專利名稱:一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于熱力性能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用。
背景技術(shù):
熱力管道是集中供熱系統(tǒng)輸送熱水、蒸汽等熱媒的重要組成部分。近年來,國內(nèi)外主流熱力管道所輸送熱媒溫度由150-250°C左右提高到600°C以上,蒸汽壓力達(dá)到2. 5Mpa 以上,由于熱力管道的熱媒壓力的增高和熱媒溫度的提升,在高溫?zé)崃艿乐性O(shè)置真空復(fù)合保溫層是提高管道保溫性能、保證所輸運(yùn)熱媒的熱力參數(shù)、增強(qiáng)管道防腐性能和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)泄漏的新技術(shù)。國內(nèi)外2004年開始應(yīng)用采用低中真空度的真空層復(fù)合保溫直埋管道,測(cè)定該類具有真空層的多層復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的熱阻、導(dǎo)熱系數(shù)等參數(shù)對(duì)于衡量該類保溫管道熱力性能具有重要意義。以往所采用的熱力管道熱力性能測(cè)試系統(tǒng)無法準(zhǔn)確檢測(cè)新型真空層復(fù)合保溫直埋管道的整體保溫性能和復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)中各層實(shí)際熱工性能,特別是該類管道工作時(shí)其真空層絕對(duì)壓力通常在20mbar至1013mbar內(nèi)波動(dòng)變化,目前尚無檢測(cè)不同真空壓力條件下該類復(fù)合管道熱工性能的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該類保溫管道傳熱過程包括復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)內(nèi)固體保溫材料固相導(dǎo)熱、保溫材料內(nèi)殘留空氣的導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射換熱,以及低中真空下真空層的導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射換熱三部分,而檢測(cè)復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)內(nèi)保溫材料纖維和保溫材料內(nèi)殘留空氣、 真空層三者的綜合傳熱特性能夠真實(shí)地反映管道整體的保溫性能,是優(yōu)化管道復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)、評(píng)價(jià)各型保溫結(jié)構(gòu)性能以及確定保溫管熱損失的關(guān)鍵。從目前國內(nèi)外公開報(bào)導(dǎo)的文獻(xiàn)來看,僅見到各種材料物性測(cè)試裝置以及墻體整體熱工性能測(cè)試裝置的報(bào)導(dǎo),而未見到復(fù)合保溫管道整體保溫結(jié)構(gòu)熱阻測(cè)試裝置的報(bào)導(dǎo),特別是帶有低中真空度的真空層和適用于熱媒溫度高達(dá)200-350°C及以上的復(fù)合保溫管道整體保溫結(jié)構(gòu)熱阻測(cè)試裝置的報(bào)導(dǎo)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述缺陷公開了一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用。一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng)由控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)和恒溫小室構(gòu)成。所述控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下工業(yè)控制計(jì)算機(jī)分別連接打印機(jī)和RS232 總線,RS232/485轉(zhuǎn)換器分別連接RS232總線和RS485總線,RS485總線均通過信號(hào)電纜分別與第1溫度傳感器-第48溫度傳感器、第1熱流傳感器-第16熱流傳感器、第1電量模塊-第3電量模塊和第1智能調(diào)節(jié)器-第3智能調(diào)節(jié)器連接;第1溫度傳感器-第47溫度傳感器分別與第1熱電偶-第47熱電偶直接安裝在一起,第48溫度傳感器與測(cè)量?jī)x器直接安裝在一起,第1熱流傳感器-第16熱流傳感器分別與第1熱流計(jì)-第16熱流計(jì)直接安裝在一起;
所述導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下導(dǎo)熱油罐、導(dǎo)熱油加熱裝置、第1油泵和閥門通過油管裝配在一起,導(dǎo)熱油加熱裝置、第2油泵、第1接頭、第2接頭和閥門通過油管裝配在一起,導(dǎo)熱油罐、柔性金屬管、第1接頭、第2接頭和閥門通過油管裝配在一起;導(dǎo)熱油罐上方安裝有第2真空壓力計(jì),下方通過油管與閥門連接;導(dǎo)熱油加熱裝置、第1放氣閥和閥門通過油管裝配在一起,導(dǎo)熱油加熱裝置的上方安裝液位計(jì)和第1溫度測(cè)試模塊,下方通過油管與閥門連接;恒溫小室左右兩側(cè)的油管上分別安裝有第2溫度測(cè)試模塊和第3溫度測(cè)試模塊,RS485總線通過信號(hào)電纜分別與第1油泵、液位計(jì)、第1溫度測(cè)試模塊、導(dǎo)熱油加熱裝置、第2油泵、第2溫度測(cè)試模塊以及第3溫度測(cè)試模塊連接;所述恒溫小室的結(jié)構(gòu)如下測(cè)試室位于內(nèi)層、補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)位于外層,通風(fēng)室位于補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)的右側(cè),控制室位于補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)和通風(fēng)室的下方;測(cè)試管段沿測(cè)試室對(duì)角線方向布置于測(cè)試室中部,其兩端分別安裝有第1接頭和第2接頭,在測(cè)試管段上依次安裝著抽氣接口、第1熱電偶-第47熱電偶、第1熱流計(jì)-第 16熱流計(jì)和第1真空壓力計(jì),第2接頭與第2放氣閥裝配在一起,測(cè)量?jī)x器位于測(cè)試室中, 它由濕度計(jì)和熱電偶組成;補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)與測(cè)試室的間距為0. 3-0. 5m ;通風(fēng)室內(nèi)風(fēng)速為0. 1 0. 5m/s,風(fēng)機(jī)分別通過兩個(gè)空氣電加熱器與兩個(gè)空氣冷卻器裝配在一起,風(fēng)機(jī)通過送風(fēng)管道與測(cè)試室裝配在一起,兩個(gè)空氣冷卻器通過回風(fēng)管道與測(cè)試室裝配在一起;電源和控制臺(tái)安裝在控制室內(nèi)。所述測(cè)試室呈長(zhǎng)方體形狀,采用鋼材加工而成,其內(nèi)部尺寸為 0士0. 2) X 0士0. 2) X O. 8士0. 2)m ;組成測(cè)試室的6個(gè)面的任意兩面熱阻相差不超過20 %,,測(cè)試室的每一個(gè)面分別由8個(gè)矩形小風(fēng)道拼成,測(cè)試室內(nèi)部實(shí)際尺寸為 3. 98X3. 98X2. 8m ;測(cè)試室的換氣次數(shù)為0. 02次/h ;所述補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)的6個(gè)面的傳熱系數(shù)不大于0. 