本發(fā)明涉及，特別是一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、隨著環(huán)境的溫度和壓力變化，部分物質(zhì)存在三種相態(tài)-氣相，液相，固相，三相成平衡態(tài)共存的點(diǎn)叫三相點(diǎn)，液、氣兩相相界面消失的狀態(tài)點(diǎn)叫臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)時(shí)的溫度和壓力稱為臨界溫度和臨界壓力，不同的物質(zhì)其臨界點(diǎn)的壓力和溫度各不相同，超臨界流體是指溫度和壓力均高于其臨界點(diǎn)的流體，常用來制備成的超臨界流體有二氧化碳，氨，乙烯，丙烷，丙烯，水等。物體處于超臨界狀態(tài)時(shí)，由于氣液兩相性質(zhì)非常相近，以致無法清楚分別，所以稱之為“超臨界流體”，超臨界流體萃取技術(shù)近30多年來引起人們的極大興趣，這項(xiàng)化工新技術(shù)在化學(xué)反應(yīng)和分離提純領(lǐng)域開展了廣泛深入的研究，取得了很大進(jìn)展，在醫(yī)藥，化工，食品及環(huán)保領(lǐng)域成果累累，其中超臨界二氧化碳在熱泵、藥物提取、納米粒子制備、電子原件清洗、能源領(lǐng)域等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)，然而現(xiàn)有的超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)裝置無法對(duì)不同溫度下超臨界/亞臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱過程中的壓力、流量、熱負(fù)荷以及內(nèi)部/壁面溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，不能滿足研究超臨界二氧化碳流體的流動(dòng)換熱狀況的實(shí)驗(yàn)需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)裝置無法對(duì)不同溫度下超臨界/亞臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱過程中的壓力、流量、熱負(fù)荷以及內(nèi)部/壁面溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，不能滿足研究不同傳熱單管超臨界二氧化碳流體的流動(dòng)換熱狀況的實(shí)驗(yàn)需求的缺點(diǎn)，提供一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
2、本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括二氧化碳鋼瓶，二氧化碳鋼瓶的出氣端連接的亞臨界二氧化碳罐，二氧化碳鋼瓶的外表面安裝有加熱帶，亞臨界二氧化碳罐的外表面安裝有冷卻管，二氧化碳鋼瓶和亞臨界二氧化碳罐之間設(shè)置有真空抽氣接口和高壓截止閥，真空抽氣接口與外部真空發(fā)生器相連接；
3、亞臨界二氧化碳罐的出氣端連接有隔膜計(jì)量泵，隔膜計(jì)量泵的出氣端分別連接有冷卻器和試驗(yàn)管段，試驗(yàn)管段的出氣端與冷卻器相連接，冷卻器的出氣端通過背壓閥和旁通球閥與亞臨界二氧化碳罐的進(jìn)氣端相連接，試驗(yàn)管段的兩端均安裝有壓力傳感器與溫度傳感器。
4、隔膜計(jì)量泵的出氣端與試驗(yàn)管段之間連接有穩(wěn)壓罐和冷卻加熱器；
5、該裝置利用隔膜計(jì)量泵能夠?qū)喤R界二氧化碳液體有效增壓至超臨界狀態(tài)(壓力超過7.38mpa)，并且最高壓力可達(dá)到30mpa以上，這種高效的增壓能力使得該裝置在需要高壓二氧化碳的應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色，如超臨界流體萃取、材料處理等領(lǐng)域，該裝置能夠研究不同壓力與溫度需求的超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)研究，其廣泛的壓力調(diào)節(jié)范圍使得它適用于多種工業(yè)和研究場景，增強(qiáng)了其市場適應(yīng)性和應(yīng)用價(jià)值；
6、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，隔膜計(jì)量泵的進(jìn)氣端和出氣端均安裝有電磁閥。
7、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，冷卻管的進(jìn)水端和出水端均與冷卻水箱相連接，冷卻水箱連接有冷卻機(jī)組。
8、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，隔膜計(jì)量泵和冷卻器之間安裝有用于調(diào)節(jié)試驗(yàn)管段的流量的調(diào)節(jié)工質(zhì)泵和精密調(diào)節(jié)閥。
