用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)及管壁平均溫度測量方法
【專利摘要】一種用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)及管壁平均溫度測量方法，其特點(diǎn)是：所述換熱試驗(yàn)管段的結(jié)構(gòu)包括恒溫水浴箱，所述恒溫水浴箱的頂部設(shè)置滑道，吊掛裝置置于滑道上面與滑道接觸，試驗(yàn)管穿裝在吊掛裝置內(nèi)，試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置纏繞在試驗(yàn)管的直管上，其信號輸出端與溫度采集模塊電連接。步驟如下：建立換熱試驗(yàn)管段；連接換熱試驗(yàn)管段和磁式阻垢效果評價(jià)裝置；加熱恒溫水浴箱；制成試驗(yàn)工質(zhì)；啟動循環(huán)泵，使試驗(yàn)工質(zhì)流經(jīng)組合式磁場裝置進(jìn)行磁式水處理后進(jìn)入換熱器進(jìn)行熱交換，吸收熱量；啟動在線監(jiān)測系統(tǒng)，采集水質(zhì)參數(shù)、溫度等信號，計(jì)算試驗(yàn)管的管壁平均溫度；再計(jì)算污垢熱阻。
【專利說明】用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)及管壁平均溫度測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高耗能行業(yè)換熱設(shè)備污垢抑垢對策，尤其涉及磁式水處理的效果評價(jià)，是一種用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)及管壁平均溫度測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于污垢熱阻的磁式阻垢效果評價(jià)裝置采用直線管段進(jìn)行換熱，由于其置于恒溫水浴箱中的試驗(yàn)換熱管段受恒溫水箱體積的限制，無法滿足不同試驗(yàn)過程對換熱長度的要求；另一方面，置于恒溫水浴箱中測量試驗(yàn)換熱管段管壁溫度的溫度傳感器，受到恒溫水浴的影響，較難對管壁平均溫度準(zhǔn)確測量，目前還沒有一種對恒溫水浴箱中試驗(yàn)管段管壁平均溫度準(zhǔn)確測量的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)及管壁平均溫度測量方法，以能夠在固定體積的恒溫水浴箱中變換試驗(yàn)換熱管段長度從而滿足不同試驗(yàn)過程對換熱長度的要求，同時(shí)對恒溫水浴中試驗(yàn)管段的管壁平均溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題的方案是:一種用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)及管壁平均溫度測量方法，其特征是，所述用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段的結(jié)構(gòu)包括恒溫水浴箱、吊掛裝置、試驗(yàn)管和試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置，所述恒溫水浴箱的頂部兩邊對稱設(shè)置一對滑道，恒溫水浴箱的一端分別設(shè)置管段入口和管段出口，吊掛裝置置于恒溫水浴箱頂部設(shè)置的滑道上面與滑道接觸，并可通過螺紋與恒溫水浴箱固連，試驗(yàn)管穿裝在吊掛裝置內(nèi)，其試驗(yàn)管入水口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的加磁管段出水口密封連接、試驗(yàn)管出水口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的水箱入水口密封連接，試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置纏繞在試驗(yàn)管的直管上，試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置的信號輸出端與溫度采集模塊電連接。
[0005]所述吊掛裝置的結(jié)構(gòu)是:它包括若干根橫擔(dān)和若干個(gè)吊環(huán)，所述橫擔(dān)的兩端固連滑塊，滑塊底面與恒溫水浴箱頂面的滑道接觸，若干個(gè)吊環(huán)由連桿豎向固連、軸線垂直的兩個(gè)圓環(huán)構(gòu)成，位于上面的圓環(huán)套接在橫擔(dān)上。
[0006]所述試驗(yàn)管的結(jié)構(gòu)是:它包括若干根直管和若干根連接彎管，若干根直管和若干根連接彎管交替分布，直管穿裝在吊掛裝置的吊環(huán)內(nèi)，連接彎管的兩端分別與相鄰直管的首尾密封連接形成蛇形(若只需兩根直管，則連成U形，下同，不再另作說明)的試驗(yàn)管，試驗(yàn)管入水口穿過恒溫水浴箱的管段入口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的加磁管段出水口密封連接、試驗(yàn)管出水口穿過恒溫水浴箱的管段出口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的水箱入水口密封連接。
