一種超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】一種超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置及方法，實(shí)驗(yàn)裝置包括數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)和超臨界二氧化碳閉式循環(huán)系統(tǒng)。超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)由二氧化碳儲氣罐提供二氧化碳?xì)怏w，經(jīng)二氧化碳流量控制閥進(jìn)入二氧化碳循環(huán)管路，分別流經(jīng)壓力表、溫度計(jì)、二氧化碳物性分析儀等數(shù)據(jù)測量儀器；再經(jīng)減壓控制裝置和換熱器后完成一個超臨界二氧化碳閉式循環(huán)；其中換熱器通過冷卻水循環(huán)管路與循環(huán)水泵和冷卻蓄水池相連，在壓縮機(jī)進(jìn)口前裝有吹掃閥，在壓縮后壓力表后面設(shè)置有超壓安全閥。數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)可集中控制二氧化碳流量控制閥、吹掃閥、壓縮機(jī)電機(jī)、循環(huán)水泵、二氧化碳物性分析儀和減壓控制裝置。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置安全高效，可操作性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。
【專利說明】 一種超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置及方法，尤其涉及一種用于超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)研究的分析實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]純凈物質(zhì)要根據(jù)溫度和壓力的不同，呈現(xiàn)出液體、氣體、固體等狀態(tài)變化。在溫度高于某一數(shù)值時，任何大的壓力均不能使該純物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)化為液相，此時的溫度即被稱之為臨界溫度；而在臨界溫度下，氣體能被液化的最低壓力稱為臨界壓力。溫度及壓力均處于臨界點(diǎn)以上的液體叫超臨界流體。超臨界流體的物性兼具液體性質(zhì)與氣體性質(zhì)，它基本上仍是一種氣態(tài)，但又不同于一般氣體，是一種稠密的氣態(tài)，其密度比一般氣體要大兩個數(shù)量級，與液體相近，它的粘度比液體小，但擴(kuò)散速度比液體快(約兩個數(shù)量級)，所以有較好的流動性和傳遞性能，逐漸被用作動力流體機(jī)械的循環(huán)工質(zhì)。而由于二氧化碳的超臨界狀態(tài)相對容易達(dá)到，臨界溫度為31.26°C，臨界壓力為7.29MPa，并且其在自然界中非常容易獲得，制造成本低廉，無毒無害、安全可靠，所以超臨界二氧化碳閉式布雷頓循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)被認(rèn)為是未來清潔能源發(fā)電領(lǐng)域最有潛力的方案之一。相比傳統(tǒng)的蒸汽輪機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，采用超臨界二氧化碳流體作為系統(tǒng)循環(huán)工質(zhì)，具有工作參數(shù)適中、熱效率高、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、不依賴水源、安全性高等特點(diǎn)，很好解決了傳統(tǒng)蒸汽輪機(jī)循環(huán)所存在的問題，非常適合作為太陽能熱發(fā)電、高溫核電等清潔能源的動力系統(tǒng)。
[0003]但也正是由于超臨界流體具有的這些獨(dú)特性質(zhì)導(dǎo)致其物理性質(zhì)，如粘度、密度、擴(kuò)散系數(shù)、溶劑化能力等性質(zhì)隨溫度和壓力變化十分敏感，在臨界點(diǎn)附近，會出現(xiàn)流體的密度、粘度、溶解度、熱容量、介電常數(shù)等所有流體的物性發(fā)生急劇變化的現(xiàn)象?；谏鲜鲈?，在將超臨界二氧化碳作為動力流體機(jī)械循環(huán)工質(zhì)利用前，其物性隨溫度、壓力變化的規(guī)律分析尤為重要。