一種氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及工業(yè)安全領(lǐng)域，特別涉及一種氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國煤層氣資源儲量豐富，發(fā)展?jié)摿薮蟆，F(xiàn)開采的煤層氣中多含有氮氧等空氣組分，具有爆炸危險性。煤層氣液化是煤層氣主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，在煤層氣液化流程的提純階段，精餾塔內(nèi)，隨著甲烷的逐漸液化提純，精餾塔頂部氧氣、氮氣含量逐漸增加，甲烷的含量較低，故在精餾塔“低溫高壓”的工況下，甲烷可能處于爆炸極限范圍內(nèi)，若遇殘余重?zé)N顆粒及粉塵碰撞產(chǎn)生的零星火花或外界熱源影響，就有可能引發(fā)燃燒爆炸。因此，為了保障煤層氣液化流程的安全性，必須對掌握含氧煤層氣等可燃?xì)怏w在超低溫條件下的爆炸極限，以及爆炸過程中的壓力、溫度等參數(shù)的變化規(guī)律。很多學(xué)者和技術(shù)人員均在可燃?xì)怏w爆炸特性方面進(jìn)行研究，但其研究方向往往是集中在可燃?xì)怏w常溫常壓或高溫高壓工況下，對于涉及可燃?xì)怏w液化的低溫工況的研究甚少。
[0003]超低溫下可燃?xì)怏w爆炸特性測試裝置及方法，在試驗罐外側(cè)加了制冷裝置，主要是測量超低溫下可燃?xì)怏w的爆炸特性、最小點火能量等。本裝置因系統(tǒng)中裝有填料，無法在試驗罐內(nèi)部加盤管進(jìn)行降溫，只能采用導(dǎo)熱的辦法，但熱阻較大，可能無法直接進(jìn)行降溫。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于此，本實用新型提供一種氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的目的是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，包括腔體1、液氮發(fā)生器2、冷卻盤管3、氣體發(fā)生器4、溫度傳感器7和液位計9 ;與液氮發(fā)生器連接的管道伸入到腔體內(nèi)，液氮發(fā)生器用于向腔體內(nèi)注入液氮；所述冷卻盤管設(shè)置于腔體內(nèi)，冷卻盤管的進(jìn)氣口與氣體發(fā)生器連接，流經(jīng)冷卻盤管的氣體由冷卻盤管的出氣口排出到腔體外，所述冷卻盤管部分沒入到液氮8下；與冷卻盤管連接的管道上設(shè)置有溫度傳感器；所述液位計設(shè)置于腔體上，用于檢測腔體內(nèi)液氮的液位。
[0006]進(jìn)一步，所述腔體的外層設(shè)置有保溫層10。
[0007]進(jìn)一步，連接冷卻盤管與氣體發(fā)生器的管道上設(shè)置有第一調(diào)壓閥VI。
[0008]進(jìn)一步，連接冷卻盤管與氣體發(fā)生器的管道上設(shè)置有流量計5。
[0009]進(jìn)一步，連接液氮發(fā)生器與腔體的管道上設(shè)置有第二調(diào)壓閥V2。
[0010]進(jìn)一步，與冷卻盤管的出氣口連接的管道上設(shè)置有第三調(diào)壓閥V3。
[0011]進(jìn)一步，與冷卻盤管的出氣口連接的管道上設(shè)置有壓力表6。
[0012]所述腔體上設(shè)置有壓力表。
[0013]由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型具有如下的優(yōu)點:
[0014]本實用新型傳熱方法是對流，避免了導(dǎo)熱熱阻大的難題。
【附圖說明】
[0015]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0016]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0018]—種氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，包括腔體1、液氮發(fā)生器2、冷卻盤管3、氣體發(fā)生器4、流量計5、壓力表6、溫度傳感器7、液位計9和保溫層10。
