一种超临界工质快速充装与精准供应装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超临界工质快速充装与精准供应装置及方法,包括主路管路，主路管路通过管道依次连接有工质入口、第一截止阀、增压器、缓冲气容、流量计、背压阀，背压阀的工质出口与第一支路连接，第一支路上依次连接有第二截止阀与工质出口，背压阀的排气口与第二支路连接，第二支路上依次连接有第三截止阀与排空口。本发明专利技术对工质源进行增压，使得工质处于超临界状态或液态状态下，保证工质输送过程的稳定，并实现工质的精准供应。并实现工质的精准供应。并实现工质的精准供应。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界工质快速充装与精准供应装置及方法


[0001]本专利技术涉及氢能源
，具体涉及一种超临界工质快速充装与精准供应装置及方法。

技术介绍

[0002]部分物质随着温度和压力的变化，会相应的呈现出固态、液态、气态三种相态。三态之间相互转化的温度和压力称为三相点，除三相点外，分子量不太大的稳定物质还存在一个临界点，临界点由临界温度、临界压力和临界密度构成，当把处于气液平衡的物质升温升压时，热膨胀引起液体密度减少，压力升高使气液两相的界面消失，成为均相体系，这一点成为临界点。
[0003]高于临界温度和临界压力以上的流体是超临界流体。超临界流体处于气液不分的状态，没有明显的气液分界面，既不是液体也不是气体。由于超临界流体处于超临界状态，对温度和压力的改变十分敏感，具有十分独特的物理性质，它的黏度低、密度大，有良好的流动、传质、传热和溶解性能。
[0004]超临界流体(Super Critical fluid，简称SCF)是指温度和压力均高于其临界点的流体，常用来制备成的超临界流体有二氧化碳，氨，乙烯，丙烷，丙烯，水等。物体处于超临界状态时，由于气液两相性质非常相近，以致无法清楚分别，所以称之为「超临界流体」。超临界流体具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力。
[0005]本文以二氧化碳为例阐述本专利技术的机理。
[0006]常温常压下是一种无色无味气体，在温度高于临界温度Tc＝31.26℃，压力高于临界压力Pc＝72.9atm(标准大气压Standard atmospheric pressure，1atm约为0.1MPa)的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解能力。
[0007]基于二氧化碳的上述特性，在高压(10MPa以上)充装二氧化碳的过程中，存在以下两个难点：
[0008]1、增压：要获得高压的二氧化碳，需对其进行增压。一般情况下，采用外供二氧化碳杜瓦罐的方式解决工质来源，以195L杜瓦罐为例，其有效容积为195L左右，饱和蒸发压为2.2MPa，工质温度最低为
‑
40℃。待供应量增加可采用储量更大的二氧化碳槽车进行供应。在整个增压实现的过程中，二氧化碳的状态转变复杂，难以定性。这就造成了实现增压的难度，介质即可能是液态，亦可能是气态，最终为超临界状态。
[0009]2、计量：在对工件进行二氧化碳充装时，通常需要定量。少量或小工件可采用称重计量。当工件整体不适合称重计量的情况下，一般采用流量计测量，其最关键的要求是介质状态的一致性。气态或者液态的转变，对于流量计而言造成的计量结果会产生非常大的变化。即便是同相介质，密度不同，也会导致计量结果的不准确。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种超临界工质快速充装与精准供应装置及方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
[0011]为了达到上述设计目的，本专利技术采用如下设计方案，本专利技术公开了一种超临界工质快速充装与精准供应装置,包括主路管路，所述主路管路通过管道依次连接有工质入口、第一截止阀、增压器、流量计、压力控制单元，所述压力控制单元的工质出口与第一支路连接，所述第一支路上依次连接有第二截止阀与工质出口，所述压力控制单元的排空口与第二支路连接，所述第二支路上依次连接有第三截止阀与排空口。
[0012]更进一步的，所述第一截止阀与增压器之间的管路上设置有第一温度传感器与第一压力传感器。
[0013]更进一步的，所述增压器出口设置有缓冲气容。
[0014]更进一步的，所述缓冲气容与流量计之间的管路上设置有第二温度传感器与第二压力传感器。
[0015]更进一步的，所述第二支路上设置有第三温度传感器与第三压力传感器。