但由于超臨界流體的壓力和溫度都較高，所以，目前多數(shù)專家學(xué)者主要以理論分析和數(shù)值模擬手段對超臨界二氧化碳閉式循環(huán)物性進(jìn)行分析研究，并沒有相關(guān)可用于高校教學(xué)、研究的實(shí)驗(yàn)裝置，因此，急需一種可用于超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)研究的分析實(shí)驗(yàn)裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供了一種安全高效、可操作性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠、可用于超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)研究的分析實(shí)驗(yàn)裝置及方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置，它包括數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)和超臨界二氧化碳閉式循環(huán)系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)包括分別與計(jì)算機(jī)相連的變頻控制裝置和數(shù)據(jù)采集控制模塊；所述的超臨界二氧化碳閉式循環(huán)系統(tǒng)包括二氧化碳儲氣罐、與二氧化碳儲氣罐相連接的二氧化碳循環(huán)管路，二氧化碳儲氣罐的出口管路上設(shè)有二氧化碳流量控制閥，二氧化碳循環(huán)管路上依次設(shè)有壓縮前壓力表、壓縮前溫度計(jì)、切斷閥、壓縮前二氧化碳物性分析儀、切斷閥、壓縮機(jī)、切斷閥、壓縮后二氧化碳物性分析儀、切斷閥、壓縮后壓力表、壓縮后溫度計(jì)、切斷閥、減壓控制裝置、切斷閥、減壓后壓力表、減壓后溫度計(jì)和換熱器，串連成一個超臨界二氧化碳閉式循環(huán)；所述換熱器上連有與循環(huán)水泵和冷卻蓄水池相連通的冷卻水循環(huán)管路，在壓縮機(jī)入口管路上設(shè)有吹掃閥，在壓縮后壓力表后設(shè)有超壓安全閥；所述壓縮機(jī)上連有與變頻控制裝置相連的壓縮機(jī)電機(jī)；所述的循環(huán)水泵與變頻控制裝置相連；所述的壓縮前二氧化碳物性分析儀、壓縮后二氧化碳物性分析儀和減壓控制裝置分別與數(shù)據(jù)采集控制模塊相連；所述的二氧化碳流量控制閥和吹掃閥直接與計(jì)算機(jī)相連。
[0006]所述超壓安全閥的出口管路與大氣相通，安全壓力值為25MPa。
[0007]所述吹掃閥管路出口與大氣相通，啟動前的吹掃時間設(shè)置為100s。
[0008]所述壓縮機(jī)的壓比控制范圍為I?10。
[0009]所述減壓裝置的出口壓力控制范圍為2.5MPa?lOMPa。
[0010]所述循環(huán)水泵控制二氧化碳冷卻后溫度范圍為28°C?90°C。
[0011]所述二氧化碳循環(huán)管路的耐壓強(qiáng)度為50MPa。
[0012]一種使用上所述裝置的超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)方法，包括如下步驟:
[0013](I)吹掃預(yù)熱過程:通過計(jì)算機(jī)發(fā)出“吹掃閥啟動”和“壓縮機(jī)啟動”指令，變頻控制裝置控制打開吹掃閥，壓縮機(jī)按照啟動頻率和轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)熱啟動，同時對二氧化碳的循環(huán)管路進(jìn)行吹掃；吹掃結(jié)束后，通過計(jì)算機(jī)發(fā)出“吹掃閥關(guān)閉”指令，關(guān)閉吹掃閥，然后計(jì)算機(jī)發(fā)出“系統(tǒng)啟動”指令，同時控制二氧化碳流量控制閥、變頻控制裝置和數(shù)據(jù)采集控制模塊，二氧化碳流量控制閥按照指定流量打開，二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入二氧化碳循環(huán)管路，依次流經(jīng)壓縮前二氧化碳分析儀、壓縮后二氧化碳分析儀、減壓控制裝置、換熱器及各切斷閥，形成超臨界二氧化碳閉式循環(huán)；與此同時，啟動循環(huán)水泵，對冷卻水循環(huán)管路充滿冷卻水，使冷卻水流動于換熱器與冷卻蓄水池之間；待超臨界二氧化碳閉式循環(huán)穩(wěn)定后，計(jì)算機(jī)發(fā)出“二氧化碳流量控制閥”關(guān)閉指令，將二氧化碳流量控制閥關(guān)閉，系統(tǒng)裝置進(jìn)入實(shí)驗(yàn)狀態(tài)；
