[发明专利]超临界二氧化碳微通道换热实验系统

权利要求书

1.一种超临界二氧化碳微通道换热实验系统，其特征在于：该超临界二氧化碳微通道换热实验系统包括用于提供超临界二氧化碳工质的二氧化碳供气系统和二氧化碳工质循环测试系统；所述二氧化碳工质循环测试系统包括总旁路、竖直微通道换热实验段(7)、竖直微通道换热实验段(7)第一旁路、水平微通道换热实验段(8)和水平微通道换热实验段(8)旁路，竖直微通道换热实验段(7)和竖直微通道换热实验段(7)第一旁路的入口汇合后和总旁路均与二氧化碳供气系统的出口相连，竖直微通道换热实验段(7)和竖直微通道换热实验段(7)第一旁路的出口均与水平微通道换热实验段(8)和水平微通道换热实验段(8)旁路的入口相连，水平微通道换热实验段(8)、水平微通道换热实验段(8)旁路出口汇合后和总旁路的出口与二氧化碳供气系统的入口相连；

其中，所述竖直微通道换热实验段(7)和水平微通道换热实验段(8)均包括微管路(781)、第一绝热套筒(782)、第二绝热套筒(783)、加热单元(785)、绝热层(784)，微管路(781)两端与实验系统的管路连通，多个加热单元(785)紧密套装于微管路(781)中间，所有加热单元(785)均被绝热层(784)紧密包裹；第一绝热套筒(782)、第二绝热套筒(783)分别位于加热单元(785)两侧，紧密套装于微管路(781)上；所述加热单元(785)由导热块(7851)、加热片(7853)、导热夹片(7852)、测温热电偶(7854)组成，其中，导热块(7851)、加热片(7853)、导热夹片(7852)均为圆盘状，导热块(7851)的中间设有凸轴，凸轴的轴线带有第一通孔，用于套装于微管路(781)上，加热片(7853)、导热夹片(7852)中间设有第二通孔，用于套装于凸轴上，其中，加热片(7853)的第二通孔内径大于凸轴外径，导热夹片(7852)的第二通孔内径等于凸轴外径；加热单元(785)的加热功率由电控的加热片(7853)提供，每个加热单元(785)可独立控制，通过电路调节加热功率；不同加热功率，对应于输入微管路(781)表面的不同热流密度；通过调节加热单元(785)的加热功率，实现微管路(781)表面的不同热流密度条件；通过调节加热单元(785)的分布，实现对微管路(781)内流体壁面上局部热流输入区之间的轴向分布和局部热流输入区的轴向尺寸从而模拟不同壁面热流条件。

2.如权利要求1所述的超临界二氧化碳微通道换热实验系统，其特征在于：所述二氧化碳供气系统包括二氧化碳储气瓶(1)、储液罐(2)、高压泵(3)、过滤器(4)和冷却器(9)，其中超临界二氧化碳工质储存在储液罐(2)中，储液罐(2)上方接口分别连通二氧化碳储气瓶(1)和冷却器(9)，二氧化碳气瓶出气管路上设置有截止阀(v1)和止回阀(v2)，储液罐(2)与冷却器(9)之间管路上设置有截止阀(v19)；储液罐(2)上方设置有排气管路；储液罐(2)下方出口与高压泵(3)相连，管路上设有截止阀(v3)；高压泵(3)出口与过滤器(4)入口端连通，过滤器(4)出口的超临界二氧化碳工质送入二氧化碳工质循环测试系统，从二氧化碳工质循环测试系统流出的流体送入冷却器(9)进行冷却循环，其中，冷却器(9)入口前端设有背压阀。

3.如权利要求1所述的超临界二氧化碳微通道换热实验系统，其特征在于：所述二氧化碳工质循环测试系统还包括流量计(5)和预热器(6)；所述流量计(5)和预热器(6)设置于竖直微通道换热实验段(7)和竖直微通道换热实验段(7)第一旁路的入口与二氧化碳供气系统出口连接的管路上。

4.如权利要求3所述的超临界二氧化碳微通道换热实验系统，其特征在于：所述二氧化碳工质循环测试系统还包括竖直微通道换热实验段(7)第二旁路，竖直微通道换热实验段(7)第二旁路的两端分别与预热器(6)的出口、竖直微通道换热实验段(7)出口相连。

5.如权利要求1所述的超临界二氧化碳微通道换热实验系统，其特征在于：绝热层(784)壁面开有缝隙，用于加热片(7853)及测温热电偶(7854)接线。

6.如权利要求1所述的超临界二氧化碳微通道换热实验系统，其特征在于：所述导热块(7851)与导热夹片(7852)由高导热率的同种材料加工成型，包括铜、铝、铜合金、铝合金。