[0016]更进一步的，各电气元件与PLC控制中心电连接。
[0017]更进一步的，所述增压器为气动气体增压泵，所述增压器上连接有第三支路用于通入动力空气，所述第三支路上设置有第四截止阀。
[0018]更进一步的，所述流量计为科氏力质量流量计。
[0019]更进一步的，所述压力控制单元为背压阀。
[0020]为了达到上述设计目的，本专利技术还公开了一种超临界工质快速充装与精准供应方法，包括以下步骤：
[0021]S1，工质入口与工质源连接，打开第一截止阀，工质由工质入口输入，流经第一截止阀，由第一压力传感器测量压力，第一温度传感器测量温度，并将信息反馈至PLC控制中心；
[0022]S2，动力空气由第三支路流经第四截止阀，进入增压器，驱动增压器做功，将工质进行压缩，工质增压至背压阀所设置的背压压力阈值P时，PLC控制中心控制增压器停机，所述背压压力阈值P大于临界压力Pc；
[0023]S3，增压后的工质进入缓冲气容，经过第二压力传感器测量压力，第二温度传感器测量温度，并将信息反馈至PLC控制中心，此时流量计关闭不进行计量；
[0024]S4，工质状态稳定后，启动增压器与流量计，工质由工质入口继续输入，增压器做功压缩工质，工质流经流量计测量质量流量后，进入背压阀；
[0025]S5，若工质压力未到达P，背压阀实行阻断；
[0026]S6，第三截止阀关闭，若工质压力达到并超过P，压力超过P的工质经背压阀，经过第三压力传感器测量压力，第三温度传感器测量温度后，经过第二截止阀至工质出口，通入与工质出口连接的加注端，实现加注；
[0027]S7，加注完毕后，第二截止阀关闭，第三截止阀打开，工质经第三截止阀从排空口排出。
[0028]专利技术的有益效果为：本专利技术对工质源进行增压，使得工质处于超临界状态或液态状态下，保证工质输送过程的稳定；采用科氏力流量计与背压阀配合，实现工质的精准供
应。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0030]图1为本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]如图1所示，本专利技术公开了一种超临界工质快速充装与精准供应装置，包括主路管路，所述主路管路通过管道依次连接有工质入口2、第一截止阀3、增压器6、流量计10、压力控制单元，所述压力控制单元的工质出口与第一支路连接，所述第一支路上依次连接有第二截止阀15与工质出口14，所述压力控制单元的排空口13与第二支路连接，所述第二支路上依次连接有第三截止阀15与排空口14。
[0033]超临界工质对非金属密封材料如天然橡胶具有特殊溶解作用，因此所有与工质接触的非金属密封件需考虑其相容性。本实施例以二氧化碳工质为例，根据超临界二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界工质快速充装与精准供应装置,其特征在于，包括主路管路，所述主路管路通过管道依次连接有工质入口、第一截止阀、增压器、流量计、压力控制单元，所述压力控制单元的工质出口与第一支路连接，所述第一支路上依次连接有第二截止阀与工质出口，所述压力控制单元的排空口与第二支路连接，所述第二支路上依次连接有第三截止阀与排空口。2.根据权利要求1所述的一种超临界工质快速充装与精准供应装置，其特征在于，所述第一截止阀与增压器之间的管路上设置有第一温度传感器与第一压力传感器。3.根据权利要求2所述的一种超临界工质快速充装与精准供应装置，其特征在于，所述增压器出口设置有缓冲气容。4.根据权利要求3所述的一种超临界工质快速充装与精准供应装置，其特征在于，所述缓冲气容与流量计之间的管路上设置有第二温度传感器与第二压力传感器。5.根据权利要求4所述的一种超临界工质快速充装与精准供应装置，其特征在于，所述第二支路上设置有第三温度传感器与第三压力传感器。6.根据权利要求5所述的一种超临界工质快速充装与精准供应装置，其特征在于，各电气元件与PLC控制中心电连接。7.根据权利要求6所述的一种超临界工质快速充装与精准供应装置，其特征在于，所述增压器为气动气体增压泵，所述增压器上连接有第三支路用于通入动力空气，所述第三支路上设置有第四截止阀。8.根据权利要求7所述的一种超临界工质快速充装...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚艳文，刘一阳，黄志强，任志鸿，
申请(专利权)人：中氢湖南氢能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：