[发明专利]一种利用纳米流体强化换热的天然气热值快速测定方法

权利要求书

1.一种利用纳米流体强化换热的天然气热值快速测定方法，基于开放火焰燃烧法，其特征在于：

步骤1：将具有强传热特性的纳米流体注入热量计容器中，作为传热介质，所述热量计容器被恒温绝热水套包围，两者之间抽真空；

步骤2：控制恒温绝热水套温度和控制真空绝热层的真空度，同时测量热量计容器内纳米流体的稳定温度；

步骤3：从进气管道先充入氧气和氩气的混合物，使热量计容器中的燃烧室内充满气体，直到出气管道稳定出现氧气和氩气的混合物；

之后从进气管道充入一定量的燃气，并且通过精密气体质量流量传感器测得充入燃气的质量；

步骤4：在燃烧室内点燃燃气，同时打开搅拌单元，屏蔽叶轮在驱动电机驱动下转动，带动热量计容器中纳米流体流动，加快传热效果；热量计容器中的纳米流体快速传导燃烧室内产生的热量，一段时间后再次测量热量计容器内纳米流体的稳定温度；

步骤5：通过以下公式计算燃气热值H：

式中，c_eq为热量计容器内纳米流体的当量比热容，ΔT为纳米流体的温升，m_gas为燃气质量，K为考虑系统散热引起的热量修正值。

2.根据权利要求1所述的天然气热值快速测定方法，其特征在于：所述的纳米流体由纳米颗粒和基底液组成。

3.根据权利要求2所述的天然气热值快速测定方法，其特征在于：所述的纳米颗粒为金属及其氧化物纳米颗粒和/或非金属纳米颗粒。

4.根据权利要求2所述的天然气热值快速测定方法，其特征在于：所述的纳米颗粒形状包括不同大小的球形、杆状或管状。

5.根据权利要求2所述的天然气热值快速测定方法，其特征在于：所述的基底液包括水、变压器油、机油、松油醇和乙二醇。

6.根据权利要求1所述的天然气热值快速测定方法，其特征在于：所述进气管路的燃气体积流量为0～80ml/min，进气压力为0.2～0.6MPa。

7.根据权利要求2所述的天然气热值快速测定方法，其特征在于：

在0～45ml/min的燃气体积流量下，选用大小为的杆状TiO₂纳米流体，在0.5～2.0vol％的体积分数下，可以增强32.8％左右的相对导热系数，使得整体不确定度优于0.042％

在45～80ml/min的燃气体积流量下，选用直径为15nm的球状TiO₂纳米流体，在0.5～5.0vol％的体积分数下，可以增强30.0％左右的相对导热系数，使得整体不确定度优于0.045％。

8.根据权利要求1所述的天然气热值快速测定方法，其特征在于：所述的屏蔽叶轮与驱动电机匹配，通过磁力方式达到无轴非接触式驱动。