[發明專利]板翅式換熱器氣液兩相流分布特性測試方法和裝置

有效

• 申請號: 201110436342.4
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102539284A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 楊健;王偉平;張淑文;鄭津洋;邵勇;陳仁賢;鄭欽元;唐萍;詹學華
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州杭氧股份有限公司;浙江誠信醫化設備有限公司
• 主分類號: G01N11/02
• 分類號: G01N11/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明涉及一種板翅式換熱器氣液兩相流分布特性測試方法以及實現該方法的相應測量裝置，屬于板翅式換熱器氣液兩相混合和分配技術領域。

背景技術

板翅式換熱器是一類由板束、封頭、接管以及支座等附件組成，并以翅片作為其傳熱元件的高效換熱器。其中，板束由兩種或兩種以上的層通道單元間隔疊加組成，每層通道由翅片、隔板以及封條等構成。該類換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊以及適應性好等特點，廣泛應用于石化、空分、制冷以及航空航天等領域。

板翅式換熱器內介質分配不均是引起其傳熱性能下降的主要原因，尤其針對介質為氣液兩相時，由于氣液兩相密度不同，流動慣性存在一定差異，導致換熱器各通道內氣液兩相存在較嚴重的分配不均，致使換熱器換熱效率大幅降低。為此，有必要對板翅式換熱器內氣液兩相的流動特性進行研究，通過工況或結構改進，改善其內兩相流的分布狀況，并最終提高換熱器的換熱性能。

目前，針對板翅式換熱器內兩相流的分布特性，除了理論和數值研究外，許多學者也進行了實驗研究。由于板翅式換熱器內通道眾多且狹小，對各通道分別進行測量不現實，為此，常用做法是將板翅式換熱器出口均勻劃分成若干區域，每一區域引出一個流道，通過對各流道內氣液兩相的測量，從而獲得換熱器內氣液兩相的宏觀分布特性。測量時，通過閥門切換，以一定周期依次將各被測流道單獨引入支管管路進行氣液分離和測量，其他流道則引入匯總管路，并最終引入相應的儲水罐或儲水槽內。實驗過程中，由于匯總管路和支管管路壓降不同，為此，需在支管管路和匯總管路上安裝節流閥，并在支管管路與匯總管路間安裝壓差傳感器，通過調節節流閥以保證支管管路與匯總管路間壓差近似，從而減少因壓降不同而引起的管內流體流態變化。由于實際測量過程中，各出口在匯總管路的混合作用以及閥門間的切換影響，將引起匯總管路和支管管路內壓力產生一定波動，需人為不斷調整節流閥。因此，此類測量方法存在一定誤差，測量穩定性較差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術存在的不足，提供一種新的板翅式換熱器氣液兩相流分布特性測試方法以及實現該方法的相應測量裝置。

為解決技術問題，本發明采取以下技術方案：

提供一種板翅式換熱器氣液兩相流分布特性測試方法，是使氣液兩相流進入板翅式換熱器，并將板翅式換熱器出口均勻劃分成若干區域，每一區域引出一個流道，對各流道內氣液兩相進行測量；在每個引出的流道上均設置氣液分離器和流量測量裝置，同時對各流道內氣液兩相進行分離和測量。

本發明中，還包括在板翅式換熱器的入口處和各引出的流道上設置壓力傳感器與溫度傳感器，由數據采集系統將測試過程中各壓力傳感器、溫度傳感器以及流量測量裝置的測量信號傳送至工控機，并由工控機進行數據處理和圖形顯示。

進一步地，本發明還提供了一種用于實現前述方法的裝置，包括分別布置于板翅式換熱器出口均勻劃分區域內的各引出的流道，在每個引出的流道上均設置有氣液分離器和流量測量裝置。

作為一種改進，所述各引出的流道布置于同一水平面上。

作為一種改進，所述的氣液分離器的入口管以切線方向安裝于分離器側面，出水管安裝于底部，呈U形。

作為一種改進，所述流量測量裝置包括氣體渦輪流量計和量筒。

作為一種改進，所述板翅式換熱器的入口處和各引出的流道均設有壓力傳感器與溫度傳感器，流量測量裝置以及各壓力傳感器、溫度傳感器均通過信號線經數據采集系統連接至工控機。

作為一種改進，所述板翅式換熱器的入口管路上接有氣液混合器，液體供應管路和氣體供應管路均接至氣液混合器。

作為一種改進，所述的氣液混合器分為一路液體進口段、三路氣體進口段以及四路氣液出口段；其中，液體進口段開設均布小孔，氣液出口末端安裝霧化噴頭。

作為一種改進，所述液體供應管路上的設備包括依次連接的儲水槽、離心清水泵、液體過濾器和液體轉子流量計，液體轉子流量計接至氣液混合器；所述氣體供應管路上的設備包括依次連接的螺桿式空壓機、緩沖罐、一級空氣過濾器、二級空氣過濾器、減壓閥和氣體轉子流量計，氣體轉子流量計接至氣液混合器。

本發明的有益效果在于：

由于本發明采用基于多元并測結構的氣液兩相分離和測量系統，對板翅式換熱器各出口的氣液兩相流同時進行分離和測量，避免了因壓降不等而引起的管內流體流態變化，同時由于無需安裝結構復雜的切換系統，消除了因閥門切換而導致的管內流體波動，因此，具有檢測精度高、結構簡單、操作方便以及實時性高等優點。

附圖說明