本發(fā)明屬于電氣設(shè)備絕緣氣體，涉及一種c4f7n/co2分離回收裝置及c4f7n回收量和co2溶解量計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、迄今為止，sf6氣體是最理想的絕緣和滅弧介質(zhì)，然而sf6氣體的溫室效應(yīng)是co2的2.2萬(wàn)倍，是《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約京都議定書(shū)》中被禁止排放的6種溫室氣體之一，因而在使用過(guò)程中需要嚴(yán)格加以控制。為適應(yīng)新的國(guó)際環(huán)保要求，減少溫室氣體排放，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始采用c4f7n/co2環(huán)保型混合氣體替代sf6氣體。

2、為推廣c4f7n/co2混合氣體的使用，電網(wǎng)開(kāi)始研究c4f7n/co2混合氣體電氣設(shè)備。由于c4f7n易液化，故主要使用深冷液化對(duì)c4f7n/co2進(jìn)行分離回收。現(xiàn)場(chǎng)分離回收液化后的c4f7n質(zhì)量需要計(jì)量并記錄在冊(cè)，現(xiàn)有技術(shù)主要是采用計(jì)量裝置，人工直接稱取液化后的c4f7n質(zhì)量，這種計(jì)量方式由于人工操作以及工作環(huán)境的影響，往往存在液化后的c4f7n質(zhì)量計(jì)量不準(zhǔn)確的問(wèn)題。并且，且co2易溶于c4f7n液體，分離回收后得到的液體為c4f7n/co2混合物，無(wú)法判斷其內(nèi)部含有多少co2雜質(zhì)，不利于后續(xù)進(jìn)一步處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的技術(shù)方案用于解決采用計(jì)量裝置人工直接稱取液化后c4f7n質(zhì)量存在c4f7n質(zhì)量計(jì)量不準(zhǔn)確和co2溶解量無(wú)法計(jì)算的問(wèn)題。

2、本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的：

3、一種c4f7n/co2分離回收裝置，包括：質(zhì)量流量控制器(10)、第一電磁閥(11)、緩沖罐(12)、第一壓縮機(jī)(13)、深冷液化分離罐(14)、壓力傳感器(15)、溫度傳感器(16)、第二電磁閥(17)、第三電磁閥(18)、第四電磁閥(19)、風(fēng)扇(20)、混合比檢測(cè)裝置(21)、第五電磁閥(22)、第六電磁閥(23)、打液泵(24)、第六電磁閥(25)、第二壓縮機(jī)(26)；

4、所述的質(zhì)量流量控制器(10)的輸入端與進(jìn)氣口通過(guò)管道密封連接，質(zhì)量流量控制器(10)的輸出端與第一電磁閥(11)的輸入端通過(guò)管道密封連接，第一電磁閥(11)的輸出端與緩沖罐(12)的輸入端通過(guò)管道密封連接，緩沖罐(12)的輸出端與第一壓縮機(jī)(13)的輸入端通過(guò)管道密封連接，第一壓縮機(jī)(13)的輸出端通與深冷液化分離罐(14)的輸入端過(guò)管道密封連接，深冷液化分離罐(14)的輸出端與第四電磁閥(19)的輸入端通過(guò)管道密封連接，第四電磁閥(19)的輸出端與混合比檢測(cè)裝置(21)的輸入端通過(guò)管道密封連接，混合比檢測(cè)裝置(21)的輸出端與第六電磁閥(25)的輸入端通過(guò)管道密封連接，第六電磁閥(25)的輸出端與第二壓縮機(jī)(26)的輸入端通過(guò)管道密封連接，第二壓縮機(jī)(26)的輸出端與出氣口通過(guò)管道密封連接；壓力傳感器(15)、溫度傳感器(16)分別設(shè)置在深冷液化分離罐(14)上，用于檢測(cè)深冷液化分離罐(14)的壓力和溫度；第二電磁閥(17)的輸入端通過(guò)管道密封連接在質(zhì)量流量控制器(10)與第一電磁閥(11)之間的管道上，第二電磁閥(17)的輸出端與風(fēng)扇(20)的輸入端通過(guò)管道密封連接，風(fēng)扇(20)的輸出端通過(guò)管道密封連接在第四電磁閥(19)與混合比檢測(cè)裝置(21)之間的管道上，第三電磁閥(18)輸入端通過(guò)管道密封連接在深冷液化分離罐(14)的頂部，第三電磁閥(18)的輸出端通過(guò)管道密封連接在第二電磁閥(17)與風(fēng)扇(20)之間的管道上；深冷液化分離罐(14)的底部輸出端與第六電磁閥(23)的輸入端通過(guò)管道密封連接，第六電磁閥(23)的輸出端與打液泵(24)的輸入端通過(guò)管道密封連接，打液泵(24)的輸出端通過(guò)管道與充裝口密封連接；第五電磁閥(22)的一端通過(guò)管道密封連接在深冷液化分離罐(14)與第四電磁閥(19)之間的管道上，第五電磁閥(22)的另一端通過(guò)管道密封連接在混合比檢測(cè)裝置(21)與第六電磁閥(25)之間的管道上。

