[發明專利]全鋁板翅式換熱器流體阻力特性測量試件

有效

• 申請號: 201610349003.5
• 申請日: 2016-05-23
• 公開（公告）號: CN105823618B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 姜周曙;黃國輝;林以鉆;黃安庭;毛央平;車明明
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于流體阻力特性測量技術領域，具體涉及到全鋁板翅式換熱器的流體阻力特性測量試件。

背景技術

板翅式換熱器是一種傳熱效率高、結構緊湊、重量輕的緊湊式換熱設備；與傳統的管殼換熱器相比，其傳熱效率高，產品生產成本相對較低，尤其適合于兩側對流換熱系數相差較大以及流道布置復雜的場合。板翅式換熱器可以允許有多種工質同時進行換熱，其承壓能力和適應性強。

目前，板翅式換熱器已在石油化工、航空航天、空氣分離、制冷空調、核能發電、武器裝備、能源動力、冶金工業、車輛工程等領域得到廣泛應用，在熱能的高效利用、余熱回收、節約原料和降低成本等方面，顯現出突出的技術與經濟優勢。

板翅式換熱器多采用比重小、導熱系數高的薄壁鋁材，經沖壓和釬焊制作而成，以提高導熱能力、減輕重量、降低制造成本。全鋁板翅式換熱器在大氣環境下存放，翅片表面容易腐蝕，適宜于在氮氣或氮氦混合體下使用和儲存，其制造和儲存成本高。

板翅式換熱器出廠前要進行流體阻力實驗，其目的是測量流體流動的阻力。阻力特性與工質的流量、風機(泵)壓頭和電機功率等設計和應用要求有關。流動特性與換熱器的傳熱特性之間有強耦合關系。因此，板翅式換熱器流體阻力是衡量產品能否達到技術和使用要求的重要性能指標。

換熱器流體阻力實驗是利用風(液)洞實驗臺，在考慮流體溫度以及氣體濕度、氣壓等條件下，精確控制流體流量，在不同流體流量條件下，測量出換熱器的流動阻力。

為了保證實驗臺的測量不確定度和測試數據的重復性，首先必須對儀器和傳感器進行計量和檢定，然后采用比對法對實驗臺的測量不確定度進行綜合測試，即：制作一個流體阻力試件，經第三方檢測機構測試，獲得不同流量下的阻力曲線。然后，將流體阻力試件安裝在本單位的流體阻力實驗臺上測試，獲得不同流量下的阻力曲線，若兩條阻力曲線的誤差在允許的范圍內，則單位的流體阻力實驗臺視為合格。否則，需要重新進行校準。

傳統上，板翅式換熱器流體阻力實驗臺的試件，多采用單通道、全鋁結構的板翅式換熱器試件，會存在以下問題：

1、鋁在空氣中容易氧化、腐蝕，使流道和流體阻力發生變化。全鋁式換熱器通常存放在大氣環境中，擱置一段時間后，翅片表面容易產生腐蝕，從而使試件的流體阻力和傳熱特性發生改變，其重復性無法保證。

2、大型板翅式換熱器流體阻力實驗臺所需的試件采用板翅式換熱器，其尺寸大、重量重、加工工藝復雜、造價昂貴和運輸成本很高。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種全鋁板翅式換熱器流體阻力特性測量試件。

板翅式換熱器流體阻力實驗的本質是測量換熱器在額定流體流量條件下產生的流動阻力。

本發明針對這一物理原理的本質，采用孔板節流裝置作為流體阻力試件。傳統上，孔板節流裝置被制成傳感器，用于氣體或液體的流量測量。孔板的工作原理就是利用流體流經管道內的孔板時，在孔板附近造成局部收縮，流速增加，在其上、下游兩側產生靜壓力。本發明采用孔板節流裝置作為流體阻力試件，就是利用其節流作用，在規定流量下，產生一個標準的阻力。

本發明包括上游管、上游管法蘭、下游管、下游管法蘭、節流板、取壓接頭。所述的上游管與下游管內徑所述的上游管與上游管法蘭等徑，上游管法蘭的一端與上游管的一個端口焊接；所述的下游管與下游管法蘭等徑，下游管法蘭的一端與下游管的一個端口焊接。上游管法蘭的另一端與下游管法蘭的另一端對接，并通過螺栓固定。上游管法蘭的另一端沿端口開有截面為L形的上游環形槽口，下游管法蘭的另一端沿端口開有截面為L形的下游環形槽口，上游管法蘭與下游管法蘭對接后，兩環形槽口形成環形槽。所述的節流板為金屬圓板，節流板設置在環形槽內，并通過環形墊片密封。

下游管外壁上設置有四個取壓接頭，四個取壓接頭沿下游管外壁的同一圓周均勻分布；三個取壓接頭上設置有三通接頭，另一個取壓接頭上設置有四通接頭；四個取壓接頭分別與下游管連通，取壓接頭之間通過三個三通接頭和一個四通接頭，以及管路連通，四通接頭的一個端口連接有壓力表。

所述的節流板的中心開有節流孔，節流孔由圓柱形部分和圓臺形部分組合而成；圓臺形部分的頂面朝向上游管、底面朝向下游管，圓柱形部分與圓臺形部分的頂面相接，且直徑相等。節流板的厚度為E、圓柱形部分的高度為e、圓臺形部分的頂面直徑為d、圓臺形部分的側壁傾斜角為α(即圓臺形部分的軸截面下底角的余角)、上游管和下游管的內徑為D，則：

0.005D≤e≤0.02D，e＜E≤0.05D，30°≤α≤60°；d由下式確定：