CN205067403U - 一种气体低温换热性能试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种气体低温换热性能试验系统，包括腔体1、液氮发生器2、冷却盘管3、气体发生器4、温度传感器7和液位计9；与液氮发生器连接的管道伸入到腔体内，液氮发生器用于向腔体内注入液氮；所述冷却盘管设置于腔体内，冷却盘管的进气口与气体发生器连接，流经冷却盘管的气体由冷却盘管的出气口排出到腔体外，所述冷却盘管部分没入到液氮8下；与冷却盘管连接的管道上设置有温度传感器；所述液位计设置于腔体上，用于检测腔体内液氮的液位。本实用新型传热方法是对流，避免了导热热阻大的难题。

Description

一种气体低温换热性能试验系统

技术领域

本实用新型涉及工业安全领域，特别涉及一种气体低温换热性能试验系统。

背景技术

我国煤层气资源储量丰富，发展潜力巨大。现开采的煤层气中多含有氮氧等空气组分，具有爆炸危险性。煤层气液化是煤层气主要的应用领域之一，在煤层气液化流程的提纯阶段，精馏塔内，随着甲烷的逐渐液化提纯，精馏塔顶部氧气、氮气含量逐渐增加，甲烷的含量较低，故在精馏塔“低温高压”的工况下，甲烷可能处于爆炸极限范围内，若遇残余重烃颗粒及粉尘碰撞产生的零星火花或外界热源影响，就有可能引发燃烧爆炸。因此，为了保障煤层气液化流程的安全性，必须对掌握含氧煤层气等可燃气体在超低温条件下的爆炸极限，以及爆炸过程中的压力、温度等参数的变化规律。很多学者和技术人员均在可燃气体爆炸特性方面进行研究，但其研究方向往往是集中在可燃气体常温常压或高温高压工况下，对于涉及可燃气体液化的低温工况的研究甚少。

超低温下可燃气体爆炸特性测试装置及方法，在试验罐外侧加了制冷装置，主要是测量超低温下可燃气体的爆炸特性、最小点火能量等。本装置因系统中装有填料，无法在试验罐内部加盘管进行降温，只能采用导热的办法，但热阻较大，可能无法直接进行降温。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提供一种气体低温换热性能试验系统。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，一种气体低温换热性能试验系统，包括腔体1、液氮发生器2、冷却盘管3、气体发生器4、温度传感器7和液位计9；与液氮发生器连接的管道伸入到腔体内，液氮发生器用于向腔体内注入液氮；所述冷却盘管设置于腔体内，冷却盘管的进气口与气体发生器连接，流经冷却盘管的气体由冷却盘管的出气口排出到腔体外，所述冷却盘管部分没入到液氮8下；与冷却盘管连接的管道上设置有温度传感器；所述液位计设置于腔体上，用于检测腔体内液氮的液位。

进一步，所述腔体的外层设置有保温层10。

进一步，连接冷却盘管与气体发生器的管道上设置有第一调压阀V1。

进一步，连接冷却盘管与气体发生器的管道上设置有流量计5。

进一步，连接液氮发生器与腔体的管道上设置有第二调压阀V2。

进一步，与冷却盘管的出气口连接的管道上设置有第三调压阀V3。

进一步，与冷却盘管的出气口连接的管道上设置有压力表6。

所述腔体上设置有压力表。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：

本实用新型传热方法是对流，避免了导热热阻大的难题。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型的结构图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

一种气体低温换热性能试验系统，包括腔体1、液氮发生器2、冷却盘管3、气体发生器4、流量计5、压力表6、温度传感器7、液位计9和保温层10。

腔体，作为试验用容器；采用不锈钢铁桶外加保温层即可。铁桶内径没有特殊要求，试验目的达到后将直径记录即可，移入巷道配气时就用这个铁桶。

冷却盘管：采购紫铜管和弯管器自行绕制，铜管规格φ10。绕制圈数暂定为30圈，试验成功后，记录盘管跨距，每一圈的直径。从液氮浴出来后的管段进行保温。

流量计：流量范围为0～100L/min(0℃，101325Pa，下同)，要求压力、流体组分的变化不影响结果的准确性，读数须有3个有效数字。

温度传感器：热电阻，采用扩管安装。

液氮发生器：采用常规175L的液氮杜瓦瓶即可。

气体发生器：包括氧气、甲烷、氮气钢瓶，普通40L钢瓶。

调压阀V1：普通减压阀，带有2个压力表，每个压力表可测量阀前和阀后的压力，尺寸根据管道进行选择。

调压阀V2、V3：采用低温电动调节阀，根据管道进行选型。

液位计：测量液氮，量程0～800mm。

与液氮发生器连接的管道伸入到腔体内，液氮发生器用于向腔体内注入液氮；所述冷却盘管设置于腔体内，冷却盘管的进气口与气体发生器连接，流经冷却盘管的气体由冷却盘管的出气口排出到腔体外，所述冷却盘管部分没入到液氮8下；与冷却盘管连接的管道上设置有温度传感器；所述液位计设置于腔体上，用于检测腔体内液氮的液位。

