蓄冷用制冷剂水合物可视化相平衡实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种蓄冷用制冷剂水合物可视化相平衡实验装置，它包括水浴、反应筒体、摄像头、计算机、数据采集仪，其特点是：反应筒体由石英玻璃筒、搅拌电机，磁力搅拌器、上法兰端盖、下法兰端盖，温度传感器、压力传感器组成。本实用新型专利技术可以非常方便地观测气体水合物在静态法或是磁力搅拌促晶法在一定温度条件下的生成过程，该过程生成的气体水合物非常致密，换热性能也很好；是一种可用观察法和定容法较为准确测量制冷剂水合物（包括多元组分系统和纳米流体）相平衡参数的可视化研究装置。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种水合物可视化相平衡实验装置，特别是一种 用于观测制冷剂水合物在静态法或是磁力搅拌促晶法完全生成水合 物的可视化研究实验装置。
技术介绍
随着制冷与空调装置的日益普及，由于制冷和空调引发的电负荷 "峰谷差"越来越大，造成高峰电力不足，低谷电力过剩的现象。为 了移峰填谷，提高电厂的发电效率，我国大部分地区的电力部门制定了分时电价政策，鼓励用户采用蓄冷空调技术。目前应用在蓄冷空调 中的蓄冷工质主要是水、冰和共晶盐，但它们都存在不尽如意的缺点，如水的蓄冷密度过低，占地面积大；冰的蓄冷密度很高，但蓄冷温度 太低，大大降低了蓄冷效率，而且增加了冷量损失;.共晶盐则是冰和 水的折中，蓄冷密度较高，蓄冷温度也比较高，但也存在着造价高， 易老化失效的缺点。由此， 一种全新的蓄冷介质——气体水合物的研 究被提出并得到了满意的蓄冷效果蓄冷密度高(与冰相当)，蓄冷 温度适中(4-15°C)，蓄冷效率高，在常压和低压下就可以制备。制 冷剂水合物相平衡条件实际上是指气体水合物在其生成介质中稳定 存在的条件气体水合物稳定存在的温度和压力为其相平衡参数。目 前，气体水合物蓄冷技术还处于实验室研究阶段，而蓄冷工质一制冷剂水合物的相平衡测定是制冷剂水合物研究的基本手段，为水合物在 蓄冷工程中的应用提供基本物性参数数据。从制冷剂水合物的制备方式上看，有静态法和其他促晶方式(搅 拌，电磁波作用，加添加剂等)等方式使水合物快速制备。在相平衡 方法研究方面，可视法是早期用来测定水合物相平衡的主要方法。现 有好多文献都是以可视法测定相平衡数据的。在本世纪四十年代以后 基于安全考虑发展了非可视法，即以分析水合物形成时压力和温度的 变化为基础的作图法。分定温测量、定压测量、定容测量。两种方法 各有优劣。前者通过透明高压釜或视窗直接观察釜内水合物的生成和 分解，比较方便成熟。这种方法的显著优点是可以直接观察到釜内的 相变但是它受透视釜耐压的限制，且接近冰点时很难判别冰相和与之相似的水合物相；后者没有直观的效果。并且在定温测量中，通过改变反应釜气体量的方法来调节压力不能用于多组分系统，因为在改变 气体量的过程中可能会改变气体的成分。同样在定压测量中通过改变 反应釜中气体量的方法来保持压力不能用于多组分系统。所以针对制 冷剂水合物多组分系统相平衡数据的测量也很有必要。在制冷剂水合物工质替代方面，随着空调制冷行业中使用的对臭氧层具有破坏作用的CFCs和HCFCs制冷剂淘汰，基于0DP， GWP值和节能 的考虑，因此其制冷剂水合物工质替代研究也提上日程。利用该可视 化相平衡实验装置提供相平衡参数至关重要，相平衡测量的领域也要 求进一步拓宽，加入添加剂或是在纳米流体中相平衡研究也成为热 点。因此，蓄冷用制冷剂水合物新型可视化相平衡实验装置研究很有 必要。在已有技术中，关于制冷剂水合物低压相平衡实验装置不多。在200710026942. 7《天然气水合物相平衡模拟实验装置》的专利申请中， 该专利技术公开了一种天然气水合物相平衡模拟实验装置，其主要包括 相平衡模拟单元、压力控制单元、温度控制单元、稳压供液单元、稳 压供气单元、计量单元、数据采集单元。由以上各组成单元共同构成 的水合物相平衡模拟实验装置可以进行不同气体的水合物相平衡实 验，其中反应釜容积可变，并可以对不同化学药剂存在下的水合物以 及多孔介质中水合物的相平衡条件进行测定。反应釜容积的变化通过 一直流电机使釜内活塞上下移动实现。但是这种反应釜更多的是针对 天然气等高压工况，关于蓄冷用制冷剂水合物低压相平衡实验装置只 要常压下即可，关于测量的方法可以定容法，而且这样操作方便简单， 也比较精确。而且上述专利主要采用的是定压法测量得出相平衡数 据，但是该方法(定压法)测量的水合物相平衡数据与文献中的数据也有一定的偏差。偏差详见《气体水合物相 平衡测定方法研究》。