[发明专利]一种高参数单原子工质设备的性能试验系统

说明书

本发明公开了一种高参数单原子工质设备的性能试验系统，包括气源单元、预冷换热器、主路压缩机、测试压缩机、低温换热器、测试换热器、水冷换热器；测试压缩机与主路压缩机并联；测试换热器并联有测试换热器旁路。本发明可以实现对测试压缩机和测试换热器进行单独性能测试以及联合性能测试，通过将单原子工质以超过临界压力和温度的高参数状态的方式进行闭式循环，从而模拟实际使用工况中并测试相关设备的性能参数。

技术领域

本发明涉及以单原子工质为运行介质的设备性能测试技术领域，尤其是一种高参数单原子工质设备的性能试验系统。

背景技术

单原子工质通常是指稀有气体单质，例如氦气、氖气、氩气等，很难与其他物质进行化学反应。高参数是指高温高压。工质即工作物质是指各种热机或热力设备借以完成热能与机械能相互转换的媒介物质。由于单原子工质的临界温度和临界压力较低，在高温高压的高参数环境下很容易处于超临界状态，在这种状态下的单原子工质往往会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体物性发生急剧变化的现象。例如，氦气在超临界状态下的对流传热系数、比热容均很高，氦气在超临界状态下可以作为良好的换热工质。目前，高参数单原子工质在第三代核电-气冷堆式核反应堆、高端医疗设备、低温深冷领域中具备广阔的应用前景。

在上述应用场景中，有很多高参数单原子工质的关键设备，例如，压缩机和换热器。一般情况下，在新设备制造完成后需要对其性能进行测试来验证设备的设计是否满足要求。

目前，高参数单原子工质设备的性能往往只能依靠理论公式和软件仿真模拟进行计算，无法确定高参数单原子工质设备的实际性能与操作工况是否吻合。例如，压缩机一般使用空气进行测试，换热器仅进行设备耐压试验。但是，如果将高参数单原子工质设备直接装入系统装置中进行调试，由于高参数单原子工质设备具备功能不确定性，且高参数单原子工质设备又为关键设备在系统中发挥重要功能，一旦高参数单原子工质设备性能或可靠性出现问题，不仅发生设备自身的风险，还会给整个系统装置带来安全隐患。另外，高参数单原子工质设备的应用场景往往工况单一，对建立高参数单原子工质设备的实际性能与设计性能之间的内在联系很难具有指导意义，需要对建立高参数单原子工质设备进行多种工况的性能试验才能摸清其设计性能与实际性能的关系，并且设计性能与实际性能的关系可以为优化设备的设计工具和方法做出参考。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种高参数单原子工质设备的性能试验系统，能够实现对测试压缩机和测试换热器进行单独性能测试以及联合性能测试，通过将单原子工质以超过临界压力和温度的高参数状态的方式进行闭式循环，从而模拟实际使用工况中并测试相关设备的性能参数。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种高参数单原子工质设备的性能试验系统，该系统包括：气源单元、预冷换热器、主路压缩机、测试压缩机、低温换热器、测试换热器、水冷换热器；

所述测试压缩机通过测试压缩机旁路与所述主路压缩机并联；

所述主路压缩机的输入端和测试压缩机的输入端均通过压缩机入口管路与气源单元相连接，所述气源单元用于向系统充装单原子工质；

所述压缩机入口管路上设有预冷换热器，预冷换热器用于对输入主路压缩机或测试压缩机的单原子工质进行预冷；

所述主路压缩机的输出端和测试压缩机的输出端均通过压缩机出口管路连接低温换热器的输入端；

所述低温换热器的输出端通过低温换热器输出端管路连接测试换热器的输入端；

所述测试换热器并联有测试换热器旁路，即测试换热器的输入端通过测试换热器旁路与测试换热器7的输出端相连接；

所述测试换热器的输出端通过测试换热器出口管路连接水冷换热器的输入端；