[发明专利]一种超临界水和二氧化碳混合工质传热的实验系统

说明书

本发明公开了一种超临界水和二氧化碳混合工质传热的实验系统，其中，供水单元包括储水罐和与其相连通的第一控制组件；供二氧化碳单元包括二氧化碳液化供料组件和与其相连通的第二控制组件；预热混合单元，冷却单元，控压排放单元与所述冷却单元连通，包括依次相连通的电动调压阀和气动背压阀。本发明不需要采用单向二极管隔离各个加热模块就可以避免电流交叉流动的问题，提高可靠性和经济性，不存在二氧化碳气化、冰堵问题，节约能源。

技术领域

本发明属于超临界混合工质技术领域，具体涉及一种超临界水和二氧化碳混合工质传热实验系统。

背景技术

超临界工质在多能混合发电领域具有良好的应用前景。已有的超临界工质传热特性的测量和研究中，多以纯工质为主。未有对于超临界水和二氧化碳混合工质传热特性的测量。对于发展新型热力发电多联产技术，亟待发明一种研究超临界水和二氧化碳混合工质传热特性的系统和方法。该混合工质的测量需要保证水和二氧化碳这两种热物性相差很大，临界点相距甚远的工质皆达到临界点，并充分混合，并在此过程中需要保证压力、温度、流量等参数的稳定。目前，超临界纯工质中，以超临界二氧化碳系统为例，大多采用闭式循环系统，由于管道阻力和泵头发热问题，计量泵吸入的很多是气态二氧化碳，流量无法精确控制，且稳定性很差。而且，例如中国专利(CN106066235A)的闭式循环系统，由于二氧化碳在水中溶解度低，水与二氧化碳经冷凝器降温冷却后，两种工质分离，故循环后的组分浓度无法保证。若使用如日本专利(JP2003245679A)的开式系统，则会因二氧化碳在背压阀出口压力急剧降低导致气化吸热产生冰堵现象和气蚀问题，且压力稳定精度不足，更换维修成本高。在冷却阶段，工业上大多采用换热器进行液化和过冷二合一，但是所需冷媒的温度太低，大约-40～-60摄氏度，十分耗费能源。在超临界混合工质流动换热特性实验中，由于流量，压力，组份浓度，温度等参数耦合，其中某一参数的不稳定或变化会影响其他参数及整体状态。现有实验台未采用模块化的自动控制设计操作难度大，操作时间长，耗费人力物力，且难以达到稳态条件。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。

因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种超临界水和二氧化碳混合工质传热的实验系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种超临界水和二氧化碳混合工质传热的实验系统，其包括，

供水单元，包括储水罐和与其相连通的第一控制组件；

供二氧化碳单元，包括二氧化碳液化供料组件和与其相连通的第二控制组件；

预热混合单元，包括为所述供水单元内的工质供热的第一预热组件、为所述供二氧化碳单元内的工质供热的第二预热组件、混合腔体、为经过混合腔体混合后的工质供热的第三预热组件；所述混合腔体分别与所述供水单元和所述供二氧化碳单元相连通；测试组件与所述预热混合单元连通。

测试单元，与所述预热混合单元连通，由测试组件构成，用于测量实验中的温度，压力，压差，热流密度等数据。

冷却单元，包括套管式冷凝器，与所述测试单元连通；

控压排放单元，与所述冷却单元连通，包括依次相连通的电动调压阀和气动背压阀。

所述第一控制组件、第二控制组件、预热混合单元以及控压排放单元将工质水和工质二氧化碳控制为超临界状态；

作为本发明所述的超临界水和二氧化碳混合工质传热的实验系统的一种优选方案：所述第一控制组件，包括依次与所述储水罐相连通的储水罐出口阀、过滤器、第一高压计量泵、第一泵出口阀、第一质量流量计、供水背压阀。