一種氣體低溫換熱性能試驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)安全領域，特別涉及一種氣體低溫換熱性能試驗方法。
【背景技術】
[0002]我國煤層氣資源儲量豐富，發(fā)展?jié)摿薮蟆，F(xiàn)開采的煤層氣中多含有氮氧等空氣組分，具有爆炸危險性。煤層氣液化是煤層氣主要的應用領域之一，在煤層氣液化流程的提純階段，精餾塔內(nèi)，隨著甲烷的逐漸液化提純，精餾塔頂部氧氣、氮氣含量逐漸增加，甲烷的含量較低，故在精餾塔“低溫高壓”的工況下，甲烷可能處于爆炸極限范圍內(nèi)，若遇殘余重烴顆粒及粉塵碰撞產(chǎn)生的零星火花或外界熱源影響，就有可能引發(fā)燃燒爆炸。因此，為了保障煤層氣液化流程的安全性，必須對掌握含氧煤層氣等可燃氣體在超低溫條件下的爆炸極限，以及爆炸過程中的壓力、溫度等參數(shù)的變化規(guī)律。很多學者和技術人員均在可燃氣體爆炸特性方面進行研究，但其研究方向往往是集中在可燃氣體常溫常壓或高溫高壓工況下，對于涉及可燃氣體液化的低溫工況的研究甚少。
[0003]超低溫下可燃氣體爆炸特性測試裝置及方法，在試驗罐外側加了制冷裝置，主要是測量超低溫下可燃氣體的爆炸特性、最小點火能量等。該裝置因系統(tǒng)中裝有填料，無法在試驗罐內(nèi)部加盤管進行降溫，只能采用導熱的辦法，但熱阻較大，可能無法直接進行降溫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于此，本發(fā)明提供一種氣體低溫換熱性能試驗方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，一種氣體低溫換熱性能試驗方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1)、氣密性檢查；
[0007]步驟2)、打開第三調(diào)節(jié)閥V3，緩慢打開第一調(diào)節(jié)閥VI通入氧氣，調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)閥V1、第三調(diào)節(jié)閥V3的開度，使壓力穩(wěn)定在第一目標壓力，流量穩(wěn)定在第一目標值；
[0008]步驟3)、打開第二調(diào)節(jié)閥V2，向腔體內(nèi)將液氮并觀察盤管出氣的溫度傳感器，使氧氣被冷卻后的溫度降至第一目標溫度；
[0009]步驟4)、當溫度、壓力、流量同時達到目標值后，使這三個數(shù)值保持一段時是不變，記錄此時溫度T1、壓力P1、流量Q1，并記錄此時液氮的液位H1 ;
[0010]步驟5)、關閉第二調(diào)節(jié)閥V2，將氧氣鋼瓶換成氮氣鋼瓶，對管道進行置換；
[0011]步驟6)、將氮氣鋼瓶換成甲烷鋼瓶，打開第三調(diào)節(jié)閥V3，緩慢打開第一調(diào)節(jié)閥VI通入甲烷，調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)閥V1、第三調(diào)節(jié)閥V3的開度，使壓力穩(wěn)定在第二目標壓力，流量穩(wěn)定在第二目標值；
[0012]步驟7)、重復步驟3)和步驟4)，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定一段時間后，記錄冷卻甲烷對應的溫度T2、壓力P2、流量Q2，并記錄此時液氮的液位H2。
[0013]進一步，所述步驟7)后還包括步驟8)，
[0014]步驟8)、關閉第二調(diào)節(jié)閥V2，讓液氮自由揮發(fā)，關閥第一調(diào)節(jié)閥VI，換成氮氣鋼瓶，通往氮氣進行置換。
