【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然气围护系统，特别涉及一种围护系统绝热模块综合导温系数测量系统及测量方法。
技术介绍
1、天然气由于其具有污染小、储量大、热值高等优点被认为是当前世界主要清洁能源之一。近年来，随着国际天然气贸易量迅速上涨，lng(liquefied natural gas,lng)运输业发展迅速，尤其是远洋大型船舶运输，能够有效解决全球天然气分布不均匀的问题。
2、在常压下，lng温度约为-163℃，远低于一般环境温度。因此，为减少lng在储运过程中的受热蒸发，对lng的储运设备中的围护系统需要具备良好的绝热能力。lng围护系统是由不同构造及尺寸的绝热模块和连接件构成，而绝热模块是由不同材料的板材层叠而成，是一种典型的非均质构造的结构，在传热过程中，因内部构造及材质不均匀，在绝热模块形成传导的热流及表面温度不均匀。开展lng围护系统绝热结构模块在低温条件下的综合导温系数测试研究，是评估绝热模块，围护结构温度场分析计算的关键参数。
3、虽然目前已有多种材料导温系数测量的方法和装置，但是由于受尺寸和形状的限制，无法在低温条件下对lng围护系统的绝热模块的综合导温系数进行测量，也缺乏对现有围护系统工程化的绝热模块综合导温系数测量方法及装置。本专利技术提出的系统及方法可以有效解决上述问题，能够对lng围护系统的绝热模块在-190℃～室温下综合导温系数进行准确测量。
技术实现思路
1、针对目前绝热模块导温系数测量技术所存在的缺点及基于lng围护系统各绝热模块的几何结构
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术专利提供的技术方案如下：
3、一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，该测量系统包括有低温真空环境控制舱、供气模块、综合导热系数测量模块、综合比热容系数测量模块、综合导热系数采集模块、综合比热容系数采集模块和计算机设备，所述的供气模块连通所述的低温真空环境控制舱，在低温真空环境控制舱内设有围护系统绝热模块的样品、综合导热系数测量模块和综合比热容系数测量模块，所述综合导热系数测量模块和综合比热容系统测量模块分别连接位于低温真空环境控制舱外部的综合导热系数采集模块与综合比热容系数采集模块，该综合导热系数采集模块与综合比热容系数采集模块分别数据连接至所述的计算机设备，在所述计算机设备中设有综合导热系数计算单元、综合比热容计算单元和综合导温系数测量计算模块；
4、所述综合导热系数计算单元执行如下计算：
5、
6、其中，λ为样品综合导热系数，单位为w/(m·℃)；u和i分别为热稳态时输入计量热板的电压与电流，单位为v和a；d为样品厚度，单位为m；th为样品与计量热板接触上表面的平均温度，单位为℃；tc为样品与冷板接触表面的平均温度，单位为℃；
7、所述综合比热容计算单元执行如下计算：
8、
9、式中，cs为样品综合比热容，单位为j/(kg·℃)；u和i分别为热稳态时输入计量电加热板的电压与电流，单位分别为v和a；t为时间，单位为s；ct为电加热板的比热容，单位是j/(kg·℃)；mt和ms分别为电加热板和样品质量，单位为kg；δt为样品测量温差区间，单位为℃。
10、所述综合导温系数测量计算模块执行如下计算：
11、
12、式中，λ为样品综合导热系数，单位为w/(m·℃)；a为样品综合导温系数，单位为m2/s；cs为样品的比热容，单位为j/(kg·℃)；ρ为样品密度。
13、在本专利技术围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统中，所述的供气模块中包含抽真空装置、液氮/氮气装置和控制单元，所述抽真空装置抽取低温真空环境控制舱、综合导热系数测量箱和综合比热热测量箱内的凝结气体，以提供低温真空环境控制舱内所需的真空度，所述液氮/氮气装置向低温真空环境控制舱提供设定温度的液氮或氮气以及回收液氮或氮气，所述的控制单元通过导线与计算机设备相连接。
14、在本专利技术围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统中，在所述综合导热系数测量模块中，外部为综合导热系数测量箱，在综合导热系数测量箱的箱体壁面设有线路接口，底部设有液氮/氮气冷板，绝热模块样品压置于所述液氮/氮气冷板的正上方，在所述绝热模块样品和所述液氮/氮气冷板的外围设有边缘热防护，在所述绝热模块样品上方压置有计量热板，在所述计量热板的外围设有顶部防护热板，在所述计量热板的上部空间箱体内壁设有可调温热防护层，该可调温热防护层的壁温始终与所述计量热板的温度保持一致。
15、在本专利技术围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统中，进一步地，在所述绝热模块样品与所述液氮/氮气冷板的接触面之间、所述绝热模块样品与所述计量热板接触面之间均设有导热胶。