[0019]腔體，作為試驗用容器；采用不銹鋼鐵桶外加保溫層即可。鐵桶內(nèi)徑?jīng)]有特殊要求，試驗?zāi)康倪_(dá)到后將直徑記錄即可，移入巷道配氣時就用這個鐵桶。
[0020]冷卻盤管:采購紫銅管和彎管器自行繞制，銅管規(guī)格Φ 10。繞制圈數(shù)暫定為30圈，試驗成功后，記錄盤管跨距，每一圈的直徑。從液氮浴出來后的管段進(jìn)行保溫。
[0021]流量計:流量范圍為0?100L/min(0°C，101325Pa，下同)，要求壓力、流體組分的變化不影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，讀數(shù)須有3個有效數(shù)字。
[0022]溫度傳感器:熱電阻，采用擴(kuò)管安裝。
[0023]液氮發(fā)生器:采用常規(guī)175L的液氮杜瓦瓶即可。
[0024]氣體發(fā)生器:包括氧氣、甲烷、氮氣鋼瓶，普通40L鋼瓶。
[0025]調(diào)壓閥V1:普通減壓閥，帶有2個壓力表，每個壓力表可測量閥前和閥后的壓力，尺寸根據(jù)管道進(jìn)行選擇。
[0026]調(diào)壓閥V2、V3:采用低溫電動調(diào)節(jié)閥，根據(jù)管道進(jìn)行選型。
[0027]液位計:測量液氮，量程0?800mm。
[0028]與液氮發(fā)生器連接的管道伸入到腔體內(nèi)，液氮發(fā)生器用于向腔體內(nèi)注入液氮；所述冷卻盤管設(shè)置于腔體內(nèi)，冷卻盤管的進(jìn)氣口與氣體發(fā)生器連接，流經(jīng)冷卻盤管的氣體由冷卻盤管的出氣口排出到腔體外，所述冷卻盤管部分沒入到液氮8下；與冷卻盤管連接的管道上設(shè)置有溫度傳感器；所述液位計設(shè)置于腔體上，用于檢測腔體內(nèi)液氮的液位。
[0029]所述保溫層10設(shè)置于腔體的外層；第一調(diào)壓閥VI設(shè)置于連接冷卻盤管與氣體發(fā)生器的管道上；流量計5設(shè)置于連接冷卻盤管與氣體發(fā)生器的管道上；第二調(diào)壓閥V2設(shè)置于連接液氮發(fā)生器與腔體的管道上；第三調(diào)壓閥V3設(shè)置于與冷卻盤管的出氣口連接的管道上；壓力表6設(shè)置于與冷卻盤管的出氣口連接的管道上；所述腔體上設(shè)置有壓力表。
[0030]運(yùn)用上述系統(tǒng)進(jìn)行低溫?fù)Q熱性能的試驗，包括以下步驟:
[0031](1)先氣密性檢查。裝置安裝好后，在鋼瓶處接氮氣鋼瓶，打開閥V1、V3，采用氮氣進(jìn)行吹掃，直到干凈無雜物后，關(guān)閉閥V3，持續(xù)通過閥VI充入氮氣，待閥后壓力達(dá)到0.4MPaG后，關(guān)閉減壓閥，觀察閥后壓力的變化情況。30min后，若壓力表的壓降不超過lOKPa，可認(rèn)為試驗系統(tǒng)密封性良好。若出現(xiàn)泄漏情況，對泄漏處進(jìn)行密封處理。重復(fù)檢漏，直至合格。
[0032](2)將氣體鋼瓶換成氧氣鋼瓶，打開閥V3，緩慢打開閥VI通入氧氣，調(diào)節(jié)V1、V3的開度，觀察閥后壓力表和質(zhì)量流量計，使壓力穩(wěn)定在0.173MPa G，流量穩(wěn)定在48.88L/min。
[0033](3)打開閥V2，將液氮放入液氮浴，并觀察預(yù)冷出口的溫度傳感器，使氧氣被冷卻后的溫度降至_170°C。降溫過程中，壓力可能發(fā)生變化，需要調(diào)節(jié)V1、V3的開度，保證壓力和流量穩(wěn)定。溫度降至目標(biāo)值后，保持V2開度不變。
[0034](4)當(dāng)溫度、壓力、流量同時達(dá)到目標(biāo)值后，觀察各個傳感器、儀表，使這三個數(shù)值保持3min不變，此時，記錄這3個數(shù)據(jù)(T1、P1、Q1)，并記錄液氮浴的液位，或在液氮浴的液面處作一個記號(即記錄液位H1)，記號采用彩筆，在液氮浴外標(biāo)出大致位置即可。如果壓力無法穩(wěn)定，則分別在VI后、V3前加一個緩沖罐穩(wěn)壓(該緩沖罐采用175L的空杜瓦瓶即可
[0035](5)關(guān)閉V2，將氧氣鋼瓶換成氮氣鋼瓶，對管道進(jìn)行置換。
