液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台及方法技术

本发明专利技术属于氢气液化技术领域，提出了一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台及方法，包括气体加注系统、预冷循环系统、深冷循环系统和降膜沸腾测试平台，气体加注系统的出口和入口分别通过管道与降膜沸腾测试平台的入口和出口连接；气体加注系统的出口与降膜沸腾测试平台的入口之间的管道经过预冷循环系统和所述深冷循环系统，预冷循环系统和深冷循环系统为氢气液化提供温度条件，综合考虑了包括深冷和预冷循环系统下的真实情况，实现了温度和压力的准确测量，为评价和优化液氢用非共沸制冷剂的流动与换热特性提供了可靠数据依据，可以对液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性进行充分认识。换热特性进行充分认识。换热特性进行充分认识。

【技术实现步骤摘要】
液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台及方法


[0001]本专利技术属于氢气液化
，尤其涉及一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台及方法。

技术介绍

[0002]氢气储运是氢能利用的关键技术，相较于气态氢气储运，液氢储运具有单位体积储氢密度高、纯度高和输送效率高等优势，便于大规模的氢气运输和利用。但从液氢产能上来看，民用液氢产能不足，未来发展空间巨大，亟需开展液氢储运领域的研究工作。氢气液化工艺中低温工质的相变换热过程发生在主低温换热器内部，为实现氢气液化技术的突破，相关科学问题必须得到解决。
[0003]专利技术人发现，目前，存在不少有关天然气液化温区的原料气和冷剂相变换热的研究，但是对液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的相关科学问题没有得到充分认识，现有研究氢气液化系统的试验平台没有综合考虑包括深冷和预冷循环系统下的真实情况，导致不能准确的测量非共沸制冷剂作用下的温区和压力等数据，从而影响评价和优化液氢用非共沸制冷剂的流动与换热特性。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台及方法，综合考虑了包括深冷和预冷循环系统下的真实情况，实现了温度和压力的准确测量，为评价和优化液氢用非共沸制冷剂的流动与换热特性提供了可靠数据依据。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台，采用如下技术方案：
[0006]一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台，包括气体加注系统、预冷循环系统、深冷循环系统和降膜沸腾测试平台；
[0007]所述气体加注系统的出口和入口分别通过管道与所述降膜沸腾测试平台的入口和出口连接；所述气体加注系统的出口与所述降膜沸腾测试平台的入口之间的管道经过所述预冷循环系统和所述深冷循环系统，所述预冷循环系统和所述深冷循环系统为氢气液化提供温度条件；
[0008]所述降膜沸腾测试平台的出口和入口处均设置有温度压力传感器，实现温度和压力的测量。
[0009]进一步的，所述气体加注系统包括通过管道与所述降膜沸腾测试平台的出口连接的第二气化器、通过管道与所述第二气化器连接的第六缓冲罐、通过管道与所述第六缓冲罐连接的第三质量流量计、通过管道与所述第三质量流量计连接的第三压缩机、通过管道与所述第三压缩机连接的第三水冷器、通过管道与所述第三水冷器连接的第五缓冲罐以及通过管道与所述第五缓冲罐连接的第一加热调温器，所述第一加热调温器通过管道与所述降膜沸腾测试平台的入口连接。
[0010]进一步的，所述第六缓冲罐通过管道连接有氢气瓶、氖气瓶和氦气瓶。
[0011]进一步的，所述第五缓冲罐与所述第一加热调温器之间的管道经过所述预冷循环系统和所述深冷循环系统。
[0012]进一步的，所述预冷循环系统包括预冷一级换热器和预冷二级换热器。
[0013]进一步的，所述预冷一级换热器通过管道连接有第二缓冲罐，所述第二缓冲罐通过管道连接有第一质量流量计，所述第一质量流量计通过管道连接有第一压缩机，所述第一压缩机通过管道连接有第一水冷器，所述第一水冷器通过管道连接有第一缓冲罐，所述第一缓冲罐通过管道与所述预冷一级换热器连接。
[0014]进一步的，所述预冷一级换热器与所述第二缓冲罐之间的管道上设置有第一节流阀。
[0015]进一步的，所述预冷二级换热器通过管道连接有第一气化器，所述第一气化器通过管道连接有第四缓冲罐，所述第四缓冲罐通过管道连接有第二质量流量计，所述第二质量流量计通过管道连接有第二压缩机，所述第二压缩机通过管道连接有第二水冷器，所述第二水冷器通过管道连接有第三缓冲罐，所述第三缓冲罐通过管道与所述预冷一级换热器连接，所述预冷一级换热器通过管道与所述预冷二级换热器连接。
[0016]进一步的，所述预冷二级换热器与所述第一气化器之间的管道上设置有第二节流阀。
[0017]为了实现上述目的，第二方面，本专利技术还提供了一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验方法，采用如下技术方案：
