[發明專利]一種可拆卸的周向多測點式純蒸汽冷凝換熱實驗裝置

在審

• 申請號: 202210199656.5
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114624284A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 曹夏昕;劉佳寶;楊培勛;丁銘;邊浩志;姜博洋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01M13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種可拆卸的周向多測點式純蒸汽冷凝換熱實驗裝置，其特征在于：包括蒸汽供應系統、水冷冷卻系統、冷凝實驗段和數據測量采集系統；冷凝實驗段包括入口直管段、出入口觀察段、出入口測量段和冷凝段，冷凝段由換熱管和外套管組成，并通過兩端帶孔的法蘭板壓緊實現同軸配合，蒸汽供應系統通過管道輸送蒸汽，將經過臥式汽水分離器分離后得到純蒸汽輸送到入口直管段，經過入口觀察段和入口壓力和溫度測量段后進入冷凝段的內換熱管，冷凝后的蒸汽通過出口測量段和出口觀察段后通過軟管直接經過汽水分離器將凝液與未冷凝的蒸汽分離，凝液經過凝液測量裝置后排入儲液罐，未冷凝的蒸汽通過后置冷凝裝置完全冷凝后排入儲液罐，出口觀察段處同時放置有高速攝像機，用于拍攝在不同工況時管內的流型，冷凝段需要固定在旋轉平臺上，該旋轉平臺上安裝有角度傳感器，可以準確調節實驗段達到實驗工況所需傾斜角度。

2.根據權利要求1所述的一種可拆卸的周向多測點式純蒸汽冷凝換熱實驗裝置，其特征在于：所述的蒸汽供應系統包括功率可調的電氣鍋爐，電氣鍋爐產生的蒸汽經由管道輸送，蒸汽管道由兩組不同直徑的管道并聯組成,管道上各自連接一個渦街流量計，兩塊不同量程的渦街流量計可以在不同范圍內準確測量蒸汽流量，在渦街流量計后安裝有壓力傳感器和截止閥，同時并聯段之間裝有一個汽水分離器用于將在管道中的凝液排出。

3.根據權利要求1所述的一種可拆卸的周向多測點式純蒸汽冷凝換熱實驗裝置，其特征在于：在蒸汽管路進入冷凝實驗段之前的管路上裝有排氣閥，用于在預熱實驗段過程中排出管路內的不凝性氣體，防止不凝性氣體影響實驗結果。

4.根據權利要求1所述的一種可拆卸的周向多測點式純蒸汽冷凝換熱實驗裝置，其特征在于：所述冷凝實驗段的進出口分別與蒸汽的入口管道和汽水分離器的入口管道使用高壓軟管連接，便于實驗段傾斜角度。

5.根據權利要求1所述的一種可拆卸的周向多測點式純蒸汽冷凝換熱實驗裝置，其特征在于：所述冷凝實驗段由入口直管段、入口觀察段、入口測量段、冷凝段、出口測量段和出口觀察段組成，入口測量段長度L大于等于20倍管道內徑；進出口測量段上下分別設置測溫孔和引壓孔，用于安裝鎧裝熱電偶和壓力傳感器，所述觀察段是由內外不同直徑等長度的耐溫耐壓石英玻璃套管組成，內石英玻璃管內徑與換熱管內徑相同，同時內外石英玻璃管之間的環形空間經過抽真空處理，以減少觀察段向外部環境的散熱。

6.根據權利要求1所述的一種可拆卸的周向多測點式純蒸汽冷凝換熱實驗裝置，其特征在于：所述冷凝實驗段的冷凝段沿著軸向方向均勻布置8個溫度測量截面，換熱管的每個溫度測量截面沿周向布置，頂部T₁(0°)、T₂(60°)、T₃(120°)和底部T₄(180°)四個溫度熱電偶，環腔中在與壁面溫度測點角度相同的位置分別布置相應的鎧裝熱電偶用以測量冷卻水溫度，測點位置均位于環腔寬度的中點位置處，將換熱管外壁面的熱電偶測點使用銀焊或錫焊的方式固定在管壁加工的1mm深的槽內，可以提高壁面溫度測量的準確性，并且提高溫度測點位置的牢固程度，使用該方式獲的壁面溫度變化可以一定程度上反映出液膜分布規律，同時可以計算得到每個測點截面位置處的局部換熱系數。

7.根據權利要求1所述的一種可拆卸的周向多測點式純蒸汽冷凝換熱實驗裝置，其特征在于：所述的冷凝實驗段的冷凝段的內換熱管與外套管同軸布置，兩端各使用特殊結構法蘭固定密封，外套管的一端與內換熱管使用的密封法蘭采用有O型圈、擋圈和螺旋塞組合的壓緊式密封，同時該法蘭加工有一個與外套管內徑相等的凸臺，用以確保內管與外套管同心配合，外套管另一端與內換熱管密封使用一個帶有一定配合孔的法蘭與外套管一側焊接，再使用一個帶有螺桿的法蘭蓋和等孔心距法蘭螺栓配合，法蘭之間使用硅膠墊片壓緊密封，外套管另一端所使用的三個法蘭夾緊式密封方式中，帶有螺桿的法蘭蓋位于外套管內側，并與內管外壁面焊接固定；另一個起夾緊密封作用的法蘭位于外套管外側。