5、裝置的工作流程如下：

6、s1、打開(kāi)第二電磁閥(17)和第五電磁閥(22)，啟動(dòng)質(zhì)量流量控制器(10)和風(fēng)扇(20)，控制c4f7n/co2混合氣體流量為300l/min，c4f7n/co2混合氣體經(jīng)過(guò)第二電磁閥(17)、風(fēng)扇(20)進(jìn)入混合比檢測(cè)裝置(21)中，檢測(cè)輸入的c4f7n/co2混合氣體的初始混合比記為x0％：y0％，檢測(cè)后的c4f7n/co2混合氣體經(jīng)過(guò)第五電磁閥(22)回充到深冷液化分離罐(14)中，然后關(guān)閉第二電磁閥(17)和第五電磁閥(22)；

7、s2、打開(kāi)第一電磁閥(11)，啟動(dòng)質(zhì)量流量控制器(10)，控制c4f7n/co2混合氣體進(jìn)氣流量為ql/min，持續(xù)進(jìn)氣至緩沖罐(12)中，設(shè)置第一壓縮機(jī)(13)的增壓壓力為3mpa，啟動(dòng)第一壓縮機(jī)(13)將緩沖罐(12)中的c4f7n/co2混合氣體加壓輸入到深冷液化分離罐(14)中，當(dāng)壓力傳感器(15)顯示p0為3mpa時(shí)，關(guān)閉第一壓縮機(jī)(13)、第一電磁閥(11)以及質(zhì)量流量控制器(10)；

8、s3、打開(kāi)第三電磁閥(18)、啟動(dòng)風(fēng)扇(20)，將深冷液化分離罐(14)中少量的氣體輸入到混合比檢測(cè)裝置(21)，檢測(cè)深冷液化分離罐中加壓進(jìn)氣后的c4f7n/co2混合氣體的混合比記為xa％:yb％；

9、s4、設(shè)置深冷液化分離罐(14)的溫度為-5℃，當(dāng)溫度傳感器(16)檢測(cè)到溫度為-5℃時(shí)進(jìn)行保持，對(duì)c4f7n氣體進(jìn)行液化，深冷液化分離罐(14)中的大部分c4f7n氣體在低溫高壓狀態(tài)下成為液體；

10、s5、打開(kāi)第六電磁閥(23)、啟動(dòng)打液泵(24)，將液態(tài)c4f7n通過(guò)充裝口充入鋼瓶中存儲(chǔ)；

11、s6、打液結(jié)束后，第一電磁閥(11)、第二電磁閥(17)、第五電磁閥(22)、第六電磁閥(23)保持關(guān)閉，其余電磁閥全部打開(kāi)，啟動(dòng)第二壓縮機(jī)(26)，將管道、緩沖罐(12)、深冷液化分離罐(14)中殘余的氣體回收；此過(guò)程中，混合比檢測(cè)裝置(21)檢測(cè)c4f7n/co2混合氣體的混合比，并每隔一定時(shí)間記錄一次，記錄n次，分比為x1％:y1％、x2％:y2％、……、xn％:yn％。

