[發明專利]一種中間介質型傳熱試驗平臺

在審

• 申請號: 202210229109.7
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114755260A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 翟金輝;周陽;白劍;王開心;曹建武;戴偉;孫蓓蓓
• 申請（專利權）人: 東南大學;航天晨光股份有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王雪

本發明公開了一種中間介質型傳熱試驗平臺，所述試驗平臺由液氮?中間介質換熱組件、水?中間介質換熱組件以及中間介質循環組件組成。兩換熱組件由各自進口管路、出口管路、換熱管組成，中間介質循環組件由一柱狀殼體、液相空間\氣相空間管路組成。所述進出口管路以及循環組件殼體外布置有流體監控設備，用以實時測量流體壓力和溫度以及管道流量的調節。試驗平臺工作時，氣態中間介質與液氮進行換熱，液態中間介質與水進行換熱，從而實現中間介質的循環利用。本發明可用于對中間介質型傳熱平臺進行試驗模擬，以及新型中間介質的性能測試，具有結構緊湊、模擬可靠等優勢，具有較大的應用前景。

技術領域

本發明涉及換熱器技術領域，尤其涉及一種中間介質型傳熱試驗平臺。

背景技術

中間介質型傳熱裝置常用于液化天然氣(LNG)氣化設備(IFV)中，該傳熱設備一般包括中間介質氣化器E1、LNG氣化器E2、和天然氣加熱器E3組成。其中，E1和E2共用一個殼體，E1內水與液態的中間介質進行換熱，中間介質蒸發后變為氣態，進一步在E2內與LNG換熱；最后天然氣在E3內被進一步加熱后排出。

中間介質型傳熱裝置的氣化設備具有以下優勢：

相比于空溫式氣化器，中間介質氣化器采用丙烷、異丁烷、氟利昂、氨等介質作為中間傳熱介質，將海水的熱量傳遞給LNG，屬于強制對流傳熱，而空溫式氣化器的換熱管外是空氣，屬于自然對流傳熱，因此中間介質氣化率高；其次，中間介質氣化器的熱源是海水，海水溫度比較穩定、熱容量大，是取之不盡的熱源，不需要進行輔助加熱，即可在蒸發器中加熱沸點很低的中間介質，因此中間介質氣化裝置更為節能。此外，海水沒有與冷流體直接換熱，而是通過中間介質進行傳熱，因此好地決了其他氣化器存在的結冰、結霜等問題。

目前的現有技術中，對于中間介質傳熱裝置的研究大都集中于理論計算，如一維的模擬或三維的模擬，缺少可靠的實驗數據和工程數據，而直接采用等尺度工程產品來進行試驗難度較大且成本較高，設計一種能夠有效模擬中間介質傳熱裝置的試驗平臺具有重要意義。已有換熱試驗平臺的發明，如CN109001246A、CN112857849A等，不適用于IFV這類結構復雜的裝置的模擬。CN110702443A公開了一種LNG的測試裝置，然而其僅局限于測試線路以及傳感器的布置，并不涉及IFV中最為關鍵的E1和E2單元。目前已有的中間介質型傳熱試驗平臺較為簡易，對于中間介質的填充、排放等過程不能很好的實現，且對于中間介質以及進出口流體的狀態缺少有效地監控。如何設計出一種能夠較好地反應真實IFV結構、數據測量完整準確、裝置運行安全可靠的中間介質型傳熱試驗平臺仍需要進一步地探索。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種新型的中間介質型傳熱試驗平臺，旨在對該類傳熱器的傳熱過程進行模擬，并對殼體以及各管道內的流動數據進行有效的監測。

為解決上述技術問題，本發明提供技術方案如下：

一種中間介質型傳熱試驗平臺，其特征在于：包括液氮-中間介質換熱組件、水-中間介質換熱組件以及中間介質循環組件；所述液氮-中間介質換熱組件包括第一換熱管、第一進口管路和第一出口管路，液氮儲藏罐通過所述第一進口管路與所述第一換熱管的入口相連接，第一換熱管的出口通過所述第一出口管路與大氣連通；所述水-中間介質換熱組件包括第二換熱管、第二進口管路和第二出口管路，所述第二換熱管的入口通過所述第二進口管路連接自來水流入端，第二換熱管的出口通過所述第二出口管路連接自來水的流出端；所述中間介質循環組件包括殼體、中間介質液相管路和中間介質氣相管路，所述第一換熱管和第二換熱管分別對角設置在所述殼體內部的側上方和側下方，中間介質儲罐液相區通過所述中間介質液相管路連接殼體的底部，中間介質儲罐氣相區通過所述中間介質氣相管路連接殼體的頂部。

進一步的，所述第一換熱管和第二換熱管由若干根呈水平布置的U型管組成，所述殼體為水平放置的柱狀殼體，其上設置有透明觀察口，所述第一換熱管下方的殼體壁面傾斜向下設置，所述第二換熱管上方的殼體壁面傾斜向上設置。