[發(fā)明專利]一種油垢熱阻測量裝置及油垢熱阻計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811606907.7
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109470741A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 王志和;繆高健;王盛陽;趙亮;陳松;李紅巖
• 申請（專利權）人: 南京林業(yè)大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種油垢熱阻測量裝置，其特征在于：包括供油管(13)，所述供油管(13)的進油口與油泵(14)的出油口相連，所述油泵(14)的進油口與油冷器(18)的出油口相連，所述油冷器(18)的進油口與回油管(17)的出油口相連，所述回油管(17)進油口與所述供油管(13)的出油口之間并聯(lián)有上通道測量段和下通道測量段；

所述供油管(13)上設置有過濾器(12)和總調(diào)節(jié)閥；

所述回油管(17)上設置有截止閥(16)；

所述上通道測量段和下通道測量段均包括與所述總調(diào)節(jié)閥相連的分支調(diào)節(jié)閥(1)，所述分支調(diào)節(jié)閥(1)與入口管(9)相連，所述入口管(9)與流量計(2)相連，所述流量計(2)與L型彎管相連，所述L型彎管包括一體連接的水平段(4)、彎管段(8)和垂直段(5)，所述水平段(4)與所述流量計(2)相連；

所述水平段(4)、彎管段(8)和垂直段(5)均由內(nèi)到外依次包括油管、保溫層和保護層(10)；所述水平段(4)、彎管段(8)和垂直段(5)的油管中部均設置有加熱器(7)，所述加熱器(7)兩端的所述水平段(4)和垂直段(5)的油管上均設置有熱電偶(3)和熱電阻(11)；

兩所述垂直段(5)均通過止回閥(6)與回油管(17)相連；

所述流量計(2)、熱電偶(3)、加熱器(7)、熱電阻(11)、截止閥(16)、油泵(14)均與顯示儀(19)的控制器相連；所述顯示儀(19)上設置有液晶屏(22)，所述液晶屏(22)與所述控制器相連。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種油垢熱阻測量裝置，其特征在于：所述熱電偶(3)和熱電阻(11)布置在油管直徑方向的兩側(cè)，即相同位置的所述熱電偶(3)和熱電阻(11)位置相對應。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種油垢熱阻測量裝置，其特征在于：所述截止閥(16)通過三通接頭分別與所述上通道測量段和下通道測量段的止回閥(6)連接。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種油垢熱阻測量裝置，其特征在于：所述總調(diào)節(jié)閥通過三通接頭分別與所述上通道測量段和下通道測量段的分支調(diào)節(jié)閥(1)相連。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種油垢熱阻測量裝置，其特征在于：所述供油管(13)、回油管(17)和油管均為DN25鋼管。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種油垢熱阻測量裝置，其特征在于：所述保溫層的材質(zhì)為發(fā)泡聚氨酯。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種油垢熱阻測量裝置，其特征在于：所述油冷器(18)為蛇形管式換熱器，所述蛇形管式換熱器頂端設置有用于插入所述回油管(17)的進油孔，所述油冷器(18)內(nèi)設置有冷水管(15)，所述冷水管(15)接自來水。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種油垢熱阻測量裝置，其特征在于：所述流量計(2)型號為LC。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種油垢熱阻測量裝置，其特征在于：所述加熱器(7)均為絕緣電熱絲，纏繞在所述油管外表面。

10.采用如權利要求1～9任一項所述的一種油垢熱阻測量裝置的油垢熱阻計算方法，其特征在于：包括以下步驟：

上通道測量段的水平段(4)的油垢熱阻的計算方法為：

調(diào)整上通道測量段的水平段(4)上的加熱器(7)的電流，控制加熱器(7)前后的油溫升Δt＝t₂-t₁，其中t₂代表升溫后的溫度，其中t₁代表升溫前的溫度，Δt代表傳熱溫差，Δt不超過10℃，測出加熱器(7)的電熱功率N；加熱器(7)前后的油管的管外壁溫度分別由熱電阻(11)測量，分別為t_W1、t_W2，管外壁平均溫度為t_W，t_W＝0.5(t_W1+t_W2)；此時水平段(4)的對數(shù)平均溫差為：

式(1)中，下標lm代表對數(shù)平均，Δt代表傳熱溫差，(Δt)_lm代表對數(shù)平均傳熱溫差，簡稱對數(shù)平均溫差，對數(shù)平均溫差比算術平均溫差更符合工程實際；

由于水平段(4)的長度和加熱面積A一定，故水平段(4)的導熱熱阻R₀一定，水平段(4)的傳熱系數(shù)為K一定，則可以算出傳熱總熱阻R：

式(2)中，R代表水平段(4)的傳熱總熱阻；N代表加熱器(7)的電熱功率；R_x代表油垢熱阻；R_α代表水平段(4)的對流換熱熱阻；

從式(2)可知，只要算出R、R_α，便可知道油垢熱阻R_x；R＝1/K；下面計算R_α；

根據(jù)流量計(2)讀數(shù)流量V，單位為L/min，油管內(nèi)徑d，單位為mm，計算油速c，單位為m/s：

油平均溫度t＝0.5(t₁+t₂)，根據(jù)t從油物性參數(shù)表查得油密度ρ，ρ單位為kg/L、導熱系數(shù)λ、運動粘度、Pr數(shù)；上通道測量段的通道流量m采用m＝ρV公式計算，m的單位為kg/min；根據(jù)已知數(shù)據(jù)可算出雷諾數(shù)Re，采用下式(4)可算出努氏數(shù)Nu：

Nu＝0.023Re^0.8Pr^0.4 (4)

由于Nu＝αd/λ，其中，α代表對流換熱系數(shù)；故對流換熱熱阻R_α用下式(5)計算：

式(5)中，α代表對流換熱系數(shù)；

最后可得，油垢熱阻R_x＝R-R₀-R_α。