一种气体低温换热性能试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业安全领域,特别涉及一种气体低温换热性能试验方法。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。该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。
【发明内容】
[0004]鉴于此,本发明提供一种气体低温换热性能试验方法。
[0005]本发明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方法,包括以下步骤:
[0006]步骤1)、气密性检查;
[0007]步骤2)、打开第三调节阀V3,缓慢打开第一调节阀VI通入氧气,调节第一调节阀V1、第三调节阀V3的开度,使压力稳定在第一目标压力,流量稳定在第一目标值;
[0008]步骤3)、打开第二调节阀V2,向腔体内将液氮并观察盘管出气的温度传感器,使氧气被冷却后的温度降至第一目标温度;
[0009]步骤4)、当温度、压力、流量同时达到目标值后,使这三个数值保持一段时是不变,记录此时温度T1、压力P1、流量Q1,并记录此时液氮的液位H1 ;
[0010]步骤5)、关闭第二调节阀V2,将氧气钢瓶换成氮气钢瓶,对管道进行置换;
[0011]步骤6)、将氮气钢瓶换成甲烷钢瓶,打开第三调节阀V3,缓慢打开第一调节阀VI通入甲烷,调节第一调节阀V1、第三调节阀V3的开度,使压力稳定在第二目标压力,流量稳定在第二目标值;
[0012]步骤7)、重复步骤3)和步骤4),待数据稳定一段时间后,记录冷却甲烷对应的温度T2、压力P2、流量Q2,并记录此时液氮的液位H2。
[0013]进一步,所述步骤7)后还包括步骤8),
[0014]步骤8)、关闭第二调节阀V2,让液氮自由挥发,关阀第一调节阀VI,换成氮气钢瓶,通往氮气进行置换。
[0015]进一步,所述步骤1)具体方法为:打开第一调节阀V1、第三调节阀V3,持续向冷却盘管内通入氮气一段时间,关闭第三调节阀V3,持续通过第一调节阀VI充入氮气,待压力达到第三目标压力后,关闭第一调节阀VI,观察阀后压力的变化情况,一段时间后,若压力表的压降不超过第四目标压力,则密封性良好。
[0016]由于采用了上述技术方案,本发明具有如下的优点:
[0017]本发明传热方法是对流,避免了导热热阻大的难题。
【附图说明】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述,其中:
[0019]图1为本发明所用系统的结构图。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合附图,对本发明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发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
[0021]—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。
[0022]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。
[0023]冷却盘管:采购紫铜管和弯管器自行绕制,铜管规格Φ 10。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。
[0024]流量计:流量范围为0?100L/min(0°C,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。
[0025]温度传感器:热电阻,采用扩管安装。
[0026]液氮发生器:采用常规175L的液氮杜瓦瓶即可。
[0027]气体发生器:包括氧气、甲烷、氮气钢瓶,普通40L钢瓶。
[0028]调压阀V1:普通调节阀,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。
[0029]调压阀V2、V3:采用低温电动调节阀,根据管道进行选型。
[0030]液位计:测量液氮,量程0?800mm。
[0031]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。
[0032]所述保温层10设置于腔体的外层;第一调压阀VI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。
[0033]运用上述系统进行低温换热性能的试验,包括以下步骤:
[0034](1)先气密性检查。装置安装好后,在钢瓶处接氮气钢瓶,打开第一调压阀V1、第三调压阀V3,采用氮气进行吹扫,直到干净无杂物后,关闭第三调压阀V3,持续通过第一调压阀VI充入氮气,待阀后压力达到第三目标压力(0.4MPa G)后,关闭调节阀,观察阀后压力的变化情况。一段时间(30min)后,若压力表的压降不超过第四目标压力(lOKPa),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。
[0035](2)将气体钢