[0007]所述試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置的結(jié)構(gòu)是:它包括具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線、導(dǎo)線和測量單元，所述具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線等距纏繞在蛇形的試驗(yàn)管的直管上，各試驗(yàn)管直管上的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線通過導(dǎo)線以串聯(lián)方式連接，測量單元輸入端分別與試驗(yàn)管上的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線的兩端電連接，測量單元輸出端與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的溫度采集模塊電連接。
[0008]所述測量單元的結(jié)構(gòu)是，纏繞于換熱試驗(yàn)管段的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線，經(jīng)信號變送組件的恒流源激勵，其兩端電壓送入濾波組件去除干擾，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換組件將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)值送入單片機(jī)，經(jīng)溫度采集模塊輸出至計(jì)算機(jī)，其具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線、信號變送組件、濾波組件、A/D轉(zhuǎn)換組件、單片機(jī)和溫度采集模塊之間分別電連接。
[0009]所述具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線為漆包線，導(dǎo)線為銅絲。
[0010]所述用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段的管壁平均溫度測量方法，其特征是，它包括如下方法和步驟:
1)根據(jù)試驗(yàn)要求，建立密封連接的換熱試驗(yàn)管段；
選擇直管和合適彎曲直徑的連接彎管，直管穿裝在吊掛裝置內(nèi)，若干根直管和若干根連接彎管交替分布并密封連接構(gòu)成蛇形的試驗(yàn)管，根據(jù)不同試驗(yàn)要求，可通過更換不同彎曲直徑的連接彎管以選擇不同根數(shù)的試驗(yàn)管，獲得需要長度的試驗(yàn)管，吊掛裝置的位置可根據(jù)試驗(yàn)管的直管數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，并通過螺紋將吊掛裝置固定到恒溫水浴箱頂部的滑道上；將試驗(yàn)管置于恒溫水浴箱內(nèi)，試驗(yàn)管入水口穿過恒溫水浴箱的管段入口、試驗(yàn)管出水口穿過恒溫水浴箱的管段出口建立換熱試驗(yàn)管段；
2)將換熱試驗(yàn)管段置于磁式阻垢效果評價(jià)裝置中進(jìn)行連接；
所述磁式阻垢效果評價(jià)裝置的結(jié)構(gòu)是:它包括試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路、冷卻水循環(huán)回路和在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路包括水箱、循環(huán)泵、加磁管段、換熱試驗(yàn)管段，所述水箱出水口通過循環(huán)泵與加磁管段入水口密封連接，加磁管段出水口與換熱試驗(yàn)管段入水口密封連接，換熱試驗(yàn)管段出水口與水箱入水口密封連接；所述冷卻水循環(huán)回路包括冷卻換熱器、空冷水泵和空氣冷卻器，冷卻換熱器置于試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路的水箱內(nèi)，冷卻換熱器出口經(jīng)空冷水泵與空氣冷卻器入口密封連接，空氣冷卻器出口與冷卻換熱器入口密封連接構(gòu)成循環(huán)回路；所述在線監(jiān)測系統(tǒng)包括流通盒、水質(zhì)參數(shù)測量儀、計(jì)算機(jī)、溫度采集模塊、試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置、換熱試驗(yàn)管段的入水口溫度儀和換熱試驗(yàn)管段的出水口溫度儀，所述內(nèi)置有pH、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度測量電極的流通盒位于換熱試驗(yàn)管段出水口與水箱入水口之間并分別與換熱試驗(yàn)管段出水口與水箱入水口密封連接，水質(zhì)參數(shù)測量儀的信號輸入端與流通盒的信號輸出端電連接，水質(zhì)參數(shù)測量儀的信號輸出端與計(jì)算機(jī)電連接，溫度采集模塊的信號輸入端分別與試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置的信號輸出端、換熱試驗(yàn)管段的入水口溫度儀、換熱試驗(yàn)管段的出水口溫度儀電連接，溫度采集模塊的信號輸出端與計(jì)算機(jī)電連接；
3)在特定溫度點(diǎn)標(biāo)定測量的溫度，加熱恒溫水浴箱，使恒溫水浴箱溫度達(dá)到設(shè)定溫度
值；
4)在水箱中加入Na2CO3和CaCL2藥品制成試驗(yàn)工質(zhì)；