所述保温层10设置于腔体的外层；第一调压阀V1设置于连接冷却盘管与气体发生器的管道上；流量计5设置于连接冷却盘管与气体发生器的管道上；第二调压阀V2设置于连接液氮发生器与腔体的管道上；第三调压阀V3设置于与冷却盘管的出气口连接的管道上；压力表6设置于与冷却盘管的出气口连接的管道上；所述腔体上设置有压力表。

运用上述系统进行低温换热性能的试验，包括以下步骤：

(1)先气密性检查。装置安装好后，在钢瓶处接氮气钢瓶，打开阀V1、V3，采用氮气进行吹扫，直到干净无杂物后，关闭阀V3，持续通过阀V1充入氮气，待阀后压力达到0.4MPaG后，关闭减压阀，观察阀后压力的变化情况。30min后，若压力表的压降不超过10KPa，可认为试验系统密封性良好。若出现泄漏情况，对泄漏处进行密封处理。重复检漏，直至合格。

(2)将气体钢瓶换成氧气钢瓶，打开阀V3，缓慢打开阀V1通入氧气，调节V1、V3的开度，观察阀后压力表和质量流量计，使压力稳定在0.173MPaG，流量稳定在48.88L/min。

(3)打开阀V2，将液氮放入液氮浴，并观察预冷出口的温度传感器，使氧气被冷却后的温度降至-170℃。降温过程中，压力可能发生变化，需要调节V1、V3的开度，保证压力和流量稳定。温度降至目标值后，保持V2开度不变。

(4)当温度、压力、流量同时达到目标值后，观察各个传感器、仪表，使这三个数值保持3min不变，此时，记录这3个数据(T1、P1、Q1)，并记录液氮浴的液位，或在液氮浴的液面处作一个记号(即记录液位H1)，记号采用彩笔，在液氮浴外标出大致位置即可。如果压力无法稳定，则分别在V1后、V3前加一个缓冲罐稳压(该缓冲罐采用175L的空杜瓦瓶即可)。

(5)关闭V2，将氧气钢瓶换成氮气钢瓶，对管道进行置换。

(6)将氮气钢瓶换成甲烷钢瓶，打开阀V3，缓慢打开阀V1通入甲烷，调节V1、V3的开度，观察阀后压力表和质量流量计，使压力稳定在0.389MPaG，流量稳定在73.64L/min。

(7)重复步骤(3)和步骤(4)，待数据稳定3min后，记录冷却甲烷对应的T2、P2、Q2，并记录H2。

(8)试验结束，关闭V2，让液氮自由挥发。关阀V1，换成氮气钢瓶，通往氮气进行置换。置换完毕后，拆掉钢瓶及其他装置，移入巷道内进行低温瓦斯爆炸特性试验。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种气体低温换热性能试验系统，其特征在于：包括腔体(1)、液氮发生器(2)、冷却盘管(3)、气体发生器(4)、温度传感器(7)和液位计(9)；

与液氮发生器连接的管道伸入到腔体内，液氮发生器用于向腔体内注入液氮；

所述冷却盘管设置于腔体内，冷却盘管的进气口与气体发生器连接，流经冷却盘管的气体由冷却盘管的出气口排出到腔体外，所述冷却盘管部分没入到液氮(8)下；

与冷却盘管连接的管道上设置有温度传感器；

所述液位计设置于腔体上，用于检测腔体内液氮的液位。

2.根据权利要求1所述的气体低温换热性能试验系统，其特征在于：所述腔体的外层设置有保温层(10)。

3.根据权利要求1所述的气体低温换热性能试验系统，其特征在于：连接冷却盘管与气体发生器的管道上设置有第一调压阀(V1)。

4.根据权利要求3所述的气体低温换热性能试验系统，其特征在于：连接冷却盘管与气体发生器的管道上设置有流量计(5)。

5.根据权利要求1所述的气体低温换热性能试验系统，其特征在于：连接液氮发生器与腔体的管道上设置有第二调压阀(V2)。

6.根据权利要求1所述的气体低温换热性能试验系统，其特征在于：与冷却盘管的出气口连接的管道上设置有第三调压阀(V3)。

7.根据权利要求6所述的气体低温换热性能试验系统，其特征在于：与冷却盘管的出气口连接的管道上设置有压力表(6)。

8.根据权利要求1所述的气体低温换热性能试验系统，其特征在于：所述腔体上设置有压力表。