[0014](2)實(shí)驗(yàn)過程:通過計(jì)算機(jī)控制界面可輸入壓比、二氧化碳壓縮前壓力、溫度初始數(shù)據(jù)，指令信號經(jīng)變頻控制裝置和數(shù)據(jù)采集控制模塊分別控制壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、減壓控制裝置和循環(huán)水泵的流量，進(jìn)而達(dá)到各指定參數(shù)；超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定后，記錄各壓力表和各溫度計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時將壓縮前后的二氧化碳物性分析儀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集控制模塊傳輸至計(jì)算機(jī)中，全程記錄二氧化碳密度、黏度、壓縮因子的物理量，完成實(shí)驗(yàn)過程；
[0015](3)收氣過程:控制計(jì)算機(jī)發(fā)出“實(shí)驗(yàn)完畢”指令，變頻控制裝置和數(shù)據(jù)采集控制模塊經(jīng)信號指令處理后，壓縮機(jī)電機(jī)逐漸降低至最低轉(zhuǎn)速，形成通風(fēng)機(jī)效果，并保證壓縮機(jī)逐漸減速平穩(wěn)停機(jī)；循環(huán)水泵逐漸停機(jī)，各二氧化碳物性分析儀、減壓控制裝置停止工作，二氧化碳流量控制閥被打開，同時手動打開二氧化碳閉式循環(huán)管路起始端的切斷閥；待計(jì)算機(jī)界面顯示二氧化碳流量控制閥的流量接近O時，二氧化碳?xì)怏w回收至二氧化碳儲氣罐中，控制計(jì)算機(jī)發(fā)出“關(guān)閉壓縮機(jī)”指令，通過變頻控制裝置控制壓縮機(jī)停止工作；關(guān)閉循環(huán)管路起始端的切斷閥。
[0016]有益效果:本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳在整個跨臨界溫度范圍內(nèi)各壓力條件下的物理性質(zhì)數(shù)據(jù)的測量裝置，可全面分析超臨界二氧化碳閉式循環(huán)的壓縮特性；通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中控制和數(shù)據(jù)采集，結(jié)合變頻技術(shù)和數(shù)字模塊技術(shù)，使得實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)翔實(shí)可靠，通過該實(shí)驗(yàn)裝置完善了超臨界二氧化碳閉式循環(huán)在臨界點(diǎn)區(qū)域物性變化隨溫度、壓力變化敏感問題的研究方法。同時本實(shí)驗(yàn)裝置安裝有安全閥，在實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)壓縮機(jī)出口處壓力超過25MPa后，超壓安全閥將自動打開，將超壓二氧化碳?xì)怏w排入大氣；當(dāng)壓力降至25MPa以下后，超壓安全閥將自動關(guān)閉，確保實(shí)驗(yàn)裝置安全可靠。而且由于本實(shí)驗(yàn)裝置壓力、溫度較高，為確保實(shí)驗(yàn)裝置的數(shù)據(jù)可靠性和可拓展性，在壓縮前后二氧化碳物性分析和減壓控制裝置的前后分別裝有切斷閥，一旦這些儀器裝置損壞或需要更新，可開啟儀器前后的切斷閥，將該儀器裝置進(jìn)行更換，并且可保證二氧化碳閉式循環(huán)的整體性不被破壞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。
[0018]圖中:1-數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，I1-超臨界二氧化碳閉式循環(huán)系統(tǒng)，1-計(jì)算機(jī)，2-變頻控制裝置，3-數(shù)據(jù)采集控制模塊，4- 二氧化碳儲氣罐，5- 二氧化碳流量控制閥，6-1?6-3-壓力表，7-1?7-3-溫度計(jì)，8-1?8_6_切斷閥，9_1?9_2_ 二氧化碳物性分析儀，10-吹掃閥，11-壓縮機(jī)，12-壓縮機(jī)電機(jī)，13-超壓安全閥，14-減壓控制裝置，15-換熱器，16-循環(huán)水泵，17-冷卻蓄水池，18- 二氧化碳循環(huán)管路，19-冷卻水循環(huán)管路。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實(shí)施例作進(jìn)一步的說明:
