[發(fā)明專利]一種超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱的實驗方法

有效

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

本發(fā)明公開了一種超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱的實驗方法，其包括，供水：由供水單元實現(xiàn)，其中，儲水罐中的工質(zhì)水流經(jīng)與其相連通的第一控制組件；供二氧化碳：由供二氧化碳單元實現(xiàn)，其中，二氧化碳液化供料組件中的工質(zhì)二氧化碳流經(jīng)與其相連通的第二控制組件；混合、加熱：由預(yù)熱混合單元實現(xiàn)，其中，供水單元內(nèi)的工質(zhì)水經(jīng)過第一預(yù)熱組件預(yù)熱，供二氧化碳單元內(nèi)的工質(zhì)液態(tài)二氧化碳經(jīng)過第二預(yù)熱組件預(yù)熱后，在混合腔體內(nèi)混合，之后經(jīng)過第三預(yù)熱組件加熱；控溫測試：由測試組件監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)；冷卻：由冷卻單元進(jìn)行冷卻；控壓排放：由控壓排放單元實現(xiàn)，其中，電動調(diào)壓閥和氣動背壓閥組合使用對工質(zhì)進(jìn)行控壓排放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超臨界混合工質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱的實驗方法。

背景技術(shù)

超臨界工質(zhì)在多能混合發(fā)電領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。已有的超臨界工質(zhì)傳熱特性的測量和研究中，多以純工質(zhì)為主。未有對于超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱特性的測量。對于發(fā)展新型熱力發(fā)電多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，亟待發(fā)明一種研究超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱特性的系統(tǒng)和方法。該混合工質(zhì)的測量需要保證水和二氧化碳這兩種熱物性相差很大，臨界點(diǎn)相距甚遠(yuǎn)的工質(zhì)皆達(dá)到臨界點(diǎn)，并充分混合，并在此過程中需要保證壓力、溫度、流量等參數(shù)的穩(wěn)定。目前，超臨界純工質(zhì)中，以超臨界二氧化碳系統(tǒng)為例，大多采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，由于管道阻力和泵頭發(fā)熱問題，計量泵吸入的很多是氣態(tài)二氧化碳，流量無法精確控制，且穩(wěn)定性很差。而且，例如中國專利(CN106066235A)的閉式循環(huán)系統(tǒng)，由于二氧化碳在水中溶解度低，水與二氧化碳經(jīng)冷凝器降溫冷卻后，兩種工質(zhì)分離，故循環(huán)后的組分濃度無法保證。若使用如日本專利(JP2003245679A)的開式系統(tǒng)，則會因二氧化碳在背壓閥出口壓力急劇降低導(dǎo)致氣化吸熱產(chǎn)生冰堵現(xiàn)象和氣蝕問題，且壓力穩(wěn)定精度不足，更換維修成本高。在冷卻階段，工業(yè)上大多采用換熱器進(jìn)行液化和過冷二合一，但是所需冷媒的溫度太低，大約-40～-60攝氏度，十分耗費(fèi)能源。在超臨界混合工質(zhì)流動換熱特性實驗中，由于流量，壓力，組份濃度，溫度等參數(shù)耦合，其中某一參數(shù)的不穩(wěn)定或變化會影響其他參數(shù)及整體狀態(tài)。現(xiàn)有實驗臺未采用模塊化的自動控制設(shè)計操作難度大，操作時間長，耗費(fèi)人力物力，且難以達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述的技術(shù)缺陷，提出了本發(fā)明。

因此，作為本發(fā)明其中一個方面，本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱的實驗方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱的實驗方法，其包括，

供水：由供水單元實現(xiàn)，其中，儲水罐中的工質(zhì)水流經(jīng)與其相連通的第一控制組件；

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

混合、加熱：由預(yù)熱混合單元實現(xiàn)，其中，供水單元內(nèi)的工質(zhì)水經(jīng)過第一預(yù)熱組件預(yù)熱，供二氧化碳單元內(nèi)的工質(zhì)液態(tài)二氧化碳經(jīng)過第二預(yù)熱組件預(yù)熱后，在混合腔體內(nèi)混合，之后經(jīng)過第三預(yù)熱組件加熱；

控溫測試：由測試組件監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)；

冷卻：由冷卻單元進(jìn)行冷卻；

控壓排放：由控壓排放單元實現(xiàn)，其中，電動調(diào)壓閥和氣動背壓閥組合使用對工質(zhì)進(jìn)行控壓排放。

作為本發(fā)明所述超臨界水和二氧化碳混合工質(zhì)傳熱的實驗方法的一種優(yōu)選方案：所述控溫測試，其中，所述測試組件讀取混合工質(zhì)流體的壓力、溫度、壁面溫度以及壓差、加熱功率。