[发明专利]风洞实验冷凝水流量测量装置

说明书

技术领域

本发明的风洞实验冷凝水流量测量装置涉及一种流量测量装置，特别涉及一种用于板翅式换热器翅片表面性能研究的风洞实验冷凝水流量测量的装置。

背景技术

板翅式换热器作为紧凑式换热器的一种结构形式，具有效率高、体积小、质量轻、适应性强等一系列优点，从而成为了一种很有发展前景的换热器。作为板翅式换热器的核心部件，翅片起了二次传热面以及支撑作用，其表面特性决定了板翅式换热器的传热与流动阻力性能。翅片表面特性的研究以及新型翅片结构的开发均归功于风洞实验，特别是蒸汽-空气风洞系统。

蒸汽-空气风洞系统有蒸汽冷凝水产生，其流量测量的准确性直接影响到翅片表面特性数据的研究。风洞系统排出的冷凝水实为蒸汽-水混合物（蒸汽为少量），蒸汽的存在直接影响到冷凝水的测量。由于空气量是多变的（在特定时间段内一定），因此冷凝水管基本上是非满管的。传统的电磁或超声波流量计等大多要求管内流体为满管状态或管速轴对称分布，对于非满管则需测量管内流体的高度，但是这种方法仅适用于水平布管，而且误差很大，若管布置在垂直方向，管内流体的高度是无法测量的；另外，传统的容积式流量计用在这里时由于液面波动很大，并且含有蒸汽，无法做到在线实时测量。而基于容积式流量测量原理的冷凝水流量测量装置给非满管状态下的汽液两相流的液体流量测量带来了便利。

发明内容

针对风洞实验系统中非满管状态下汽液两相流的液体流量测量问题，本发明旨在克服上述传统流量计缺点，基于容积式流量测量基本原理，提供了一种风洞实验冷凝水流量测量装置。其优点是：结构简单、功能紧凑；体积小，重量轻；制造成本低，维护简单；不需要专用的大型测量设备，现场安装要求低，易于实现在线实时测量。在风洞试验系统中比传统流量计具有很大的优越性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种风洞实验冷凝水流量测量装置，由稳流器、储液池和压差传感器组成，稳流器插入储液池中，压差传感器安装于储液池底部。所述稳流器由导流管、中间法兰、汽液分离管、液体均流管、均流板和测量管通过法兰连接而成。中间法兰位于导流管中部，与导流管通过焊接连接，起支撑作用，中间法兰上开有排气孔，导流管与储液池通过中间法兰连接。汽液分离管为圆锥管，锥度为30-40°，汽液分离管侧面开均布孔，孔在轴向等间距排布，便于蒸汽溢出实现汽液分离。液体均流管为圆锥管，锥度为10-15°，收集汽液分离管流下之液体并汇聚。均流板圆周方向有凸台，凸台外表面为弧形，均流板凸台与液体均流管内表面搭接，均流板与液体均流管间有2-3mm间隙，避免形成液流死区。均流板在液体均流管内等间距排布，板上通过特制模具冲压开孔，孔按等边三角形分布，液体均匀流过板上圆孔。测量管同一周向开设均布孔，孔在轴向等间距均布，液体均匀缓慢的流出测量管，确保储液池内液体波动小，液面稳定，压差传感器测量到数据也相对比较稳定。孔形式为圆形、三角形或方形，其当量直径为6mm。

所述稳流器和储液池的材质为不锈钢。

所述流量测量装置安装时，稳流器插入储液池，测量管底部距储液池底150mm，距储液池底部100mm处安装压差传感器，储液池表面和导流管中间法兰以上表面及中间法兰表面涂满保温涂层，裹好保温材料。

本发明流量测量装置在工作时竖直放置，汽液混合物通过导流管下降至汽液分离管，蒸汽通过汽液分离管上均布孔溢出至储液池，通过中间法兰上孔排出，液体经过汽液分离管降至液体均流管汇聚，同时在均流板中均匀流下至测量管，液体通过测量管上的均布孔缓慢流出至储液池，储液池内液面比较稳定，压差传感器在一个时间间隔内测量储液池液位高度的变化而得出该段时间内的液体流量。本流量测量装置结构简单、功能紧凑；体积小，重量轻；制造成本低，维护简单；不需要专用的大型测量设备，现场安装要求低，易于实现在线实时测量。在风洞试验系统中比传统流量计具有很大的优越性。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为风洞实验冷凝水流量测量装置分解图。

图3为储液池结构示意图。

图4为稳流器结构示意图。

图5为导流管及中间法兰结构示意图。

图6为汽液分离管结构示意图。

图7为液体均流管及均流板结构示意图（包括剖面图）。

图8为测量管结构示意图。

图9风洞实验冷凝水流量测量装置工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进一步说明：