本發(fā)明涉及一種高溫高壓絕熱測試過程的壓力補償及泄放方法。
背景技術(shù)：
對于以工藝熱風(fēng)險評價為目的的量熱測試而言，采用熱惰性因子盡可能低、樣品量盡可能多的反應(yīng)量熱池能夠有效的避免量熱池本身吸收熱量而影響反應(yīng)體系自身溫度升高的進程和減小物料測試劑量較小而產(chǎn)生的放大效應(yīng)，這對于工藝熱風(fēng)險評價有著非常重要的意義。
采用器壁厚度盡可能薄的量熱池能夠有效降低熱惰性因子
目前，國際上主流的絕熱量熱測試設(shè)備主要為英國tht公司生產(chǎn)的arc絕熱量熱儀和美國fai公司生產(chǎn)的vsp2泄放尺寸量熱儀，其他一些絕熱量熱設(shè)備測試原理都基于上述兩種絕熱測試設(shè)備。arc絕熱量熱儀為了防止量熱池不至于在物料分解產(chǎn)生高壓的作用下爆裂，采用了壁厚、體積小且耐壓的量熱池，沒有壓力補償系統(tǒng)，導(dǎo)致了體系的熱惰性因子
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中耐高溫高壓能力差、測試結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，提供一種新的高溫高壓絕熱測試過程的壓力補償及泄放方法。該方法具有測試結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種高溫高壓絕熱測試過程的壓力補償及泄放方法，包括承壓釜，承壓釜內(nèi)部放置的圓柱形量熱池，承壓釜頂裝有用于泄壓的爆破片和耐高溫高壓的壓力傳感器，側(cè)壁裝有用于測試承壓釜內(nèi)部溫度的溫度傳感器，量熱池與裝在承壓釜側(cè)壁上的溫度傳感器、壓力傳感器及量熱池進料及排空控制閥連接，所述溫度傳感器通過數(shù)據(jù)線與計算機控制系統(tǒng)連接；真空壓力泵、高壓氣體壓縮機、高壓氣體加熱系統(tǒng)、壓力補償及泄放控制系統(tǒng)依次連接，其中真空壓力泵與壓力補償及泄放控制系統(tǒng)中的抽真空電磁閥連接，高壓氣體壓縮機產(chǎn)生的高壓惰性氣體通過高壓氣體加熱系統(tǒng)加熱后與壓力補償及泄放控制系統(tǒng)中的壓力補償電磁閥連接，壓力補償及泄放控制系統(tǒng)中的壓力泄放閥與承壓釜連接，高壓氣體加熱系統(tǒng)及其溫度傳感器、壓力補償及泄放控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線與計算機控制系統(tǒng)連接；首先應(yīng)對溫度傳感器、壓力傳感器進行校準(zhǔn)，確保裝置各部分不銹鋼管路、數(shù)據(jù)線連接正常，確保精密溫度和壓力測試系統(tǒng)正常，然后按照下列步驟進行試驗：
1)打開計算機控制系統(tǒng)，開啟壓力補償及泄放控制系統(tǒng)軟件；
2)關(guān)閉量熱池進料閥，打開承壓釜與量熱池連接控制閥，使量熱池與承壓釜連同；
3)通過計算機控制系統(tǒng)開啟真空泵和抽真空電磁閥，將承壓釜及量熱池內(nèi)抽至負壓，直至抽不動為止，關(guān)閉抽真空電磁閥，觀察量熱池及承壓釜內(nèi)壓力是否變化，以檢查承壓釜氣密性，關(guān)閉承壓釜與壓力傳感器連接控制閥，打開泄放電磁閥，使承壓釜內(nèi)壓力回到常壓，觀察量熱池內(nèi)壓力變化，以檢查量熱池氣密性；
4)通過量熱池進料控制閥將液態(tài)或氣態(tài)物料加入量熱池中，關(guān)閉量熱池進料控制閥，打開連接高壓氣體壓縮機和高壓氣體加熱系統(tǒng)間的單向控制閥，開啟壓力補償及泄放控制系統(tǒng)軟件；
5)測試過程中，計算機控制系統(tǒng)先對量熱池按照程序設(shè)置溫度進行加熱，將通過承壓釜內(nèi)溫度傳感器采集到的承壓釜內(nèi)環(huán)境溫度反饋至控制系統(tǒng)，由自動控制輸出指令開啟高壓氣體加熱系統(tǒng)對高壓氣體壓縮機產(chǎn)生的高壓惰性氣體進行加熱，使其溫度不低于承壓釜內(nèi)環(huán)境溫度10℃；
6)量熱池內(nèi)壓力隨溫度升高而逐漸增加，當(dāng)量熱池內(nèi)壓力超壓承壓釜壓力0.3mpa時，計算機控制系統(tǒng)自動開啟壓力補償電磁閥，將經(jīng)過加熱后的惰性氣體自動補償至承壓釜中，使量熱池和承壓釜內(nèi)的壓力差處于0.1～0.3mpa范圍內(nèi)；
7)測試過程中，若量熱池與承壓釜內(nèi)的壓力差低于0.1mpa，則計算機控制系統(tǒng)會自動開啟壓力泄放電磁閥，將承壓釜內(nèi)的惰性氣體通過壓力泄放電磁閥排出至大氣中，防止承壓釜內(nèi)壓力過高導(dǎo)致量熱池發(fā)生形變；