58ff/(m2 ·Κ);補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)由門和墻體密封而制成,補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)的門與墻體有相同的熱阻;墻體均采用玻璃棉板制備,在補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)的天棚下吊玻璃棉板;送風(fēng)管道和小風(fēng)道共同構(gòu)成送風(fēng)系統(tǒng);小風(fēng)道的一端與送風(fēng)管道相連,另一端為測(cè)試室的空氣入口,每條小風(fēng)道設(shè)置有面積可變的多孔板和蝶閥,多孔板和蝶閥采用法蘭連接方式安裝在小風(fēng)道上。所述測(cè)試管段的結(jié)構(gòu)如下兩個(gè)輔助測(cè)試管段安裝在測(cè)試管段主體的兩端,輔助測(cè)試管段長(zhǎng)度為1000mm,測(cè)試管段主體長(zhǎng)度為2000mm ;輔助測(cè)試管段與測(cè)試管段主體的結(jié)構(gòu)相同,兩者在徑向上均分為五層,從內(nèi)到外依次為工作鋼管、保溫材料層、真空層、剛外護(hù)管和防腐層;在輔助測(cè)試管段工作鋼管內(nèi)安裝輔助性加熱器,在測(cè)試管段主體工作鋼管內(nèi)安裝主加熱器;測(cè)試管段主體上設(shè)置有第1測(cè)試截面和第2測(cè)試截面,第1測(cè)試截面距測(cè)試管段主體左端500mm,第2測(cè)試截面距測(cè)試管段主體左端IOOOmm ;第1測(cè)試截面和第2測(cè)試截面均設(shè)置有溫度測(cè)點(diǎn)和熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);所述溫度測(cè)點(diǎn)和熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)的布置情況如下第1測(cè)試截面的溫度測(cè)點(diǎn)分布在第1測(cè)試截面的右半圓周內(nèi),在第1測(cè)試截面的工作鋼管外表面、保溫材料層外表面、剛外護(hù)管外表面和防腐層外表面上設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn),當(dāng)
7鋼外護(hù)管采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈π/2、 π /3、π /6、0、- π /6、- π /3、- π /2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);鋼外護(hù)管采用直徑為DN500 以下型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈η/2、π/3、0、-π/3、-π/2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);在對(duì)第1測(cè)試截面的溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí),在第1熱電偶-第47熱電偶中任意選取觀個(gè)熱電偶或20個(gè)熱電偶,將選取的這些熱電偶分別安裝在第1測(cè)試截面的溫度測(cè)點(diǎn)上;第2測(cè)試截面的溫度測(cè)點(diǎn)分布在第2測(cè)試截面的左半圓周內(nèi),在第2測(cè)試截面的工作鋼管外表面、保溫材料層外表面、剛外護(hù)管外表面和防腐層外表面上設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn),當(dāng)鋼外護(hù)管采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈π/2、 π /3、π /6、0、- π /6、- π /3、- π /2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);鋼外護(hù)管采用直徑為DN500 以下型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈η/2、π/3、0、-π/3、-π/2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);在對(duì)第2測(cè)試截面的溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí),在第1熱電偶-第47熱電偶中任意選取觀個(gè)熱電偶或20個(gè)熱電偶,將選取的這些熱電偶分別安裝在第2測(cè)試截面的溫度測(cè)點(diǎn)上;第1測(cè)試截面的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)分布在第1測(cè)試截面的左半圓周內(nèi),在第1測(cè)試截面的防腐層外表面上設(shè)置熱流計(jì)測(cè)點(diǎn),當(dāng)鋼外護(hù)管采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在防腐層外表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、Ji/6、0、-Ji/6、-Ji/3、-Ji/2方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);當(dāng)鋼外護(hù)管采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí),在防腐層外表面與水平方向夾角呈31/2、31/3、0、-31/3、-31/2方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);在對(duì)第1測(cè)試截面的徑向熱遷移量進(jìn)行測(cè)量時(shí),在第1熱流計(jì)-第16熱流計(jì)任意選取7個(gè)熱流計(jì)或5個(gè)熱流計(jì),將選取的這些熱流計(jì)分別安裝在第1測(cè)試截面的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)上;第2測(cè)試截面的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)分布在第2測(cè)試截面的右半圓周內(nèi),在第2測(cè)試截面的防腐層外表面上設(shè)置熱流計(jì)測(cè)點(diǎn),當(dāng)鋼外護(hù)管采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在防腐層外表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、Ji/6、0、-Ji/6、-Ji/3、-Ji/2方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);當(dāng)鋼外護(hù)管采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí),在防腐層外表面與水平方向夾角呈π /2、π /3、0、_ π /3、- π /2方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);在對(duì)第2測(cè)試截面的徑向熱遷移量進(jìn)行測(cè)量時(shí),在第1熱流計(jì)-第16熱流計(jì)任意選取7個(gè)熱流計(jì)或5個(gè)熱流計(jì),將選取的這些熱流計(jì)分別安裝在第2測(cè)試截面的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)上。