[0015]進一步，所述步驟1)具體方法為:打開第一調(diào)節(jié)閥V1、第三調(diào)節(jié)閥V3，持續(xù)向冷卻盤管內(nèi)通入氮氣一段時間，關閉第三調(diào)節(jié)閥V3，持續(xù)通過第一調(diào)節(jié)閥VI充入氮氣，待壓力達到第三目標壓力后，關閉第一調(diào)節(jié)閥VI，觀察閥后壓力的變化情況，一段時間后，若壓力表的壓降不超過第四目標壓力，則密封性良好。
[0016]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
[0017]本發(fā)明傳熱方法是對流，避免了導熱熱阻大的難題。
【附圖說明】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中:
[0019]圖1為本發(fā)明所用系統(tǒng)的結構圖。
【具體實施方式】
[0020]以下將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0021]—種氣體低溫換熱性能試驗系統(tǒng)，包括腔體1、液氮發(fā)生器2、冷卻盤管3、氣體發(fā)生器4、流量計5、壓力表6、溫度傳感器7、液位計9和保溫層10。
[0022]腔體，作為試驗用容器；采用不銹鋼鐵桶外加保溫層即可。鐵桶內(nèi)徑?jīng)]有特殊要求，試驗目的達到后將直徑記錄即可，移入巷道配氣時就用這個鐵桶。
[0023]冷卻盤管:采購紫銅管和彎管器自行繞制，銅管規(guī)格Φ 10。繞制圈數(shù)暫定為30圈，試驗成功后，記錄盤管跨距，每一圈的直徑。從液氮浴出來后的管段進行保溫。
[0024]流量計:流量范圍為0?100L/min(0°C，101325Pa，下同)，要求壓力、流體組分的變化不影響結果的準確性，讀數(shù)須有3個有效數(shù)字。
[0025]溫度傳感器:熱電阻，采用擴管安裝。
[0026]液氮發(fā)生器:采用常規(guī)175L的液氮杜瓦瓶即可。
[0027]氣體發(fā)生器:包括氧氣、甲烷、氮氣鋼瓶，普通40L鋼瓶。
[0028]調(diào)壓閥V1:普通調(diào)節(jié)閥，帶有2個壓力表，每個壓力表可測量閥前和閥后的壓力，尺寸根據(jù)管道進行選擇。
[0029]調(diào)壓閥V2、V3:采用低溫電動調(diào)節(jié)閥，根據(jù)管道進行選型。
[0030]液位計:測量液氮，量程0?800mm。
[0031]與液氮發(fā)生器連接的管道伸入到腔體內(nèi)，液氮發(fā)生器用于向腔體內(nèi)注入液氮；所述冷卻盤管設置于腔體內(nèi)，冷卻盤管的進氣口與氣體發(fā)生器連接，流經(jīng)冷卻盤管的氣體由冷卻盤管的出氣口排出到腔體外，所述冷卻盤管部分沒入到液氮8下；與冷卻盤管連接的管道上設置有溫度傳感器；所述液位計設置于腔體上，用于檢測腔體內(nèi)液氮的液位。
[0032]所述保溫層10設置于腔體的外層；第一調(diào)壓閥VI設置于連接冷卻盤管與氣體發(fā)生器的管道上；流量計5設置于連接冷卻盤管與氣體發(fā)生器的管道上；第二調(diào)壓閥V2設置于連接液氮發(fā)生器與腔體的管道上；第三調(diào)壓閥V3設置于與冷卻盤管的出氣口連接的管道上；壓力表6設置于與冷卻盤管的出氣口連接的管道上；所述腔體上設置有壓力表。
[0033]運用上述系統(tǒng)進行低溫換熱性能的試驗，包括以下步驟:
[0034](1)先氣密性檢查。裝置安裝好后，在鋼瓶處接氮氣鋼瓶，打開第一調(diào)壓閥V1、第三調(diào)壓閥V3，采用氮氣進行吹掃，直到干凈無雜物后，關閉第三調(diào)壓閥V3，持續(xù)通過第一調(diào)壓閥VI充入氮氣，待閥后壓力達到第三目標壓力(0.4MPa G)后，關閉調(diào)節(jié)閥，觀察閥后壓力的變化情況。一段時間(30min)后，若壓力表的壓降不超過第四目標壓力(lOKPa)，可認為試驗系統(tǒng)密封性良好。若出現(xiàn)泄漏情況，對泄漏處進行密封處理。重復檢漏，直至合格。
[0035](2)將氣體鋼