[发明专利]用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验装置与方法

权利要求书

1.一种用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验装置，包括：超临界二氧化碳循环系统和注入水循环系统，其特征在于：超临界二氧化碳循环系统具有测量管线段内管，注入水循环系统具有测量管线段外管，测量管线段内管嵌套于测量管线段外管之中；水在测量管线段外管、测量管线段内管之间的环空内流动；超临界二氧化碳循环系统为二氧化碳提供高温高压下闭合的循环回路；注入水循环系统用于实现超临界二氧化碳在测量管线段内管中进行热交换。

2.根据权利要求1所述的用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验装置，其特征在于，超临界二氧化碳循环系统，包括二氧化碳气源、气体缓冲罐、气体增压泵、加热系统、测量管线段内管、冷却装置和气体循环泵；气体缓冲罐、气体增压泵、加热系统、测量管线段内管、冷却装置和气体循环泵依次通过管线连接成密闭环路，二氧化碳由气体缓冲罐向气体增压泵循环流动；二氧化碳气源与气体缓冲罐相连。

3.根据权利要求1-2所述的用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验装置，其特征在于，加热系统和测量管线段内管之间的连接管线上安装有压力计、二氧化碳进口测量温度计，压力计位于加热系统和二氧化碳进口测量温度计之间，并且二氧化碳进口测量温度计靠近测量管线段内管；测量管线段内管上等间距安装有第一测量管线段内管外壁温度计、第二测量管线段内管外壁温度计、第三测量管线段内管外壁温度计，测量管线段内管、冷却装置之间的连接管线上安装有二氧化碳出口测量温度计，且二氧化碳出口测量温度计靠近测量管线段内管设置。

4.根据权利要求1-3所述的用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验装置，其特征在于，注入水循环系统，包括水罐、循环水泵、电磁流量计、测量管线段外管；水罐、循环水泵、电磁流量计、测量管线段外管通过管线依次连接，形成闭合的循环回路；水由水罐向循环水泵循环流动，测量管线段外管进口处安装水进口测量温度计，测量管线段外管出口处安装水出口测量温度计。

5.根据权利要求1-3所述的用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验装置，其特征在于，测量段管线内管为内径8mm、壁厚2mm、长度5m的铜管，测量管线段外管为内径16mm、壁厚1mm、长度4.6m的铜管。

6.根据权利要求1-5所述的用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验装置，其特征在于，测量管线段内管嵌套于测量管线段外管之中，测量管线段内管的两端分别预留0.2m的流动稳定段，水在测量管线段外管、测量管线段内管之间的环空内相对于超临界二氧化碳闭合循环回路反向流动。

7.根据权利要求1-6所述的用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验装置，其特征在于，在超临界二氧化碳循环系统的密闭环路中，所有部件和管路均耐压60MPa，温度上限为500K。

8.用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验方法，采用权利要求1-7的实验装置，其特征在于，进行超临界二氧化碳表面传热系数测量实验时，二氧化碳气源内的二氧化碳通过气体增压泵增压以及加热系统加热达到超临界状态，通过调节气体增压泵和加热系统，达到预期的压力和温度条件，打开气体循环泵开始循环，同时注入水系统也开始反向循环，待流动参数稳定后，开始进行超临界二氧化碳表面传热系数的测定。