CN201222041Y - 一种测量流体管内强制对流换热系数的装置 - Google Patents
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Abstract
测量流体管内强制对流换热系数的实验装置。本实用新型涉及一种测量流体管内强制对流换热系数的装置，尤其是能对工质管内加热和冷却对流换热系数测定的实验装置。本实验装置主要由工质循环回路、冷却水回路和热水回路组成，工质循环回路通过热交换构件分别与冷却水回路和热水回路连接；在工质循环回路的加热及冷却两试验检测段都设置有旁通节流阀回路，且加热试验检测段前设置有电加热器。本实用新型可同时测定工质管内加热与冷却对流换热，工质质量流率在较大范围内任意可调，也可以在较大干度变化范围内测定汽液两相流的对流沸腾及凝结换热系数。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测量流体管内强制对流换热系数的装置，尤其是能同时对工质管内加热和冷却对流换热系数测定的实验装置，属于能源利用的检测装置领域。
背景技术
在制冷(或热泵)领域以及采用有机朗肯循环的低温热能利用领域，选择一种热力性能优越的循环工质具有十分重要的意义。但动力循环***总体性能还受到工质传热特性及流动阻力的影响。因此，测定新工质的管内对流换热是新工质研发的重要环节。目前，国际上对管内流体强制对流换热的实验装置，大多只能单独测定管内冷却或加热，无法同时测定管内加热与冷却对流换热，而且管内工质的质量流率的变化范围也比较窄，在测试管内流动沸腾或凝结时，汽液两相流的干度变化范围也比较窄，这些都会影响对工质管内流动换热规律的正确认识，也直接影响到工质管内对流换热系数实验回归关联式的使用范围和预测精度。因此，有必要设计一种能同时测定工质管内加热与冷却对流换热，工质质量流率在较大范围内任意可调，也可以在较大干度变化范围内测定汽液两相流的对流沸腾及凝结换热的实验装置。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种测量流体管内强制对流换热系数的实验装置，能同时测定工质管内加热与冷却对流换热，工质质量流率在较大范围内任意可调，也可以在较大干度变化范围内测定汽液两相流的对流沸腾及凝结换热系数。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
本实验测试装置，包括三个回路：1)工质循环回路，2)冷却水回路，3)热水加热回路。工质循环回路通过热交换构件分别与冷却水回路和热水回路连接；在工质循环回路的加热及冷却两试验检测段都设置有旁通节流阀回路，且加热试验检测段前设置有电加热器。
本实用新型的具体结构如下：在冷却试验检测段前设置了预冷器，在冷却试验检测段之后设置了再冷器；冷却水回路中设置了冰水储存箱和自来水储存水箱，该两箱的管路连接三通混合调节阀；热水回路中设置了管道式电热水器。
冷却试验检测段的预冷器和再冷器都采用板式换热器结构；工质循环回路的电加热器采用配置了交流调压器的导热油电加热器，且电加热器中的管道为螺旋管；热水回路的管道式电热水器也配置了交流调压器。
加热及冷却两试验检测段都采用套管热交换器结构，一系列检测传感元件沿套管的轴向设置。
各回路的冷、热水管及试验检测段均裹有发泡橡塑材料；工质循环回路上设置有稳压罐。
以上设备、配件及测试仪表按图用铜管连接。在对充入待测工质进行检测时，通过交流调压器来改变加热试验检测段中电热水器的热水供回水温度，通过交流调压器来改变工质循环回路中工质加热器加热段中工质的状态(液、两相、汽)及沸腾两相流体的干度，通过调整冷却水回路中预冷器的旁通阀开度来改变冷却试验段中凝结换热工质的干度，通过调整冰水与自来水的三通混合调节阀来改变冷却水的温度，通过调节工质循环回路中的节流阀回路阀门开度，可以改变通过加热及冷却两试验段的工质流量。各热电偶温度传感器及各流体工质流量数据由HP3470数据自动采集***采集并处理，从而可以比较方便地实现同时测定工质管内加热与冷却对流换热系数，也可满足工质质量流率在较大范围内任意可调，也能在较大干度变化范围内测定汽液两相流的对流沸腾及凝结换热系数的要求。
本实用新型的有益效果是：
可以同时实现对工质管内加热和冷却对流换热系数的测定；可以在较大范围内任意改变工质的质量流率，从而测定工质在不同质量流率下的对流换热系数；在测定沸腾及凝结换热系数时，可以在较大范围内改变试验段中两相流的干度，从而测定工质在不同干度下的沸腾及凝结换热系数；使用冰水与自来水通过温控三通调节阀混合作为冷却水，可以较好地稳定冷却水的温度，在冰外购的情况下，可以大大节省冷却循环水制冷***的初投资。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型套管式加热(冷却)试验检测段示意图；
