[發(fā)明專利]一種高溫氣體流動換熱安全壓力容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210013614.8
• 申請日: 2022-01-06
• 公開（公告）號: CN114383933B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章靜;郭保鑫;段子勉;李彬乾;巫英偉;蘇光輝;王明軍;秋穗正;田文喜
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/18
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

本發(fā)明公開了一種高溫氣體流動換熱安全壓力容器，包括壓力容器筒體，左、右端蓋，試驗管道，導(dǎo)軌，三葉支撐架，空心電磁感應(yīng)線圈，安全閥，波紋管，截止閥，真空泵，交流電源及感應(yīng)線圈冷卻裝置，并給出了各部分的材料選擇和連接方法；工作時，氮?dú)饨?jīng)左側(cè)端蓋充入壓力容器內(nèi)部，升高容器壓力；試驗氣體沿管道經(jīng)左端蓋進(jìn)入壓力容器。線圈連接外部電源產(chǎn)生磁場，加熱試驗管道，從而加熱試驗氣體；試驗結(jié)束后，氫氣沿管道經(jīng)氣體冷卻長管冷卻后排出；氮?dú)饬鹘?jīng)真空泵從壓力容器排至外界。本發(fā)明創(chuàng)造高壓環(huán)境，有效防止試驗氣體泄漏；電磁感應(yīng)分區(qū)，氣體帶走外散的試驗件熱量，從而維持容器內(nèi)環(huán)境相對穩(wěn)定；便于靈活調(diào)整試驗段位置，更改試驗件長度，適用于多種實驗場景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高溫高壓氣體試驗領(lǐng)域，具體涉及一種高溫氣體流動換熱安全壓力容器設(shè)計。

背景技術(shù)

近些年來，常規(guī)的低溫和常壓試驗已經(jīng)不能滿足實際需求，開始設(shè)計高溫高壓環(huán)境下的試驗設(shè)備和回路。由于高溫高壓的實驗環(huán)境很難采用現(xiàn)有的試驗平臺來完成，并且伴隨著很高的危險性，因此需要一個先進(jìn)的實驗測試裝置來評估候選流體工質(zhì)換熱特征。為了保證高溫氣體的實驗安全，實驗裝置設(shè)計應(yīng)充分考慮安全性、冗余性準(zhǔn)則。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高溫氣體流動換熱安全壓力容器，通過進(jìn)行單通道流動換熱試驗，以高功率的電磁感應(yīng)加熱元件加熱氣體，在多種不同工況下開展流動換熱的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)試驗。通過這些試驗，可以總結(jié)出氣體工質(zhì)在各類流道內(nèi)的流動換熱特性。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高溫氣體流動換熱安全壓力容器，包括壓力容器筒體1，設(shè)置在壓力容器筒體1內(nèi)壁的齒條軌道11和平滑軌道12；設(shè)置在壓力容器筒體1兩端的左端蓋21和右端蓋22,設(shè)置在左端蓋21上的氮?dú)獬鋲汗艿?3；設(shè)置在壓力容器筒體1內(nèi)中心位置的試驗管道31，試驗管道31分為多段，由法蘭32連接，以及試驗管道31末端的氣體冷卻管道33；設(shè)置在試驗管道31上的三葉支撐架4；設(shè)置在試驗管道31上的空心感應(yīng)加熱線圈5，與空心感應(yīng)加熱線圈5連接的交流電源51和感應(yīng)線圈冷卻水箱52；設(shè)置在壓力容器筒體1外側(cè)壁上的調(diào)壓管路6，與調(diào)壓管路6連接的安全閥61和調(diào)壓管路阻火器62；設(shè)置在壓力容器筒體1外側(cè)壁上的氮?dú)獬隹诮庸?，與氮?dú)獬隹诮庸?連接的第一波紋管截止閥71、真空泵72、第二波紋管截止閥73和氮?dú)獬隹诮庸茏杌鹌?4；所述氮?dú)獬鋲汗艿?3將氮?dú)饨?jīng)左端蓋21通入壓力容器筒體1內(nèi)，使氮?dú)獬錆M整個壓力容器空間，以維持一個穩(wěn)定的高壓環(huán)境，有效防止試驗氣體從試驗管道逸出；所述三葉支撐架4含有三個葉片41，其中一個葉片的端部連接電機(jī)42，電機(jī)42與直齒輪43連接，直齒輪43與齒條軌道11嚙合，另外兩個葉片端部連接滑塊44，滑塊44直接在平滑軌道12上滑動；通過三葉支撐架4與壓力容器導(dǎo)軌的嚙合，將試驗管道31固定在壓力容器筒體中心位置，便于布局實驗段的長度和位置，并進(jìn)行多種實驗；所述空心感應(yīng)加熱線圈5由壓力容器外的交流電源51供電，空心感應(yīng)加熱線圈5主要提供磁場，通過產(chǎn)生的磁感線加熱試驗管道31；所述空心感應(yīng)加熱線圈5內(nèi)部流有冷卻水，冷卻水來源于壓力容器外的感應(yīng)線圈冷卻水箱52，用于帶走空心感應(yīng)加熱線圈在產(chǎn)生磁場時附帶的熱量，避免空心感應(yīng)加熱線圈被燒毀；所述試驗管道31從左端通入試驗氣體，經(jīng)過空心感應(yīng)加熱線圈部分纏繞的管道被加熱至預(yù)設(shè)溫度，而后經(jīng)過氣體冷卻管道33被冷卻；所述調(diào)壓管路6連接的安全閥61用于在壓力容器內(nèi)壓力過高時自動減壓；所述氮?dú)獬隹诮庸?連接真空泵72用于在實驗初始時抽掉壓力容器內(nèi)的空氣，同時在實驗結(jié)束時，對整個壓力容器進(jìn)行安全減壓。

所述壓力容器筒體1與左端蓋21和右端蓋22通過螺栓螺母進(jìn)行密封連接；壓力容器筒體1內(nèi)壁設(shè)有三條凹型導(dǎo)軌包括一條齒條軌道11和兩條平滑軌道12，對實驗管道起支撐作用。

所述氮?dú)獬鋲汗艿?3工作溫度不高于室溫25℃，材料選用ODS鋼，從左端蓋21底部貫穿入壓力容器筒體1內(nèi)，持續(xù)通入低溫高壓氮?dú)狻?/p>