[发明专利]一种超临界双螺旋自然循环系统和方法

权利要求书

1.一种超临界双螺旋自然循环系统，其特征在于，该循环系统包括顺次连接的预热段(8)、工作段(6)、可视化窗口(5a)、冷却段(4)、稳压段和供水段，形成循环回路；

所述工作段(6)为双螺旋管道，包括环绕螺旋通道(20)设置的电加热管(18)和加热板(19)；

加热板(19)采用钼制备；

双螺旋管道中，螺旋的圈数设置为1圈，所述螺旋的节距为2m；

所述预热段(8)用于加热回路中流经其的工质，使其达到设定的温度；所述工质为去离子水；

所述工作段(6)继续加热流出预热段(8)的工质，使其达到工作温度并形成超临界状态；

在预热段(8)和工作段(6)中安装有安全控制电路，控制循环系统的预热段(8)和工作段(6)是否工作；

所述可视化窗口(5a)紧邻工作段(6)之后，以观测流出工作段(6)的超临界水的流体状态；

所述冷却段(4)通过热交换使流经该段的工质冷却和密度增大，在回路内自然流动形成自然循环；

所述稳压段用于调整并稳定循环系统回路中的压力；

所述供水段用于向回路中注入和回收工质；

所述工作段(6)基本竖直设置，其底部双螺旋管道底部分别与第一子管道相连(17c)，其顶部与上联箱(16)相连；

紧靠上联箱(16)的上端，在上升管道(17b)下部的直管段，设置可视化窗口(5a)；

可视化窗口(5a)中包括石英玻璃板(24)，以及与石英玻璃板(24)相接的密封垫片(22)，通过紧固螺栓(23)将石英玻璃板(24)和密封垫片(22)固定于上升管道(17b)的侧壁；

所述预热段(8)为双通道，在预热段(8)的任意/全部通道上设置有阀门(9)，可以控制通道内工质的流量。

2.根据权利要求1所述的循环系统，其特征在于，

电加热管(18)绕设于加热板(19)外周；

所述电加热管(18)通电后对加热板(19)加热；

加热板(19)加热螺旋通道(20)内的工质。

3.根据权利要求2所述的循环系统，其特征在于，所述工作段(6)中，螺旋通道(20)的内径是2～8mm。

4.根据权利要求1～3之一所述的循环系统，其特征在于，

工质经预热段(8)预热后进入工作段(6)，工质在工作段(6)内继续受热至工作温度，形成超临界水，与冷却段后下降管道中的工质产生密度差；当密度差足以克服循环系统流动的压降损失时，形成自然循环；

工质经可视窗口观测现象后进入冷却段(4)，在冷却段(4)中工质和冷却介质热交换结束后温度降低，密度增大，由下降管道(17a)流回预热段(8)，完成自然循环。

5.一种如权利要求1～4之一所述循环系统实现工质换热的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，开启水箱(1)，将水箱(1)中的工质充满循环系统的所有管道；

任选地，对循环系统进行排气处理，排除工质中掺杂的气体；

步骤2，调节稳压段压力，使循环系统回路的压力达到设定压力并维持该压力；

步骤3，调节预热段(8)的功率，设定工作段(6)入口处的温度，预热段(8)对工质进行预热；

步骤4，待工作段(6)入口处的温度达到设定值后，稳定预热段(8)的功率，提高工作段(6)的功率，记录并储存探测到的测量值数据；

步骤5，关闭电源，停止测量，卸掉稳压罐(3)中压力。

6.根据权利要求5所述的工质换热的方法，其特征在于，步骤1中，使用柱塞泵向循环系统中充入工质，通过循环系统设置的排气阀排气。