图3是本实用新型的工质加热器结构示意图。
各图中序号表示：工质加压泵1、工质稳压罐2、针形节流阀及调节阀3、旁通流量调节阀4、工质加热器5、加热试验检测段6、工质质量流量计7、减压阀及旁通阀8、板式换热器预冷器9、冷却试验检测段10、均压稳压罐11、板式换热器再冷器12、工质储液罐13、14工质充注阀、冰水储存箱15、自来水储存水箱16、三通混合调节阀17、冷水循环泵18、冷却水旁通流量调节阀19、冷却水质量流量计20、热水质量流量计21、热水循环泵22、旁通流量调节阀23、管道式电热水器24、工质入口6-1、内套管6-2、外套管6-3、检测传感元件6-4、热水入口6-5、工质出口6-6、热水出口6-7、工质入口5-1、油浴桶5-2、螺旋管5-3、阀门5-4、支架5-5、电热管5-6、工质出口5-7。
具体实施方式
参见各图，本装置包括三个回路：工质循环回路C、冷却水回路B和热水加热回路A。工质循环回路C通过加热试验检测段6与热水加热回路A热交换连接；通过板式换热器预冷器9、冷却试验检测段10和板式换热器再冷器12与冷却水回路B热交换连接。在工质循环回路中设置有减压阀及旁通阀8、针形节流阀及调节阀3，用来改变通过加热及冷却两试验段的工质流量，工质循环回路的工质加热器5采用配置了交流调压器的导热油电加热器，且电加热器中工质流过的管道为螺旋管5-3(见图3)，工质循环回路上还设置有保持工质压力的工质稳压罐2。冷却水回路B中设置了冰水储存箱15和自来水储存水箱16，该两箱的管路采用三通混合调节阀17连接，从而既可稳定冷却温度，又可节省设备费用，在冷却试验检测段10前设置了板式换热器预冷器9，而在冷却试验检测段之后则设置了板式换热器再冷器12。热水回路A中设置了管道式电热水器24，且管道式电热水器也配置了交流调压器，以便于灵活调整热水的温度。见图2，加热及冷却两试验检测段6、10都套管热交换器结构，一系列检测传感元件6-4沿套管的轴向设置。为了避免热传递损失，在各回路的冷、热水管及试验检测段均裹有发泡橡塑材料。
检测实例：测定R290(C3H8，丙烷)在70℃时(饱和压力PS＝2.585MPa)的沸腾换热系数，同时测定其在25℃(饱和压力PS＝0.953MPa)时的凝结换热系数，如图所示，选定工质质量流量计7的量程为10～100kg/h，加热试验检测段6的内套管6-2为铜管Φ8×1.5，外套管6-3为Φ25×1.5，工质循环管路用Φ16×1.5铜管连接，铜管件采用胀管插焊连接，与仪表、配件及设备处用管件连接，管道式电热水器24选用3Kw加热功率，工质加压泵1选用流量为120kg/h，排出压力为3MPa的计量泵，在泵的进出口设置不锈钢波纹管减振，工质加热器5的功率为2Kw，采用两台10Kw交流调压器来调整热水及工质加热器的输入功率，工质稳压罐2及工质储液罐13均采用不锈钢按承压3.0MPa压力容器制作，热水循环泵22及冷却水循环泵18均选用管道泵，流量为1.5m3/h，扬程为12米水柱，工质阀门均采用制冷用耐高压铜阀门，冷热循环水管采用无缝管Φ20×2焊接，冷热水管及两试件均采用厚30mm的发泡橡塑保温，采用0.2mm铜-康铜热电偶作为温度传感元件，所有传感元件按要求安装在试验段相应位置，工质管路、冷水管路、热水管路按图1安装，安装完成后对管路***进行检漏、抽真空，充入R290，就可以对其进行测试工作了。
Claims (5)
1、一种测量流体管内强制对流换热系数的装置，其特征是：主要由工质循环回路、冷却水回路和热水回路组成，工质循环回路通过热交换构件分别与冷却水回路和热水回路连接；在工质循环回路的加热及冷却两试验检测段都设置有旁通节流阀回路，且加热试验检测段前设置有电加热器。
2、按权利要求1所述的测量流体管内强制对流换热系数的装置，其特征是：在冷却试验检测段前设置预冷器，在冷却试验检测段之后设置再冷器；冷却水回路中设置了冰水储存箱和自来水储存水箱，该两箱的管路连接三通混合调节阀；热水回路中设置了管道式电热水器。
3、按权利要求2所述的测量流体管内强制对流换热系数的装置，其特征是：冷却试验检测段的预冷器和再冷器都采用板式换热器结构；工质循环回路的电加热器采用配置了交流调压器的导热油电加热器，且电加热器中的管道为螺旋管；热水回路的管道式电热水器也配置了交流调压器。
4、按权利要求2所述的测量流体管内强制对流换热系数的装置，其特征是：加热及冷却两试验检测段都采用套管热交换器结构，一系列检测传感元件沿套管的轴向设置。
5、按权利要求4所述的测量流体管内强制对流换热系数的装置，其特征是：各回路的冷、热水管及试验检测段均裹有发泡橡塑材料；工质循环回路上设置有稳压罐。
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