[发明专利]一种水平圆管蒸汽冷凝传热热工参数测量装置

说明书

本发明公开了一种水平圆管蒸汽冷凝传热热工参数测量装置，所述装置包括：入口蒸汽流量计、水平冷凝管、冷却水管、壁温测量组件、管内测温组件、测压组件、密封组件；入口蒸汽流量计布置在水平冷凝管上游，冷却水管安装在水平冷凝管外部；壁温测量组件穿透冷却水管测量后，用于测量水平冷凝管的外壁温和中间壁温；管内测温组件布置在水平冷凝管内部，用于测量水平冷凝管内蒸汽或者汽液两相流体的温度；测压组件布置在水平冷凝管的下游，用于测量水平冷凝管的流体压力；密封组件布置在水平冷凝管的端部；决了蒸汽冷凝过程中热工参数测量的不足，实现了水平圆管内蒸汽以及蒸汽‑水汽液两相流的冷凝传热系数和传热特性研究的技术效果。

技术领域

本发明涉热工参数测量领域，具体地，涉及一种水平圆管蒸汽冷凝传热热工参数测量装 置。

背景技术

当饱和蒸汽在换热器的水平传热圆管流动时，由于换热器外的流体温度低，热量从饱和 蒸汽传递至管外流体。于是饱和蒸汽逐渐冷凝成水。饱和蒸汽沿着流动方向持续冷却，于是 沿流动方向出现不同类型的汽液两相流型，依次是雾状流、环状流、半环状流、波状流、分 层流以及单相水等等。不同流型下蒸汽冷凝传热系数存在巨大差异，为了获得水平圆管内蒸 汽以及蒸汽-水汽液两相流的冷凝传热系数和传热特性，需要试验测量影响冷凝传热的热工参 数，如蒸汽温度、冷凝水温、压力、蒸汽流速等等。

发明内容

本发明提供了一种水平圆管蒸汽冷凝传热热工参数测量装置，解决了蒸汽冷凝过程中热 工参数测量的不足，实现了水平圆管内蒸汽以及蒸汽-水汽液两相流的冷凝传热系数和传热特 性研究的技术效果。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种水平圆管蒸汽冷凝传热热工参数测量装置，所 述装置包括：

入口蒸汽流量计、水平冷凝管、冷却水管、壁温测量组件、管内测温组件、测压组件、 密封组件；

入口蒸汽流量计布置在水平冷凝管上游，冷却水管安装在水平冷凝管外部；壁温测量组 件穿透冷却水管测量后，用于测量水平冷凝管的外壁温和中间壁温；管内测温组件布置在水 平冷凝管内部，用于测量水平冷凝管内蒸汽或者汽液两相流体的温度；测压组件布置在水平 冷凝管的下游，用于测量水平冷凝管的流体压力；密封组件布置在水平冷凝管的端部。冷却 水管设有冷却水出口和冷却水入口。利用本申请中的装置可测量水平圆管内蒸汽混合物在水 平圆管中的流型、温度、压力和流量等热工参数。

本发明中的考虑散热补偿的文丘里管可准确测量蒸汽流量；壁温测量装置有效地解决了 热电偶的穿透、外管冷水影响壁温测量精度等难题；合理的测量孔位置和深度设计，可以获 得水平圆管蒸汽冷凝传热的局部热流量；通过密封组件和管内测温组件的配合可测量水平圆 管内沿各个位置处的流体温度；本发明测温、测压组件结构简单，制造工艺成熟，成本较 低；该实验方法和装置成功解决了蒸汽冷凝过程中关键热工参数的测量问题，为水平圆管蒸 汽冷凝现象的研究奠定了坚实的基础。

进一步的，入口蒸汽流量计具体为文丘里管流量计，文丘里管流量计安装有智能差压变 送器测量饱和蒸汽流量；文丘里管流量计安装有辅助电加热丝和保温装置，通过计算文丘里 管的散热量来控制辅助电加热丝的发热功率。

进一步的，水平冷凝管的管壁上沿流动方向设有关于水平冷凝管中心对称的若干组第一 壁温测量孔，每组第一壁温测量孔包括关于水平冷凝管中心对称的若干个第二壁温测量孔； 第二壁温测量孔包括一个深壁温测量孔和一个浅壁温测量孔，深壁温测量孔用于测量水平冷 凝管管壁中间位置处的壁温；浅壁温测量孔用于测量水平冷凝管管壁从内到外3/4位置处的 壁温。

进一步的，深壁温测量孔和浅壁温测量孔均包括：沉头孔、第一通孔、倾角45°的过度 段，沉头孔通过过度段与第一通孔连接。

进一步的，冷却水管管壁上设有若干组关于冷却水管中心对称的壁温测量热电偶穿透 孔，每组壁温测量热电偶穿透孔均包括若干个第二通孔；壁温测量热电偶穿透孔与第一壁温 测量孔对中。