專用微色譜是一種用于氫同位素分離分析的分析裝置,隨著分離技術(shù)的改進(jìn)和高性能低成本填料的開發(fā),專用微色譜分離和定量分析氫同位素技術(shù)將得到進(jìn)一步發(fā)展,應(yīng)用也將會更廣泛。然而專用微色譜的關(guān)鍵組件——色譜分離柱需要在液氮和300℃溫度下交替工作,目前市面上沒有成熟的產(chǎn)品,需要進(jìn)行定制和開發(fā)。如何設(shè)計一種滿足色譜柱工作要求小體積、節(jié)約型低溫液氮裝置是專用微色譜的一項關(guān)鍵技術(shù),也是本課題的主要研究內(nèi)容。本文通過理論計算、模擬分析和實驗測量相結(jié)合的方式對低溫裝置低溫液氮裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計、校核和測試,研制出兩種滿足專用微色譜需求的低溫液氮裝置。通過文獻(xiàn)查閱和理論計算,設(shè)計一種采用低導(dǎo)熱率的輕質(zhì)硅酸鈣隔熱板為保溫層和另一種以真空絕熱方式作為隔熱層的裝置樣機(jī),根據(jù)設(shè)計輸入選擇不銹鋼作為內(nèi)膽和外壁的結(jié)構(gòu)材料,通過設(shè)計負(fù)荷理論計算出保溫層、內(nèi)膽厚度,外壁厚度分別為50mm、1mm、1.5mm;選擇片狀云母加熱器和不銹鋼螺旋加熱器作為兩種結(jié)構(gòu)的加熱方法,保證加熱器在液氮和300℃兩種環(huán)境下長時間使用;在控制系統(tǒng)上,采用RS485總線結(jié)構(gòu)和PLC自控模塊實現(xiàn)低溫液氮裝置中液氮的自動加注、液面液位的控制、加熱器控... 

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 專用微色譜液氮低溫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 液氮容器技術(shù)概述
        1.2.2 低溫液氮在專用微色譜上的應(yīng)用
    1.3 液氮容器設(shè)計和制造技術(shù)進(jìn)展
        1.3.1 液氮性質(zhì)和使用安全
        1.3.2 液氮容器設(shè)計
        1.3.3 液氮液面自動控制方法
    1.4 小結(jié)
第二章 專用微色譜低溫液氮裝置及其控制系統(tǒng)設(shè)計
    2.1 設(shè)計原理
    2.2 設(shè)計輸入
    2.3 專用微色譜低溫液氮裝置及其控制系統(tǒng)設(shè)計方案
        2.3.1 設(shè)計方案一:保溫隔熱式低溫液氮裝置
            2.3.1.1 液氮容器總體結(jié)構(gòu)
            2.3.1.2 罐體蓋
            2.3.1.3 罐體
            2.3.1.4 內(nèi)膽設(shè)計
            2.3.1.5 加熱器設(shè)計
            2.3.1.6 隔熱層設(shè)計
            2.3.1.7 低溫裝置控制系統(tǒng)設(shè)計
        2.3.2 設(shè)計方案二:真空絕熱式低溫液氮裝置
            2.3.2.1 總體設(shè)計
            2.3.2.2 液氮杜瓦設(shè)計
            2.3.2.3 真空層設(shè)計
            2.3.2.4 保溫封蓋設(shè)計
            2.3.2.5 色譜柱加熱裝置
            2.3.2.6 Pt100液氮液位計
            2.3.2.7 控制系統(tǒng)設(shè)計
    2.4 本章小結(jié)
第三章 專用微色譜低溫液氮裝置傳熱分析
    3.1 方案一保溫隔熱式液氮裝置傳熱分析
        3.1.1 高溫工況下熱分布計算
        3.1.2 低溫液氮工況下熱分布計算
    3.2 方案二真空絕熱式液氮裝置傳熱分析
        3.2.1 高溫工況下熱分布計算
        3.2.2 低溫液氮工況下熱分布計算
    3.3 本章小結(jié)
第四章 專用微色譜低溫液氮裝置及其控制系統(tǒng)性能測試
    4.1 設(shè)計方案一:保溫隔熱式低溫液氮裝置性能測試
        4.1.1 靜態(tài)下低溫容器中液氮消耗量隨時間變化規(guī)律
        4.1.2 靜態(tài)下低溫容器中液氮加注周期
        4.1.3 專用微色譜活化狀態(tài)下色譜柱溫度隨時間變化規(guī)律
        4.1.4 低溫裝置對專用微色譜分析測試功能影響
            4.1.4.1 實驗原理與實驗裝置
            4.1.4.2 低溫裝置對專用微色譜分析測試功能影響
    4.2 設(shè)計方案二:真空絕熱式低溫液氮裝置性能測試
        4.2.1 靜態(tài)下低溫容器中液氮消耗量隨時間變化規(guī)律
        4.2.2 低溫裝置對專用微色譜分析測試功能影響
    4.3 兩種結(jié)構(gòu)低溫液氮裝置性能對比
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]液氮容器蒸發(fā)流量對壓力階躍變化的動態(tài)響應(yīng)[J]. 劉惠民,邵雪鋒,馮慧華.  低溫工程. 2013(04)
[4]氣相色譜的微型化研究進(jìn)展[J]. 楊柳,黃根益,潘勇,曹樹亞,劉衛(wèi)衛(wèi).  現(xiàn)代儀器. 2012(03)
[5]環(huán)境溫度對高真空多層絕熱性能影響的試驗研究[J]. 劉根倉,汪榮順.  低溫工程. 2010(03)
[6]低溫容器蒸發(fā)率試驗及蒸發(fā)量波動分析[J]. 陳喜海,汪榮順.  低溫工程. 2010(02)
[7]用于氫同位素分離的置換色譜分離材料的研究進(jìn)展[J]. 鄧瀟君,羅德禮,錢曉靜.  同位素. 2010(01)
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[9]微型氣相色譜的研究進(jìn)展[J]. 關(guān)亞風(fēng),王建偉,段春鳳.  色譜. 2009(05)
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本文編號：3689797