12、一種應(yīng)用于上述c4f7n/co2分離回收裝置的c4f7n回收量和co2溶解量計(jì)算方法，包括以下步驟：

13、由于c4f7n氣體液化后體積可以忽略不計(jì)，已知深冷液化分離罐有效容積為v，故氣體體積為深冷液化分離罐有效容積v；打液前深冷液化分離罐的壓力p0恒定為3.0mpa，根據(jù)道爾頓分壓定律得c4f7n和co2的分壓p1和p2：

14、p1＝xa％p0????????????????????????????(1)

15、p2＝y(tǒng)b％p0????????????????????????????(2)

16、采用peng-robinson方程計(jì)算c4f7n氣體摩爾體積如下：

17、

18、式中，p1為氣體壓強(qiáng)，r為氣體常數(shù)，取值8.314j/(mol·k)，t為溫度，取值為268.15k，vs為c4f7n氣體摩爾體積，單位m3/mol，α(t)、b、k為氣體在peng-robinson方程中的修正參數(shù)，tc為臨界溫度，取值385.928k，tr為對(duì)比溫度，pc為臨界壓力，取值2.5028mpa，w為偏心因子0.47340；

19、通過(guò)上式計(jì)算氣態(tài)的c4f7n氣體摩爾體積vs，根據(jù)摩爾體積公式，計(jì)算c4f7n氣體物質(zhì)的量nc4如下：

20、

21、式中，vt即為c4f7n氣體體積，由于深冷液化分離罐有效容積一定，故vt＝v；

22、然后將t＝20℃和p1＝0.1mpa帶入式(3)，計(jì)算20℃下c4f7n氣體的摩爾體積

23、進(jìn)一步計(jì)算等物質(zhì)的量c4f7n氣體在20℃和0.1mpa情況下的體積如下：

24、

25、根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，計(jì)算液化罐中co2氣體在20℃和0.1mpa下的體積為：

26、

27、式中，293.15k為20℃轉(zhuǎn)化的開(kāi)氏溫度；

28、進(jìn)一步計(jì)算輸入深冷液化分離罐的0.1mpa、20℃情況下的氣體量va：

29、

30、從而計(jì)算出進(jìn)入的c4f7n和co2氣體體積和分別為x0％va和y0％va；

31、最后計(jì)算出c4f7n氣體的回收率gi為：

32、

33、在20℃和0.1mpa情況下，co2氣體溶解體積vco2為：

34、

35、將xn％:yn％作為打液結(jié)束后深冷液化分離罐內(nèi)c4f7n/co2占比，將xn％代入式(1)，并根據(jù)式(3)、式(4)和式(5)，計(jì)算打液結(jié)束后深冷液化分離罐內(nèi)氣態(tài)c4f7n體積并由式(2)和(6)計(jì)算打液結(jié)束后儲(chǔ)液罐內(nèi)氣態(tài)co2體積再結(jié)合式(7)計(jì)算的va，計(jì)算出實(shí)際打液的c4f7n體積和實(shí)際打液的c4f7n中溶解的co2體積已知0.1mpa、20℃下c4f7n和co2密度分別為8.298kg/m3和1.977kg/m3，進(jìn)一步計(jì)算回收的液態(tài)c4f7n質(zhì)量和溶解部分co2質(zhì)量如下：

36、mc4f7n,?＝8.298vc4f7n,?????????????????????(10)

37、mco2,?＝1.977vco2,?????????????????????(11)。

38、一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器以及處理器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)支持處理器執(zhí)行上述c4f7n回收量和co2溶解量計(jì)算方法的程序，所述處理器被配置為用于執(zhí)行所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的程序。

39、一種存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行上述c4f7n回收量和co2溶解量計(jì)算方法的步驟。

40、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

41、本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)檢測(cè)分離前后混合氣體中c4f7n氣體含量的變化精確計(jì)量回收的液態(tài)c4f7n質(zhì)量，計(jì)算溶于c4f7n液體中的co2雜質(zhì)含量，能夠?qū)崟r(shí)獲取回收率；提高了分離凈化的效率，避免采用計(jì)量裝置人工直接稱取液化后c4f7n質(zhì)量存在c4f7n質(zhì)量計(jì)量不準(zhǔn)確問(wèn)題，對(duì)后續(xù)c4f7n進(jìn)一步凈化處理提供幫助。