[發(fā)明專利]一種超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱的實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911098693.1
• 申請(qǐng)日: 2019-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110779952B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉東;張翰林;吳昊旻;李莎;李強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王江南

1.一種超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：包括，

供水：由供水單元（100）實(shí)現(xiàn)，其中，儲(chǔ)水罐（101）中的工質(zhì)水流經(jīng)與其相連通的第一控制組件（102）；

供二氧化碳：由供二氧化碳單元（200）實(shí)現(xiàn)，其中，二氧化碳液化供料組件（201）中的工質(zhì)二氧化碳流經(jīng)與其相連通的第二控制組件（202）；

混合、加熱：由預(yù)熱混合單元（300）實(shí)現(xiàn)，其中，供水單元（100）內(nèi)的工質(zhì)水經(jīng)過(guò)第一預(yù)熱組件（301）預(yù)熱，供二氧化碳單元（200）內(nèi)的工質(zhì)液態(tài)二氧化碳經(jīng)過(guò)第二預(yù)熱組件（302）預(yù)熱后，在混合腔體（303）內(nèi)混合，之后經(jīng)過(guò)第三預(yù)熱組件（304）加熱；第一預(yù)熱組件（301）分為兩段對(duì)工質(zhì)水進(jìn)行加熱，第一段加熱至350℃，第二段加熱至400℃，第二預(yù)熱組件（302）將工質(zhì)二氧化碳加熱至400℃；第三預(yù)熱組件（304）將混合工質(zhì)加熱至400~600℃；

控溫測(cè)試：由測(cè)試組件（307）監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)；

冷卻：由冷卻單元（400）進(jìn)行冷卻；

控壓排放：由控壓排放單元（500）實(shí)現(xiàn)，其中，電動(dòng)調(diào)壓閥（501）和氣動(dòng)背壓閥（502）組合使用對(duì)工質(zhì)進(jìn)行控壓排放；調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)壓閥（501）的閥前壓力24MPa、閥后壓力用氣動(dòng)背壓閥（502）控制為15MPa；

所述供二氧化碳，其中，二氧化碳?xì)馄浚?01a）提供的工質(zhì)二氧化碳經(jīng)過(guò)第三控制組件（201b），進(jìn)入二氧化碳液化供料罐體（201c）中；所述二氧化碳液化供料罐體（201c），包括設(shè)于所述二氧化碳液化供料罐體（201c）底部的冷媒入口（201c-1）、設(shè)于所述二氧化碳液化供料罐體（201c）內(nèi)部并與所述冷媒入口（201c-1）相連通的冷卻盤管（201c-2）、設(shè)于所述二氧化碳液化供料罐體（201c）側(cè)壁并通過(guò)所述二氧化碳液化供料罐體（201c）側(cè)壁的夾層與所述冷卻盤管（201c-2）相連通的冷媒出口（201c-3），以及設(shè)于所述二氧化碳液化供料罐體（201c）側(cè)壁并通入二氧化碳液化供料罐體（201c）內(nèi)部的二氧化碳進(jìn)氣口（201c-4）和飽和態(tài)二氧化碳出口（201c-5）；

所述供二氧化碳，分為液化儲(chǔ)備階段和深冷供料階段；液化儲(chǔ)備階段時(shí)，冷媒主要為所述二氧化碳液化供料罐體（201c）供冷；深冷供料階段時(shí)，冷媒主要為所述第二控制組件（202）供冷；

所述預(yù)熱混合單元（300），其每個(gè)預(yù)熱組件均由一臺(tái)直流電源（306）輸出能量，每個(gè)預(yù)熱組件均包括至少四個(gè)導(dǎo)電板，所述導(dǎo)電板依次連接所述直流電源（306）的負(fù)極、正極、正極、負(fù)極，所述負(fù)極均接地；

所述混合工質(zhì)中二氧化碳的質(zhì)量占比50%；

所述控溫測(cè)試，其中，所述測(cè)試組件（307）讀取混合工質(zhì)流體的壓力、溫度、壁面溫度以及壓差、加熱功率；所述測(cè)試組件（307）包括凸臺(tái)式熱電偶（307a），將所述凸臺(tái)式熱電偶（307a）伸至主流中心測(cè)量流體中心溫度。

2.如權(quán)利要求1所述的超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述冷卻，包括采用套管式冷凝器（401）進(jìn)行冷卻，其中，套管式冷凝器（401）的入口和出口分別與第一冷凝儲(chǔ)水罐體（401-1）和第二冷凝儲(chǔ)水罐體（401-2）連接，所述第一冷凝儲(chǔ)水罐體（401-1）中儲(chǔ)存常溫去離子水，為所述套管式冷凝器（401）提供冷卻用水，所述第二冷凝儲(chǔ)水罐體（401-2）回收從套管式冷凝器（401）流出的去離子水，所述第一冷凝儲(chǔ)水罐體（401-1）和所述第二冷凝儲(chǔ)水罐體（401-2）之間設(shè)有水泵（401-3），將所述第二冷凝儲(chǔ)水罐體（401-2）中的去離子水泵入所述第一冷凝儲(chǔ)水罐體（401-1）中。

3.如權(quán)利要求1或2所述的超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述供水，其包括，打開(kāi)儲(chǔ)水罐出口閥（102a）和第一泵出口排放針閥（102d-1），讓工質(zhì)水緩緩穩(wěn)定流出后，關(guān)閉第一泵出口排放針閥（102d-1）、并打開(kāi)第一泵出口球閥（102d-2），開(kāi)啟第一高壓計(jì)量泵（102c）、第一質(zhì)量流量計(jì)（102e），調(diào)整供水背壓閥（102f），控制水壓。