5)啟動循環(huán)泵，使試驗(yàn)工質(zhì)以一定的流速流經(jīng)組合式磁場裝置進(jìn)行磁式水處理，之后進(jìn)入換熱器進(jìn)行熱交換，吸收熱量；
6)啟動空冷水泵,冷卻水循環(huán)回路對水箱內(nèi)的試驗(yàn)工質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)冷卻；7)啟動在線監(jiān)測系統(tǒng)，采集水質(zhì)參數(shù)、溫度等信號，計(jì)算試驗(yàn)管段的管壁平均溫度；
所述在線監(jiān)測系統(tǒng)的水質(zhì)參數(shù)測量儀通過內(nèi)置在流通盒的pH、電導(dǎo)率、溶解氧、
濁度測量電極測量水質(zhì)參數(shù)；溫度測量儀器的換熱試驗(yàn)管段入水口溫度儀、換熱試驗(yàn)管段的出水口溫度儀采用DS18B20溫度傳感器，試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置采用恒流激勵、測量電壓的方法獲得恒溫水浴箱中試驗(yàn)管的管壁平均溫度，首先采用恒流激勵的方法，在恒定電流下，測量具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線兩端電壓?/，將測得電壓《/、恒定電流J代入公式(I)計(jì)算得出當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線電阻A:
R=UII(I)
再根據(jù)計(jì)算得出的當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線電阻 、具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線橫截面f 口 S和具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線長度￡，通過公式(2)計(jì)算得出當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線的實(shí)際電阻車#:
R=P-LiS(2)
由于電阻率隨溫度不同而發(fā)生變化，基于事先標(biāo)定出的電阻與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系(即分度表)，通過恒定電流下測量的電壓i/計(jì)算出當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線電阻值A(chǔ)，根據(jù)查詢分度表，并采用插值方法，即可求得當(dāng)前溫度下的漆包銅線電阻值A(chǔ)相對應(yīng)的試驗(yàn)管段管壁平均溫度的溫度值；
8)根據(jù)采集的水質(zhì)參數(shù)、溫度等信號和試驗(yàn)管段管壁平均溫度，計(jì)算污垢熱阻；
9)以上8所采集到的參數(shù)輸入西門子SIMATICIPC547C工控機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄、保存及處理；
10)分析試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算組合式磁場的磁式水處理的阻垢率，評價(jià)組合式磁場的磁式水處理的阻垢效果。
[0011]本發(fā)明用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)及管壁平均溫度測量方法，其換熱試驗(yàn)管段的結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)不同試驗(yàn)要求，通過更換不同彎曲直徑的連接彎管以選擇不同根數(shù)的試驗(yàn)管，獲得需要長度的試驗(yàn)管；試驗(yàn)工質(zhì)在磁式阻垢效果評價(jià)裝置的試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路中通過具有組合式磁場裝置的加磁管段進(jìn)行磁式水處理，通過換熱試驗(yàn)管段進(jìn)行熱交換，吸收熱量，換熱試驗(yàn)管段的試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置采用恒流激勵、測量電壓的方法獲得恒溫水浴箱中試驗(yàn)管的管壁平均溫度。試驗(yàn)過程中，冷卻水循環(huán)回路對水箱內(nèi)的試驗(yàn)工質(zhì)實(shí)時(shí)冷卻，在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)、溫度等參數(shù)，并通過水質(zhì)參數(shù)測量儀和溫度采集模塊輸入計(jì)算機(jī)以對磁式阻垢效果進(jìn)行評價(jià)。使用時(shí)，建立換熱試驗(yàn)管段并與磁式阻垢效果評價(jià)裝置連接，標(biāo)定特定溫度點(diǎn)的測量溫度，加熱恒溫水浴箱到設(shè)定溫度，制成試驗(yàn)工質(zhì)，啟動循環(huán)泵，試驗(yàn)工質(zhì)在磁式阻垢效果評價(jià)裝置的試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路中通過具有組合式磁場裝置的加磁管段進(jìn)行磁式水處理，通過換熱試驗(yàn)管段進(jìn)行熱交換，吸收熱量；同時(shí)，啟動空冷水泵，冷卻水循環(huán)回路對水箱內(nèi)的試驗(yàn)工質(zhì)實(shí)時(shí)冷卻，啟動在線監(jiān)測系統(tǒng)，采集水質(zhì)參數(shù)、溫度等信號，將信號輸入計(jì)算機(jī)計(jì)算污垢熱阻，對磁式阻垢效果進(jìn)行評價(jià)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0012]圖1為本發(fā)明的換熱試驗(yàn)管段的主視示意圖；
