氮自贮罐按预定温度自动输送至喷咀，在隧道内稳定喷淋，与置于传送带上的被速冻食品热交换，连续进行速冻。为了使速冻的速度加快，隧道内设置有风机对液氮均匀地搅拌吹拂。排风机的抽风使气流方向与传送带上的食品逆向流动，以达余冷的充分利用。食品的厚薄，体积大小不同，速冻时间不同。故装置设有无级变速器以控制食品在传送带上的移动速度，同时可改变贮罐压力，以控制喷咀中液氮喷淋量。为盛接喷淋后残存液氮，于喷淋区传送带下的隧道内有一长形浅槽。装置入口和出口处数层硅橡胶幕帘。