一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用包括以下步驟1)導(dǎo)熱油在導(dǎo)熱油加熱裝置中進(jìn)行加熱,升溫后的導(dǎo)熱油通過閥門、第2油泵、油管和第2接頭進(jìn)入測(cè)試管段,導(dǎo)熱油通過第1接頭、閥門和油管回到導(dǎo)熱油加熱裝置再次加熱實(shí)現(xiàn)循環(huán);導(dǎo)熱油存儲(chǔ)于導(dǎo)熱油罐內(nèi),經(jīng)第1油泵、閥門和油管輸送入導(dǎo)熱油加熱裝置, 測(cè)試管段的真空層的的壓力通過第1真空壓力計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè);2)測(cè)試室采用空氣作為熱媒來實(shí)現(xiàn)供冷和供熱調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)送風(fēng)進(jìn)入送風(fēng)管道,兩個(gè)空氣冷卻器和空氣電加熱器調(diào)節(jié)送風(fēng)的溫度,送風(fēng)管道分別向天棚、四個(gè)豎壁和地面送風(fēng),送風(fēng)方向分別為水平、豎直和水平方向,然后在地面實(shí)現(xiàn)水平回風(fēng),最后通過回風(fēng)管道回到風(fēng)機(jī);測(cè)試室的空氣溫度和濕度采用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行計(jì)量,若測(cè)試室空氣溫度高于環(huán)境溫度,則開啟空氣冷卻器降低送風(fēng)溫度;若測(cè)試室空氣溫度低于環(huán)境溫度,則開啟空氣電加熱器,最終使測(cè)試室空氣溫度等于環(huán)境溫度;CN 102539470 A利用多孔板和每一條風(fēng)道上的蝶閥,調(diào)整測(cè)試室6個(gè)面的送風(fēng)量,使測(cè)試室內(nèi)每個(gè)方位的空氣都具有同樣的溫度,提高測(cè)試室外側(cè)的放熱系數(shù),從而提高了測(cè)試室內(nèi)外的溫度變化響應(yīng)速度,縮短了測(cè)試室內(nèi)溫度達(dá)到恒定的時(shí)間;送風(fēng)量恒定后,改變送風(fēng)溫度, 使測(cè)試室內(nèi)溫度與環(huán)境溫度的差值維持在士2°C ;3)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能實(shí)現(xiàn)測(cè)試管段的工作鋼管溫度的自動(dòng)控制,通過第1電量模塊調(diào)節(jié)導(dǎo)熱油加熱裝置內(nèi)的電加熱器功率,經(jīng)過第1智能調(diào)節(jié)器將流入測(cè)試管段內(nèi)導(dǎo)熱油溫度控制在200 V、 250°C或300°C ;并通過第1熱電偶-第47熱電偶監(jiān)測(cè)輔助測(cè)試管段工作鋼管的溫度,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,通過第2電量模塊和第3電量模塊調(diào)節(jié)輔助性加熱器的電功率,利用第2智能調(diào)節(jié)器和第3智能調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)兩個(gè)輔助測(cè)試管段工作鋼管的溫度Tnk2和Tnk3,使上述兩者與測(cè)試管段主體工作鋼管溫度Tnkl相等,防止測(cè)試管段兩端的軸向熱損失;測(cè)試所需實(shí)現(xiàn)測(cè)試管段內(nèi)的真空層壓力為101. 3kpa-2kpa,工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過 RS232總線、RS485總線和RS232/485轉(zhuǎn)換器監(jiān)測(cè)測(cè)試管段的真空層絕對(duì)壓力并實(shí)時(shí)控制真空泵的開閉,保持測(cè)試管段的真空層壓力恒定;第1溫度傳感器-第48溫度傳感器通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制,采用鉬電阻測(cè)得測(cè)試管段上溫度測(cè)點(diǎn)的溫度信號(hào),然后通過RS485總線、RS232/485轉(zhuǎn)換器和RS232總線傳遞到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ),并通過打印機(jī)輸出;第1電量模塊通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制,將單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)熱油加熱裝置內(nèi)的電加熱器的輸出功率信號(hào),通過RS485總線、RS232/485轉(zhuǎn)換器和RS232總線傳遞到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ),并通過打印機(jī)輸出;在測(cè)量測(cè)試管段的工作鋼管的溫度時(shí),將第1熱電偶-第47熱電偶分別安裝在兩個(gè)輔助測(cè)試管段工作鋼管和測(cè)試管段主體工作鋼管外表面上,實(shí)時(shí)檢測(cè)這些位置的溫度信號(hào),然后,根據(jù)兩個(gè)輔助測(cè)試管段和測(cè)試管段主體的溫度控制導(dǎo)熱油加熱裝置內(nèi)電加熱器輸入功率;溫度信號(hào)和電功率信號(hào)的實(shí)時(shí)采集工作,由控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來完成;第1溫度傳感器-第48溫度傳感器采用可吸附在工作鋼管上的鉬電阻,主加熱器由高穩(wěn)定度的 YJ-43型直流穩(wěn)壓電源供電,通過測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)上的電壓降值,計(jì)算出主加熱器回路的電流,計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的主加熱器和輔助性加熱器工作時(shí)消耗的功率,可推算出單位時(shí)間內(nèi)測(cè)試管段的精確熱損失值第1熱流傳感器-第16熱流傳感器從第1熱流計(jì)-第16熱流計(jì)獲得熱流信號(hào), RS485總線、RS232/485轉(zhuǎn)換器和RS232總線將熱流信號(hào)傳遞到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ),并通過打印機(jī)輸出;4)工作結(jié)束后開啟第2放氣閥,使測(cè)試管段的真空層的壓力恢復(fù)至一個(gè)大氣壓。本發(fā)明的有益效果為1)該集成系統(tǒng)和應(yīng)用方法適用于測(cè)試熱媒溫度在350°C以下、具有中低真空度真空層的復(fù)合保溫?zé)崃艿赖恼婵諏蛹案鞅亟Y(jié)構(gòu)的熱工性能,測(cè)試誤差小于士5% ;2)壓力控制系統(tǒng)可模擬真空層的復(fù)合保溫?zé)崃艿拦ぷ鲿r(shí)真空層絕對(duì)壓力在 20mbar至1013mbar之間波動(dòng)的實(shí)際情況,溫度、電能、真空層壓力控制系統(tǒng)組成的控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全程全部測(cè)試參數(shù)自動(dòng)控制和測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄;
3)該系統(tǒng)恒溫小室的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、供熱供冷系統(tǒng)均經(jīng)特別優(yōu)化設(shè)計(jì),保證測(cè)試管段所處環(huán)境恒溫,環(huán)境溫度誤差不高于1。c,可準(zhǔn)確分析和研究保溫管道測(cè)試管段傳熱過程, 模擬管道運(yùn)行時(shí)所處的穩(wěn)態(tài)工況,并保證測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性和最終研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。4)該系統(tǒng)在溫度和熱流測(cè)點(diǎn)布置充分考慮并實(shí)現(xiàn)對(duì)含有真空層的復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的各層熱阻的測(cè)量,并采取了針對(duì)300°C以上高溫?zé)崦焦r時(shí)監(jiān)測(cè)管道熱損失,對(duì)比測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)電加熱器輸出熱功率和通過熱流計(jì)測(cè)得的熱流;另一方面是獲得沿測(cè)試管段防腐層外表面圓周方向熱流的分布情況,以便于研究具有真空層的復(fù)合保溫管道傳熱過程和機(jī)理。
