[發明專利]一種城市天然氣摻氫混合效果實驗測定裝置

在審

• 申請號: 202011364384.7
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112649042A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 陳晨;孔明民;馮帥明;夏起;潘州鑫;唐帥;周水清
• 申請（專利權）人: 嵊州市浙江工業大學創新研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;B01F15/04
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了一種城市天然氣摻氫混合效果實驗測定裝置，包括氣體混合裝置及儀器測量裝置，所述氣體混合裝置包括甲烷儲存罐、氫氣儲存罐、氣源分配控制柜、支架、氣體混合管路及混合單元，所述甲烷儲存罐及氫氣儲存罐分別通過管道與氣源分配控制柜相連，所述氣體混合管路設置在支架上，所述混合單元設置在氣體混合管路內部，所述氣源分配控制柜與氣體混合管路之間通過兩條管道與氣體混合管路相連，所述儀器測量裝置包括壓力計、濃度測量儀、高速紋影攝像機及電腦數據采集儀。本發明的有益效果是：通過給定兩組氣體的體積分數比例，可以實時測量得到不同比例氫氣和天然氣混合的效果。

技術領域

本發明涉及城市天然氣摻氫管道輸運技術領域，具體涉及一種城市天然氣摻氫混合效果實驗測定裝置。

背景技術

早在30年前，摻氫天然氣（HCNG）已經被研究用于內燃機燃燒做功以取代天然氣（CNG）。目前，關于HCNG用于燃氣灶燃燒的研究并不多見，主要體現在摻氫工藝方法、混合氣體燃燒機理兩方面。研究摻氫工藝的難點在于充分混合（減小H₂與CNG分層現象）。目前，大部分學者著眼于利用相對較大的混合容器，提高混合接觸面積與時間，盡量使H₂與CNG在混合容器中混合均勻。雖然混合容器對儲用量相對較小內燃機較為適用，但是對于用量較大且波動性較大的社區燃氣供給不一定適用。因為混合容器尺寸較大且存在較大的漏氫風險。此外，HCNG燃燒機理也存在很多不確定性。雖然內燃機HCNG燃燒機理相關研究較多也可以借鑒，但是內燃機主要關注做功能力與燃燒熱值的關系（功熱轉換），而燃氣灶主要考慮的是放熱過程快慢、燃燒是否充分以及燃燒熱值大小。此外內燃機內燃燒是定容過程，而燃氣灶燃燒是定壓過程。因此綜合理論與實驗研究HCNG混合與燃燒機理十分重要。

本發明將兩種不同氣體甲烷和氫氣通過該實驗裝置混合，研究在SK型靜態混合器中的不同比例氫氣摻混（5%、10%、15%、20%）的混合效果。將得到的組分濃度大小通過不均勻度COV計算公式計算，評價甲烷和氫氣摻混的混合效果，為后續給Fluent軟件模擬做數據參考和城市天然氣摻氫項目關鍵技術研究提供指導和借鑒意義。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出了一種城市天然氣摻氫混合效果實驗測定裝置，根據實際城市居民用燃氣的實際情況，不同比例的氫氣摻混天然氣對最終的混合氣體影響能夠得到更為直觀的展現。

本發明的技術方案如下：

一種城市天然氣摻氫混合效果實驗測定裝置，其特征在于，包括氣體混合裝置及儀器測量裝置，所述氣體混合裝置包括甲烷儲存罐、氫氣儲存罐、氣源分配控制柜、支架、氣體混合管路及混合單元，所述甲烷儲存罐及氫氣儲存罐分別通過管道與氣源分配控制柜相連，所述氣體混合管路設置在支架上，所述混合單元設置在氣體混合管路內部，所述氣源分配控制柜與氣體混合管路之間通過兩條管道與氣體混合管路相連，所述儀器測量裝置包括壓力計、濃度測量儀、高速紋影攝像機及電腦數據采集儀，所述壓力計、濃度測量儀及高速紋影攝影機記錄的數據均保存在電腦數據采集儀中。

所述的一種城市天然氣摻氫混合效果實驗測定裝置，其特征在于，所述甲烷儲存罐與氣源分配控制柜之間的連接管道上設有第一截止閥，所述氫氣儲存罐與氣源分配控制柜之間的連接管道上設有第二截止閥。

所述的一種城市天然氣摻氫混合效果實驗測定裝置，其特征在于，所述氣源分配控制柜與氣體混合管路之間的兩條管道上分別設有第一電磁流量計、第二電磁流量計。

所述的一種城市天然氣摻氫混合效果實驗測定裝置，其特征在于，所述氣體混合管路垂直固定在支架上。

所述的一種城市天然氣摻氫混合效果實驗測定裝置，其特征在于，所述第一電磁流量計所在管道通氫氣，且與連接在氣體混合管路左側，所述第二電磁流量計所在管道通甲烷，且連接在氣體混合管路底部入口。