8)實驗結(jié)束后，保存實驗數(shù)據(jù)，按照與安裝相反的順序拆除各部件，整理相關(guān)管路和線路，將量熱池清洗、烘干、備用。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，計算機控制系統(tǒng)由信號采集卡、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和預(yù)先編程的計算機軟件組成。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，高壓氣體加熱系統(tǒng)由一套耐高壓氣體壓力容器和加熱系統(tǒng)組成，與高壓壓縮氣體系統(tǒng)和壓力補償電磁閥連接，用于加熱由高壓壓縮系統(tǒng)產(chǎn)生的惰性氣體。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，壓力補償及泄放控制系統(tǒng)由分別控制壓力補償、壓力泄放和抽真空的三套耐高溫高壓電磁閥及其控制系統(tǒng)組成，用于進行高溫高壓量熱測試過程中的惰性氣體壓力補償、壓力泄放及測試前的承壓釜和量熱池內(nèi)的抽負壓。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，量熱池外部填充保溫材料，測試過程中惰性氣體通過壓力補償及泄放控制系統(tǒng)進入承壓釜內(nèi)，起到保護量熱池的作用。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，承壓釜能夠耐800℃高溫和30mpa高壓，承壓釜內(nèi)部放置容器壁厚為0.2～0.3mm、不銹鋼材質(zhì)、能夠耐800℃高溫、體積為100～110ml圓柱形量熱池。
本發(fā)明提供一種適用于高溫高壓工況絕熱量熱測試過程中壓力補償及泄放方法，在采用低熱惰性因子熱量池的基礎(chǔ)上，通過對高壓壓縮氣體進行溫度追蹤控制實現(xiàn)對高溫高壓絕熱量熱測試過程中的壓力補償及泄放，避免了補償惰性氣體對熱量池的冷卻效應(yīng)，使其測試結(jié)果更接近于真實工況條件，更面向于工業(yè)化裝置的操作環(huán)境，其溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、承壓釜及相關(guān)管閥等元件的設(shè)計增加了其對高溫高壓極端工況的耐受性。實現(xiàn)在高溫高壓極端條件下進行絕熱量熱測試過程的壓力補償及泄放；能夠消除壓力補償過程中惰性氣體對量熱池產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)；滿足接近800℃高溫和30mpa最高壓力的要求,取得了較好的技術(shù)效果。
附圖說明
圖1一種高溫高壓絕熱量熱測試過程的壓力補償及泄放方法
圖1中，1-計算機控制系統(tǒng)、2-真空壓力泵、3-高壓氣體壓縮機、4-單向控制閥、5-高壓壓縮氣體加熱系統(tǒng)溫度傳感器、6-高壓壓縮氣體加熱系統(tǒng)、7-壓力泄放管路冷卻器、8-壓力補償及泄放控制系統(tǒng)、9-壓力補償電磁閥、10-壓力泄放電磁閥、11-抽真空電磁閥、12-壓力補償管路加熱器、13-承壓釜壓力傳感器、14-承壓釜與量熱池連接控制閥、15-量熱池壓力傳感器、16-承壓釜、17-承壓釜爆破片、18-量熱池、19-承壓釜溫度傳感器、20-量熱池溫度傳感器、21-量熱池進料及排空控制閥。
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
具體實施方式
【實施例1】
一種高溫高壓絕熱測試過程的壓力補償及泄放方法，如圖1所示，包括能夠耐800℃高溫和30mpa高壓的承壓釜，承壓釜內(nèi)部放置容器壁厚為0.2～0.3mm、不銹鋼材質(zhì)、能夠耐800℃高溫、體積為100～110ml圓柱形量熱池，承壓釜頂裝有用于泄壓的爆破片和耐高溫高壓的壓力傳感器，側(cè)壁裝有用于測試承壓釜內(nèi)部溫度的溫度傳感器，量熱池與裝在承壓釜側(cè)壁上的溫度傳感器、壓力傳感器及量熱池進料及排空控制閥連接，量熱池溫度傳感器和承壓釜傳感器通過數(shù)據(jù)線與計算機控制系統(tǒng)連接；真空壓力泵、高壓氣體壓縮機、高壓氣體加熱系統(tǒng)、壓力補償及泄放控制系統(tǒng)依次連接，其中真空壓力泵與壓力補償及泄放控制系統(tǒng)中的抽真空電磁閥連接，高壓氣體壓縮機產(chǎn)生的高壓惰性氣體通過高壓氣體加熱系統(tǒng)加熱后與壓力補償及泄放控制系統(tǒng)中的壓力補償電磁閥連接，壓力補償及泄放控制系統(tǒng)中的壓力泄放閥與承壓釜連接，高壓氣體加熱系統(tǒng)及其溫度傳感器、壓力補償及泄放控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線與計算機控制系統(tǒng)連接。