16、在本专利技术围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统中，所述综合导热系数测量箱中设置的温度传感器、计量热板和可调温热防护层通过导线与综合导热系数采集模块相连接，所述综合导热系数采集模块记录稳定状态下输入计量热板的电流和电压，以及绝热模块样品的冷、热端表面处的各温度传感器所测量的温度，所述计量热板的稳定状态是指通过改变输入电流和电压值调节，开启计量热板，不断调节计量热板的输入电流和电压值，使计量热板和顶部热防护的温差逐渐减小并稳定。
17、在本专利技术围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统中，在所述综合比热容测量模块中，外部为综合比热容系数测量箱，在所述综合比热容系数测量箱的箱体壁面设有线路接口，在所述综合比热容系数测量箱的箱体内壁分别装有三段式可调温热防护层、绝热模块样品、温度传感器和电加热板，所述三段式可调温热防护层包括有底端可调温热防护层、中端可调温热防护层和顶端温热防护层，所述绝热模块样品通过隔热支撑放置在底端可调温热防护层上，所述温度传感器设置在所述绝热模块样品和底端可调温热防护层之间的空隙中，所述电加热板置于绝热模块样品的上方，所述三段式可调温热防护层的壁温始终与绝热模块样品的相应测点温度相等。
18、在本专利技术围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统中，进一步地，所述绝热模块样品与所述电加热板接触面之间设有导热胶。
19、在本专利技术围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统中，进一步地，所述综合比热容测量箱中设置的温度传感器、顶端可调温热防护层、中端可调温热防护层、底端可调温热防护层和电加热板分别通过导线与综合比热容系数采集模块相连接，开启顶端可调温热防护层、中端可调温热防护层和底端可调温热防护层内的电加热盘管，综合比热容系数采集模块同时记录热稳定状态的绝热模块样品和电加热板平均温度，综合比热容系数采集模块记录工作的电流、电压和时长。
20、在本专利技术围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统中，进一步地，多次调节电加热板的输入电流和电压，当绝本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，该测量系统包括有低温真空环境控制舱、供气模块、综合导热系数测量模块、综合比热容系数测量模块、综合导热系数采集模块、综合比热容系数采集模块和计算机设备，所述的供气模块连通所述的低温真空环境控制舱，在低温真空环境控制舱内设有围护系统绝热模块的样品、综合导热系数测量模块和综合比热容系数测量模块，所述综合导热系数测量模块和综合比热容系统测量模块分别连接位于低温真空环境控制舱外部的综合导热系数采集模块与综合比热容系数采集模块，该综合导热系数采集模块与综合比热容系数采集模块分别数据连接至所述的计算机设备，在所述计算机设备中设有综合导热系数计算单元、综合比热容计算单元和综合导温系数测量计算模块；
2.根据权利要求1所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，所述的供气模块中包含抽真空装置、液氮/氮气装置和控制单元，所述抽真空装置抽取低温真空环境控制舱、综合导热系数测量箱和综合比热热测量箱内的凝结气体，以提供低温真空环境控制舱内所需的真空度，所述液氮/氮气装置向低温真空环境控制舱提供设定温度的液氮或氮气以及
3.根据权利要求1所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，在所述综合导热系数测量模块中，外部为综合导热系数测量箱，在综合导热系数测量箱的箱体壁面设有线路接口，底部设有液氮/氮气冷板，绝热模块样品压置于所述液氮/氮气冷板的正上方，在所述绝热模块样品和所述液氮/氮气冷板的外围设有边缘热防护，在所述绝热模块样品上方压置有计量热板，在所述计量热板的外围设有顶部防护热板，在所述计量热板的上部空间箱体内壁设有可调温热防护层，该可调温热防护层的壁温始终与所述计量热板的温度保持一致。
4.根据权利要求3所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，在所述绝热模块样品与所述液氮/氮气冷板的接触面之间、所述绝热模块样品与所述计量热板接触面之间均设有导热胶。
5.根据权利要求3所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，所述综合导热系数测量箱中设置的温度传感器、计量热板和可调温热防护层通过导线与综合导热系数采集模块相连接，所述综合导热系数采集模块记录稳定状态下输入计量热板的电流和电压，以及绝热模块样品的冷、热端表面处的各温度传感器所测量的温度，所述计量热板的稳定状态是指通过改变输入电流和电压值调节，开启计量热板，不断调节计量热板的输入电流和电压值，使计量热板和顶部热防护的温差逐渐减小并稳定。