[0020]本發(fā)明的超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置包括數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)I和超臨界二氧化碳閉式循環(huán)系統(tǒng)II。其中，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)I包括變頻控制裝置2和數(shù)據(jù)采集控制模塊3分別與計(jì)算機(jī)I相連。超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)II由二氧化碳儲氣罐4與二氧化碳流量控制閥5相連，通過二氧化碳循環(huán)管路18分別將壓縮前壓力表6-1、壓縮前溫度計(jì)7-1、切斷閥8-1、壓縮前二氧化碳物性分析儀9-1、切斷閥8-2、壓縮機(jī)11、切斷閥8-3、壓縮后二氧化碳物性分析儀9-2、切斷閥8-4、壓縮后壓力表6-2、壓縮后溫度計(jì)7-2、切斷閥8-5、減壓控制裝置14、切斷閥8-6、減壓后壓力表6-3、減壓后溫度計(jì)7-3和換熱器15串連成一個超臨界二氧化碳閉式循環(huán)；換熱器15通過冷卻水循環(huán)管路19與循環(huán)水泵16和冷卻蓄水池17相連，在壓縮機(jī)11進(jìn)口前裝有吹掃閥10，在壓縮后壓力表6-2后裝有超壓安全閥13。壓縮機(jī)電機(jī)12和循環(huán)水泵16分別與變頻控制裝置2相連，壓縮前二氧化碳物性分析儀9-1、壓縮后二氧化碳物性分析儀9-2和減壓控制裝置14分別與數(shù)據(jù)采集控制模塊3相連，二氧化碳流量控制閥5和吹掃閥10直接與計(jì)算機(jī)I相連。
[0021 ] 實(shí)驗(yàn)裝置超壓安全閥13安裝在壓縮后壓力表6-2后面的管路上，其管路出口與大氣相通，當(dāng)壓縮機(jī)出口的壓力高于25MPa時，該安全閥13打開，確保超臨界二氧化碳閉式循環(huán)管路18安全。吹掃閥10安裝在壓縮機(jī)11進(jìn)口前與切斷閥8-2之間的管路上，其管路出口與大氣相通，并與數(shù)據(jù)采集控制模塊3相連，可通過計(jì)算機(jī)I控制，實(shí)驗(yàn)開始前進(jìn)行10s的實(shí)驗(yàn)裝置吹掃，這樣可確保每次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)管路的二氧化碳純度，同時對壓縮機(jī)11開啟具有熱啟動的保護(hù)功能。壓縮機(jī)電機(jī)12、循環(huán)水泵16均與變頻控制裝置2相連，可通過計(jì)算機(jī)I進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，進(jìn)而可調(diào)整壓縮機(jī)11的壓比和換熱器15的換熱溫度，實(shí)現(xiàn)二氧化碳壓縮前溫度的控制。減壓裝置14與數(shù)據(jù)采集控制模塊3相連，可通過計(jì)算機(jī)I控制出口壓力的大小，實(shí)現(xiàn)二氧化碳壓縮前壓力的控制。二氧化碳流量控制閥5安裝在二氧化碳儲氣罐4的出口，二氧化碳循環(huán)管路18進(jìn)口前，并與計(jì)算機(jī)I相連，可通過計(jì)算機(jī)I準(zhǔn)確控制二氧化碳進(jìn)出口的流量。
[0022]本發(fā)明的超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)方法:
[0023](I)實(shí)驗(yàn)裝置吹掃預(yù)熱過程:計(jì)算機(jī)I發(fā)出“吹掃閥啟動”和“壓縮機(jī)啟動”指令，通過數(shù)據(jù)線將該指令傳輸?shù)阶冾l控制裝置2和吹掃閥10，經(jīng)信號指令處理后，實(shí)驗(yàn)裝置的吹掃閥10打開，壓縮機(jī)11按照啟動頻率和轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)熱啟動，同時對二氧化碳的循環(huán)管路18進(jìn)行10s吹掃；吹掃結(jié)束后，通過計(jì)算機(jī)I發(fā)出“吹掃閥關(guān)閉”指令將吹掃閥10關(guān)閉，然后發(fā)出“系統(tǒng)啟動”指令，通過數(shù)據(jù)線將該指令傳輸?shù)蕉趸剂髁靠刂崎y5、變頻控制裝置2和數(shù)據(jù)采集控制模塊3，經(jīng)信號指令處理后，二氧化碳流量控制閥5按照指定流量打開，二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入二氧化碳循環(huán)管路18，依次流經(jīng)壓縮前二氧化碳分析儀9-1、壓縮后二氧化碳分析儀9-2、減壓控制裝置14、換熱器15及各切斷閥8-1?8-6，形成超臨界二氧化碳閉式循環(huán)；與此同時，循環(huán)水泵16啟動，冷卻水循環(huán)管路19充滿冷卻水，冷卻水流動于換熱器15與冷卻蓄水池17之間；待超臨界二氧化碳閉式循環(huán)穩(wěn)定后，計(jì)算機(jī)I發(fā)出“二氧化碳流量控制閥”關(guān)閉指令，將二氧化碳流量控制閥5關(guān)閉，系統(tǒng)裝置進(jìn)入實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。
