[发明专利]一种多种烃混合冷剂换热器传热与流动特性测试系统

说明书

本发明涉及一种多种烃混合冷剂换热器传热与流动特性测试系统，该系统包括混合冷剂配比单元以及混合冷剂、热水、冷却水循环回路，主要包括烃物料罐、混合冷剂汽化器、配比罐、气体组分分析仪、压缩机、真空泵、冷热水箱、冷热水循环泵、冷却塔、测量仪表等。本发明根据试验工况要求按配比将烃物料汽化升温后送入配比罐，通过气体组分分析仪对配比罐出口混合冷剂组分进行分析，修正初始充装的烃物料剂量，满足试验工况的混合冷剂经压缩机增压后构成测试样机的混合冷剂，与来自冷水箱的循环冷却水完成换热。本试验系统实现混合冷剂精确配比，再现混合冷剂换热器的真实操作工况，同时具有流量调节功能可以满足不同流量及压力条件下的试验工况。

技术领域

本发明涉及换热器热工性能测试系统，具体是涉及一种多种烃混合冷剂换热器传热与流动特性测试系统。

背景技术

近年来，随着能源需求的快速增长，煤和石油短缺以及所带来的环境污染和生态破坏问题，控制污染物排放，保护生态环境，实现可持续发展，已成为全世界各国必然的选择。天然气作为一种优质清洁能源，在能源、交通等领域具有广阔应用前景，已经成为世界各国优化能源结构的首选产品。目前，南海油气田开发已成为我国重要的能源线路，由于天然气的产地远离能源消费区，特别是海上天然气的开发，必须解决运输问题，而低温液化后的天然气体积仅为原体积的1/625，十分有利于运输和储存，因此开展天然气液化技术研究对发展我国国民经济具有重要意义。天然气液化主要通过制冷实现，大致分为级联式、氮膨胀循环和混合冷剂循环3种方式。与前两者相比，混合冷剂循环具有流程简单、机组设备少、投资少、能耗低等特点，目前世界上80％的基本负荷型天然气液化装置都采用了混合冷剂液化流程。

换热器又称热交换器，是冷热流体间进行热量交换的热备，是实现石油、化工、天然气生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在基本负荷型的LNG工厂中，热交换是重要的工艺过程，在冷却、冷凝和液化流程中，混合冷换热器是最重要的换热设备。

混合冷剂换热器作为天然气液化流程中的关键设备，主要用于冷却/冷凝多级压缩介质(混合冷剂)，具有负荷大、能耗影响大等特点，由于换热过程混合冷剂部分冷凝与全部冷凝的过程和机理尚未明晰、可靠性高效换热元件尚未实现国产化等问题，该产品研发在国内尚属空白，且由于涉及敏感的能源安全主题，西方发达国家一直对我国进行技术封锁，因此相关混合冷剂换热器传热流动特性、设计、制造等关键技术研究工作亟待开展。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多种烃混合冷剂换热器传热与流动特性测试系统。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种多种烃混合冷剂换热器传热与流动特性测试系统，包括混合冷剂配比单元、混合冷剂循环回路、热水循环回路以及冷却水循环回路；

所述混合冷剂配比单元包括多个与配料管路连接的烃物料罐，所述烃物料罐内的烃物料分别通过所述配料管路按比例输送至所述混合冷剂循环回路中；

所述混合冷剂循环回路包括顺次连接的混合冷剂汽化器、混合冷剂配比罐、压缩机以及试验样机，所述配料管路出口以及试验样机出口均与所述混合冷剂汽化器进口连接，所述试验样机进出口管路上设有用于测量混合冷剂温度与压力的测量仪表A；所述混合冷剂配比罐出口管路连接有用于测量混合冷剂组成的气体组分分析仪；

所述热水循环回路包括顺次安装的电加热水箱、热水循环泵以及所述混合冷剂汽化器、混合冷剂配比罐，其中所述混合冷剂汽化器壳程、混合冷剂配比罐管程并连在所述热水循环回路上；

所述冷却水循环回路包括顺次连接的冷却塔、冷水箱、冷水循环泵、所述混合冷剂配比罐、压缩机以及试验样机，其中所述混合冷剂配比罐管程、试验样机管程及压缩机冷却系统并连在所述冷却水循环回路上，所述试验样机管程进出口管路上设有用于测量冷却水温度与压力的测量仪表B。