一種用于測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種用于測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工程實(shí)踐中，換熱器在動(dòng)力、化工、冶金、航天、空調(diào)、制冷、機(jī)械、輕紡、建筑等行 業(yè)都應(yīng)用廣泛，換熱器根據(jù)不同的用途及換熱環(huán)境有相應(yīng)的不同形式，其中換熱管束廣泛 應(yīng)用于兩種介質(zhì)的間接對(duì)流換熱過(guò)程。為了強(qiáng)化對(duì)流傳熱效果，在傳統(tǒng)換熱圓管的基礎(chǔ)上， 進(jìn)行再加工，主要有涂層或多孔表面等處理表面、粗趟表面、翅片等擴(kuò)展表面、擾流元件、扭 曲帶或螺旋葉片等旋流元件、螺旋管等。
[0003] 在兩種介質(zhì)的間接換熱器中，單位時(shí)間內(nèi)的換熱量與冷熱流體的溫度差及換熱面 積成正比，即Q = KAAt，式中，K一一換熱系數(shù)為反映換熱器傳熱效果強(qiáng)弱的指標(biāo)。管束的 總體換熱系數(shù)K的與管束的導(dǎo)熱、兩種介質(zhì)的對(duì)流換熱系數(shù)相關(guān)，不同的管束由于其外部 換熱面結(jié)構(gòu)不同，其總體換熱系數(shù)和對(duì)流換熱系數(shù)也不同。因此，針對(duì)不同強(qiáng)化傳熱管束， 測(cè)定不同風(fēng)速下的實(shí)驗(yàn)段總體換熱系數(shù)、風(fēng)側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)指導(dǎo)實(shí)際工程 中不同換熱管束的設(shè)計(jì)應(yīng)用十分重要。
[0004] 目前沒(méi)有能夠精確地對(duì)不同換熱管束的換熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)。主要存在的問(wèn) 題有；針對(duì)不同設(shè)計(jì)工況，需要設(shè)置配套的風(fēng)道及水側(cè)管道，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)沒(méi)有通用性；實(shí)驗(yàn)平 臺(tái)受搭建位置限制，測(cè)量不精確；換熱影響因素較多，試驗(yàn)熱平衡難W保證，試驗(yàn)結(jié)果誤差 較大。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于測(cè)量管束換熱特 性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)只需要更換設(shè)計(jì)換熱管束的試驗(yàn)段，配套的風(fēng)道及水側(cè)管道不用更換，具 有通用性。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：
[0007] 一種用于測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，包括進(jìn)風(fēng)管道，所述進(jìn)風(fēng)管道左側(cè)為進(jìn)風(fēng)口， 所述進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)部從左至右依次設(shè)有軸流風(fēng)機(jī)、風(fēng)道閩口和文丘里段，所述文丘里段右側(cè) 連接滿足皮托管等測(cè)量?jī)x表精度的一定長(zhǎng)度的第一直管段，所述第一直管段內(nèi)部設(shè)有皮托 管，皮托管與微壓計(jì)相連，所述第一直管段右側(cè)連接有可更換的換熱管束試驗(yàn)段（可按照 不同工況進(jìn)行更換），所述換熱管束試驗(yàn)段右側(cè)接有一定長(zhǎng)度的第二直管段，所述第二直管 段右側(cè)為排風(fēng)口，所述換熱管束試驗(yàn)段的左右兩側(cè)均設(shè)有溫度傳感器I，所述溫度傳感器 I與數(shù)據(jù)采集器I相連，數(shù)據(jù)采集器I逐時(shí)測(cè)定換熱管束試驗(yàn)段進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口的風(fēng)溫。 所述換熱管束試驗(yàn)段的下端連接進(jìn)水管，所述換熱管束試驗(yàn)段的上端連接出水管，所述進(jìn) 水管通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)和離屯、水累與恒溫水浴相接。所述出水管與恒溫水浴相連。