这 样以来，很有必要针对常压工况制冷剂水合物相平衡实验方法研究进 行研究。在制冷剂水合物装置的专利中，更多的是对促晶方法的研究， 在中国专利号01130148. 1《一种制备天然气水合物的方法及装置》中， 侧重的是一种制备天然气水合物的方法，将化学促进剂与水配制成水 溶液，在一定温度压力下，天然气与水作用，形成天然气水合物浆， 并把多余的水分离，更注重的是水合物的生产方法。在中国专利号200410016234. 1《制冷剂气体水合物静态快速生成方法》等等都是介 绍的是水合物快速生成的方法，相关专利中关于蓄冷用制冷剂水合物 的相平衡实验装置目前还没有。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种蓄冷用制冷剂水合物 可视化相平衡实验装置，为制冷剂水合物在蓄冷工程中的应用提供基 本物性参数数据，使气体水合物蓄冷技术尽快走向实用化，为研制适 用于蓄冷空调工程中蓄冷工质应用提供依据。为实现上述目的，本技术的技术方案如下 一种蓄冷用制冷剂水合物可视化相平衡实验装置，包括水浴、反 应筒体、摄像头、计算机、数据采集仪，其特点是反应筒体由石英 玻璃筒、搅拌电机，磁力搅拌器、上法兰端盖、下法兰端盖，温度传 感器、压力传感器组成，其中，石英玻璃筒两端分别密封连接上法兰 端盖和下法兰端盖，磁力搅拌器通过上法兰端盖中间的安装孔置于石 英玻璃筒内，其输入轴与搅拌电机相连，上法兰端盖上面分别开有二 个安装孔，反应物注入孔，抽真空连接孔，下法兰端盖上开有排出制 冷剂和水的中心孔，温度传感器和压力传感器分别安装在上法兰端盖 的二个安装孔中，并通过温度传感器数据线和压力传感器数据线与数 据采集仪相连。石英玻璃筒的两端分别嵌入上下法兰端盖的凹槽内，里面垫上聚 四氟乙烯密封圈，并通过四根紧固螺栓将上下法兰端盖和石英玻璃筒密实地连接在一起。磁力搅拌器通过安装中心孔中的卡环和磁力连接装置与搅拌电 机相连接。下法兰端盖上还开有四个备用孔，用于安装温度传感器和压力传感器。温度传感器的精度为o.orc。石英玻璃筒耐压值大于lMPa。本技术的有益效果是本技术可以非常方便地观测气体水合物在静态法或是磁力 搅拌促晶法在一定温度条件下的生成过程，该过程生成的气体水合物非常致密，换热性能也很好；是一种可用观察法和定容法较为准确测量制冷剂水合物(包括多元组分系统和纳米流体)相平衡参数的可视化研究装置。附图说明图1是蓄冷用制冷剂水合物相平衡实验系统示意图； 图2是本技术相平衡装置反应筒体平剖图； 图3是上法兰端盖结构内表面结构示意图； ' 图4是下法兰端盖结构内表面结构示意图。 具体实施方法以下结合附图对本技术的具体实施作进一步描述。 如图1、 2所示，本技术主要包括水浴1、反应筒体2、温度 传感器数据线3、压力传感器数据线4、摄像头5、计算机6、数据采 集仪7。其中核心部件反应筒体主要由石英玻璃筒8、搅拌电机9、 磁力搅拌器IO、上法兰端盖ll、下法兰端盖12、紧固螺栓13、密封垫圈14、温度传感器15、压力传感器16组成。在上法兰端盖11和下法兰端盖12的外沿四周各开有四个紧固螺 栓安装螺纹孔17 (图3， 4所示)。石英玻璃筒8的两端分别嵌入上 下法兰端盖11和12的凹槽内，里面垫上聚四氟乙烯密封圈14，并 通过四根紧固螺栓13将上下法兰端盖11和1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄冷用制冷剂水合物可视化相平衡实验装置，包括水浴（１）、反应筒体（２）、摄像头（５）、计算机（６）、数据采集仪（７），其特征在于，所述反应筒体（２）由石英玻璃筒（８）、搅拌电机（９），磁力搅拌器（１０）、上法兰端盖（１１）、下法兰端盖（１２），温度传感器（１５）、压力传感器（１６）组成，其中，石英玻璃筒（８）两端分别密封连接上法兰端盖（１１）和下法兰端盖（１２），磁力搅拌器（１０）通过上法兰端盖（１１）中间的安装孔（１８）置于石英玻璃筒（８）内，其输入轴与搅拌电机（９）相连，上法兰端盖（１１）上面分别开有二个安装孔（２０，２１），反应物注入孔（２２），抽真空连接孔（２３），下法兰端盖（１２）上开有排出制冷剂和水的中心孔（１９），温度传感器（１５）和压力传感器（１６）分别安装在上法兰端盖（１１的二个安装孔（２０，２１）中，并通过温度传感器数据线（３）和压力传感器数据线（４）与数据采集仪（７）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢应明，李刚，刘道平，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]