[發(fā)明專利]一種熱平衡法測試復(fù)雜環(huán)境下介質(zhì)流量的裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711093582.2
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107870012A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洋;晉中華;楊培軍;劉定坡;員盼鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 西安西熱鍋爐環(huán)保工程有限公司
• 主分類號: G01F1/684
• 分類號: G01F1/684
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測試介質(zhì)流量的裝置及方法，具體涉及一種熱平衡法測試復(fù)雜環(huán)境下介質(zhì)流量的裝置及方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前介質(zhì)流量測試的方法很多，但常用的介質(zhì)流量測試方法均對被測試介質(zhì)的成分、連續(xù)性、介質(zhì)溫度、測試截面結(jié)構(gòu)以及測試環(huán)境等均有較苛刻的要求，否則測試準(zhǔn)確性將得不到保證，或很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)實(shí)際應(yīng)用及推廣。如電站鍋爐單個(gè)燃燒器的二次風(fēng)量熱態(tài)測試，由于二次風(fēng)噴口結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測試環(huán)境溫度較高(300℃以上)，測試環(huán)境復(fù)雜(正壓、風(fēng)箱內(nèi)布置)，噴口流量波動頻繁以及二次風(fēng)噴口結(jié)構(gòu)復(fù)雜等，同時(shí)燃燒器噴口截面不同區(qū)域的二次風(fēng)速分布差別也很大，采用常規(guī)方法測試單個(gè)點(diǎn)或幾個(gè)點(diǎn)風(fēng)速來計(jì)算噴口流量的方法誤差非常大，用其他非接觸式方法，由于測試環(huán)境及二次風(fēng)噴口結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影響很難進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用與推廣，目前該尚未報(bào)告有具有推廣意義的測試裝置及方法。另一方面，當(dāng)介質(zhì)溫度處于極高與極低條件下時(shí)，由于測試材質(zhì)受限，需要額外增加冷卻系統(tǒng)與伴熱系統(tǒng)，導(dǎo)致測試系統(tǒng)龐大，測試成本非常高。本系統(tǒng)可以通過設(shè)計(jì)合理的測試介質(zhì)、測試介質(zhì)流量、入口溫度以及換熱器等，可以在精確測試的同時(shí)不需要額外增加冷卻與伴熱系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種熱平衡法測試復(fù)雜環(huán)境下介質(zhì)流量的裝置及方法,該裝置及方法能夠測試復(fù)雜環(huán)境下介質(zhì)的流量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的熱平衡法測試復(fù)雜環(huán)境下介質(zhì)流量的裝置包括測試介質(zhì)流入管道、測試介質(zhì)流出管道、換熱器、數(shù)據(jù)處理器、用于檢測換熱器入口處測試介質(zhì)溫度的第一溫度傳感器、用于檢測換熱器出口處測試介質(zhì)溫度的第二溫度傳感器、用于檢測換熱器內(nèi)測試介質(zhì)溫度的若干第三溫度傳感器以及用于檢測被測介質(zhì)溫度的第四溫度傳感器；

換熱器位于被測介質(zhì)內(nèi)，測試介質(zhì)流入管道與換熱器的入口相連通，測試介質(zhì)流出管道與換熱器的出口相連通，第一溫度傳感器的輸出端、第二溫度傳感器的輸出端、第三溫度傳感器的輸出端及第四溫度傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)處理器的輸入端相連接。

通過引入測量介質(zhì)，利用溫差換熱及對流換熱原理進(jìn)行被測介質(zhì)流量的測量。

還包括設(shè)置于測試介質(zhì)流入管道上的流量調(diào)節(jié)裝置。

還包括絕熱護(hù)套，其中，絕熱護(hù)套位于被測介質(zhì)內(nèi)，測試介質(zhì)流入管道穿過所述絕熱護(hù)套與換熱器的入口相連通，測試介質(zhì)流出管道穿過所述絕熱護(hù)套與換熱器的出口相連通。

第一溫度傳感器位于測試介質(zhì)流入管道橫截面的中心位置處，第二溫度傳感器位于測試介質(zhì)流出管道橫截面的中心位置處。

本發(fā)明所述的熱平衡法測試復(fù)雜環(huán)境下介質(zhì)流量的方法包括以下步驟：測試介質(zhì)經(jīng)測試介質(zhì)流入管道進(jìn)入到換熱器中，再在換熱器內(nèi)與被測介質(zhì)換熱后流入測試介質(zhì)流出管道中，第一溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測換熱器入口處測試介質(zhì)的溫度信息，并將換熱器入口處測試介質(zhì)的溫度信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理器中，第二溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測換熱器出口處測試介質(zhì)的溫度信息，并將換熱器出口處測試介質(zhì)的溫度信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理器中，第三溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測換熱器內(nèi)測試介質(zhì)的溫度信息，并將換熱器內(nèi)測試介質(zhì)的溫度信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理器中，第四溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測被測介質(zhì)的溫度信息，并將被測介質(zhì)的溫度信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理器中；

數(shù)據(jù)處理器根據(jù)換熱器入口處測試介質(zhì)的溫度t_1入口、換熱器出口處測試介質(zhì)的溫度t_1出口、被測介質(zhì)的溫度t₂、測試介質(zhì)的流量Q₁、換熱器入口的橫截面積S₁、被測介質(zhì)的橫截面積S₂、換熱器的橫截面積k及換熱器的有效換熱長度L₃計(jì)算被測介質(zhì)的平均流量Q₂₁；

數(shù)據(jù)處理器根據(jù)各第三傳感器檢測得到的換熱器內(nèi)測試介質(zhì)的溫度、被測介質(zhì)的溫度t₂、測試介質(zhì)的流量Q₁、換熱器所處位置處被測介質(zhì)的橫截面積S₂、換熱器的換熱系數(shù)k、換熱器的橫截面積S₃及換熱器的有效換熱長度L'計(jì)算換熱器所處位置處被測介質(zhì)的流量Q₂₂。

被測介質(zhì)的理論溫度范圍為-500℃～1600℃；

被測介質(zhì)的流速范圍為5m/s～60m/s；

被測介質(zhì)為氣體或者液體；

被測介質(zhì)為單相介質(zhì)或多項(xiàng)介質(zhì)。

被測介質(zhì)的溫度大于或者小于測試介質(zhì)的溫度，被測介質(zhì)與測試介質(zhì)的溫差越大，測量精度越高。