[發明專利]一種氣流測量實驗裝置

有效

• 申請號: 201610108772.6
• 申請日: 2016-02-27
• 公開（公告）號: CN105590538B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 劉海;年顯勃;郭春生;崔浩天;高超;曲芳儀;陳子昂
• 申請（專利權）人: 山東大學（威海）
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種氣體換熱器以及換熱器中使用的氣流測量實驗裝置，屬于換熱領域以及流體力學領域。

背景技術

氣體換熱器在進行換熱的時候，因為熱流體的入口溫度不均勻而導致換熱效果出現明顯的不同，而且因為熱流體流量的測量誤差而導致換熱效果沒有達到理想的情況。

此外氣體流速和流量的測量是流體力學的一項基本測量。在實驗研究和工程應用的各個領域，都提出的各式各樣的流速測量問題，例如確定ECU控制的進氣歧管空氣流量、測定飛機的空速等。通常我們對流體的流量進行測定時使用的流量計應用原理和方法各不相同，其中差壓式流量計應用廣泛，常用的種類有文丘里流量計、孔板流量計、皮托靜壓管等。不同種類的流量計使用方法及優勢各有不同，甚至在不同氣流流速時，不同的測量方式會呈現不同的精度，例如在鍋爐等送風設備上都會有流量測量裝置。通過本裝置測量比較，可以為其提出指導意見，不同風量選用不同的流量測量裝置，得到更準確的測量結果。因此在教學過程中需要發明一種能夠直觀比較各種測量方法異同的實驗裝置，方便學生學習。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供了一種可以達到理想溫度的氣體換熱器，同時還提供一種能夠綜合測量各種流量計的實驗裝置，以便在氣體換熱器中使用。

本發明的技術方案如下：一種氣體換熱器，所述氣體換熱器包括熱氣體流道、冷空氣流道和熱管，所述熱管包括蒸發端和冷凝端，所述蒸發端位于熱氣體流道，冷凝端位于冷空氣流道，其特征在于，所述熱氣體流道入口設置溫度傳感器和流量傳感器，用于測量進入熱氣體流道的氣體溫度和氣體流量，所述冷空氣流道入口設置閥門，用于控制進入冷空氣流道的冷空氣流量，所述換熱器還包括控制器，所述控制器與溫度傳感器、流量傳感器、控制閥數據連接，所述控制器根據測量的氣體溫度和氣體流量，自動控制閥門的開度。

優選的，Q=（氣體溫度-基準溫度）*氣體流量，如果測量的Q增加，則自動增加閥門的開度，如果測量的Q減少，則自動降低閥門的開度。

優選的，所述基準溫度為20-30℃。

一種氣體流動情況測量實驗裝置，包括氣流生成裝置、皮托靜壓管系統、文丘里流量計系統、孔板流量計系統和流量控制系統以及流道；氣流生成裝置產生在流道中流動的氣流，所述流量控制系統控制氣流的大小，所述的皮托靜壓管系統、文丘里流量計系統、孔板流量計系統安裝在流道上，用于測量流道中氣流的流量，所述流量控制系統、皮托靜壓管系統、文丘里流量計系統、孔板流量計系統分別與數據采集控制器進行數據連接，所述數據采集控制器與數據顯示設備連接。

優選的，沿著氣流的方向，在流道中依次設置氣流生成裝置、皮托靜壓管系統、文丘里流量計系統、孔板流量計系統和流量控制系統。

優選的，氣流生成裝置包括離心式鼓風機、錐形進氣管和氣流通道，氣流通道連接錐形進氣管連接，所述的鼓風機與氣流流道連接；其中皮托靜壓管系統所在的流道為方形截面，文丘里流量計系統、孔板流量計系統所在的流道均為圓形。

優選的，所述皮托靜壓管系統包括皮托靜壓管和皮托管移動裝置，移動裝置可以使皮托管在所測截面內自由移動。

優選的，所述的文丘里流量計系統中，文丘里流量計安裝位置的前端氣道長度大于五倍流道直徑，后端長度大于三倍流道直徑。

優選的，所述流量控制系統為安裝在氣流通道末端的擋板及移動裝置，通過控制擋板與通道出口的距離來控制氣流大小。

優選的，皮托靜壓管系統的正方形通道內截面邊長為L，圓形通道的半徑為R，則皮托靜壓管系統與文丘里流量計系統之間的最小距離S1>=a*((R/2)2+L2)(1/2)，其中a是參數，22.54<a<32.18；

文丘里流量計系統、孔板流量計系統之間的距離S2>=b*R,其中b是參數，10<b<23。

與現有技術相比較，本發明具有如下的優點：

1）通過測量的熱氣體的溫度和流速來自動控制進入換熱器的氣體流量，從而實現冷流體輸出溫度的自動控制。

2）通過在一個實驗臺上設置多個測量流速裝置，能夠同時多種流量計同時工作，并通過顯示裝置顯示測量數據，方便數據的對比，可以快速選擇不同流速下的誤差小的測量裝置。

3）實現了在一臺實驗設備上完成多種方法氣流流速測量的目的，能直觀的比較不同流量計的異同，操作簡單，方便教學。

4）皮托管在移動裝置的導軌上可以上下左右移動，增加了測量的不同位置的流量，提高測量的準確度，同時便于觀察不同位置的流速變化，方便教學。