[0018]一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验方法，采用了如第一方面中所述的液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台，包括：所述预冷循环系统和所述深冷循环系统为氢气液化提供温度条件；所述降膜沸腾测试平台的出口和入口处均设置有温度压力传感器，实现温度和压力的测量。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020]1、本专利技术中气体加注系统的出口和入口分别通过管道与降膜沸腾测试平台的入口和出口连接；气体加注系统的出口与降膜沸腾测试平台的入口之间的管道经过预冷循环系统和所述深冷循环系统，预冷循环系统和深冷循环系统为氢气液化提供温度条件，综合考虑了包括深冷和预冷循环系统下的真实情况，实现了温度和压力的准确测量，为评价和优化液氢用非共沸制冷剂的流动与换热特性提供了可靠数据依据，可以对液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性进行充分认识；
[0021]2、本专利技术中试验平台具有紧凑、节能和运行稳定等优点，可以实现对氢气液化工艺中复杂多组分与液氢温区的非共沸制冷剂热质耦合传递机制研究的试验，为揭示非共沸组分迁移对气泡/液膜/液滴形貌尺寸参数和运动行为的影响规律研究提供依据。
附图说明
[0022]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
[0023]图1为本专利技术实施例1的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例2的结构示意图；
[0025]其中：1、第一缓冲罐；2、第一水冷器；3、第一压缩机；4、第一质量流量计；5、第二缓冲罐；6、预冷一级换热器；7、第三缓冲罐；8、第二水冷器；9、第二压缩机；10、第二质量流量计；11、第四缓冲罐；12、第一气化器；13、预冷二级换热器；14、第一节流阀；15、第二节流阀；16、第一调节阀；17、第五缓冲罐；18、第三水冷器；19、第三压缩机；20、第三质量流量计；21、截止阀；22、氢气调节阀；23、氖气调节阀；24、氦气调节阀；25、总调节阀；26、第六缓冲罐；27、氢气瓶；28、氖气瓶；29、氦气瓶；30、第二气化器；31、液氮预冷器；32、氟利昂预冷器；33、第四压缩机；34、第三气化器；35、深冷换热器；36、低温膨胀机；37、低温节流阀；38、第一温度压力传感器；39、第二温度压力传感器；40、第一差压传感器；41、第三温度压力传感器；42、第一降膜沸腾测试段；43、第一加热调温器；44、第一高速摄像机；45、第二调节阀；46、第一计算机；47、液氮罐；48、液氮换热器；49、液氮调节阀；50、氮气调节阀；51、第一氟利昂调节阀；52、第二氟利昂调节阀；53、氟利昂制冷机；54、氟利昂换热器；55、第三调节阀；56、第四温度压力传感器；57、第四调节阀；58、第二加热调温器；59、第二计算机；60、第七本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台，其特征在于，包括气体加注系统、预冷循环系统、深冷循环系统和降膜沸腾测试平台；所述气体加注系统的出口和入口分别通过管道与所述降膜沸腾测试平台的入口和出口连接；所述气体加注系统的出口与所述降膜沸腾测试平台的入口之间的管道经过所述预冷循环系统和所述深冷循环系统，所述预冷循环系统和所述深冷循环系统为氢气液化提供温度条件；所述降膜沸腾测试平台的出口和入口处均设置有温度压力传感器，实现温度和压力的测量。2.如权利要求1所述的一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台，其特征在于，所述气体加注系统包括通过管道与所述降膜沸腾测试平台的出口连接的第二气化器、通过管道与所述第二气化器连接的第六缓冲罐、通过管道与所述第六缓冲罐连接的第三质量流量计、通过管道与所述第三质量流量计连接的第三压缩机、通过管道与所述第三压缩机连接的第三水冷器、通过管道与所述第三水冷器连接的第五缓冲罐以及通过管道与所述第五缓冲罐连接的第一加热调温器，所述第一加热调温器通过管道与所述降膜沸腾测试平台的入口连接。3.如权利要求2所述的一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台，其特征在于，所述第六缓冲罐通过管道连接有氢气瓶、氖气瓶和氦气瓶。4.如权利要求2所述的一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台，其特征在于，所述第五缓冲罐与所述第一加热调温器之间的管道经过所述预冷循环系统和所述深冷循环系统。5.如权利要求1所述的一种液氢用非共沸制冷剂降膜沸腾换热特性的试验平台，其特征在于，所述预冷循环系统包括预冷一级换热器和预冷二级换热器。6.如权利要求5所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙崇正，卢晓，李玉星，杨鑫，于昊，张国新，韩辉，宋光春，边志国，王玉玉，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：