一种低温气体生成装置以及低温气体温度和该气体形成的气泡特性的控制方法

1.一种低温气体生成装置,其特征在于：包括供气装置、气体冷却装置、气体保温装置、水槽、测量装置、气体温度控制模块以及气泡控制模块，气体冷却装置包括冷却器和换热管，气体保温装置包括冷却夹层和喷嘴，换热管设置于冷却器，换热管与冷却夹层连通，冷却器内置冷却介质，换热管内流通的气体经冷却介质冷却后得到低温气体，冷却夹层内的低温气体经冷却介质冷却保温，保温的低温气体从喷嘴喷出并在水槽内形成气泡，气体温度控制模块用于控制低温气体的温度，气泡控制模块用于控制气泡的尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种低温气体生成装置，其特征在于：所述供气装置包括依次连接的氮气罐、减压阀和流量控制器，氮气罐与减压阀连接，减压阀与流量控制器连接，流量控制器与换热管连接，换热管一端与冷却器连接，另一端与冷却夹层连接，冷却夹层与喷嘴连接，喷嘴设置于水槽。

3.根据权利要求2所述的一种低温气体生成装置，其特征在于：所述冷却器的顶部配置有保温盖，冷却器设为双层钢板结构，双层钢板间抽真空。冷却器外部敷设保温材料。

4.根据权利要求1所述的一种低温气体生成装置，其特征在于：所述换热管安装于冷却器底部；换热管的材质采用高导热系数材料，换热管外为冷却介质，换热管内为被冷却气体，被冷却气体通过换热管的壁面与冷却介质换热。

5.根据权利要求1所述的一种低温气体生成装置，其特征在于：所述冷却夹层连接换热管和水槽，冷却器与水槽相邻设置，冷却夹层设为双层管道结构，包括第一管道、第二管道和圆环片，第一管道和第二管道内外同轴设置，第一管道的内管壁和第二管道的外管壁之间设为冷却间隙，冷却器的侧壁设有出口端，换热管位于出口端内部，换热管与出口端之间具有空隙；第一管道的一端与出口端固定连接，另一端与水槽固定连接，第二管道与换热管的出口端固设连接，另一端与喷嘴固设连接，空隙与冷却间隙连通，靠近水槽的第一管道和第二管道的冷却间隙通过圆环片密封连接，冷却介质通过空隙流入冷却间隙，被冷却后的气体从换热管流出后进入冷却夹层的第二管道内。

6.根据权利要求1所述的一种低温气体生成装置，其特征在于：所述测量装置包括高速相机、计算机，高速相机的图像采集端面向水槽采集喷嘴喷出的气泡图像，高速相机与计算机通信连接，高速相机将采集的气泡图像传输至计算机，计算机通过气泡图像对气液两相流动特性进行测量。

7.一种低温气体温度和该气体形成的气泡特性的控制方法，对权利要求1-6任一项所述的低温气体生成装置生成的低温气体温度以及该气体形成的气泡尺寸进行控制，其特征在于：具体包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种低温气体温度和该气体形成的气泡特性的控制方法，其特征在于：所述步骤s1的计算换热管的换热面积的具体步骤为：

9.根据权利要求7所述的一种低温气体温度和该气体形成的气泡特性的控制方法，其特征在于：所述传热方程1具体为：

10.根据权利要求7所述的一种低温气体温度和该气体形成的气泡特性的控制方法，其特征在于：所述约束条件为qt＝qc＝qg。