圖2為圖1的俯視不意圖；
圖3為本發(fā)明的換熱試驗(yàn)管段用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1換熱試驗(yàn)管段，2滑道，3吊掛裝置，4橫擔(dān)，5吊環(huán)，6具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線，I試驗(yàn)管，8水浴箱，9測量單元，10導(dǎo)線，11流通盒，12加磁管段，13空冷換熱器，14空冷水泵，15循環(huán)泵，16冷卻換熱器，17水箱，18水質(zhì)參數(shù)測量儀，19出水口溫度儀，20入水口溫度儀，21計(jì)算機(jī)，22溫度采集模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0015]參照圖1?圖3，本發(fā)明用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)及管壁平均溫度測量方法，其用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)包括恒溫水浴箱8、吊掛裝置3、試驗(yàn)管和試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置，所述恒溫水浴箱8的頂部兩邊對稱設(shè)置一對滑道2，恒溫水浴箱8的一端分別設(shè)置管段入口和管段出口，吊掛裝置3置于恒溫水浴箱8頂部設(shè)置的滑道2上面與滑道2接觸，并可通過螺紋與恒溫水浴箱8固連，試驗(yàn)管7穿裝在吊掛裝置3內(nèi)，其試驗(yàn)管7入水口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的加磁管段12出水口密封連接、試驗(yàn)管7出水口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的水箱17入水口密封連接，試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置纏繞在試驗(yàn)管7的直管上，試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置的信號輸出端與溫度采集模塊22電連接。所述吊掛裝置3的結(jié)構(gòu)是:它包括橫擔(dān)4和若干個(gè)吊環(huán)5，所述橫擔(dān)4的兩端固連滑塊，滑塊底面與恒溫水浴箱8頂面的滑道2接觸，若干個(gè)吊環(huán)5由連桿豎向固連、軸線垂直的兩個(gè)圓環(huán)構(gòu)成，位于上面的圓環(huán)套接在橫擔(dān)4上。所述試驗(yàn)管7的結(jié)構(gòu)是:它包括若干根直管和若干根連接彎管，若干根直管和若干根連接彎管交替分布，直管穿裝在吊掛裝置3的吊環(huán)5內(nèi)，連接彎管的兩端分別與相鄰直管的首尾密封連接形成蛇形的試驗(yàn)管7，試驗(yàn)管7入水口穿過恒溫水浴箱8的管段入口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的加磁管段12出水口密封連接、試驗(yàn)管7出水口穿過恒溫水浴箱8的管段出口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的水箱17入水口密封連接。所述試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置的結(jié)構(gòu)是:它包括具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6、導(dǎo)線10和測量單元9，所述具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6等距纏繞在蛇形的試驗(yàn)管7的直管上，各試驗(yàn)管7直管上的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6通過導(dǎo)線10以串聯(lián)方式連接，測量單元9輸入端分別與試驗(yàn)管7上的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6的兩端電連接，測量單元9輸出端與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的溫度采集模塊22電連接。所述測量單元9的結(jié)構(gòu)是，纏繞于換熱試驗(yàn)管段I的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6，經(jīng)信號變送組件的恒流源激勵，其兩端電壓送入濾波組件去除干擾，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換組件將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)值送入單片機(jī)，經(jīng)溫度采集模塊22輸出至計(jì)算機(jī)21，其具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6、信號變送組件、濾波組件、A/D轉(zhuǎn)換組件、單片機(jī)和溫度采集模塊22之間分別電連接。所述具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6為漆包線，導(dǎo)線10為銅絲。所述磁式阻垢效果評價(jià)裝置采用現(xiàn)有技術(shù)制造，具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6、信號變送組件、濾波組件、A/D轉(zhuǎn)換組件、單片機(jī)為現(xiàn)有技術(shù)的市售產(chǎn)品。