9、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，隔膜計(jì)量泵連接有膨脹罐，膨脹罐具有自動(dòng)泄壓功能，通過設(shè)置動(dòng)膨脹放氣設(shè)計(jì)有效避免了隔膜計(jì)量泵在停機(jī)后因內(nèi)部殘余高壓而導(dǎo)致的膜片過度應(yīng)力，顯著減少了膜片的損耗，延長了設(shè)備的使用壽命，同時(shí)也降低了維護(hù)成本，自動(dòng)泄壓功能不僅減少了設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)，安全閥還增強(qiáng)了操作的安全性。避免了因壓力累積可能引發(fā)的意外泄漏或設(shè)備損壞，確保了生產(chǎn)過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
10、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，冷卻加熱器的外部與冷卻水箱相連接，且冷卻加熱器上安裝有加熱管。
11、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，試驗(yàn)管段的兩側(cè)均安裝有法蘭，兩組法蘭均通過絕緣護(hù)套和絕緣墊片相連接，保證試驗(yàn)單管與系統(tǒng)其他部分完全絕緣，可通過直流電源只對(duì)試驗(yàn)單管加熱。同時(shí)通過法蘭可更換不同規(guī)格的試驗(yàn)單管。
12、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，兩組法蘭內(nèi)均安裝有絕緣密封墊片；
13、本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明利用隔膜計(jì)量泵能夠?qū)喤R界二氧化碳液體有效增壓至超臨界狀態(tài)(壓力超過7.38mpa)，并且最高壓力可達(dá)到30mpa以上，這種高效的增壓能力使得該裝置在需要高壓二氧化碳的應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色，如超臨界流體萃取、材料處理等領(lǐng)域，該裝置能夠研究不同壓力與溫度需求的超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)研究，其廣泛的壓力調(diào)節(jié)范圍使得它適用于多種工業(yè)和研究場景，增強(qiáng)了其市場適應(yīng)性和應(yīng)用價(jià)值。
1.一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括二氧化碳鋼瓶(1)，其特征在于：所述二氧化碳鋼瓶(1)的出氣端連接的亞臨界二氧化碳罐(2)，所述二氧化碳鋼瓶(1)的外表面安裝有加熱帶(3)，所述亞臨界二氧化碳罐(2)的外表面安裝有冷卻管(4)，所述二氧化碳鋼瓶(1)和亞臨界二氧化碳罐(2)之間設(shè)置有真空抽氣接口(5)和高壓截止閥(6)，所述真空抽氣接口(5)與外部真空發(fā)生器相連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述隔膜計(jì)量泵(11)的進(jìn)氣端和出氣端均安裝有電磁閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述冷卻管(4)的進(jìn)水端和出水端均與冷卻水箱(14)相連接，所述冷卻水箱(14)連接有冷卻機(jī)組(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述隔膜計(jì)量泵(11)和冷卻器(9)之間安裝有用于調(diào)節(jié)試驗(yàn)管段(16)的流量的調(diào)節(jié)工質(zhì)泵和精密調(diào)節(jié)閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述隔膜計(jì)量泵(11)連接有膨脹罐(10)，所述膨脹罐(10)具有自動(dòng)泄壓功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述冷卻加熱器(13)的外部與冷卻水箱(14)相連接，且所述冷卻加熱器(13)上安裝有加熱管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述試驗(yàn)管段(16)的兩側(cè)均安裝有法蘭，所述兩組法蘭均通過絕緣護(hù)套(18)和絕緣墊片(19)相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超臨界二氧化碳流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：兩組所述法蘭內(nèi)均安裝有絕緣密封墊片(17)。