專利名稱：污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置及方法。
背景技術(shù)：
換熱設(shè)備的污垢問題是日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中一個普遍存在的問題，涉及各個領(lǐng)域。據(jù)調(diào)查，90%的換熱設(shè)備都存在不同程度的污垢問題，尤其在工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中，污垢的存在給系統(tǒng)造成了嚴重的危害。首先污垢增加了傳熱熱阻，降低了傳熱效率；其次污垢很容易造成沉積物下腐蝕，縮短熱力設(shè)備的使用壽命；垢的存在還會使流通面積減小，增加流動阻力，影響設(shè)備的正常運行，增加泵的投資和功耗；此外，換熱設(shè)備表面上垢的積聚，還會造成局部過熱或超溫而導(dǎo)致機械性能下降，引發(fā)事故。這些都將造成能源和資金的大量浪費， 并加重環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計，在一些高度工業(yè)化國家，換熱設(shè)備污垢的消耗占國民生產(chǎn)總值的
0.25%，美國僅煉油工業(yè)與污垢有關(guān)的費用就達13. 6億美元。污垢熱阻的測量與污垢防治密切相關(guān)，知道了污垢熱阻和厚度就能算得污垢導(dǎo)熱系數(shù)。污垢熱阻的測量方法分為傳熱學(xué)法和非傳熱學(xué)法。非傳熱學(xué)法主要是通過直接或者間接的方法測量污垢厚度，然后根據(jù)污垢的導(dǎo)熱系數(shù)計算污垢熱阻。這類方法有超聲脈沖反射法、放射性技術(shù)、時間推移電影法、光學(xué)法等等，它們的缺點是污垢厚度測量誤差較大或者方法復(fù)雜，成本很高；污垢導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)難以獲得或者不可靠，即使是單一成分的污垢導(dǎo)熱系數(shù)不同文獻的數(shù)據(jù)差別較大。傳熱學(xué)法的典型代表是“HG/T2160冷卻水動態(tài)模擬試驗方法”。該方法是在實驗室條件下，在模擬換熱器中用水蒸汽加熱強制流動的冷卻水。通過恒定蒸汽溫度，測量冷卻水進出口溫度、冷卻水流量等參數(shù)測出污垢熱阻。該方法的主要缺點是設(shè)備復(fù)雜龐大，耗水甚至高達十噸；試驗的工作量很大，試驗的周期很長，一次試驗至少要連續(xù)15天；測量結(jié)果重復(fù)性差。另外，由于污垢層的存在和強制流動，會使流速和表面粗糙度發(fā)生改變，有時導(dǎo)致局部對流換熱系數(shù)增大，易造成污垢熱阻小于零的假象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)在污垢熱阻的測量工作量大、測量周期長、數(shù)據(jù)不可靠的問題，提出了一種污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置及方法，測量裝置簡單、方便，測量結(jié)果可靠，重復(fù)性好。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置，包括恒溫加熱裝置， 容器，溫度測量裝置和計時器，容器置于恒溫加熱裝置中，溫度測量裝置中的傳感器位于容器中被加熱液體的中心點，或者用細長的傳感器放在被加熱液體中間，下端接近底部，計時器測量記錄被加熱液體的加熱時間。所述容器有蓋，容器為薄壁，內(nèi)徑與厚度之比大于50。所述被加熱液體體積 >容器容積的60%，被加熱液體的質(zhì)量與其比熱容的乘積/ 容器質(zhì)量與其比熱容的乘積> 5。
一種污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量方法，包括污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置，具體包括如下步驟
1)將恒溫加熱裝置的溫度升至恒定的T，無污垢的容器內(nèi)裝入質(zhì)量為m初始溫度為的被加熱液體，放入恒溫加熱裝置加熱至終溫t2 ;用計時器測量被加熱液體從初始溫度h 加熱至終溫t2的時間n ;傳熱面積A取為被加熱液體浸潤的容器內(nèi)壁面積；用溫度測量裝置測得被加熱液體的平均溫度；
2)用同一容器使其結(jié)上一層污垢后，裝入質(zhì)量為mf初始溫度為tlf的同一被加熱液體， 放入溫度恒為Tf的同一恒溫加熱裝置加熱至終溫t2f ;用計時器測量被加熱液體從初始溫度tlf加熱至終溫t2f的時間nf ;污垢面積與被加熱液體浸潤的容器內(nèi)壁面積一致為Af，傳熱面積取為Af ;用溫度測量裝置測得被加熱液體的平均溫度；mf、Af、Tf、tlf、t2f的數(shù)值可以與m、A、T、t2相同，也可以相近；
3)將 A、n、m、c、T、ti、t2R 入 I Am
權(quán)利要求
1.一種污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置，其特征在于，包括恒溫加熱裝置，容器，溫度測量裝置和計時器，容器置于恒溫加熱裝置中，溫度測量裝置中的傳感器位于容器中被加熱液體的中心點，或者用細長的傳感器放在被加熱液體中間，下端接近底部，計時器測量記錄被加熱液體的加熱時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置，其特征在于，所述容器有蓋， 容器為薄壁，內(nèi)徑與厚度之比大于50。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置，其特征在于，所述被加熱液體體積>容器容積的60%，被加熱液體的質(zhì)量與其比熱容的乘積/容器質(zhì)量與其比熱容的乘積彡5。
4.一種污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量方法，包括污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置，其特征在于，具體包括如下步驟1)將恒溫加熱裝置的溫度升至恒定的T，無污垢的容器內(nèi)裝入質(zhì)量為m初始溫度為\ 的被加熱液體，放入恒溫加熱裝置加熱至終溫t2 ;用計時器測量被加熱液體從初始溫度h 加熱至終溫t2的時間n ;傳熱面積A取為被加熱液體浸潤的容器內(nèi)壁面積；用溫度測量裝置測得被加熱液體的平均溫度；2)用同一容器使其結(jié)上一層污垢后，裝入質(zhì)量為mf初始溫度為tlf的同一被加熱液體， 放入溫度恒為Tf的同一恒溫加熱裝置加熱至終溫t2f ;用計時器測量被加熱液體從初始溫度tlf加熱至終溫t2f的時間nf ;污垢面積與被加熱液體浸潤的容器內(nèi)壁面積一致為Af，傳熱面積取為Af ;用溫度測量裝置測得被加熱液體的平均溫度；mf、Af、Tf、tlf、t2f的數(shù)值可以與m、A、T、t2相同，也可以相近；3)將 A、n、m、c、T、ti、t2R 入 [ Am
全文摘要
本發(fā)明涉及一種污垢熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置及方法，裝置由恒溫加熱裝置，容器，溫度測量裝置和計時器組成，恒溫加熱裝置的溫度恒溫為T，將盛有質(zhì)量為m的被加熱液體的無污垢容器放入恒溫加熱裝置加熱，通過測量被加熱液體的溫度和由初溫t1加熱至終溫t2的時間n，利用本發(fā)明推導(dǎo)的熱阻計算公式就可算得熱阻，再用帶污垢的容器再做一次實驗得到帶污垢的熱阻，有污垢時的熱阻與無污垢時的熱阻之差就是污垢熱阻，污垢厚度與污垢熱阻之比就是污垢的導(dǎo)熱系數(shù)。本測量方法與裝置簡單、方便，測量結(jié)果可靠，重復(fù)性好。
文檔編號G01N25/20GK102608156SQ20121010942
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者呂楠楠, 林建珍, 梁磊, 潘逸瓊, 賈曉燕 申請人:上海電力學(xué)院