[0016]所述用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段I的管壁平均溫度測量方法，其特征是，它包括如下方法和步驟: 1)根據(jù)試驗(yàn)要求，建立密封連接的換熱試驗(yàn)管段I;
選擇直管和合適彎曲直徑的連接彎管，直管穿裝在吊掛裝置3內(nèi)，若干根直管和若干根連接彎管交替分布并密封連接構(gòu)成蛇形的試驗(yàn)管7，根據(jù)不同試驗(yàn)要求，可通過更換不同彎曲直徑的連接彎管以選擇不同根數(shù)的試驗(yàn)管7，獲得需要長度的試驗(yàn)管7，吊掛裝置3的位置可根據(jù)試驗(yàn)管7的直管數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，并通過螺紋將吊掛裝置3固定到恒溫水浴箱8頂部的滑道2上；將試驗(yàn)管7置于恒溫水浴箱8內(nèi)，試驗(yàn)管7入水口穿過恒溫水浴箱8的管段入口、試驗(yàn)管7出水口穿過恒溫水浴箱8的管段出口建立換熱試驗(yàn)管段I ;
2)將換熱試驗(yàn)管段I置于磁式阻垢效果評價(jià)裝置中進(jìn)行連接；
所述磁式阻垢效果評價(jià)裝置的結(jié)構(gòu)是:它包括試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路、冷卻水循環(huán)回路和在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路包括水箱17、循環(huán)泵15、加磁管段12、換熱試驗(yàn)管段I，所述水箱17出水口通過循環(huán)泵15與加磁管段12入水口密封連接，加磁管段12出水口與換熱試驗(yàn)管段I入水口密封連接，換熱試驗(yàn)管段I出水口與水箱17入水口密封連接；所述冷卻水循環(huán)回路包括冷卻換熱器16、空冷水泵14和空氣冷卻器13，冷卻換熱器16置于試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路的水箱17內(nèi)，冷卻換熱器16出口經(jīng)空冷水泵14與空氣冷卻器13入口密封連接，空氣冷卻器13出口與冷卻換熱器16入口密封連接構(gòu)成循環(huán)回路；所述在線監(jiān)測系統(tǒng)包括流通盒11、水質(zhì)參數(shù)測量儀18、計(jì)算機(jī)21、溫度采集模塊22、試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置、換熱試驗(yàn)管段I的入水口溫度儀20和換熱試驗(yàn)管段I的出水口溫度儀19，所述內(nèi)置有pH、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度測量電極的流通盒11位于換熱試驗(yàn)管段I出水口與水箱17入水口之間并分別與換熱試驗(yàn)管段I出水口與水箱17入水口密封連接，水質(zhì)參數(shù)測量儀18的信號輸入端與流通盒11的信號輸出端電連接，水質(zhì)參數(shù)測量儀18的信號輸出端與計(jì)算機(jī)21電連接，溫度采集模塊22的信號輸入端分別與試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置的信號輸出端、換熱試驗(yàn)管段I的入水口溫度儀20、換熱試驗(yàn)管段I的出水口溫度儀19電連接，溫度采集模塊22的信號輸出端與計(jì)算機(jī)21電連接；
3)在特定溫度點(diǎn)標(biāo)定測量的溫度，加熱恒溫水浴箱8，使恒溫水浴箱8溫度達(dá)到設(shè)定溫度值；
4)在水箱17中加入Na2CO3和CaCL2藥品制成試驗(yàn)工質(zhì)；
5)啟動循環(huán)泵15，使試驗(yàn)工質(zhì)以一定的流速送至具有交變磁場和可調(diào)永磁場相結(jié)合
的
組合式磁場裝置的加磁管段12進(jìn)行磁式水處理，之后進(jìn)入換熱試驗(yàn)管段I進(jìn)行熱交換，吸收熱量；
6)啟動循環(huán)泵15的同時(shí)，啟動空冷水泵14，冷卻水循環(huán)回路對水箱17內(nèi)的試驗(yàn)工質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)冷卻；
7)啟動循環(huán)泵15的同時(shí)，啟動在線監(jiān)測系統(tǒng)，采集水質(zhì)參數(shù)、溫度等信號，計(jì)算試驗(yàn)管段管壁平均溫度；
