[发明专利]兼具闭式和开式回路的超临界二氧化碳热工实验装置及方法

权利要求书

1.一种兼具闭式和开式回路的超临界二氧化碳热工实验装置的实验方法，其特征在于，

实验装置包括介质填充系统(110)、稳压器(40)、闭式回路(120)和开式回路(130)；

介质填充系统(110)通过稳压器(40)对开式回路(130)和闭式回路(120)进行介质填充；

闭式回路(120)包括依次连接形成闭环的第一实验段(24)、二次侧冷却装置(25)和驱动泵(20)；还包括回热器(23)，回热器(23)通过截止阀调节其投入闭式回路(120)的占比；

开式回路(130)包括依次连接的预加热装置(32)、第二实验段(36)和场测量系统(37)；

实验方法包括以下步骤：

闭式回路(120)实验过程如下：

通过介质填充系统(110)对稳压器(40)和闭式回路(120)进行工质的充填；压力和液位达到目标工况之后，调节截止阀根据设定要求确定回热器(23)投入效率占比；启动二次侧冷却装置(25)调节冷水温度达到实验预设值；启动回路驱动泵(20)调节投入实验支路的流量；对第一实验段(24)进行加热进行实验；闭式回路(120)实验时稳压器(40)用于压力调节和稳定回路系统；

开式回路实验过程如下：

介质填充系统(110)通过稳压器(40)对开式回路(130)进行介质填充；开启预加热装置(32)对开式回路(130)进行预热；调节温度和压力达到预设值；使二氧化碳流过第二实验段(36)进行实验；开式回路实验时稳压器(40)作为储液罐，用于稳定上游滞止参数。

2.根据权利要求1所述的一种兼具闭式和开式回路的超临界二氧化碳热工实验装置的实验方法，其特征在于，所述介质填充系统(110)包括低压储气瓶(10)、增压泵(11)和真空泵(12)；真空泵(12)用于对开式回路(130)和闭式回路(120)进行抽真空；增压泵(11)用于将低压储气瓶(10)中的气体通过稳压器(40)填充到开式回路(130)和闭式回路(120)。

3.根据权利要求1所述的一种兼具闭式和开式回路的超临界二氧化碳热工实验装置的实验方法，其特征在于，所述二次侧冷却装置(25)一端连接储水箱(28)，另一端连接冷却水泵(29)；储水箱(28)连接用于调节冷却水温度的冷水机(27)，二次侧冷却装置(25)连接储水箱(28)一端设置有测量冷却水流量的冷却水流量计(26)。

4.根据权利要求1所述的一种兼具闭式和开式回路的超临界二氧化碳热工实验装置的实验方法，其特征在于，所述稳压器(40)连接氮气瓶(45)，稳压器(40)和氮气瓶(45)之间设置有减压阀(44)。

5.根据权利要求1所述的一种兼具闭式和开式回路的超临界二氧化碳热工实验装置的实验方法，其特征在于，所述闭式回路(120)上设置有第一流量计(22)，第一实验段(24)一端连接第一压力表(30)；开式回路(130)上设置有第二流量计(34)和第二压力表(33)；驱动泵(20)并联有第三流量计(21)；第一流量计(22)、第二流量计(34)、第三流量计(21)、第一压力表(30)和第二压力表(33)均连接到处理装置。

6.根据权利要求1所述的一种兼具闭式和开式回路的超临界二氧化碳热工实验装置的实验方法，其特征在于，所述闭式回路第一实验段(24)进出口的压差ΔP为：

ΔP＝P₁-P₂＝P₁′-P₂′+ρ′gh＝ΔP′+ρ′gh＝ΔP_g+ΔP_f+ΔP_a

式中：P₁和P₂分别为第一实验段(24)进口的压力值和出口的压力值；P₁′和P₂′分别为压差表进口压力值和出口压力值，ρ′为引压管中气体密度值，ρ为第一实验段(24)内气体密度值，h为第一实验段(24)的高度，ΔP_g为重力压降，ΔP_f为摩擦压降，ΔP_a为加速压降。