[發明專利]一種靜葉加熱除濕靜態測試系統及方法

有效

• 申請號: 202110409488.3
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113153457B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 謝永慧;李冬;王順森;張荻
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00;F01D9/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種靜葉加熱除濕靜態測試方法，其特征在于，該測試方法基于一種靜葉加熱除濕靜態測試系統，該系統包括加熱蒸汽通路、飽和水通路以及數據采集線路；

加熱蒸汽通路包括依次連接的進汽調節閥（1）、體積流量計（2）和水箱（5），試驗件（3）用于連接在體積流量計（2）和水箱（5）之間，并設置在坐標架（4）上；

飽和水通路設置在試驗件（3）的上方，包括依次連接的進水調節閥（6）和霧化噴頭（7）；

數據采集線路包括高速相機（8）、紅外熱像儀（9）以及計算機（10），高速相機（8）用于連續拍攝靜葉表面水膜蒸發過程圖像，紅外熱像儀（9）用于測量靜葉表面的溫度分布，計算機（10）保存高速相機（8）和紅外熱像儀（9）的數據；

試驗件（3）為具有內部加熱通道的靜葉片，在靜葉片的上表面存在加熱蒸汽入口（11）和加熱蒸汽出口（12），加熱蒸汽從試驗件（3）的蒸汽出口（12）流出后在水箱（5）中凝結成水，為保證試驗件的旋轉性，與蒸汽入口（11）和蒸汽出口（12）相連的管路采用金屬軟管；

坐標架（4）包括底座、刻度盤以及試驗件夾持臂，夾持臂分為上短臂和下長臂，下長臂一端與底座垂直固定，另一端與上短臂螺栓連接，短臂與長臂的夾角可調，連接處設置有刻度盤，測量長短臂之間的夾角，短臂的另一端與試驗件垂直固定連接

該測試方法包括以下步驟：

1）使用數值模擬方法對靜葉片的內部加熱通道進行設計選取，當葉片內部通道采用U型轉彎蛇形通道，通過設計通道寬高比，增加肋柱擾流結構，調節擾流結構參數，使用數值模擬方法對不同通道性能進行初步計算比較，根據數值計算結果挑選性能最好的設計方案進行加工，得到測試所需的試驗件（3）；

2）在試驗系統上對試驗件（3）進行多參數試驗測試；具體包括如下步驟：

（a）檢查試驗測試系統的各部件是否可以正常運行，調試試驗與測量系統達到正常試驗測量的條件；將試驗件（3）安裝到葉片靜態加熱除濕試驗系統的坐標架（4）上，此時試驗件（3）水平放置，壓力面向上，開啟高速相機（8）和紅外熱像儀（9）并調整擺放角度和距離，保證二者能完全拍攝試驗件（3）表面；

（b）使用蒸汽鍋爐產生設定壓力的加熱蒸汽，調整進汽調節閥（1）的開度，待體積流量計（2）所示的流量讀數穩定在此次試驗的設定參數后，開啟進水調節閥（6），使飽和水通過霧化噴頭（7）以水霧或水滴的形式在葉片表面形成水膜，設置高速相機（8）的拍攝幀率和分辨率；在關閉進水調節閥（6）的同時啟動高速相機（8）和紅外熱像儀（9），連續拍攝靜葉表面水膜蒸發過程圖像和靜葉表面溫度分布圖像直至靜葉表面附著的水滴消失；關閉進汽調節閥（1），保存試驗數據于計算機（10）上；

（c）調整進汽調節閥（1）的開度改變蒸汽流量，按照步驟（b）的方法完成不同飽和蒸汽壓力、不同流量下的試驗測量；

（d）調節坐標架（4）夾持臂上短臂與下長臂的夾角以改變試驗件（3）的傾斜角，調整霧化噴頭（7）的位置，保證能在靜葉表面噴淋形成水膜，調整高速相機（8）和紅外熱像儀（9）的位置，保證能完全拍攝靜葉表面；按照步驟（b）、（c）的方法完成不同典型傾角下的試驗測量，分析加熱蒸汽壓力、流量和葉片表面傾角對水膜蒸發速度的影響；

3）分析高速相機（8）和紅外熱像儀（9）的測量結果，結合數值模擬優化葉片內部加熱通道結構，重復上述試驗，獲得飽和蒸汽壓力、流量，葉片傾角和通道結構對靜葉表面水膜蒸發速度和水膜蒸發過程的影響規律。

2.根據權利要求1所述的一種靜葉加熱除濕靜態測試方法，其特征在于，進汽調節閥（1）用于控制加熱蒸汽通斷以及調節加熱蒸汽流量，體積流量計（2）用于測定加熱蒸汽流量，由于蒸汽溫度較高，體積流量計（2）具有耐高溫的特性。

3.根據權利要求1所述的一種靜葉加熱除濕靜態測試方法，其特征在于，進水調節閥（6）用于控制飽和水的通斷，霧化噴頭（7）用于將飽和水噴淋在靜葉表面形成水膜。