[0024](2)實(shí)驗(yàn)過程:通過計(jì)算機(jī)I控制界面可輸入壓比、二氧化碳壓縮前壓力、溫度初始數(shù)據(jù)，然后點(diǎn)擊“確定”，指令信號經(jīng)變頻控制裝置2和數(shù)據(jù)采集控制模塊3分別控制壓縮機(jī)電機(jī)12轉(zhuǎn)速、減壓控制裝置14和循環(huán)水泵16流量，進(jìn)而達(dá)到各指定參數(shù)；超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定后，記錄各壓力表6-1、6-2、6-3和溫度計(jì)7-1、7-2、7-3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時壓縮前后二氧化碳物性分析儀9-1、9-2、9-2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集控制模塊3傳輸至計(jì)算機(jī)I中，可全程記錄二氧化碳密度、黏度、壓縮因子等物理性質(zhì)。
[0025](3)收氣過程:實(shí)驗(yàn)完畢后，計(jì)算機(jī)I發(fā)出“實(shí)驗(yàn)完畢”指令，通過數(shù)據(jù)線將該指令傳輸?shù)阶冾l控制裝置2和數(shù)據(jù)采集控制模塊3，經(jīng)信號指令處理后，壓縮機(jī)電機(jī)12逐漸降低至最低轉(zhuǎn)速，形成通風(fēng)機(jī)效果，并保證壓縮機(jī)11逐漸減速平穩(wěn)停機(jī)；循環(huán)水泵16逐漸停機(jī)，二氧化碳物性分析儀9-1、9-2、9-2、減壓控制裝置14停止工作，二氧化碳流量控制閥5打開，同時手動打開二氧化碳閉式循環(huán)管路18起始端的切斷閥8-1 ;待計(jì)算機(jī)I界面顯示二氧化碳流量控制閥5的流量接近O時,二氧化碳?xì)怏w回收至二氧化碳儲氣罐4中，計(jì)算機(jī)I發(fā)出“關(guān)閉壓縮機(jī)”指令，通過數(shù)據(jù)線將該指令傳輸?shù)阶冾l控制裝置2，經(jīng)信號指令處理后，壓縮機(jī)11停止工作；關(guān)閉循環(huán)管路起始端的切斷閥8-1。
【權(quán)利要求】
1.一種超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:它包括數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)(I )和超臨界二氧化碳閉式循環(huán)系統(tǒng)(II)，所述的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)(I )包括計(jì)算機(jī)(I)、分別與計(jì)算機(jī)(I)相連的變頻控制裝置(2)和數(shù)據(jù)采集控制模塊(3);所述的超臨界二氧化碳閉式循環(huán)系統(tǒng)(II)包括二氧化碳儲氣罐(4)、與二氧化碳儲氣罐(4)相連接的二氧化碳循環(huán)管路(18)，二氧化碳儲氣罐(4)的出口管路上設(shè)有二氧化碳流量控制閥(5)，二氧化碳循環(huán)管路(18)上依次設(shè)有壓縮前壓力表(6-1)、壓縮前溫度計(jì)(7-1)、切斷閥(8-1)、壓縮前二氧化碳物性分析儀(9-1)、切斷閥(8-2)、壓縮機(jī)(11)、切斷閥(8-3)、壓縮后二氧化碳物性分析儀(9-2)、切斷閥(8-4)、壓縮后壓力表(6-2)、壓縮后溫度計(jì)(7-2)、切斷閥(8-5)、減壓控制裝置(14)、切斷閥(8-6)、減壓后壓力表(6-3)、減壓后溫度計(jì)(7-3)和換熱器(15)，串連成一個超臨界二氧化碳閉式循環(huán)；所述換熱器(15)上連有與循環(huán)水泵(16)和冷卻蓄水池(17)相連通的冷卻水循環(huán)管路(19)，在壓縮機(jī)(11)入口管路上設(shè)有吹掃閥(10)，在壓縮后壓力表(6-2)后設(shè)有超壓安全閥(13);所述壓縮機(jī)(11)上連有與變頻控制裝置(2)相連的壓縮機(jī)電機(jī)(12);所述的循環(huán)水泵(16)與變頻控制裝置(2)相連；所述的壓縮前二氧化碳物性分析儀(9-1)、壓縮后二氧化碳物性分析儀(9-2)和減壓控制裝置(14)分別與數(shù)據(jù)采集控制模塊(3)相連；所述的二氧化碳流量控制閥(5)和吹掃閥(10)直接與計(jì)算機(jī)(I)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述超壓安全閥(13)的出口管路與大氣相通，安全壓力值為25MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述吹掃閥(10)管路出口與大氣相通，啟動前的吹掃時間設(shè)置為100s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述壓縮機(jī)(11)的壓比控制范圍為廣10。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述減壓裝置(14)的出口壓力控制范圍為2.5MPa?10 MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述循環(huán)水泵(16)控制二氧化碳冷卻后溫度范圍為28°C?90°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述二氧化碳循環(huán)管路(18)的耐壓強(qiáng)度為50 MPa。
