[发明专利]一种旋转平台冷凝换热实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于两相流实验测量技术领域，涉及到竖直旋转平台、蒸汽生成及冷凝方法、蒸汽冷凝过程拍摄和自动调整实验参数的方法，具体涉及一种旋转平台冷凝换热实验装置及方法。

背景技术

我国是世界第一大纸张生产国，造纸工业是我国国民经济的重要支柱产业。造纸机作为造纸装备中的最主要的设备，它的研究与发展对振兴我国造纸装备制造业有举足轻重的作用。纸机干燥部作为造纸机中庞大且能耗较高的部分，其质量约为纸机总质量的60％～70％，设备费用和动力消耗均占整个纸机的50％以上，蒸汽消耗占纸页生产成本的5％～15％。

烘缸是纸机干燥部中最主要的设备。在传统的烘缸干燥中，蒸汽进入旋转的烘缸内，通入烘缸内的蒸汽在饱和温度下冷凝，放出的热量克服各层热阻传导到纸页蒸发面进行纸页的干燥，在蒸汽通过传统烘缸干燥纸张的过程中需要克服多种传热热阻，其中最主要的热阻就是由于烘缸排出冷凝水不及时而产生的冷凝水传热热阻，其热阻最高可达烘缸壁热阻的87倍，如此高的热阻将造成烘缸的干燥效率下降，同时整个纸机供热系统也会受到严重影响。

要考察多通道烘缸的传热能力，也就是要求出蒸汽管内冷凝传热的情况。目前针对蒸汽管内冷凝换热，实验研究是不可替代的途径。但现有的实验研究主要集中于静止时的管道冷凝，对旋转时的管道冷凝研究较少，尤其是竖直转台旋转。而实验装置是获取可靠数据必须倚靠的硬件设施，这就需要一种适用于转台竖直旋转的蒸汽冷凝换热实验装置。在已公开的冷凝实验装置中，专利申请号为201410079201.5，发明名称为“一种单管换热性能测试实验台”的发明专利公开了一种测量静止单管换热性能的实验装置。但是，此发明只能对静止状态下的管内冷凝现象进行测试，无法测量旋转状态下的管内冷凝情况；专利申请号为200810018737.0，发明名称为“飞行载荷作用下两相流地面模拟测试方法及装置”的发明专利公开了一种利用飞行动载模拟平台模拟飞机动载状态从而进行两相流实验的装置及方法。该方法通过调整转盘的旋转速度获得不同的向心加速度，用以模拟飞行载荷，从而在地面上进行飞行载荷作用下两相流地面模拟测试。但是，此发明的转台只能水平转动，不能竖直转动，与烘缸的实际运行方式严重不符。

发明内容

本发明的目的在于填补上述现有技术的空白，提供一种能够真正模拟烘缸真实运行状态的旋转平台冷凝换热实验装置及方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种旋转平台冷凝换热实验装置，包括转盘，以及安装于转盘上的介质回路和冷却剂回路；转盘的中轴线与主轴固定连接，主轴与调速电机的输出轴固定连接；

介质回路包括由介质实验管出口到入口之间依次连接的后冷器、介质泵、气液分离器、发生器以及过热器；冷却剂回路包括由冷却剂实验管出口到入口之间依次连接的冷却器、冷却剂泵以及再热器；介质实验管和冷却剂实验管并排设置，使介质实验管中的介质与冷却剂实验管中的冷却剂能够进行热交换。

所述的介质实验管出口至入口之间通过管道顺次连接有第一单向阀、后冷器、第二单向阀、第一截止阀、介质泵、第二截止阀、气液分离器、第一稳压罐、第三单向阀、第一流量计、发生器、过热器、调节阀和第二流量计；

冷却剂实验管出口至入口之间通过管道顺次连接有第四单向阀、冷却器、第三截止阀、冷却剂泵、第四截止阀、第二稳压罐、第三流量计、再热器和第五单向阀。

该装置还包括测量系统，测量系统包括设置于冷却剂实验管进出口之间的压差传感器，冷却剂实验管中部设置有第一热电偶组，介质实验管的壁面上焊接有第二热电偶组，第二流量计和冷却剂实验管入口之间的管道上设置有第一温感和压感，再热器和冷却剂实验管入口的管道上设置有第二温感，第一温感、压感、压差传感器、第一热电偶组、第二热电偶组、第二温感、第三流量计、第二流量计和第一流量计均通过信号线与安装于转盘上的采集器连接，冷却剂泵、过热器、调节阀、发生器、介质泵和再热器均通过控制线与安装于转盘上的控制器连接。

所述的采集器和控制器均通过蓝牙或无线方式与电脑进行通信。

所述的冷却器、冷却剂泵、第三流量计、第二流量计、过热器、发生器、第一流量计、气液分离器、介质泵、后冷器和再热器均固定在转盘的中轴线上。

所述的气液分离器上连接有泄压阀，气液分离器的气体出口通过管道与第一单向阀的出口连接，并在该管道上设置有第六单向阀。

所述的转盘中轴线上固定有用于将电印至旋转平台上的电刷，电刷通过电缆与安装于转盘上的配电盒连接，转盘的外侧还固定有用于调整转盘单边质量，使旋转后的转盘达到动平衡配重。