本發(fā)明涉及流體熱交換過程的熱測量，更具體的涉及一種面向分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、分布式流動量熱儀是一種面向高壓流體熱物性測量的實驗儀器，可以實時監(jiān)測管道內(nèi)流體的熱力學(xué)參數(shù)變化，其核心思想是從微分角度出發(fā)，基于能量守恒原理，將管道的每一個微元視為研究對象，從而實現(xiàn)對流體特性的精確測量。該儀器常用來對吸熱型碳?xì)淙剂线M(jìn)行測量和篩選，對航空航天等領(lǐng)域具有重要意義?？傮w的分布式流動量熱系統(tǒng)可分為四個模塊，分別是：進(jìn)樣模塊、量熱模塊、氣液分離模塊以及數(shù)據(jù)采樣模塊。其中氣液分離模塊負(fù)責(zé)對儀器所測量流體熱裂解后所產(chǎn)生的氣體和液體進(jìn)行分離和收集，以便后續(xù)對流體的反應(yīng)特性進(jìn)行研究。

2、在上述領(lǐng)域中，由于所測量流體反應(yīng)過程是在高壓下進(jìn)行的，因此在氣液分離模塊中所產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物在輸送過程中存在一個自高壓至常壓的過程，一方面會導(dǎo)致氣體產(chǎn)物快速膨脹吸熱，從而凍結(jié)輸氣管路，造成管路堵塞甚至形變開裂，氣體產(chǎn)物難以收集；另一方面，氣體產(chǎn)物的吸熱過程同時也反映了氣體產(chǎn)物的熱力學(xué)特性，對其熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測量，有利于后續(xù)對產(chǎn)物成分及特性的進(jìn)一步分析和研究。

3、綜上所述，鑒于分布式流動量熱儀應(yīng)用領(lǐng)域和工況的特殊性，本發(fā)明提出了一種面向分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法與系統(tǒng)，本發(fā)明基于熱力學(xué)和能量守恒原理，通過對輸氣管路的溫度進(jìn)行實時監(jiān)控和調(diào)理，實時調(diào)控對輸氣管路的加熱功率，使輸氣管路溫度穩(wěn)定在一定溫度范圍內(nèi)，保證管路通暢和氣體產(chǎn)物的穩(wěn)定，并通過該方法和系統(tǒng)進(jìn)一步推算出氣體產(chǎn)物的熱力學(xué)參數(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對背景技術(shù)中提到的問題，本發(fā)明提供了一種面向分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法與系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，確定在不同溫度條件下加熱系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置及運行策略，建立快速、高效的溫度管控體系。

2、本發(fā)明的第一方面，提供了一種分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法，具體步驟包括如下：

3、s1、自氣液分離裝置輸氣管路入口為起點，搭建絕熱環(huán)境下的輸氣管路；

4、s2、獲取所述輸氣管路進(jìn)出口及管路表面的溫度數(shù)據(jù)；

5、s3、對電壓信號進(jìn)行動態(tài)補償，以減小測量值偏差；

6、s4、擬合出關(guān)于溫度與加熱功率的多項式，獲得當(dāng)前溫度與目標(biāo)溫度之差和所需加熱功率之間的函數(shù)關(guān)系；

7、s5、根據(jù)函數(shù)關(guān)系調(diào)整加熱功率，以保證輸氣管路溫度總體保持恒定。

8、本發(fā)明的第二方面，提供了一種分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控系統(tǒng)，包括：保溫模塊、信號采集模塊、加熱模塊以及主控模塊。

9、所述保溫模塊，用于構(gòu)建一段絕熱環(huán)境，減少由于環(huán)境因素所造成熱散失的影響。

10、所述信號采集模塊，用于實時檢測氣體產(chǎn)物進(jìn)出口溫度和輸氣管路各加熱段溫度并進(jìn)行動態(tài)補償，采集管道入口和出口壓力的數(shù)據(jù)以及實時檢測氣體產(chǎn)物的質(zhì)量流量。

