[发明专利]一种促进低温混合工质均匀受热的沸腾换热实验装置

权利要求书

1.一种促进低温混合工质均匀受热的沸腾换热实验装置。包括储液罐(1)、流量计(3)、工质混合罐(4)、齿轮泵(6)、过滤器(7)、科式质量流量计(8)、温度传感器(10)(21)、压力传感器(11)(20)、直流稳压电源(12)、真空罩(13)、真空泵(16)、实验段(14)、数据采集系统(17)、计算机(18)、超声波颗粒检测装置(19)、气化器(23)。其特征在于根据实验所需的混合工质组分配比，通过调节流量计将所需的储液罐中的单一工质通入工质混合罐中，借助齿轮泵为混合均匀后的实验工质提供驱动力，并依次通过过滤器、科式质量流量计进入实验段。在实验段等距安装热电偶并将整个实验段用绝热材料包裹后置于真空罩中以减小散热损失。出口实验段连接超声波颗粒检测装置，用来检测实验段出口端的含气率，并通过气化器使混合工质完全气化并最终排放至后处理设备中。

2.根据权利要求1所述的促进低温混合工质均匀受热的沸腾换热实验装置，其特征在于：采用成本低廉、制备工艺简洁、韧性强、自重轻、电热性能稳定、透光率和电阻分别可达到83％和800Ω的碳纳米管薄膜(CNTF)作为加热装置，其电导率在2.56×10⁴S/m，且随着电压的升高，薄膜的升温能力显著增加，加热效率更高。

3.根据权利要求1所述的促进低温混合工质均匀受热的沸腾换热实验装置，其特征在于：碳纳米管薄膜极为耐用，即使进行大量的电热实验，使得CNTF表面受到电热载荷的影响出现氧化现象，或电流对薄膜内部的晶体结构有一定的击穿效应，其导电性能也只会轻微下降，不会从根本上影响CNTF的导电性能。

4.根据权利要求1所述的促进低温混合工质均匀受热的沸腾换热实验装置，其特征在于：将绝热材料膨胀珍珠岩包裹在圆管外壁进行绝热保温处理，随后将其置于真空罩中，尽可能隔绝外界的漏热。并且为了减小接触热阻，提高加热均匀性以及温度测量的准确性，使用高导热的硅脂对电偶控的间隙进行填充。

5.根据权利要求1所述的促进低温混合工质均匀受热的沸腾换热实验装置，其特征在于：由于实验中的工质用量并不多，且价格低廉、无毒无害，因此在本实验系统中不再安装冷凝器对实验工质回收利用，而是在充分气化后直接排放至回收罐等后处理设备中。

6.一种采用权利要求1所述的促进低温混合工质均匀受热的沸腾换热实验装置，其特征在于，具体步骤如下：

1)在实验开始前先用去离子水清洗并干燥以除去系统中所有不需要的污垢后再向实验系统充入氮气，以保证实验系统中的空气排净，并且检查真空罩(13)的真空情况，检查数据采集系统(17)与计算机(18)；

2)根据多元混合工质的最优混合组分和配比，将储液罐(1)中的工质通入到工质混合罐(4)中均匀混合；

3)首先将齿轮泵(6)调到一个固定转速，此时观察科式质量流量计(8)显示的数值，同时，观察实验段入口处的温度传感器(10)和压力传感器(11)数值是否为某一定值，当仪表数值与实验装置都稳定10分钟后，通过接通直流稳压电源(12)变换不同电加热功率来给碳纳米管薄膜加热；

4)在步骤3)稳定后，记录在不同电加热功率下的数据，同时启动超声波颗粒检测装置(19)来记录数据；

5)在步骤4)中记录完混合工质在不同电加热功率下的数据后，保持电加热功率不变，通过改变齿轮泵(6)的转速，来记录多元混合工质随质量流量变化的数据。