圖1是控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖2是導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)示意圖3是恒溫小室示意圖4是測(cè)試管段中選取的測(cè)試截面設(shè)計(jì)示意圖,
圖5是工作鋼管外表面溫度測(cè)點(diǎn)布置的結(jié)構(gòu)示意圖,
圖6是保溫材料層外表面溫度測(cè)點(diǎn)布置的結(jié)構(gòu)示意圖,
圖7是防腐層外表面溫度測(cè)點(diǎn)布置的結(jié)構(gòu)示意圖,
圖8是防腐層外表面熱流測(cè)點(diǎn)布置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng)由控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)和恒溫小室構(gòu)成。如圖1所示,所述控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下工業(yè)控制計(jì)算機(jī)分別連接打印機(jī)和RS232總線1,RS232/485轉(zhuǎn)換器分別連接RS232總線1和RS485總線21,RS485總線21通過信號(hào)電纜8分別與第1溫度傳感器Tl-第48溫度傳感器T48、第1熱流傳感器 Ql-第16熱流傳感器Q16、第1電量模塊DLl-第3電量模塊DL3和第1智能調(diào)節(jié)器Trkl-第 3智能調(diào)節(jié)器Trk3連接,;第1溫度傳感器Tl-第47溫度傳感器T47分別與第1熱電偶Kl-第47熱電偶 K47直接安裝在一起(與每個(gè)熱電偶的兩個(gè)熱電極直接相連),第48溫度傳感器T48與測(cè)量?jī)x器10直接安裝在一起(與測(cè)量?jī)x器10中的熱電偶的兩個(gè)熱電極直接相連),第1熱流傳感器Ql-第16熱流傳感器Q16分別與第1熱流計(jì)Rl-第16熱流計(jì)R16直接安裝在一起 (熱流計(jì)的兩個(gè)熱電極與熱流傳感器直接相連)。如圖2所示,所述導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下導(dǎo)熱油罐、導(dǎo)熱油加熱裝置、第1油泵2和閥門通過油管裝配在一起,導(dǎo)熱油加熱裝置、第2油泵5、第1接頭13、第2接頭27 和閥門通過油管裝配在一起,導(dǎo)熱油罐、柔性金屬管6、第1接頭13、第2接頭27和閥門通過油管裝配在一起;導(dǎo)熱油罐上方安裝有第2真空壓力計(jì)23,下方通過油管與閥門連接 ’導(dǎo)熱油加熱裝置、第1放氣閥4和閥門通過油管裝配在一起,導(dǎo)熱油加熱裝置的上方安裝液位計(jì)3和第1溫度測(cè)試模塊24,下方通過油管與閥門連接;恒溫小室左右兩側(cè)的油管上分別安裝有第2溫度測(cè)試模塊25和第3溫度測(cè)試模塊26,RS485總線21通過信號(hào)電纜8分別與第1油泵2、液位計(jì)3、第1溫度測(cè)試模塊24、導(dǎo)熱油加熱裝置、第2油泵5、第2溫度測(cè)試模塊25以及第3溫度測(cè)試模塊沈連接;如圖3所示,所述恒溫小室的結(jié)構(gòu)如下測(cè)試室位于內(nèi)層、補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)20位于外層,通風(fēng)室位于補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)20的右側(cè),控制室位于補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)20和通風(fēng)室的下方;測(cè)試管段14沿測(cè)試室對(duì)角線方向布置于測(cè)試室中部,測(cè)試管段14置于特制的測(cè)試管段架上,架子與測(cè)試管段接觸位置設(shè)置良好保溫,避免在架子和測(cè)試管段的防腐層形成熱橋。其兩端分別安裝有第1接頭13和第2接頭27,在測(cè)試管段14上依次安裝著抽氣接口 7、第1熱電偶Kl-第47熱電偶K47、第1熱流計(jì)Rl-第16熱流計(jì)R16和第1真空壓力計(jì)11,第2接頭27與第2放氣閥12裝配在一起,測(cè)量?jī)x器10位于測(cè)試室中,它由濕度計(jì)和熱電偶組成;抽氣接口 7通過軟管與真空泵的抽氣接口連接,真空泵設(shè)置于測(cè)試室外;補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)20與測(cè)試室的間距為0. 3-0. 5m ;通風(fēng)室內(nèi)風(fēng)速為0. 1 0. 5m/s,風(fēng)機(jī)18分別通過兩個(gè)空氣電加熱器19與兩個(gè)空氣冷卻器17裝配在一起,風(fēng)機(jī)18通過送風(fēng)管道16與測(cè)試室裝配在一起,兩個(gè)空氣冷卻器 17通過回風(fēng)管道15與測(cè)試室裝配在一起;對(duì)空氣冷卻器17的制冷裝置說明如下制冷裝置采用并聯(lián)的兩臺(tái)2F6. 3型壓縮式制冷機(jī),每臺(tái)制冷機(jī)配有油分離器,兩臺(tái)壓縮機(jī)上還有潤滑油平衡管。其中一臺(tái)制冷機(jī)配有調(diào)速電機(jī),改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)及制冷劑運(yùn)行臺(tái)數(shù),從而連續(xù)改變制冷量適應(yīng)不同的試驗(yàn)工況需要。在空調(diào)工況下,制冷機(jī)制冷量應(yīng)為6000kCal/h以上。電源和控制臺(tái)安裝在控制室內(nèi)。所述測(cè)試室呈長(zhǎng)方體形狀,采用鋼材加工而成(以減少壁面材料的熱阻),其內(nèi)部尺寸(長(zhǎng)X寬X高)為44士0.2)\0士0.2)\0.8士0.2)!11;組成測(cè)試室的6個(gè)面的任意兩面熱阻相差不超過20%,(室內(nèi)外無明顯的氣流交換),測(cè)試室的每一個(gè)面分別由8 個(gè)矩形小風(fēng)道拼成,測(cè)試室內(nèi)部實(shí)際尺寸為3. 98X3. 98X2. 8m ;使測(cè)試室六個(gè)面的熱阻相等,可以均勻冷卻,地面有一定的承載能力;測(cè)試室的換氣次數(shù)(換氣次數(shù)=每小時(shí)測(cè)試室送風(fēng)量/測(cè)試室體積)為0. 02次/h ;所述補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)20與測(cè)試室之間應(yīng)由均勻的送排風(fēng)系統(tǒng)使空氣循環(huán),補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)20的6個(gè)面的傳熱系數(shù)不大于0. 58ff/(m2 ·Κ);補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)20由門和墻體密封而制成,補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)20的門與墻體有相同的熱阻;墻體均采用玻璃棉板制備,在補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)20的天棚下吊玻璃棉板(玻璃棉板起保溫隔熱的作用,降低補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過天棚的熱損失);送風(fēng)管道16和小風(fēng)道共同構(gòu)成送風(fēng)系統(tǒng);小風(fēng)道的一端與送風(fēng)管道相連,另一端為測(cè)試室的空氣入口,每條小風(fēng)道設(shè)置有面積可變的多孔板和蝶閥,多孔板和蝶閥采用法蘭連接方式安裝在小風(fēng)道上。