[实用新型]水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置

说明书

本实用新型涉及一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，包括：传热管组件：水平布置，由多个测试段和多个观察段依次交替连接成型，传热管组件两端为观察段；蒸汽回路：包括与传热管组件形成回路的储液罐、蒸汽发生器、稳压罐、气液分离器、计量罐和辅助冷凝器，所述的气液分离器分别通过计量罐和辅助冷凝器与储液罐连接，所述的传热管组件两端分别连接稳压罐和气液分离器；冷却水回路：包括与传热管组件形成回路的冷却水罐、冷却机组和辅助空冷器，所述的传热管组件两端分别连接冷却机组和辅助空冷器。与现有技术相比，本实用新型具有不浪费待测介质、冷却能力强、一次性观测等优点。

技术领域

本实用新型涉及热交换器用管性能测试领域，尤其是涉及一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置。

背景技术

冷凝传热是指当饱和蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触后，冷凝成液体同时向壁面释放汽化潜热的热交换过程，冷凝传热过程应用十分广泛，如石化行业蒸馏塔顶气态馏出物的冷凝，电力行业汽轮机装置中的水蒸气冷凝，制冷行业空调中制冷剂的冷凝等。石化行业中涉及到冷凝传热的设备主要是管壳式冷凝器，对于大多数工况，考虑到传热效率及清扫方便的原因，多数选择在卧式冷凝器的壳程冷凝。但对一些特殊情况，如蒸汽压力过高或具有腐蚀性时，则需选择在管程冷凝。

蒸汽在卧式冷凝器管程冷凝时，沿管程方向不断凝结为冷凝液，气液两相组成和气相分率就会发生明显的改变，因而从冷凝器的进口至出口会经历不同的两相流流态，不同流态下的换热流阻性能也不相同。设计该类卧式冷凝器时一般采用分段计算，每一段的质量流速和干度已知，根据平均气相分率可以计算出该段的流型参数，进而可以判断两相流型是重力控制区、过渡区还是剪力控制区，再选用相应的换热和流阻关联式，可见准确观测到冷凝传热时的流型并测试到相应流型下的换热和流阻性能对卧式管程冷凝器的设计至关重要。

目前预测水平管内流型的主要有Baker图、Mandhane图和Taitel-Dukler图，但这些图都是利用空气-水绝热系统观测到的，对于管内冷凝不适用。针对管内冷凝，主要有Breber图、Cavallini图及Hajal图等，但这些图多适用于制冷剂冷凝流型的判断。同时在拟合不同流型的换热和流阻关联式时，往往是通过改变预冷器的热负荷进而改变测试段蒸汽干度的方式，才能得到不同干度下的流型和关联式，这样测试周期就较长，因此有必要发明一种一次性就可测得任意蒸汽在0到1干度范围内两相流型和换热流阻性能的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，包括：

传热管组件：水平布置，由多个测试段和多个观察段依次交替连接成型，传热管组件两端为观察段；

蒸汽回路：包括与传热管组件形成回路的储液罐、蒸汽发生器、稳压罐、气液分离器、计量罐和辅助冷凝器，所述的气液分离器分别通过计量罐和辅助冷凝器与储液罐连接，所述的传热管组件两端分别连接稳压罐和气液分离器；

冷却水回路：包括与传热管组件形成回路的冷却水罐、冷却机组和辅助空冷器，所述的传热管组件两端分别连接冷却机组和辅助空冷器。

所述的观察段包括有机玻璃管以及设置在有机玻璃管两端用以实现密封和固定的观察段法兰板。

所述的测试段包括冷凝管、套设在冷凝管外部的套管、设置在套管两段且套设在冷凝管上的开孔盲板以及套设在套管外部的测试段法兰板。

所述的冷凝管的左右两端分别通过观察段法兰板与相邻观察段的有机玻璃管通过四氟垫片进行密封连接。

所有观察段上的观察段法兰板与所有测试段上的测试段法兰板均通过多条贯穿的全螺纹牙棒配合防松螺母进行整体固定。