6.根据权利要求1所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，在所述综合比热容测量模块中，外部为综合比热容系数测量箱，在所述综合比热容系数测量箱的箱体壁面设有线路接口，在所述综合比热容系数测量箱的箱体内壁分别装有三段式可调温热防护层、绝热模块样品、温度传感器和电加热板，所述三段式可调温热防护层包括有底端可调温热防护层、中端可调温热防护层和顶端温热防护层，所述绝热模块样品通过隔热支撑放置在底端可调温热防护层上，所述温度传感器设置在所述绝热模块样品和底端可调温热防护层之间的空隙中，所述电加热板置于绝热模块样品的上方，所述三段式可调温热防护层的壁温始终与绝热模块样品的相应测点温度相等。
7.根据权利要求6所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，所述绝热模块样品与所述电加热板接触面之间设有导热胶。
8.根据权利要求6所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，所述综合比热容测量箱中设置的温度传感器、顶端可调温热防护层、中端可调温热防护层、底端可调温热防护层和电加热板分别通过导线与综合比热容系数采集模块相连接，开启顶端可调温热防护层、中端可调温热防护层和底端可调温热防护层内的电加热盘管，综合比热容系数采集模块同时记录热稳定状态的绝热模块样品和电加热板平均温度，综合比热容系数采集模块记录工作的电流、电压和时长。
9.根据权利要求8所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，多次调节电加热板的输入电流和电压，当绝热模块样品和电加热板的整体平均温度再次一致时，综合比热容系数采集模块记录再次热稳定时的平均温度。
10.根据权利要求1-9任一项所述的测量系统来测量围护系统绝热模块综合导温系数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，该测量系统包括有低温真空环境控制舱、供气模块、综合导热系数测量模块、综合比热容系数测量模块、综合导热系数采集模块、综合比热容系数采集模块和计算机设备，所述的供气模块连通所述的低温真空环境控制舱，在低温真空环境控制舱内设有围护系统绝热模块的样品、综合导热系数测量模块和综合比热容系数测量模块，所述综合导热系数测量模块和综合比热容系统测量模块分别连接位于低温真空环境控制舱外部的综合导热系数采集模块与综合比热容系数采集模块，该综合导热系数采集模块与综合比热容系数采集模块分别数据连接至所述的计算机设备，在所述计算机设备中设有综合导热系数计算单元、综合比热容计算单元和综合导温系数测量计算模块；
2.根据权利要求1所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，所述的供气模块中包含抽真空装置、液氮/氮气装置和控制单元，所述抽真空装置抽取低温真空环境控制舱、综合导热系数测量箱和综合比热热测量箱内的凝结气体，以提供低温真空环境控制舱内所需的真空度，所述液氮/氮气装置向低温真空环境控制舱提供设定温度的液氮或氮气以及回收液氮或氮气，所述的控制单元通过导线与计算机设备相连接。
3.根据权利要求1所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，在所述综合导热系数测量模块中，外部为综合导热系数测量箱，在综合导热系数测量箱的箱体壁面设有线路接口，底部设有液氮/氮气冷板，绝热模块样品压置于所述液氮/氮气冷板的正上方，在所述绝热模块样品和所述液氮/氮气冷板的外围设有边缘热防护，在所述绝热模块样品上方压置有计量热板，在所述计量热板的外围设有顶部防护热板，在所述计量热板的上部空间箱体内壁设有可调温热防护层，该可调温热防护层的壁温始终与所述计量热板的温度保持一致。
4.根据权利要求3所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，在所述绝热模块样品与所述液氮/氮气冷板的接触面之间、所述绝热模块样品与所述计量热板接触面之间均设有导热胶。
5.根据权利要求3所述的一种围护系统绝热模块的综合导温系数测量系统，其特征在于，所述综合导热系数测量箱中设置的温度传感器、计量热...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐旭，严雪阳，吴天威，史文军，
申请(专利权)人：沪东中华造船集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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