所述測(cè)試管段14的結(jié)構(gòu)如下兩個(gè)輔助測(cè)試管段安裝在測(cè)試管段主體的兩端,輔助測(cè)試管段長(zhǎng)度為1000mm,測(cè)試管段主體長(zhǎng)度為2000mm ;輔助測(cè)試管段與測(cè)試管段主體的結(jié)構(gòu)相同,兩者在徑向上均分為五層,從內(nèi)到外依次為工作鋼管30、保溫材料層31、真空層32、剛外護(hù)管33和防腐層34 ;輔助測(cè)試管段與測(cè)試管段主體的保溫材料層的31的厚度相同,在輔助測(cè)試管段工作鋼管30內(nèi)安裝輔助性加熱器,在測(cè)試管段主體工作鋼管30內(nèi)安裝主加熱器,(工作鋼管30采用無縫鋼管制造,作用為承受熱媒壓力并輸送熱媒;保溫材料層31采用玻璃棉材料,作用為保溫隔熱;真空層32作用為提升保溫材料層保溫隔熱效果和防腐;鋼外護(hù)管33采用無縫鋼管制造,作用為承受真空壓力和土荷載;防腐層34采用三層 pe,作用為防腐)如圖4所示,測(cè)試管段主體上設(shè)置有第1測(cè)試截面A和第2測(cè)試截面B,第1測(cè)試截面A距測(cè)試管段主體左端500mm,第2測(cè)試截面B距測(cè)試管段主體左端IOOOmm ;第1測(cè)試截面A和第2測(cè)試截面B均設(shè)置有溫度測(cè)點(diǎn)和熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);沿測(cè)試管段14軸向方向布置2個(gè)測(cè)試截面的作用一方面是布置足夠多的溫度測(cè)點(diǎn),以便掌握復(fù)合結(jié)構(gòu)徑向方向傳熱機(jī)理;另一方面是測(cè)試過程中若產(chǎn)生沿測(cè)試管段軸向方向的熱流,獲得第1測(cè)試截面A和第2測(cè)試截面B的溫度測(cè)點(diǎn)對(duì)比數(shù)據(jù),便于在后續(xù)研究中分析軸向熱流對(duì)保溫管道傳熱過程的影響,使獲得的傳熱機(jī)理研究成果更準(zhǔn)確。溫度測(cè)點(diǎn)和熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)的布置情況如下如圖5-圖7所示,第1測(cè)試截面A的溫度測(cè)點(diǎn)分布在第1測(cè)試截面A的右半圓周內(nèi),在第1測(cè)試截面A的工作鋼管30外表面、保溫材料層31外表面、剛外護(hù)管33外表面和防腐層34外表面上設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn)(圖5-圖7黑點(diǎn)所示),當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈五丨1、π/3、π/6、 0、- π /6、- π /3、- π Λ方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈η/2、π/3、0、-π/3、-π/2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);在對(duì)第1測(cè)試截面A的溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí),在第1熱電偶Kl-第47熱電偶Κ47中任意選取觀個(gè)熱電偶(當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí))或20個(gè)熱電偶(當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí)),將選取的這些熱電偶分別安裝在第1測(cè)試截面A的溫度測(cè)點(diǎn)上;第2測(cè)試截面B的溫度測(cè)點(diǎn)分布在第2測(cè)試截面B的左半圓周內(nèi),在第2測(cè)試截面B的工作鋼管30外表面、保溫材料層31外表面、剛外護(hù)管33外表面和防腐層34外表面上設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn),當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈η/2、π/3、π/6、0、_ π/6、-π/3、-π/2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈π /2、π /3、 0、- π /3、- π /2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);在對(duì)第2測(cè)試截面B的溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí),在第1 熱電偶Kl-第47熱電偶Κ47中任意選取觀個(gè)熱電偶(當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500 及以上型號(hào)管道時(shí))或20個(gè)熱電偶(當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí)), 將選取的這些熱電偶分別安裝在第2測(cè)試截面B的溫度測(cè)點(diǎn)上;在進(jìn)行第1測(cè)試截面A和第2測(cè)試截面B的溫度測(cè)點(diǎn)布置時(shí),保溫材料31外表面、 鋼外護(hù)管33外表面、防腐層34外表面上溫度因低于150°C,利用導(dǎo)熱硅膠等具有良好貼附性的物質(zhì),使熱電偶固定在相關(guān)的溫度測(cè)點(diǎn)上。因工作鋼管30的溫度在300°C以上,為了防止因?qū)峁枘z失效原因等造成熱電偶的溫度探頭從工作鋼管的溫度測(cè)點(diǎn)上脫落,應(yīng)采用預(yù)制的磁性溫度探頭的熱電阻產(chǎn)品,利用溫度探頭的磁性吸附在工作鋼管30表面溫度測(cè)點(diǎn)上。在測(cè)試管段14防腐層34外表面布置熱流計(jì)的目的一方面是監(jiān)測(cè)管道熱損失,對(duì)比測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)電加熱器輸出熱功率和通過熱流計(jì)測(cè)得的熱流;另一方面是獲得沿測(cè)試管段14防腐層34外表面圓周方向熱流的分布情況,以便于研究保溫管道傳熱過程和機(jī)理。
第1測(cè)試截面A的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)分布在第1測(cè)試截面A的左半圓周內(nèi),在第1測(cè)試截面A的防腐層34外表面上設(shè)置熱流計(jì)測(cè)點(diǎn),當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在防腐層34外表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、π/6、0、_ π/6、-π/3、-π/2 方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500以下型號(hào)管道吋,在防腐層 34外表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、0、_ π/3、-π/2方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);在對(duì)第1測(cè)試截面A的徑向熱遷移量進(jìn)行測(cè)量吋,在第1熱流計(jì)Rl-第16熱流計(jì)R16任意選取7個(gè)熱流計(jì)(當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí))或5個(gè)熱流計(jì)(當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí)),將選取的這些熱流計(jì)分別安裝在第1測(cè)試截面A的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)上;如圖8所示,第2測(cè)試截面B的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)分布在第2測(cè)試截面B的右半圓周內(nèi), 