[發(fā)明專利]換熱器多場同步測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010212892.7
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111397932B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海濤;趙偉;劉紀(jì)元;黃伯陽;鄭瑋琛
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

本發(fā)明公開了一種換熱器多場同步測量系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括循環(huán)水洞實驗平臺、溫度變化圖像測速子系統(tǒng)、壓力測量子系統(tǒng)；循環(huán)水洞實驗平臺包括換熱器、水箱、潛水泵、電磁流量計、以及變頻器，溫度變化圖像測速子系統(tǒng)包括熱電偶、熱源、PLC控制器，壓力測量子系統(tǒng)包括壓力傳感器；換熱器包括換熱器本體和與換熱器本體可拆卸連接的底座，底座上設(shè)置有微結(jié)構(gòu)，熱電偶和熱源固定于底座上。本發(fā)明通過搭建小型的循環(huán)水洞實驗平臺測試換熱器的傳熱減阻效果，降低了制造和測試成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微型水循環(huán)水利和節(jié)能工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種換熱器多場同步測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

自上世紀(jì)七十年代以來的能源危機爆發(fā)以來，以能源為中心的環(huán)境和社會經(jīng)濟問題日益加劇，世界各國充分認(rèn)識到節(jié)能的意義，能源的利用效率已成為發(fā)展的核心問題。為提高能源的利用效率，緩解能源緊張的情況，世界各國都在積極探索節(jié)能的新途徑。例如研究如何高效回收化工、石油等工業(yè)生產(chǎn)過程中存在的大量余熱并加以充分利用，開發(fā)小型緊湊空調(diào)等都離不開壽命周期費用最經(jīng)濟、效率最高的換熱器。

換熱器是熱力過程中的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于化工、石油、制冷、冶金、能源、動力、醫(yī)藥等行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，在熱電廠中，換熱器的投資約占整個電廠總投資的60％以上；在一般的石油化工企業(yè)中，換熱器占全部投資的40％～50％；在制冷機中，蒸發(fā)器的質(zhì)量要占制冷機總質(zhì)量的30％～40％，氣動力消耗約占總值的20％～30％。因此，無論從節(jié)能、材料、低投資和運行成本的角度，還是從可持續(xù)發(fā)展的角度來說，開發(fā)換熱效率高、流體阻力小的具有各種減阻微結(jié)構(gòu)的換熱器是十分必要的。

國內(nèi)外有很多借鑒仿生學(xué)結(jié)果，研究結(jié)構(gòu)與傳熱、流體學(xué)規(guī)律，實現(xiàn)最大幅度節(jié)能，發(fā)明了很多減阻、節(jié)能的微結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，基于各種先進制造手段開發(fā)了表面具有類似于鯊魚皮或者荷葉微結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的模具。為了測試這些結(jié)構(gòu)的減阻或者熱傳遞效果，都要做大量的流體測試實驗，往往這些流體實驗都要在水洞或者風(fēng)洞中完成。

采用水洞或者風(fēng)洞來測量微結(jié)構(gòu)對流體流動特性是比較常規(guī)的做法，但是搭建起整套大型的水洞或者風(fēng)洞的價格是非常昂貴的，并且，同時在水洞或者風(fēng)洞中測試的樣本也必須達到一定的長度和寬度的尺寸要求，否則，無法形成穩(wěn)定的邊界層，導(dǎo)致無法測出被測樣品對流體流動的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提出一種換熱器多場同步測量系統(tǒng)及方法，旨在實現(xiàn)通過搭建小型的循環(huán)水洞實驗平臺測試換熱器的傳熱減阻效果，降低制造和測試成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種換熱器多場同步測量系統(tǒng)，包括循環(huán)水洞實驗平臺、溫度變化圖像測速子系統(tǒng)、壓力測量子系統(tǒng)；

其中，所述循環(huán)水洞實驗平臺包括換熱器、水箱、潛水泵、電磁流量計、以及變頻器，所述溫度變化圖像測速子系統(tǒng)包括熱電偶、熱源、PLC控制器，所述壓力測量子系統(tǒng)包括壓力傳感器；

所述換熱器包括換熱器本體和與所述換熱器本體可拆卸連接的底座，所述換熱器本體與所述底座密封圍繞成換熱腔，所述底座上設(shè)置有微結(jié)構(gòu)，所述熱電偶和所述熱源固定于所述底座上；

所述潛水泵位于所述水箱內(nèi)，所述潛水泵與所述換熱器本體的一端連接，所述換熱器本體的另一端與所述水箱連接，所述電磁流量計、依次連接于所述換熱器本體的另一端與所述水箱之間，所述熱電偶、電磁流量計、變頻器分別與所述PLC控制器連接，所述變頻器還與所述潛水泵連接。

本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是，還包括散熱扇，所述散熱扇連接于所述潛水泵與所述換熱器本體之間。

本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是，還包括連接于所述電磁流量計與所述換熱器本體的另一端之間的溫度傳感器，所述溫度傳感器還與所述PLC控制器連接。

本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是，還包括與所述PLC控制器連接的顯示屏。

本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是，所述換熱器本體的一端和另一端為漸擴口或漸縮口形狀。