[0036](6)將氮氣鋼瓶換成甲烷鋼瓶，打開閥V3，緩慢打開閥VI通入甲烷，調(diào)節(jié)V1、V3的開度，觀察閥后壓力表和質(zhì)量流量計，使壓力穩(wěn)定在0.389MPa G，流量穩(wěn)定在73.64L/min。
[0037](7)重復(fù)步驟(3)和步驟(4)，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定3min后，記錄冷卻甲烷對應(yīng)的T2、P2、Q2，并記錄H2。
[0038](8)試驗結(jié)束，關(guān)閉V2，讓液氮自由揮發(fā)。關(guān)閥VI，換成氮氣鋼瓶，通往氮氣進(jìn)行置換。置換完畢后，拆掉鋼瓶及其他裝置，移入巷道內(nèi)進(jìn)行低溫瓦斯爆炸特性試驗。
[0039]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用于限制本實用新型，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，其特征在于:包括腔體(1)、液氮發(fā)生器(2)、冷卻盤管(3)、氣體發(fā)生器(4)、溫度傳感器(7)和液位計(9); 與液氮發(fā)生器連接的管道伸入到腔體內(nèi)，液氮發(fā)生器用于向腔體內(nèi)注入液氮； 所述冷卻盤管設(shè)置于腔體內(nèi)，冷卻盤管的進(jìn)氣口與氣體發(fā)生器連接，流經(jīng)冷卻盤管的氣體由冷卻盤管的出氣口排出到腔體外，所述冷卻盤管部分沒入到液氮(8)下； 與冷卻盤管連接的管道上設(shè)置有溫度傳感器； 所述液位計設(shè)置于腔體上，用于檢測腔體內(nèi)液氮的液位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述腔體的外層設(shè)置有保溫層(10)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，其特征在于:連接冷卻盤管與氣體發(fā)生器的管道上設(shè)置有第一調(diào)壓閥(VI)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，其特征在于:連接冷卻盤管與氣體發(fā)生器的管道上設(shè)置有流量計(5)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，其特征在于:連接液氮發(fā)生器與腔體的管道上設(shè)置有第二調(diào)壓閥(V2)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，其特征在于:與冷卻盤管的出氣口連接的管道上設(shè)置有第三調(diào)壓閥(V3)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，其特征在于:與冷卻盤管的出氣口連接的管道上設(shè)置有壓力表(6)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述腔體上設(shè)置有壓力表。
【專利摘要】本實用新型提出了一種氣體低溫?fù)Q熱性能試驗系統(tǒng)，包括腔體1、液氮發(fā)生器2、冷卻盤管3、氣體發(fā)生器4、溫度傳感器7和液位計9；與液氮發(fā)生器連接的管道伸入到腔體內(nèi)，液氮發(fā)生器用于向腔體內(nèi)注入液氮；所述冷卻盤管設(shè)置于腔體內(nèi)，冷卻盤管的進(jìn)氣口與氣體發(fā)生器連接，流經(jīng)冷卻盤管的氣體由冷卻盤管的出氣口排出到腔體外，所述冷卻盤管部分沒入到液氮8下；與冷卻盤管連接的管道上設(shè)置有溫度傳感器；所述液位計設(shè)置于腔體上，用于檢測腔體內(nèi)液氮的液位。本實用新型傳熱方法是對流，避免了導(dǎo)熱熱阻大的難題。
【IPC分類】G01N25/20
【公開號】CN205067403
【申請?zhí)枴緾N201520869725
【發(fā)明人】肖露, 陳金華, 蔡安寧, 姚成林, 甘海龍, 張斌, 令狐磊, 肖正, 劉利亞, 張 浩, 劉令
【申請人】中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月3日