在第2測(cè)試截面B的防腐層34外表面上設(shè)置熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)(圖8三角形點(diǎn)所示),當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道吋,在防腐層34外表面與水平方向夾角呈π /2、 π /3、π /6、0、_ π /6、- π /3、- π /2方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為 DN500以下型號(hào)管道吋,在防腐層34外表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、0、- π/3、- π/2 方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);在對(duì)第2測(cè)試截面B的徑向熱遷移量進(jìn)行測(cè)量吋,在第1熱流計(jì)Rl-第16熱流計(jì)R16任意選取7個(gè)熱流計(jì)(當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí))或5個(gè)熱流計(jì)(當(dāng)鋼外護(hù)管33采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí)),將選取的這些熱流計(jì)分別安裝在第2測(cè)試截面B的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)上。以下是本發(fā)明的相關(guān)設(shè)備參數(shù)列表表1本發(fā)明的設(shè)備參數(shù)列表
1權(quán)利要求
1.一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于,它由控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)和恒溫小室構(gòu)成;所述控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下工業(yè)控制計(jì)算機(jī)分別連接打印機(jī)和RS232總線 (1),RS232/485轉(zhuǎn)換器分別連接RS232總線(1)和RS485總線(21),RS485總線(21)均通過信號(hào)電纜(8)分別與第1溫度傳感器(Tl)-第48溫度傳感器(T48)、第1熱流傳感器 Oil)-第16熱流傳感器0^16)、第1電量模塊(DLl)-第3電量模塊(DL3)和第1智能調(diào)節(jié)器(Trkl)-第3智能調(diào)節(jié)器(Trk3)連接;第1溫度傳感器(Tl)-第47溫度傳感器(T47)分別與第1熱電偶(Kl)-第47熱電偶 (K47)直接安裝在一起,第48溫度傳感器(T48)與測(cè)量?jī)x器(10)直接安裝在一起,第1熱流傳感器Oil)-第16熱流傳感器0 16)分別與第1熱流計(jì)(Rl)-第16熱流計(jì)(R16)直接安裝在一起;所述導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下導(dǎo)熱油罐、導(dǎo)熱油加熱裝置、第1油泵(2)和閥門通過油管裝配在一起,導(dǎo)熱油加熱裝置、第2油泵(5)、第1接頭(13)、第2接頭(XT)和閥門通過油管裝配在一起,導(dǎo)熱油罐、柔性金屬管(6)、第1接頭(13)、第2接頭(XT)和閥門通過油管裝配在一起;導(dǎo)熱油罐上方安裝有第2真空壓力計(jì)(23),下方通過油管與閥門連接; 導(dǎo)熱油加熱裝置、第1放氣閥(4)和閥門通過油管裝配在一起,導(dǎo)熱油加熱裝置的上方安裝液位計(jì)C3)和第1溫度測(cè)試模塊(M),下方通過油管與閥門連接;恒溫小室左右兩側(cè)的油管上分別安裝有第2溫度測(cè)試模塊0 和第3溫度測(cè)試模塊06),RS485總線Ql)通過信號(hào)電纜(8)分別與第1油泵(2)、液位計(jì)(3)、第1溫度測(cè)試模塊04)、導(dǎo)熱油加熱裝置、 第2油泵( 、第2溫度測(cè)試模塊0 以及第3溫度測(cè)試模塊06)連接;所述恒溫小室的結(jié)構(gòu)如下測(cè)試室位于內(nèi)層、補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)OO)位于外層,通風(fēng)室位于補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)OO)的右側(cè),控制室位于補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)OO)和通風(fēng)室的下方;測(cè)試管段(14)沿測(cè)試室對(duì)角線方向布置于測(cè)試室中部,其兩端分別安裝有第1接頭 (13)和第2接頭(27),在測(cè)試管段(14)上依次安裝著抽氣接口(7)、第1熱電偶(Kl)-第 47熱電偶(K47)、第1熱流計(jì)(Rl)-第16熱流計(jì)(R16)和第1真空壓力計(jì)(11),第2接頭 (27)與第2放氣閥(12)裝配在一起,測(cè)量?jī)x器(10)位于測(cè)試室中,它由濕度計(jì)和熱電偶組成;補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)OO)與測(cè)試室的間距為0. 3-0. 5m ;通風(fēng)室內(nèi)風(fēng)速為0. 1 0. 5m/s,風(fēng)機(jī)(18)分別通過兩個(gè)空氣電加熱器(19)與兩個(gè)空氣冷卻器(17)裝配在一起,風(fēng)機(jī)(18)通過送風(fēng)管道(16)與測(cè)試室裝配在一起,兩個(gè)空氣冷卻器(17)通過回風(fēng)管道(1 與測(cè)試室裝配在一起;電源和控制臺(tái)安裝在控制室內(nèi)。
2.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于,所述測(cè)試室呈長(zhǎng)方體形狀,采用鋼材加工而成,其內(nèi)部尺寸為 0士0. 2) X 0士0. 2) X (2. 8士0. 2)m ;組成測(cè)試室的6個(gè)面的任意兩面熱阻相差不超過20 %,,測(cè)試室的每一個(gè)面分別由8個(gè)矩形小風(fēng)道拼成,測(cè)試室內(nèi)部實(shí)際尺寸為 3. 98X3. 98X2. 8m ;測(cè)試室的換氣次數(shù)為0. 02次/h ;所述補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)OO)的6個(gè)面的傳熱系數(shù)不大于0.58W/(m2· ;補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu) (20)由門和墻體密封而制成,補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)OO)的門與墻體有相同的熱阻;墻體均采用玻璃棉板制備,在補(bǔ)償圍護(hù)結(jié)構(gòu)00)的天棚下吊玻璃棉板;送風(fēng)管道(16)和小風(fēng)道共同構(gòu)成送風(fēng)系統(tǒng);小風(fēng)道的一端與送風(fēng)管道相連,另一端為測(cè)試室的空氣入口,每條小風(fēng)道設(shè)置有面積可變的多孔板和蝶閥,多孔板和蝶閥采用法蘭連接方式安裝在小風(fēng)道上。
