[实用新型]扩散焊紧凑板换热器换热表面局部流动传热特性测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种扩散焊紧凑板翅式换热器换热表面局部流动传热特性测量技术，具体涉及一种扩散焊紧凑板换热器换热表面局部流动传热特性测量装置。

背景技术

扩散焊紧凑板翅式换热器(英文名缩写为DCPHE)，具有紧凑度高、体积小、结构强度高、换热器效能高、承温承压能力高等特点。DCPHE加工制造过程如图1所示，(1)微通道成形，(2)冷热流道布置，(3)扩散焊或钎焊形成换热器芯体，(4)附件组装形成DCPHE。DCPHE承压能力可达50MPa，使用温度可达1000℃，换热器效能可达97％。可用加工DCPHE(扩散焊焊接)的材料广泛，包括不锈钢、铜、钛合金等技术材料以及部分陶瓷、玻璃等非金属材料。目前，通过先进微流道成形技术而成的典型流道结构如图2所示，流道横截面通常为半圆形，流道直径在0.5～2mm之间。该结构大大增大了换热器单位体积的传热面积，增加了换热器体积功率密度。

DCPHE最初应用于低温、制冷领域，最近随着节能减排要求，许多节能减排新技术新概念提出，例如结合超临界二氧化碳布雷顿循环的太阳能、核能以及传统化石能源的能源开发新方式，以及模块化小型反应堆、先进IV代反应堆等技术概念。这些新技术新概念迫切需要一种体积紧凑、换热效能高、承温承压能力高的换热器。因此DCPHE越来越受到能源动力行业的重视。

随着DCPHE应用领域的拓展，DCPHE热力设计手段亟需升级。尤其高温高压等高参数甚至超临界热力系统下工质物性空间变化明显，对流换热系数沿流动方向变化，传统常物性以及常对流换热系数假设不再满足工业设计需求，需要测量获得变物性、变对流换热系数下扩散焊紧凑板翅式换热器换热表面局部流动阻力系数和对流换热系数，而目前并没有对上述系数进行测量的装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术并没有对扩散焊紧凑板翅式换热器换热表面局部流动阻力系数和对流换热系数进行测量的装置，其目的在于提供一种扩散焊紧凑板换热器换热表面局部流动传热特性测量装置，该测量装置可实现DCPHE局部流动阻力系数和对流换热系数测量，为DCPHE设计输入流道表面流动换热特性参数。

本实用新型通过下述技术方案实现：

扩散焊紧凑板换热器换热表面局部流动传热特性测量装置，包括至少六块板片，所述板片从上到下依次固定，位于中部的板片顶面均设置有流道形成二氧化碳流道和冷却水流道，且设置有二氧化碳流道的板片设置在设置有冷却水流道的板片之间，位于两端的板片上均设置有若干个测温孔，测温孔分别与其靠近的冷却水流道连通，设置有二氧化碳流道的板片侧壁设置有测压孔，且测压孔与二氧化碳流道连通，位于两端的板片上均同时设置有绝热槽和冷却水进出口，绝热槽贯穿该板片与设置有冷却水流道的板片连通，冷却水进出口贯穿该板片与靠近的冷却水流道连通。由于DCPHE流道尺寸微小、工作压力较高(约1～30MPa)，目前对于换热器流动传热特性测量以整体测量换热器流动传热特性为主，传统测量方法无法较好反映变物性及变对流换热系数等对换热器性能的影响。而本方案设计的测量装置，用于测量扩散焊紧凑板翅式换热器换热表面局部阻力系数和对流换热系数，为扩散焊紧凑板翅式换热器流动换热设计提供基本输入。板片的具体数量根据实际需求设计，但是板片至少为六块，从上到下依次焊接固定，才能实现测量装置的功能完整性。二氧化碳流道位于冷却水流道之间，当二氧化碳流道中通入冷流体时，冷却水流道中通入热流体，二氧化碳流道中通入热流体时，冷却水流道中通入冷流体，实现传热，为了对流道中二氧化碳的压力进行测量，在设置有二氧化碳流道的板片侧壁设置有测压孔，且测压孔与二氧化碳流道连通，为了测量流道中冷却水的温度，设计了测温孔，热电偶通过测温孔插入与冷却水进行接触，为了便于冷却水的进出，设置了冷却水进出口，设置的绝热槽用来隔绝热量损失，通过上述结构，能够实现DCPHE局部流动阻力系数和对流换热系数测量，为DCPHE设计输入流道表面流动换热特性参数。

由于流道本身较小，同时各条流道中冷却水温度有细微差异，为了将冷却水混匀并且将热电偶有足够的深度，在板片中设置有冷却水流道的板片上设置有测温槽，测温槽与该冷却水流道连通，且测温槽分别与靠近的测温孔连通，同时测温槽的槽宽范围设计为2～3mm，这样既能够将冷却水混匀，并且有足够的空间将热电偶容纳，使得测量出的温度更加精确。