所述在線監(jiān)測系統(tǒng)的水質(zhì)參數(shù)測量儀18通過內(nèi)置在流通盒11的pH、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度測量電極測量水質(zhì)參數(shù)；溫度測量儀器的換熱試驗(yàn)管段I入水口溫度儀20、換熱試驗(yàn)管段I的出水口溫度儀19采用DS18B20溫度傳感器，試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置采用恒流激勵、測量電壓的方法獲得恒溫水浴箱8中試驗(yàn)管7的管壁平均溫度，首先采用恒流激勵的方法，在恒定電流下，測量具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6兩端電壓I/，將測得電壓I/、恒定電流J代入公式(I)計(jì)算得出當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6電阻及: R=UII(I)
再根據(jù)計(jì)算得出的當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6電阻A、具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6橫截面積S和具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6長度i ,通過公式(2)計(jì)算得出當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6的實(shí)際電阻率P:
R二P-Li S(2)
由于電阻率隨溫度不同而發(fā)生變化，基于事先標(biāo)定出的電阻與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系(即分度表)，通過恒定電流下測量的電壓U計(jì)算出當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線6電阻值！，根據(jù)查詢分度表，并采用插值方法，即可求得當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線電阻值A(chǔ)相對應(yīng)的試驗(yàn)管段管壁平均溫度值；
8)根據(jù)采集的水質(zhì)參數(shù)、溫度等信號和試驗(yàn)管段管壁平均溫度，計(jì)算污垢熱阻；
9)以上8所采集到的參數(shù)輸入西門子SIMATICIPC547C工控機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄、保存及處理；
10)分析試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算組合式磁場的磁式水處理的阻垢率，評價(jià)組合式磁場的磁式水處理的阻垢效果。
[0017]本實(shí)施例確定的試驗(yàn)參數(shù)如下:
I換熱試驗(yàn)管段I的試驗(yàn)管7其連接彎管的彎曲直徑為IOcm;
2磁式阻垢效果評價(jià)裝置的試驗(yàn)參數(shù):
1)非導(dǎo)磁材料水管采用聚氯乙烯制成；
2)以螺線管線圈建立交變磁場，該交變磁場的磁場強(qiáng)度的調(diào)節(jié)范圍為(T0.5 T ；
3)由多組磁體對數(shù)組成的兩塊平行的N極、S極相向布置的永磁體建立可調(diào)永磁場，該可調(diào)永磁場的磁場強(qiáng)度調(diào)節(jié)范圍為(Tl.0 T；
4)交變磁場的信號發(fā)生器所產(chǎn)生的交變信號的頻率范圍為(Tl.0M Hz ；
3管內(nèi)流過的試驗(yàn)工質(zhì)流速為0.r2m/s ；
4數(shù)據(jù)采集周期:
1)每分鐘自動采集一次污垢熱阻值；
2)每三小時(shí)采集一次試驗(yàn)工質(zhì)的水質(zhì)參數(shù)。
[0018]本實(shí)施例試驗(yàn)過程中，啟動循環(huán)泵15，試驗(yàn)工質(zhì)在磁式阻垢效果評價(jià)裝置的試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路中通過具有交變磁場和可調(diào)永磁場相結(jié)合的組合式磁場裝置的加磁管段12進(jìn)行磁式水處理，通過換熱試驗(yàn)管段I進(jìn)行熱交換，吸收熱量；同時(shí)，啟動空冷水泵14，冷卻水循環(huán)回路對水箱17內(nèi)的試驗(yàn)工質(zhì)實(shí)時(shí)冷卻、啟動在線監(jiān)測系統(tǒng)，采集水質(zhì)參數(shù)、溫度等信號，將信號輸入計(jì)算機(jī)21，計(jì)算機(jī)21對所有輸入的測量信號進(jìn)行分析以揭示水處理的效果，對磁式阻垢效果進(jìn)行評價(jià)，同時(shí)將分析的水處理的效果及對應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示出來。
【權(quán)利要求】