8.一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的超臨界二氧化碳閉式循環(huán)壓縮特性實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于:實(shí)驗(yàn)方法包括如下步驟: (O吹掃預(yù)熱過程:通過計(jì)算機(jī)(I)發(fā)出“吹掃閥啟動”和“壓縮機(jī)啟動”指令，變頻控制裝置(2)控制打開吹掃閥(10)，壓縮機(jī)(11)按照啟動頻率和轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)熱啟動，同時對二氧化碳的循環(huán)管路(18)進(jìn)行吹掃；吹掃結(jié)束后，通過計(jì)算機(jī)(I)發(fā)出“吹掃閥關(guān)閉”指令，關(guān)閉吹掃閥(10)，然后計(jì)算機(jī)(I)發(fā)出“系統(tǒng)啟動”指令，同時控制二氧化碳流量控制閥(5 )、變頻控制裝置(2 )和數(shù)據(jù)采集控制模塊(3 )，二氧化碳流量控制閥(5 )按照指定流量打開，二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入二氧化碳循環(huán)管路(18)，依次流經(jīng)壓縮前二氧化碳分析儀(9-1)、壓縮后二氧化碳分析儀(9-2)、減壓控制裝置(14)、換熱器(15)及各切斷閥，形成超臨界二氧化碳閉式循環(huán)；與此同時，啟動循環(huán)水泵(16)，對冷卻水循環(huán)管路(19)充滿冷卻水，使冷卻水流動于換熱器(15)與冷卻蓄水池(17)之間；待超臨界二氧化碳閉式循環(huán)穩(wěn)定后，計(jì)算機(jī)(I)發(fā)出“二氧化碳流量控制閥”關(guān)閉指令，將二氧化碳流量控制閥(5 )關(guān)閉，系統(tǒng)裝置進(jìn)入實(shí)驗(yàn)狀態(tài)； (2 )實(shí)驗(yàn)過程:通過計(jì)算機(jī)(I)控制界面可輸入壓比、二氧化碳壓縮前壓力、溫度初始數(shù)據(jù)，指令信號經(jīng)變頻控制裝置(2)和數(shù)據(jù)采集控制模塊(3)分別控制壓縮機(jī)電機(jī)(12)的轉(zhuǎn)速、減壓控制裝置(14)和循環(huán)水泵(16)的流量，進(jìn)而達(dá)到各指定參數(shù)；超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定后，記錄各壓力表和各溫度計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時將壓縮前后的二氧化碳物性分析儀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集控制模塊(3)傳輸至計(jì)算機(jī)(I)中，全程記錄二氧化碳密度、黏度、壓縮因子的物理量，完成實(shí)驗(yàn)過程； (3)收氣過程:控制計(jì)算機(jī)(I)發(fā)出“實(shí)驗(yàn)完畢”指令，變頻控制裝置(2)和數(shù)據(jù)采集控制模塊(3 )經(jīng)信號指令處理后，壓縮機(jī)電機(jī)(12 )逐漸降低至最低轉(zhuǎn)速，形成通風(fēng)機(jī)效果，并保證壓縮機(jī)(11)逐漸減速平穩(wěn)停機(jī)；循環(huán)水泵(16)逐漸停機(jī)，各二氧化碳物性分析儀、減壓控制裝置(14)停止工作，二氧化碳流量控制閥(5)被打開，同時手動打開二氧化碳閉式循環(huán)管路(18)起始端的切斷閥(8-1);待計(jì)算機(jī)(I)界面顯示二氧化碳流量控制閥(5)的流量接近O時，二氧化碳?xì)怏w回收至二氧化碳儲氣罐(4)中，控制計(jì)算機(jī)(I)發(fā)出“關(guān)閉壓縮機(jī)”指令，通過變頻控制裝置(2)控制壓縮機(jī)(11)停止工作；關(guān)閉循環(huán)管路起始端的切斷閥(8-1)。
【文檔編號】G01N3/18GK104297072SQ201410525497
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】張昕喆, 張國杰, 李意民, 周忠寧, 萬波 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)