[發明專利]一種20K以下溫區低溫換熱器性能測試裝置

有效

• 申請號: 201810126528.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108458888B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 李正宇;龔領會;張宇;徐鵬;朱偉平
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 44316 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 趙勍毅

一種20K以下溫區低溫換熱器性能測試裝置，包括壓縮機、膨脹制冷機組、20K以上溫區低溫換熱器組、第一待測20K以下溫區低溫換熱器、第二待測20K以下溫區低溫換熱器、節流閥、液氦杜瓦、第一流量計、第二流量計、四個溫度傳感器和四個壓力傳感器。上述20K以下溫區低溫換熱器性能測試裝置，與傳統的采用水為介質的換熱器性能測試方法比較，上述20K以下溫區低溫換熱器性能測試裝置可以直接在20K工作溫度下進行低溫換熱器的性能測試，從而獲得最直接的流動、換熱系數，可為該溫區下低溫換熱器的設計方法和技術參數提供直接數據支持，并補充現有換熱器設計軟件的不足。

技術領域

本發明涉及低溫裝置技術領域，尤其涉及一種20K以下溫區低溫換熱器性能測試裝置。

背景技術

低溫換熱器是大型透平膨脹氦制冷機/液化器的關鍵部件，其主要功能是實現對回流氦氣冷量的利用，提高整個系統的運行效率，其性能會嚴重影響整機性能。在氦溫區制冷機、液化器中換熱器的工作溫區從300K一直到4.5K，跨度非常大，但是目前設計計算所采用的計算公式(關聯式)是相同的。目前對換熱器性能的測試一般采用水為工質，一側流道為熱水，另一側流道為冷水，通過測量冷熱水的流量、進出口溫度，估算換熱器的換熱性能。這種方法對于20K以上溫區被證明是有效的。低于20K溫度后，目前尚沒有直接的實驗數據證明設計方法的準確性。其中一個主要原因是沒有專門的20K以下溫區低溫換熱器低溫條件下流動、傳熱測試裝置能夠實現對其測試。

發明內容

鑒于此，有必要提供一種20K以下溫區低溫換熱器性能測試裝置。

一種20K以下溫區低溫換熱器性能測試裝置，包括壓縮機、膨脹制冷機組、20K以上溫區低溫換熱器組、第一待測20K以下溫區低溫換熱器、第二待測20K以下溫區低溫換熱器、節流閥、液氦杜瓦、第一流量計、第二流量計、七個溫度傳感器和七個壓力傳感器；

所述壓縮機的高壓出口和所述20K以上溫區低溫換熱器組的高壓入口連通，所述20K以上溫區低溫換熱器組的第一高壓出口和所述第一待測20K以下溫區低溫換熱器的第一高壓入口連通，所述第一待測20K以下溫區低溫換熱器的高壓出口和所述第二待測20K以下溫區低溫換熱器的高壓入口連通，所述第二待測20K以下溫區低溫換熱器的高壓出口和所述節流閥的入口連通，所述節流閥的出口和所述液氦杜瓦的入口連通，所述液氦杜瓦的氣體出口和所述第二待測20K以下溫區低溫換熱器的低壓入口連通，所述第二待測20K以下溫區低溫換熱器的低壓出口和所述第一待測20K以下溫區低溫換熱器的低壓入口連通，所述第一待測20K以下溫區低溫換熱器的低壓出口和所述20K以上溫區低溫換熱器組的低壓入口連通，所述20K以上溫區低溫換熱器組的低壓出口和所述壓縮機的低壓入口連通；

所述壓縮機的高壓出口還和所述膨脹制冷機組的入口連通，所述膨脹制冷機組的出口和所述第一待測20K以下溫區低溫換熱器的低壓入口連通；

所述第一流量計設于所述20K以上溫區低溫換熱器組的高壓入口，所述第二流量計設于所述膨脹制冷機組的入口；

所述七個溫度傳感器分別設于所述第一待測20K以下溫區低溫換熱器的高壓入口、高壓出口、低壓入口和低壓出口以及所述第二待測20K以下溫區低溫換熱器的高壓出口、低壓入口和低壓出口；

所述七個壓力傳感器分別設于所述待測第一20K以下溫區低溫換熱器的高壓入口、高壓出口、低壓入口和低壓出口以及所述第二待測20K以下溫區低溫換熱器的高壓出口、低壓入口和低壓出口。

在一個實施例中，所述膨脹制冷機組包括串聯連接的一級膨脹制冷機和二級膨脹制冷機，所述壓縮機的高壓出口和所述一級膨脹制冷機的入口連通，所述一級膨脹制冷機的出口和所述二級膨脹制冷機的入口連通，所述二級膨脹制冷機的出口和所述第一待測20K以下溫區低溫換熱器的低壓入口連通。

在一個實施例中，還包括壓力穩定設備，所述壓力穩定設備和所述壓縮機并聯連接。