[发明专利]一种可切换的蒸发和冷凝的单管管内换热实验装置

说明书

本发明涉及一种可切换的蒸发和冷凝的单管管内换热实验装置。包括制冷剂循环系统，水循环系统和实时数据采集控制系统；水循环系统包括蒸发处理循环回路，预冷处理循环回路，实验段水循环回路，冷凝处理循环回路和过冷处理循环回路；实时数据采集控制系统包括手动控制系统，触摸屏系统，PLC系统和电脑LabVIEW软件系统。本发明既可以进行单管管内蒸发换热实验，也可以进行单管管内冷凝换热实验；同时可实现对电子膨胀阀开度，实验段制冷剂的压力、温度，水泵的运转频率等参数的独立调节。

技术领域

本发明涉及蒸发冷凝换热实验装置，具体涉及一种可切换的蒸发和冷凝的单管管内换热实验装置。

背景技术

现有单管换热实验的研究多采用仅能满足蒸发或者冷凝单一换热特性的实验装置，仅能满足蒸发或者冷凝单一换热特性的实验装置工况调节范围较小，且研究的制冷剂的物性参数也较为单一，若蒸发换热实验和冷凝换热实验都进行，既扩大了占地面积，又提高了成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可切换的蒸发和冷凝的单管管内换热实验装置，可以测量不同管型和管径；既可以进行单管管内蒸发换热实验，也可以进行单管管内冷凝换热实验，可以控制制冷剂的蒸发压力；可以控制蒸发温度和冷凝温度。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种可切换的蒸发和冷凝的单管管内换热实验装置，包括：制冷剂循环系统、水循环系统和实时数据采集控制系统；制冷剂循环系统包括：储液罐1、干燥过滤器2、过冷器3、隔膜计量泵B4、脉动阻尼器4、第二板式换热器HE2、实验段5、第三板式换热器HE3，其中，第二板式换热器HE2中的换热为制冷剂与水的换热，第三板式换热器HE3中的换热为制冷剂与水的换热。

水循环系统包括蒸发处理循环回路、预冷处理循环回路、实验段水循环回路、冷凝处理循环回路和过冷处理循环回路；蒸发处理循环回路包括：第二板式换热器HE2、第五电磁流量计G5、前端电加热H2、膨胀水箱E、前端水泵B2；预冷处理循环回路包括：第二板式换热器HE2、第五电磁流量计G5、乙二醇低温水箱6、Y型过滤器7、低温循环水泵B3；实验段水循环回路包括：实验段5、测试电加热H1、第一板式换热器HE1、测试水泵B1，其中第一板式换热器HE1中的换热是水与水的换热；冷凝处理循环回路包括：第三板式换热器HE3、乙二醇低温水箱6、Y型过滤器7、低温循环水泵B3、第四电磁流量计G4；过冷处理循环回路包括：过冷器3、乙二醇低温水箱6、Y型过滤器7、低温循环水泵B3。

实时数据采集控制系统包括：手动控制系统，触摸屏系统，PLC系统和电脑LabVIEW软件系统；手动控制系统由PID控制系统、电子膨胀阀控制系统与变频器控制系统组成；PID控制系统由制冷剂流量PID控制器U1、实验段5水流量PID控制器U2、第三板式换热器HE3水流量PID控制器U3、实验段5进水温度PID控制器U4、实验段5前制冷剂温度PID控制器U5、乙二醇低温水箱6出水温度PID控制器U6、储液器1冷凝压力PID控制器U7和实验段5出口压力PID控制器U8组成；电子膨胀阀控制系统由第一电子膨胀阀EXV1控制器X1和第二电子膨胀阀EXV2控制器X2组成；变频器控制系统由隔膜计量泵B4变频器F1，测试水泵B1变频器F2和前端水泵B2变频器F3组成。

一种可切换的蒸发和冷凝的单管管内换热实验装置进行蒸发换热实验时，预冷处理循环回路、实验段水循环回路、冷凝处理循环回路和过冷处理循环回路运行；实验段水循环回路中，关闭第十七球阀VW17、第七球阀VW7、第八球阀VW8-1、和闸阀VW8-2；通过关闭第一球阀VW1、第二球阀VW2和第四球阀VW4关闭蒸发处理循环回路。

一种可切换的蒸发和冷凝的单管管内换热实验装置进行冷凝换热实验时，蒸发处理循环回路、实验段水循环回路运行；实验段水循环回路，关闭第五球阀VW5和第六球阀VW6；通过关闭第三球阀VW3和第十四球阀VW14关闭预冷处理循环回路；通过关闭第九球阀VW9和第十二球阀VW12关闭冷凝处理循环回路；通过关闭第十球阀VW10和第十一球阀VW11关闭过冷处理循环回路。