[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

说明书

本发明公开了一种利用纳米流体强化换热的天然气热值快速测定方法。本发明首先将具有强传热特性的纳米流体注入热量计容器中，热量计容器被恒温绝热水套包围，两者之间抽真空；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。然后基于开放火焰燃烧法进行燃气热值的测定，在燃烧室内点燃燃气时，打开搅拌单元，屏蔽叶轮带动热量计容器中纳米流体流动，加快传热效果。本发明中的热量计容器里含有纳米流体传热介质，在搅拌器的搅拌下，纳米流体把燃气在燃烧器里燃烧的热量精确快速导出，形成均匀的纳米流体热量场，强化了介质传热，使温度测量更为精确迅速，从而提高了燃气的燃烧法的计量精度和效率。

技术领域

本发明属于传热技术领域，涉及燃气燃烧法，尤其涉及一种利用纳米流体强化换热的天然气热值快速测定方法。

背景技术

相对于其他传统能源，天然气等燃气以其高效、清洁、经济和安全等优点成为越来越多的能源选择，燃气在世界能源结构中所占比例不断上升，燃气工业不断发展。我国对燃气贸易计量的准确性要求越来越高，大型燃气高精度贸易交接的计量需求也不断增加。燃气计量数据作为贸易结算的主要凭证，其准确性直接影响企业效益，地位十分重要。

目前我国普遍采用的天然气计量方法较为落后，随着燃气工业的发展，燃气行业储运技术更新，大型燃气贸易交接计量口的不断增加，落后方法必将被更新，更合理的能量计量方法被采纳，从而满足我国对燃气贸易计量的准确性要求。

燃气的开放火焰燃烧法是一种高准确度燃气的能量计量方法，开放火焰燃烧法是指燃气样品在等温环境下定压燃烧，其又分为两类：吸热介质定流量法和定质量法，相比较之下，定质量法的精度更高。

吸热介质的热传导率会在一定程度上影响开放火焰燃烧法的精度，吸热介质的温升响应速度和温升效果又直接影响燃气计量的精度，目前开放火焰燃烧法的吸热介质大部分都是水，热响应慢，传热效率低，因此急需一种热响应好，效率高的替代介质提升现有的传热介质的传热效果，为直接燃烧法进一步提升为天然气能量的现场校准技术打下坚实的基础。

发明内容

本发明目的是针对现有技术不足，提出一种利用纳米流体强化换热的天然气热值快速测定方法，提高天然气热值燃烧法的测量效率。

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，该方法具体是：

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。

进一步说，所述的纳米流体由纳米颗粒和基底液组成。

进一步说，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。