11、所述加熱模塊，即將輸氣管路均分為多段，分別在各段對管道進(jìn)行加熱，若輸氣管路溫度低于目標(biāo)溫度則增加加熱功率，若輸氣管路溫度高于目標(biāo)溫度則減小加熱功率或停止加熱。

12、所述主控模塊，用于溫度數(shù)據(jù)的獲取和補償，并擬合出溫度與加熱功率之間的函數(shù)關(guān)系，從而調(diào)控加熱模塊的功率。

13、本發(fā)明的第三方面，還提供了一種分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控的電子設(shè)備，包括：存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其中，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)上述的一種分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法。

14、本發(fā)明的有益效果：

15、（1）本發(fā)明能夠很好的保護(hù)輸氣管路的正常使用，避免在氣體膨脹吸熱時影響裝置的正常運作，使所收集到的氣體產(chǎn)物更穩(wěn)定，易于收集和儲存。

16、（2）本發(fā)明能夠較為準(zhǔn)確的推算出氣體產(chǎn)物的熱物性參數(shù)和物理化學(xué)變化的關(guān)系，有利于進(jìn)一步對其成分和特性進(jìn)行研究。

技術(shù)特征：

1.分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法，其特征在于，所述s2通過在輸氣管路兩端和外壁設(shè)置溫度采集單元，以實時獲取輸氣管路進(jìn)口、出口和管路表面的溫度值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法，其特征在于，所述s3具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法，其特征在于，所述輸氣管路采用金屬外殼，兩端使用定位件和密封件將保溫材料裝配在金屬外殼的空腔內(nèi)部，殼體內(nèi)部采用多層絕熱結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法，其特征在于，所述s4具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法，其特征在于，所述s5具體為：根據(jù)函數(shù)關(guān)系調(diào)整加熱功率，采用多段加熱的方式，若采集溫度低于目標(biāo)溫度則增加相應(yīng)段的加熱功率，若采集溫度高于目標(biāo)溫度則減小相應(yīng)段加熱功率或停止加熱。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法，其特征在于，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法，其特征在于，所述的熱物性參數(shù)和氣體產(chǎn)物物理化學(xué)變化的關(guān)系，包括：氣體產(chǎn)物的熱流密度、氣體產(chǎn)物的壓強和體積的變化關(guān)系、氣體對外做的功、氣體產(chǎn)物熵的變化量、氣體產(chǎn)物焓的變化量和氣體產(chǎn)物吉布斯能的變化量。

9.分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控系統(tǒng)，其特征在于，包括：保溫模塊、信號采集模塊、加熱模塊以及主控模塊；

10.分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控的電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其中，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)上述權(quán)利要求1至8任一所述的分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種分布式流動量熱儀氣液分離裝置的溫度管控方法與系統(tǒng)，所述方法為：自氣液分離裝置輸氣管路入口為起點，搭建絕熱環(huán)境下的輸氣管路；獲取所述輸氣管路進(jìn)出口及管路表面的溫度數(shù)據(jù)；對電壓信號進(jìn)行動態(tài)補償，以減小測量值偏差；擬合出關(guān)于溫度與加熱功率的多項式，獲得當(dāng)前溫度與目標(biāo)溫度之差和所需加熱功率之間的函數(shù)關(guān)系；根據(jù)函數(shù)關(guān)系調(diào)整加熱功率，以保證輸氣管路溫度總體保持恒定。本發(fā)明能夠很好的保護(hù)輸氣管路的正常使用，避免在氣體膨脹吸熱時影響裝置的正常運作，使所收集到的氣體產(chǎn)物更穩(wěn)定，易于收集和儲存；還能夠較為準(zhǔn)確的推算出氣體產(chǎn)物的熱物性參數(shù)和物理化學(xué)變化的關(guān)系，有利于進(jìn)一步對成分和特性進(jìn)行研究。

技術(shù)研發(fā)人員：呂一鳴,丁炯,胡東芳,許金鑫,張濤,鄭國銳,謝天成,李靜萍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國計量大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26