1.一種用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)，其特征是:所述用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段的結(jié)構(gòu)包括恒溫水浴箱、吊掛裝置、試驗(yàn)管和試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置，所述恒溫水浴箱的頂部兩邊對稱設(shè)置一對滑道，恒溫水浴箱的一端分別設(shè)置管段入口和管段出口，吊掛裝置置于恒溫水浴箱頂部設(shè)置的滑道上面與滑道接觸，并可通過螺紋與恒溫水浴箱固連，試驗(yàn)管穿裝在吊掛裝置內(nèi)，其試驗(yàn)管入水口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的加磁管段出水口密封連接、試驗(yàn)管出水口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的水箱入水口密封連接，試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置纏繞在試驗(yàn)管的直管上，試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置的信號輸出端與溫度采集模塊電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)，其特征是:所述吊掛裝置包括若干根橫擔(dān)和若干個(gè)吊環(huán)，所述橫擔(dān)的兩端固連滑塊，滑塊底面與恒溫水浴箱頂面的滑道接觸，若干個(gè)吊環(huán)由連桿豎向固連、軸線垂直的兩個(gè)圓環(huán)構(gòu)成，位于上面的圓環(huán)套接在橫擔(dān)上。
3.如權(quán)利要求1所述的用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)，其特征是:所述試驗(yàn)管包括若干根直管和若干根連接彎管，若干根直管和若干根連接彎管交替分布，直管穿裝在吊掛裝置的吊環(huán)內(nèi)，連接彎管的兩端分別與相鄰直管的首尾密封連接形成蛇形的試驗(yàn)管(若只需兩根直管，則連成U形，下同，不再另作說明)，試驗(yàn)管入水口穿過恒溫水浴箱的管段入口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的加磁管段出水口密封連接、試驗(yàn)管出水口穿過恒溫水浴箱的管段出口與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的水箱入水口密封連接。
4.如權(quán)利要求1所述的用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)，其特征是:所述試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置包括具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線、導(dǎo)線和測量單元，所述具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線等距纏繞在蛇形的試驗(yàn)管的直管上，各試驗(yàn)管直管上的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線通過導(dǎo)線以串聯(lián)方式連接，測量單元輸入端分別與試驗(yàn)管上的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線的兩端電連接，測量單元輸出端與磁式阻垢效果評價(jià)裝置的溫度采集模塊電連接。
5.如權(quán)利要求4所述的用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段結(jié)構(gòu)，其特征是:所述測量單元的結(jié)構(gòu)是，纏繞于換熱試驗(yàn)管段的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線，經(jīng)信號變送組件的恒流源激勵，其兩端電壓送入濾波組件去除干擾，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換組件將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)值送入單片機(jī)，經(jīng)溫度采集模塊輸出至計(jì)算機(jī)，其具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線、信號變送組件、濾波組件、A/D轉(zhuǎn)換組件、單片機(jī)和溫度采集模塊之間分別電連接。
6.如權(quán)利要求1所述的用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段的管壁平均溫度測量方法，其特征包括:一個(gè)換熱試驗(yàn)管段，一個(gè)內(nèi)置有組合式磁場裝置和換熱試驗(yàn)管段的磁式阻垢效果評價(jià)裝置，它包括如下方法和步驟: 1)根據(jù)試驗(yàn)要求，建立密封連接的換熱試驗(yàn)管段； 2)將換熱試驗(yàn)管段置于磁式阻垢效果評價(jià)裝置中進(jìn)行連接； 3)在特定溫度點(diǎn)標(biāo)定測量的溫度，加熱恒溫水浴箱，使恒溫水浴箱溫度達(dá)到設(shè)定溫度值； 4)在水箱中加入Na2CO3和CaCL2藥品 制成試驗(yàn)工質(zhì)； 5)啟動循環(huán)泵，使試驗(yàn)工質(zhì)以一定的流速流經(jīng)組合式磁場裝置進(jìn)行磁式水處理，之后進(jìn)入換熱器進(jìn)行熱交換，吸收熱量；6)啟動空冷水泵，冷卻水循環(huán)回路對水箱內(nèi)的試驗(yàn)工質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)冷卻； 7)啟動在線監(jiān)測系統(tǒng)，采集水質(zhì)參數(shù)、溫度等信號，計(jì)算試驗(yàn)管的管壁平均溫度； 8)根據(jù)采集的水質(zhì)參數(shù)、溫度等信號和試驗(yàn)管段管壁平均溫度，計(jì)算污垢熱阻； 9)將步驟8)所采集到的參數(shù)輸入西門子SIMATICIPC547C工控機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄、保存及處理； 10)分析試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算組合式磁場的磁式水處理的阻垢率，評價(jià)組合式磁場的磁式水處理的阻垢效果。
