[发明专利]一种热平衡法测试复杂环境下介质流量的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试介质流量的装置及方法，具体涉及一种热平衡法测试复杂环境下介质流量的装置及方法。

背景技术

当前介质流量测试的方法很多，但常用的介质流量测试方法均对被测试介质的成分、连续性、介质温度、测试截面结构以及测试环境等均有较苛刻的要求，否则测试准确性将得不到保证，或很难实现工业实际应用及推广。如电站锅炉单个燃烧器的二次风量热态测试，由于二次风喷口结构复杂，测试环境温度较高(300℃以上)，测试环境复杂(正压、风箱内布置)，喷口流量波动频繁以及二次风喷口结构复杂等，同时燃烧器喷口截面不同区域的二次风速分布差别也很大，采用常规方法测试单个点或几个点风速来计算喷口流量的方法误差非常大，用其他非接触式方法，由于测试环境及二次风喷口结构特点的影响很难进行实际应用与推广，目前该尚未报告有具有推广意义的测试装置及方法。另一方面，当介质温度处于极高与极低条件下时，由于测试材质受限，需要额外增加冷却系统与伴热系统，导致测试系统庞大，测试成本非常高。本系统可以通过设计合理的测试介质、测试介质流量、入口温度以及换热器等，可以在精确测试的同时不需要额外增加冷却与伴热系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种热平衡法测试复杂环境下介质流量的装置及方法,该装置及方法能够测试复杂环境下介质的流量。

为达到上述目的，本发明所述的热平衡法测试复杂环境下介质流量的装置包括测试介质流入管道、测试介质流出管道、换热器、数据处理器、用于检测换热器入口处测试介质温度的第一温度传感器、用于检测换热器出口处测试介质温度的第二温度传感器、用于检测换热器内测试介质温度的若干第三温度传感器以及用于检测被测介质温度的第四温度传感器；

换热器位于被测介质内，测试介质流入管道与换热器的入口相连通，测试介质流出管道与换热器的出口相连通，第一温度传感器的输出端、第二温度传感器的输出端、第三温度传感器的输出端及第四温度传感器的输出端与数据处理器的输入端相连接。

通过引入测量介质，利用温差换热及对流换热原理进行被测介质流量的测量。

还包括设置于测试介质流入管道上的流量调节装置。

还包括绝热护套，其中，绝热护套位于被测介质内，测试介质流入管道穿过所述绝热护套与换热器的入口相连通，测试介质流出管道穿过所述绝热护套与换热器的出口相连通。

第一温度传感器位于测试介质流入管道横截面的中心位置处，第二温度传感器位于测试介质流出管道横截面的中心位置处。

本发明所述的热平衡法测试复杂环境下介质流量的方法包括以下步骤：测试介质经测试介质流入管道进入到换热器中，再在换热器内与被测介质换热后流入测试介质流出管道中，第一温度传感器实时检测换热器入口处测试介质的温度信息，并将换热器入口处测试介质的温度信息发送至数据处理器中，第二温度传感器实时检测换热器出口处测试介质的温度信息，并将换热器出口处测试介质的温度信息发送至数据处理器中，第三温度传感器实时检测换热器内测试介质的温度信息，并将换热器内测试介质的温度信息发送至数据处理器中，第四温度传感器实时检测被测介质的温度信息，并将被测介质的温度信息发送至数据处理器中；

数据处理器根据换热器入口处测试介质的温度t_1入口、换热器出口处测试介质的温度t_1出口、被测介质的温度t₂、测试介质的流量Q₁、换热器入口的横截面积S₁、被测介质的横截面积S₂、换热器的横截面积k及换热器的有效换热长度L₃计算被测介质的平均流量Q₂₁；

数据处理器根据各第三传感器检测得到的换热器内测试介质的温度、被测介质的温度t₂、测试介质的流量Q₁、换热器所处位置处被测介质的横截面积S₂、换热器的换热系数k、换热器的横截面积S₃及换热器的有效换热长度L'计算换热器所处位置处被测介质的流量Q₂₂。

被测介质的理论温度范围为-500℃～1600℃；

被测介质的流速范围为5m/s～60m/s；

被测介质为气体或者液体；

被测介质为单相介质或多项介质。

被测介质的温度大于或者小于测试介质的温度，被测介质与测试介质的温差越大，测量精度越高。