[实用新型]多功能宽流程单相对流换热试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单相对流换热试验装置，特别是一种多功能宽流程单相对流换热试验装置，属于传热学和强化换热技术领域。

背景技术

随着世界能源危机的不断加深，能源的高效利用和转化已成为社会可持续发展所面临的重要课题。随着“节能”概念的提出，人们对换热设备紧凑化、高效化和低成本化的要求越来越高。近年来人们研究开发出不少强化换热管，如螺纹槽管、波浪管、扁管、微肋管等。这些强化换热管性能如何？使用这些强化管制成的换热器是否比现有的光管管壳式换热器具有更高的换热能力？适合哪些工作介质？这些都是值得我们认真研究的问题。

传热和流动阻力特性不仅是考查换热元件和换热器综合传热能力的重要指标，而且也是进行传热管优化设计和换热器结构设计的根本依据。

试验是获得换热元件和换热器传热与阻力性能的根本手段，而试验装置则是保障试验条件、获取可靠数据必须倚靠的硬件设施。目前市场上销售的相关试验系统仅能用作教学和演示，无法达到科研试验的要求。而从已公开的专利设计来看，以水为介质进行换热器传热与阻力性能研究的试验装置很少，且研究对象具有单一性(仅针对“板翅式换热器”，专利申请号：200810093929.8)。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种在层流区、过渡区和紊流区的很宽雷诺数范围内研究单管和管束换热器传热及流动阻力特性的多功能宽流程单相对流换热试验装置。

为了解决上述问题，本实用新型采取以下技术方案：

主要由水池、自吸式高压泵、第一过滤器、第二过滤器、高位水箱、第一稳压器、第二稳压器、第一涡轮流量计、第二涡轮流量计、试验段、电加热水箱、高压管道泵、温度测量系统、压差测量系统和数据采集系统组成，所述的试验段分为单管换热器和管束换热器，单管换热器和管束换热器均采用逆流换热方式，单管换热器和管束换热器冷、热水的进、出口均连接相同管路，相互间用阀门隔开，所述单管换热器和管束换热器的冷水入口分为两个支路，其中一条支路通过管线依次连接第一涡轮流量计、第一稳压器、第一过滤器、自吸式高压泵和水池，另一条支路通过管线连接高位水箱，高位水箱的进水管依次连接第一过滤器、自吸式高压泵和水池，溢流管直接连接水池，所述的单管换热器和管束换热器冷水出口分为两个支路，其中一条支路通过管线连接水池，另一条支路直接向环境排放，所述单管换热器 和管束换热器的热水入口通过管线依次连接第二涡轮流量计、第二稳压器、第二过滤器、高压管道泵和电加热水箱，所述换热器的热水出口通过管线连接电加热水箱。

本实用新型还可以包括：

1.自吸式高压泵和高压管道泵均设有旁通回路，其中自吸式高压泵的旁通回路与水池连接，高压管道泵的旁通回路与电加热水箱连接，旁通回路通过调节阀门开度来调节压头与流量。

2.第一涡轮流量计和第二涡轮流量计均采用流量计组，其中，第一涡轮流量计组由三台涡轮流量计组成，测量范围可达0.4m³/h～40m³/h，流量大小由调节阀控制，第二涡轮流量计组由两台涡轮流量计组成，测量范围可达0.4m³/h～20m³/h，流量大小由调节阀控制。

3.在试验要求的冷水流量低于流量计的最小测量值时，采用高位水箱提供稳定的压头，并由调节阀调节管束换热器内冷水流量的大小，流量测量采用称重法。

4.电加热水箱内设有加热棒，单根加热棒的额定电压为380V，功率为4kW，总功率为200kW，所有加热棒共分为17组，其中16组为12kW，1组为8kW，由控制系统控制，通过控制电加热器的开启个数来调节电加热水箱内热水的升温速度。

5.试验段冷、热水的进出口温度均由铜-康铜铠装热电偶进行测量。

6.单管换热器在进行传热计算时，试验管外壁温度由点焊在管壁上的镍镉-镍硅热电偶进行测量，测量截面为3～5个，根据试验管的截面形状不同，使用不同数量的热电偶和不同的分布方式，壁温计算时采用所有热电偶测量结果的平均值，并通过导热计算得到试验管的内壁温度，再由对流换热计算最终得到试验管的管内对流换热系数。

7.管束换热器的管侧压降通过第一压差变送器进行测量，壳侧压降通过压差变送器进行测量；单管换热器的管内压降通过第二压差变送器进行测量。

所述单相对流换热试验装置，所述试验装置可进行管束换热器和单管换热器的流动阻力特性的试验研究。其中，管束换热器的管侧压降通过压差变送器进行测量，壳侧压降通过压差变送器进行测量；单管换热器的管内压降通过压差变送器进行测量。