7.如權(quán)利要求6所述的用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段的管壁平均溫度測量方法，其特征是:步驟2)所述的磁式阻垢效果評價(jià)裝置的結(jié)構(gòu)是:它包括試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路、冷卻水循環(huán)回路和在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路包括水箱、循環(huán)泵、加磁管段、換熱試驗(yàn)管段，所述水箱出水口通過循環(huán)泵與加磁管段入水口密封連接，加磁管段出水口與換熱試驗(yàn)管段入水口密封連接，換熱試驗(yàn)管段出水口與水箱入水口密封連接；所述冷卻水循環(huán)回路包括冷卻換熱器、空冷水泵和空氣冷卻器，冷卻換熱器置于試驗(yàn)工質(zhì)循環(huán)回路的水箱內(nèi)，冷卻換熱器出口經(jīng)空冷水泵與空氣冷卻器入口密封連接，空氣冷卻器出口與冷卻換熱器入口密封連接構(gòu)成循環(huán)回路；所述在線監(jiān)測系統(tǒng)包括流通盒、水質(zhì)參數(shù)測量儀、計(jì)算機(jī)、溫度采集模塊、試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置、換熱試驗(yàn)管段的入水口溫度儀和換熱試驗(yàn)管段的出水口溫度儀，所述內(nèi)置有pH、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度測量電極的流通盒位于換熱試驗(yàn)管段出水口與水箱入水口之間并分別與換熱試驗(yàn)管段出水口與水箱入水口密封連接，水質(zhì)參數(shù)測量儀的信號輸入端與流通盒的信號輸出端電連接，水質(zhì)參數(shù)測量儀的信號輸出端與計(jì)算機(jī)電連接，溫度采集模塊的信號輸入端分別與試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置的信號輸出端、換熱試驗(yàn)管段的入水口溫度儀、換熱試驗(yàn)管段的出水口溫度儀電連接，溫度采集模塊的信號輸出端與計(jì)算機(jī)電連接。
8.如權(quán)利要求6所述的用于磁式阻垢效果評價(jià)裝置的換熱試驗(yàn)管段的管壁平均溫度測量方法，其特征是:步驟7)所述的在線監(jiān)測系統(tǒng): (1)水質(zhì)參數(shù)測量儀通過內(nèi)置在流通盒的pH、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度測量電極測量水質(zhì)參數(shù)； (2)溫度測量儀器的換熱試驗(yàn)管段入水口溫度儀、換熱試驗(yàn)管段的出水口溫度儀采用DS18B20溫度傳感器； (3)試驗(yàn)管段管壁平均溫度測量裝置采用恒流激勵、測量電壓的方法獲得恒溫水浴箱中試驗(yàn)管的管壁平均溫度，首先采用恒流激勵的方法，在恒定電流下，測量具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線兩端電壓C?，將測得電壓燈、恒定電流J代入公式(I)計(jì)算得出當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線電阻A.R=UiI(I) 再根據(jù)計(jì)算得出的當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線電阻1、具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線橫截面f 口 S和具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線長度￡通過公式(2)計(jì)算得出當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線的實(shí)際電阻車#R 二p-L!S(2) 由于電阻率隨溫度不同而發(fā)生變化，基于事先標(biāo)定出的電阻與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，即分度表，通過恒定電流下測量的電壓U計(jì)算出當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線電阻值R，根據(jù)杳詢分度表，并采用插值方法，即可求得當(dāng)前溫度下的具有絕緣外包覆層的銅導(dǎo)線電阻值R相對應(yīng)的試驗(yàn)管段管壁平均溫度的溫度值。
【文檔編號】G01K7/00GK103487082SQ201310442707
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】王建國, 黃俊峰, 文孝強(qiáng), 張秀宇, 辛宏偉 申請人:東北電力大學(xué)