3.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng), 其特征在于,所述測(cè)試管段(14)的結(jié)構(gòu)如下兩個(gè)輔助測(cè)試管段安裝在測(cè)試管段主體的兩端,輔助測(cè)試管段長(zhǎng)度為1000mm,測(cè)試管段主體長(zhǎng)度為2000mm ;輔助測(cè)試管段與測(cè)試管段主體的結(jié)構(gòu)相同,兩者在徑向上均分為五層,從內(nèi)到外依次為工作鋼管(30)、保溫材料層 (31)、真空層(32)、剛外護(hù)管(33)和防腐層(34);在輔助測(cè)試管段工作鋼管(30)內(nèi)安裝輔助性加熱器,在測(cè)試管段主體工作鋼管(30)內(nèi)安裝主加熱器,測(cè)試管段主體上設(shè)置有第1測(cè)試截面(A)和第2測(cè)試截面(B),第1測(cè)試截面(A)距測(cè)試管段主體左端500mm,第2測(cè)試截面(B)距測(cè)試管段主體左端IOOOmm ;第1測(cè)試截面(A) 和第2測(cè)試截面(B)均設(shè)置有溫度測(cè)點(diǎn)和熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);
4.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于,所述溫度測(cè)點(diǎn)和熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)的布置情況如下第1測(cè)試截面(A)的溫度測(cè)點(diǎn)分布在第1測(cè)試截面(A)的右半圓周內(nèi),在第1測(cè)試截面(A)的工作鋼管(30)外表面、保溫材料層(31)外表面、剛外護(hù)管(33)外表面和防腐層 (34)外表面上設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn),當(dāng)鋼外護(hù)管(3 采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、Ji/6、0、_ π/6、-π/3、-π/2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);鋼外護(hù)管(33)采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、0、_ π/3、-π/2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);在對(duì)第1測(cè)試截面㈧的溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí),在第1熱電偶(Kl)-第47熱電偶(Κ47)中任意選取觀個(gè)熱電偶或20個(gè)熱電偶,將選取的這些熱電偶分別安裝在第1測(cè)試截面(A)的溫度測(cè)點(diǎn)上;第2測(cè)試截面(B)的溫度測(cè)點(diǎn)分布在第2測(cè)試截面(B)的左半圓周內(nèi),在第2測(cè)試截面(B)的工作鋼管(30)外表面、保溫材料層(31)外表面、剛外護(hù)管(33)外表面和防腐層 (34)外表面上設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn),當(dāng)鋼外護(hù)管(3 采用直徑為DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、π/6、0、_ π/6、-π/3、-π/2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);鋼外護(hù)管(33)采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí),在上述任一表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、0、_ π/3、-π/2方向各布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn);在對(duì)第2測(cè)試截面⑶的溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí),在第1熱電偶(Kl)-第47熱電偶(Κ47)中任意選取觀個(gè)熱電偶或20個(gè)熱電偶,將選取的這些熱電偶分別安裝在第2測(cè)試截面(B)的溫度測(cè)點(diǎn)上;第1測(cè)試截面㈧的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)分布在第1測(cè)試截面㈧的左半圓周內(nèi),在第1 測(cè)試截面(A)的防腐層(34)外表面上設(shè)置熱流計(jì)測(cè)點(diǎn),當(dāng)鋼外護(hù)管(3 采用直徑為 DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在防腐層(34)外表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、π/6、 0、-π/6、-π/3、-π/2方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);當(dāng)鋼外護(hù)管(33)采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí),在防腐層(34)外表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、0、-π/3、-π/2方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);在對(duì)第1測(cè)試截面(A)的徑向熱遷移量進(jìn)行測(cè)量時(shí),在第1熱流計(jì) (Rl)-第16熱流計(jì)(R16)任意選取7個(gè)熱流計(jì)或5個(gè)熱流計(jì),將選取的這些熱流計(jì)分別安裝在第1測(cè)試截面(A)的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)上;第2測(cè)試截面⑶的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)分布在第2測(cè)試截面⑶的右半圓周內(nèi),在第2測(cè)試截面(B)的防腐層(34)外表面上設(shè)置熱流計(jì)測(cè)點(diǎn),當(dāng)鋼外護(hù)管(3 采用直徑為 DN500及以上型號(hào)管道時(shí),在防腐層(34)外表面與水平方向夾角呈π/2、π/3、π/6、 0、-π/6、-π/3、-π/2方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);當(dāng)鋼外護(hù)管(33)采用直徑為DN500以下型號(hào)管道時(shí),在防腐層(34)外表面與水平方向夾角呈π/2、31/3、0、-31/3、-31/2方向各布置1個(gè)熱流計(jì)測(cè)點(diǎn);在對(duì)第2測(cè)試截面(B)的徑向熱遷移量進(jìn)行測(cè)量時(shí),在第1熱流計(jì) (Rl)-第16熱流計(jì)(R16)任意選取7個(gè)熱流計(jì)或5個(gè)熱流計(jì),將選取的這些熱流計(jì)分別安裝在第2測(cè)試截面(B)的熱流計(jì)測(cè)點(diǎn)上。
