[發(fā)明專(zhuān)利]用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310221100.2
• 申請(qǐng)日: 2013-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103439356A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫寶江;王金堂;王志遠(yuǎn);王寧;侯磊;孫小輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類(lèi)號(hào): G01N25/20
• 分類(lèi)號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

1.一種用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，包括：超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)和注入水循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)包括測(cè)量管線段內(nèi)管，注入水循環(huán)系統(tǒng)包括測(cè)量管線段外管；水在測(cè)量管線段外管、測(cè)量管線段內(nèi)管之間的環(huán)空內(nèi)流動(dòng)；超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)為二氧化碳提供高溫高壓下閉合的循環(huán)回路；注入水循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超臨界二氧化碳在測(cè)量管線段內(nèi)管中進(jìn)行熱交換。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)包括：二氧化碳?xì)庠础怏w緩沖罐、氣體增壓泵、加熱系統(tǒng)、氣體流量計(jì)、測(cè)量管線段內(nèi)管、冷卻裝置、氣體循環(huán)泵；氣體緩沖罐、氣體增壓泵、加熱系統(tǒng)、氣體流量計(jì)、測(cè)量管線段內(nèi)管、冷卻裝置、氣體循環(huán)泵通過(guò)管線依次連接組成密閉的環(huán)路系統(tǒng)，二氧化碳沿氣體緩沖罐向氣體增壓泵密閉循環(huán)。?

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，氣體流量計(jì)、測(cè)量管線段內(nèi)管之間的管線上安裝有壓力計(jì)、二氧化碳進(jìn)口測(cè)量溫度計(jì)，壓力計(jì)位于氣體流量計(jì)和二氧化碳進(jìn)口測(cè)量溫度計(jì)之間，二氧化碳進(jìn)口測(cè)量溫度計(jì)靠近測(cè)量管線段內(nèi)管設(shè)置；測(cè)量管線段內(nèi)管、冷卻裝置之間的連接管線上安裝有二氧化碳出口測(cè)量溫度計(jì)，二氧化碳出口測(cè)量溫度計(jì)靠近測(cè)量管線段內(nèi)管設(shè)置。?

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，注入水循環(huán)系統(tǒng)包括水罐、循環(huán)水泵、電磁流量計(jì)、測(cè)量管線段外管；水罐、循環(huán)水泵、電磁流量計(jì)、測(cè)量管線段外管通過(guò)管線依次連接組成密閉的環(huán)路系統(tǒng)，水沿循環(huán)水泵向電磁流量計(jì)循環(huán)。?

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝?置，其特征在于，測(cè)量管線段外管進(jìn)口處安裝水進(jìn)口測(cè)量溫度計(jì)，測(cè)量管線段外管出口處安裝水出口測(cè)量溫度計(jì)。?

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，水在測(cè)量管線段外管、測(cè)量管線段外管之間的環(huán)空內(nèi)相對(duì)于超臨界二氧化碳閉合循環(huán)回路反向流動(dòng)。?

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，測(cè)量段管線內(nèi)管為內(nèi)徑8mm、壁厚2mm、長(zhǎng)度5m的銅管，測(cè)量管線段外管為內(nèi)徑16mm、壁厚1mm、長(zhǎng)度4.6m的銅管，測(cè)量管線段內(nèi)管嵌套于測(cè)量管線段外管之中，測(cè)量管線段內(nèi)管兩端分別預(yù)留0.2m的流動(dòng)穩(wěn)定段。?

8.用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方法，采用權(quán)利要求1-7所述的用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，進(jìn)行超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量實(shí)驗(yàn)時(shí)，二氧化碳?xì)庠磧?nèi)的二氧化碳通過(guò)氣體增壓泵的增壓以及加熱系統(tǒng)的加熱達(dá)到超臨界狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)氣體增壓泵和加熱系統(tǒng)，達(dá)到預(yù)期的壓力和溫度條件，打開(kāi)氣體循環(huán)泵開(kāi)始循環(huán)，同時(shí)注入水系統(tǒng)也開(kāi)始反向循環(huán)，待流動(dòng)參數(shù)穩(wěn)定后，采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行計(jì)算超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量。?

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)定方法具體如下：?

(1)、開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)設(shè)備，建立循環(huán)；?

(2)、讀取二氧化碳進(jìn)口測(cè)量溫度計(jì)的溫度、二氧化碳出口測(cè)量溫度計(jì)的溫度；?

(3)、讀取水進(jìn)口測(cè)量溫度計(jì)的溫度、水出口測(cè)量溫度計(jì)的溫度；?

(4)、讀取氣體流量計(jì)的讀數(shù)，得到二氧化碳的質(zhì)量流量；?

(5)、讀取電磁流量計(jì)的讀數(shù)，得到水的質(zhì)量流量；?

(6)、計(jì)算得到超臨界二氧化碳的定壓比熱：?

式中，為超臨界二氧化碳的定壓比熱，J/(kg·K)；m_w為水的質(zhì)量流量，kg/s；C_pw為水的定壓比熱，取4186J/(kg·K)；T_win為水進(jìn)口溫度，K；T_wout為水出口溫度，K；為超臨界二氧化碳的質(zhì)量流量，kg/s；為超臨界二氧化碳進(jìn)口溫度，K；為超臨界二氧化碳出口溫度，K。?

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于超臨界二氧化碳定壓比熱測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，建立循環(huán)后穩(wěn)定2min。?