壓力補償及泄放系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：
1)計算機控制系統(tǒng)：由信號采集卡、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和預(yù)先編程的計算機軟件組成。
2)真空壓力泵：與抽真空電磁閥連接，測試開始前將量熱池及承壓釜內(nèi)壓力抽至負壓，用于檢查量熱池氣密性及往量熱池內(nèi)加液態(tài)或氣態(tài)物料。
3)高壓氣體壓縮機：與高壓氣體加熱系統(tǒng)及壓力補償電磁閥連接，用于產(chǎn)生高壓壓縮氣體，在絕熱量熱測試過程中向承壓釜內(nèi)補償惰性氣體。
4)高壓氣體加熱系統(tǒng)：由一套耐高壓氣體壓力容器和加熱系統(tǒng)組成，與高壓壓縮氣體系統(tǒng)和壓力補償電磁閥連接，用于加熱由高壓壓縮系統(tǒng)產(chǎn)生的惰性氣體。
5)壓力補償及泄放控制系統(tǒng)：由分別控制壓力補償、壓力泄放和抽真空的三套耐高溫高壓電磁閥及其控制系統(tǒng)組成，用于進行高溫高壓量熱測試過程中的惰性氣體壓力補償、壓力泄放及測試前的承壓釜和量熱池內(nèi)的抽負壓。
6)承壓釜：能夠耐800℃高溫和30mpa以上高壓，內(nèi)部放置量熱池，量熱池外部填充保溫材料，測試過程中惰性氣體通過壓力補償及泄放控制系統(tǒng)進入承壓釜內(nèi)，起到保護量熱池的作用。
其中，真空壓力泵、高壓氣體壓縮機為外購，計算機控制系統(tǒng)、高壓壓縮氣體加熱系統(tǒng)為定制，壓力補償及泄放控制系統(tǒng)、承壓釜為自行設(shè)計和制造。
首先應(yīng)對溫度傳感器、壓力傳感器進行校準(zhǔn)，確保裝置各部分不銹鋼管路、數(shù)據(jù)線連接正常，確保精密溫度和壓力測試系統(tǒng)正常，然后按照下列步驟進行試驗：
1)打開計算機控制系統(tǒng)1，開啟壓力補償及泄放控制系統(tǒng)軟件；
2)關(guān)閉量熱池進料閥21，打開承壓釜與量熱池連接控制閥14，使量熱池與承壓釜連同；
3)通過計算機控制系統(tǒng)1開啟真空泵2和抽真空電磁閥11，將承壓釜16及量熱池18內(nèi)抽至負壓，直至抽不動為止，關(guān)閉抽真空電磁閥11，觀察量熱池18及承壓釜16內(nèi)壓力是否變化，以檢查承壓釜16的氣密性。關(guān)閉承壓釜16與壓力傳感器15連接控制閥，打開泄放電磁閥10，使承壓釜16的壓力回到常壓，觀察量熱池18內(nèi)壓力變化，以檢查量熱池氣密性；
4)通過量熱池進料控制閥21將液態(tài)或氣態(tài)物料加入量熱池中，關(guān)閉量熱池進料控制閥21，打開連接高壓氣體壓縮機3和高壓氣體加熱系統(tǒng)6間的單向控制閥4，開啟壓力補償及泄放控制系統(tǒng)8軟件；
5)測試過程中，計算機控制系統(tǒng)1先對量熱池18按照程序設(shè)置溫度進行加熱，將通過承壓釜16內(nèi)的溫度傳感器19采集到的承壓釜內(nèi)環(huán)境溫度反饋至計算機控制系統(tǒng)1，由其自動控制輸出指令開啟高壓氣體加熱系統(tǒng)6對高壓氣體壓縮機產(chǎn)生的高壓惰性氣體進行加熱，使其溫度不低于承壓釜內(nèi)環(huán)境溫度10℃；
6)量熱池18內(nèi)壓力隨溫度升高而逐漸增加，當(dāng)量熱池18內(nèi)壓力超壓承壓釜壓力0.3mpa時，計算機控制系統(tǒng)自動開啟壓力補償電磁閥9，將經(jīng)過加熱后的惰性氣體自動補償至承壓釜中，使量熱池和承壓釜內(nèi)的壓力差處于0.1～0.3mpa范圍內(nèi)；
7)測試過程中，若量熱池與承壓釜內(nèi)的壓力差低于0.1mpa，則計算機控制系統(tǒng)會自動開啟壓力泄放電磁閥10，將承壓釜內(nèi)的惰性氣體通過壓力泄放電磁閥排出至大氣中，防止承壓釜內(nèi)壓力過高導(dǎo)致量熱池發(fā)生形變；
8)實驗結(jié)束后，保存實驗數(shù)據(jù)，按照與安裝相反的順序拆除各部件，整理相關(guān)管路和線路，將量熱池清洗、烘干、備用。