5. 一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用,其特征在于,它包括以下步驟1)導(dǎo)熱油在導(dǎo)熱油加熱裝置中進(jìn)行加熱,升溫后的導(dǎo)熱油通過閥門、第2油泵(5)、油管和第2接頭(XT)進(jìn)入測(cè)試管段(14),導(dǎo)熱油通過第1接頭(13)、閥門和油管回到導(dǎo)熱油加熱裝置再次加熱實(shí)現(xiàn)循環(huán);導(dǎo)熱油存儲(chǔ)于導(dǎo)熱油罐內(nèi),經(jīng)第1油泵O)、閥門和油管輸送入導(dǎo)熱油加熱裝置,測(cè)試管段(14)的真空層(3 的的壓力通過第1真空壓力計(jì)(11)進(jìn)行監(jiān)測(cè);2)測(cè)試室采用空氣作為熱媒來實(shí)現(xiàn)供冷和供熱調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)(18)送風(fēng)進(jìn)入送風(fēng)管道 (16),兩個(gè)空氣冷卻器(17)和空氣電加熱器(19)調(diào)節(jié)送風(fēng)的溫度,送風(fēng)管道(16)分別向天棚、四個(gè)豎壁和地面送風(fēng),送風(fēng)方向分別為水平、豎直和水平方向,然后在地面實(shí)現(xiàn)水平回風(fēng),最后通過回風(fēng)管道(1 回到風(fēng)機(jī)(18);測(cè)試室的空氣溫度和濕度采用測(cè)量?jī)x器(10) 進(jìn)行計(jì)量,若測(cè)試室空氣溫度高于環(huán)境溫度,則開啟空氣冷卻器(17)降低送風(fēng)溫度;若測(cè)試室空氣溫度低于環(huán)境溫度,則開啟空氣電加熱器(19),最終使測(cè)試室空氣溫度等于環(huán)境溫度;利用多孔板和每一條風(fēng)道上的蝶閥,調(diào)整測(cè)試室6個(gè)面的送風(fēng)量,使測(cè)試室內(nèi)每個(gè)方位的空氣都具有同樣的溫度,提高測(cè)試室外側(cè)的放熱系數(shù),從而提高了測(cè)試室內(nèi)外的溫度變化響應(yīng)速度,縮短了測(cè)試室內(nèi)溫度達(dá)到恒定的時(shí)間;送風(fēng)量恒定后,改變送風(fēng)溫度,使測(cè)試室內(nèi)溫度與環(huán)境溫度的差值維持在士2°C ;3)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能實(shí)現(xiàn)測(cè)試管段(14)的工作鋼管(30)溫度的自動(dòng)控制,通過第1電量模塊(DLl)調(diào)節(jié)導(dǎo)熱油加熱裝置內(nèi)的電加熱器功率,經(jīng)過第1智能調(diào)節(jié)器(Trkl)將流入測(cè)試管段(14)內(nèi)導(dǎo)熱油溫度控制在200°C、250°C或300°C ;并通過第1熱電偶(Kl)-第47熱電偶(K47)監(jiān)測(cè)輔助測(cè)試管段工作鋼管(30)的溫度,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,通過第2電量模塊(DL2)和第 3電量模塊(DL3)調(diào)節(jié)輔助性加熱器的電功率,利用第2智能調(diào)節(jié)器(Trk2)和第3智能調(diào)節(jié)器(TrM)調(diào)節(jié)兩個(gè)輔助測(cè)試管段工作鋼管(30)的溫度Tnk2和Tnk3,使上述兩者與測(cè)試管段主體工作鋼管(30)溫度Tnkl相等,防止測(cè)試管段(14)兩端的軸向熱損失;測(cè)試所需實(shí)現(xiàn)測(cè)試管段內(nèi)的真空層壓力為101.3kpa-2kpa,工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過 RS232總線(1)、RS485總線(2)和RS232/485轉(zhuǎn)換器監(jiān)測(cè)測(cè)試管段(14)的真空層(32)絕對(duì)壓力并實(shí)時(shí)控制真空泵的開閉,保持測(cè)試管段(14)的真空層(32)壓力恒定;第1溫度傳感器(Tl)-第48溫度傳感器(T48)通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制,采用鉬電阻測(cè)得測(cè)試管段(14)上溫度測(cè)點(diǎn)的溫度信號(hào),然后通過RS485總線Ol)、RS232/485轉(zhuǎn)換器和RS232總線(1)傳遞到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ),并通過打印機(jī)輸出;第1電量模塊(DLl)通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制,將單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)熱油加熱裝置內(nèi)的電加熱器的輸出功率信號(hào),通過RS485總線Ql)、RS232/485轉(zhuǎn)換器和RS232總線(1)傳遞到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ),并通過打印機(jī)輸出;在測(cè)量測(cè)試管段(14)的工作鋼管(30)的溫度時(shí),將第1熱電偶(Kl)-第47熱電偶 (K47)分別安裝在兩個(gè)輔助測(cè)試管段工作鋼管(30)和測(cè)試管段主體工作鋼管(30)外表面上,實(shí)時(shí)檢測(cè)這些位置的溫度信號(hào),然后,根據(jù)兩個(gè)輔助測(cè)試管段和測(cè)試管段主體的溫度控制導(dǎo)熱油加熱裝置內(nèi)電加熱器輸入功率;溫度信號(hào)和電功率信號(hào)的實(shí)時(shí)采集工作,由控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來完成;第1溫度傳感器(Tl)-第48溫度傳感器(T48)采用可吸附在工作鋼管(30)上的鉬電阻,主加熱器由高穩(wěn)定度的YJ-43型直流穩(wěn)壓電源供電,通過測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)上的電壓降值,計(jì)算出主加熱器回路的電流,計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的主加熱器和輔助性加熱器工作時(shí)消耗的功率,可推算出單位時(shí)間內(nèi)測(cè)試管段的精確熱損失值第1熱流傳感器Oil)-第16熱流傳感器(Q16)從第1熱流計(jì)(Rl)-第16熱流計(jì)(R16) 獲得熱流信號(hào),RS485總線Ol)、RS232/485轉(zhuǎn)換器和RS232總線(1)將熱流信號(hào)傳遞到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ),并通過打印機(jī)輸出;
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于熱力性能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的一種低中真空復(fù)合保溫管道熱力性能集成檢測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用。該集成檢測(cè)系統(tǒng)由控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)和恒溫小室構(gòu)成??刂婆c數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一方面采集溫度、電加熱器輸出功率和熱流等數(shù)據(jù),另一方面控制工作鋼管溫度、調(diào)節(jié)電加熱器輸出功率以及控制真空層壓力;導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)為試驗(yàn)管段提供一定溫度的導(dǎo)熱油;恒溫小室將試驗(yàn)管段溫度保持在一定范圍內(nèi)。本發(fā)明的有益效果為實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度、電加熱器輸出功率和熱流等參數(shù)的自動(dòng)記錄和自動(dòng)控制,測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確并具有較高的可靠性,有助于研究該類保溫管道的傳熱機(jī)理。
文檔編號(hào)G01N25/20GK102539470SQ201110421189
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月30日
發(fā)明者史永征, 宋艷, 李德英, 那威 申請(qǐng)人:北京建筑工程學(xué)院