[发明专利]一种超临界氟利昂换热实验系统及其实验方法

摘要

一种超临界氟利昂换热实验系统及其实验方法，该系统包括由真空泵、冷媒罐、冷媒回收加注机、阀门和连在主回路上的管道组成的抽真空和氟利昂加注模块，由屏蔽泵和闭式回路管道组成的循环模块，由回热器和旁通管道组成的回热模块，由蛇形预热段和直流电源组成的预热模块，由实验段及相关阀门组成的实验模块，由高压氮气瓶、稳压器、安全阀和减压阀组成的压力调节模块；氟利昂自屏蔽泵出口出发经过回热、预热后流入实验段，之后经冷凝器冷却最后再回到屏蔽泵入口，形成闭式循环；本发明还提供了该系统的实验方法；本发明系统能够承受较高温度工况和压力工况并确保氟利昂能在超临界状态下稳态循环运行，同时又能做到简便快速的调节系统参数。

主权项

一种超临界氟利昂换热实验系统，其特征在于：包括通过管道与主回路相连的第一阀门(401)和第一阀门(401)上游管道连接的真空泵(1)，第一阀门(401)连通真空泵抽气口与主回路，组成系统的抽真空模块；冷媒罐(2)、安装在冷媒罐(2)顶部管道上的第二阀门(402)、通过管道连接到第二阀门(402)下游的冷媒回收加注机(3)以及其下游管道上的第三阀门(403)，第三阀门(403)通过管道与主回路相连进而将冷媒罐(2)和冷媒回收加注机(3)与主回路连通，组成系统的氟利昂加注模块；在主循环回路上，屏蔽泵(9)上下游管道上各有一个三通，两个三通的垂直分支分别通过管道与第五阀门(405)两端相连构成一个旁通回路，该旁通回路协助调节泵的流量；屏蔽泵(9)上游管道上的第一过滤器(801)、第一过滤器(801)上游管道上的第四阀门(404)、第四阀门(404)上游管道上的温度传感器(701)、温度传感器(701)上游管道上的第一压力传感器(601)，它们的作用分别是过滤泵入口流体、调节泵入口流量、监测泵入口流体的温度和压力，以上组成了系统的泵入口调节监视模块；屏蔽泵(9)下游管道上的三通通过管道与第六阀门(406)相连，在第六阀门(406)左端管道一定距离上布置有第二压力传感器(602)，第二压力传感器(602)用来测量屏蔽泵(9)出口处的流体压力；第二压力传感器(602)左端管道上连接的回热器(10)、通过管道与回热器(10)并联的第七阀门(407)，第七阀门(407)通过调节开度控制流入回热器(10)的冷流体流量，组成系统的回热模块；安装在回热器(10)下游管道上的第一电动调节阀(501)，第一电动调节阀(501)下游管道上的第二过滤器(802)、第二过滤器(802)下游管道上的质量流量计(11)，组成系统的流量调节模块；预热段(12)安装在质量流量计(11)下游，预热段(12)的入口、中间和出口处分别安装有夹持住管道的电极板，入口、出口处的电极板与第一台直流电源的负极相连，中间的电极板与第一台直流电源的正极相连，预热段(12)的下游管道上安装有第八阀门(408)，以上组成系统的预热模块；第八阀门(408)的下游管道上安装有一个三通，三通的两个出口分别引出一条管线；其中一条管线上依次安装有第十阀门(410)、第四压力传感器(604)、水平实验段(14)、第六压差传感器(606)、第十二阀门(412)，并且水平实验段(14)的入口、中间和出口处分别安装有夹持住管道的电极板，入口、出口处的电极板与第二台直流电源的负极相连，中间的电极板与第二台直流电源的正极相连；另一条管线上依次安装有第九阀门(409)、第三压力传感器(603)、竖直实验段(13)、第五压差传感器(605)和第十一阀门(411)，并且竖直实验段(13)的入口、中间和出口分别安装有夹持住管道的电极板，入口、出口处的电极板与第三台直流电源的负极相连，中间的电极板与第三台直流电源的正极相连；同时一个三通将第十二阀门(412)和第十一阀门(411)后的管线汇入第十三阀门(413)，第十四阀门(414)连通了竖直实验段下端与第十三阀门(413)的下游管道，以上两条管线及所连接的阀门和传感器组成系统的实验段模块；第十三阀门(413)下游管道连接回热器(10)的壳程入口，回热器(10)的壳程出口通过管道与冷凝器(15)相连；冷凝器(15)的冷却水管道上安装有第二电动调节阀(502)和冷却泵(16)，下游管道连接流量计(22)和冷却塔(17)，第二电动调节阀(502)自动调节冷却水流量，以上组成系统的冷却模块；与冷凝器(15)并联的管道上安装有第十五阀门(415)用以调节通过冷凝器的热流体的流量；第十五阀门(415)下游管道上安装有一个三通，三通的一个支路通过管道与屏蔽泵(9)入口相连，另一个支路通过管道与稳压器(20)相连，稳压器(20)的顶部安装有安全阀(18)，侧上部安装有手动减压阀(19)，稳压器(20)的上部通过管道和第十六阀门(416)与高压氮气瓶(21)相连，通过开关第十六阀门(416)控制高压氮气瓶(21)内的氮气进入稳压器(20)进而对系统进行升压，当系统压力高于设定的安全极限压力值时，安全阀(18)自动起跳泄压，当系统压力低于安全极限压力值而又高于工况压力时，通过手动调节减压阀(19)对回路进行降压，以上组成系统的压力调节模块；其中第八阀门(408)下游直至第十五阀门(415)上游的管道内流动的为热态氟利昂，第十五阀门(415)下游直至第八阀门(408)上游的管道内流动的为冷态氟利昂。