[發明專利]管殼式換熱器單相換熱實驗測試平臺以及測試方法

在審

• 申請號: 201711032341.7
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107632042A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 顧青青;李維;劉志成;黃煌;吳尚鵬;錢益昊;湯思益;張丹丹;胡屹康;熊婉玉;徐航
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林,孟捷

技術領域

本發明屬于換熱器測試技術領域，特別涉及一種管殼式換熱器單相換熱實驗測試平臺以及測試方法。

背景技術

隨著現代科學技術包括計算機技術、通信技術、傳感技術、現代控制理論等的發展，現代檢測技術的逐漸成熟，全新的測試技術具有高精度、實時性高、界面友好、易操作等優點，被廣泛應用于實際生產及實驗室研究中；近年來，隨著工業生產對于換熱器精準度要求的不斷提高，換熱器性能測試平臺開發研究工作發展的很快。

發明內容

發明目的：本發明提供了一種管殼式換熱器單相換熱實驗測試平臺以及測試方法，以解決現有技術中的問題。

技術方案：為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種管殼式換熱器單相換熱實驗測試平臺，包括鍋爐8，所述鍋爐8分別連接熱水加熱器7和壓縮空氣加熱器9，所述壓縮空氣加熱器9連接實驗元件4，所述熱水加熱器7依次連接熱水分水器6、實驗元件4、熱水水箱5，熱水水箱5再連接熱水加熱器7形成回路，所述實驗元件4還依次連接冷卻水水箱2、冷卻塔1和冷卻水分水器3，冷卻塔1再連接實驗元件4形成回路，所述實驗元件4還連接有排氣裝置；

進一步的，所述壓縮空氣加熱器9還連接儲氣罐10，所述儲氣罐10連接有空干機11，空干機11上還連接有空壓機12。

進一步的，所述熱水加熱器7和壓縮空氣加熱器9還均設置有疏水器。

進一步的，所述鍋爐8和熱水加熱器7、實驗元件4和熱水水箱5、實驗元件4和排氣裝置、冷卻塔1和冷卻水分水器3、空干機11和儲氣罐10之間均設置有球閥。

進一步的，所述實驗元件4和冷卻水水箱2之間設置有單向閥。

進一步的，所述熱水分水器6和實驗元件4、壓縮空氣加熱器9和實驗元件4之間均并聯有兩組開度范圍不同的調節閥、兩個流量計和兩個球閥，再依次串連一個單向閥和一個球閥。

進一步的，所述熱水水箱5和熱水加熱器7之間并聯有兩組球閥、兩個流量范圍不同的水泵和兩個單向閥；所述熱水加熱器7上設置有熱水循環泵。

進一步的，所述冷卻水水箱2和冷卻塔1之間并聯有兩組球閥、兩個流量范圍不同的水泵和兩個單向閥，又串聯有一個球閥；所述冷卻水分水器3和實驗元件4之間并聯有兩組開度范圍不同的調節閥、兩個流量計和兩個球閥；所述冷卻塔1上還設置有冷卻塔循環泵。

進一步的，所述熱水水箱5、鍋爐8和儲氣罐10上均設置有測溫口和壓力測口；所述實驗元件4的進出管道口均設置有測溫口和壓力測口。

進一步的，所述調節閥均連接儲氣罐2的氣動閥口。

一種管殼式換熱器單相換熱實驗測試方法，包括壓縮空氣系統、蒸汽系統、冷卻水系統和測試系統，包括以下步驟：

空氣與水換熱實驗，啟動空壓機12，調節供氣壓力，一部分對調節閥進行供氣，另一部分經過壓縮空氣加熱器9進入到實驗元件4；啟動冷卻塔1和冷卻塔循環泵，冷卻水從冷卻水水箱2出來流經冷卻塔1冷卻后再經過冷卻水分水器3隨管道進入到實驗元件4；最后，啟動鍋爐8，蒸汽進入到壓縮空氣加熱器9，對空氣進行加熱，蒸汽凝結成水，從疏水器排出；待流量、溫度、壓力穩定后，開始數據采集；管內換熱結束之后，空氣放空通過排氣裝置排出，冷卻水回到冷卻水水箱2。

水水換熱實驗，啟動空壓機12，調節供氣壓力，對調節閥進行供氣，啟動熱水循環泵，熱水從熱水水箱5進入熱水加熱器7，之后進入熱水分水器6，再隨管道經過混合器最后進入實驗元件4。啟動冷卻塔和冷卻塔循環泵，冷卻水從冷卻水水箱出來流經冷卻塔冷卻后再到冷卻水分水器隨管道進入到到實驗元件4；最后，啟動鍋爐8，蒸汽進入到壓縮空氣加熱器9，對熱水進行加熱，蒸汽凝結成水，從疏水器排出；待流量、溫度、壓力穩定后，開始數據采集；換熱器內換熱結束之后，熱水回到熱水水箱5，冷卻水回到冷卻水水箱。

有益效果：本發明以空氣和水為工作介質，殼側通過熱水或空氣，管側通入冷卻水，完成換熱器熱工性能與流動阻力特性試驗。搭建測試平臺來完成管殼式換熱器單相實驗，操作方便，靈活調節，可以通過改變熱水、空氣與冷卻水流速，對換熱效率和壓降進行多方面研究。

由于冷卻水、熱水和壓縮空氣都配有兩個不同流量范圍的水泵和裝有兩個開度范圍不同的啟動調節閥的并聯流路，所以可供調節的工況范圍很寬，能適應各種不同額定工況不同范圍的管殼式換熱器，可以測試水水換熱器也可以測試氣水換熱器。