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