[000引所述換熱管束試驗(yàn)段的進(jìn)水管和出水管上均設(shè)有溫度傳感器II，所述溫度傳感器 II與數(shù)據(jù)采集器II相連，數(shù)據(jù)采集器II逐時(shí)測(cè)定換熱管束試驗(yàn)段的進(jìn)水口和出水口水溫。
[0009] 所述進(jìn)水管末端連接有放氣閥，放氣閥與換熱管束試驗(yàn)段連接。
[0010] 所述恒溫水浴為可設(shè)置溫度和記錄加熱時(shí)間的電加熱恒溫水浴。恒溫水浴采用電 加熱的方式，有內(nèi)置加熱管束運(yùn)行計(jì)時(shí)的功能，可準(zhǔn)確計(jì)算電加熱功率，用于熱平衡計(jì)算； 可自行調(diào)節(jié)恒溫水溫度，精度可達(dá)±0. 5°c。
[0011] 恒溫水浴、進(jìn)水管、換熱管束試驗(yàn)段和出水管構(gòu)成水環(huán)路，其中換熱管束試驗(yàn)段內(nèi) 為流動(dòng)的水側(cè)；進(jìn)風(fēng)口、軸流風(fēng)機(jī)、文丘里段、第一直管段、換熱管束外側(cè)風(fēng)道、第二直管段 構(gòu)成空氣環(huán)路，其中換熱管束外側(cè)風(fēng)道為空氣側(cè)。
[0012] 本實(shí)用新型的有益效果為；本系統(tǒng)只需要更換設(shè)計(jì)換熱管束的試驗(yàn)段，配套的風(fēng) 道及水側(cè)管道不用更換，系統(tǒng)有通用性；系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)選取滿足測(cè)量裝置的使用需要，測(cè)量精 確；系統(tǒng)保證熱平衡，試驗(yàn)結(jié)果誤差較小。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型測(cè)量管束換熱特性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為整體換熱系數(shù)和空氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)隨風(fēng)速變化趨勢(shì)圖；
[0015] 圖中，1為進(jìn)風(fēng)口，2為軸流風(fēng)機(jī)，3為風(fēng)道閩口，4為文丘里段，5為皮托管，6為微 壓計(jì)，7為換流管束試驗(yàn)段，8為數(shù)據(jù)采集器，9為溫度傳感器，10為排風(fēng)口，11為轉(zhuǎn)子流量 計(jì)，12為離屯、水累，13為恒溫水浴，14為第一直管段，15為第二直管段。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017] 如圖1所示，用于測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，包括進(jìn)風(fēng)管道，所述進(jìn)風(fēng)管道左側(cè)為 進(jìn)風(fēng)口 1，進(jìn)風(fēng)管道1內(nèi)部從左至右依次設(shè)有軸流風(fēng)機(jī)2、風(fēng)道閩口 3和文丘里段4,文丘里 段4右側(cè)連接滿足皮托管等測(cè)量?jī)x表精度的一定長(zhǎng)度的第一直管段14,第一直管段14內(nèi) 部設(shè)有皮托管5,皮托管5與微壓計(jì)6相連，第一直管段14右側(cè)連接有可更換的換熱管束 試驗(yàn)段7 (可按照不同工況進(jìn)行更換），換熱管束試驗(yàn)段7右側(cè)接有一定長(zhǎng)度的第二直管段 15,第二直管段15右側(cè)為排風(fēng)口 10,換熱管束試驗(yàn)段7的左右兩側(cè)均設(shè)有溫度傳感器9,溫 度傳感器9與數(shù)據(jù)采集器8相連，數(shù)據(jù)采集器8逐時(shí)測(cè)定換熱管束試驗(yàn)段7進(jìn)風(fēng)口 1和排 風(fēng)口 10的風(fēng)溫。換熱管束試驗(yàn)段7的下端連接進(jìn)水管，換熱管束試驗(yàn)段7的上端連接出水 管，進(jìn)水管通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)11和離屯、水累12與可設(shè)置溫度和記錄加熱時(shí)間的電加熱恒溫 水浴13相接。換熱管束試驗(yàn)段7的出水管與恒溫水浴13相連。
[001引換熱管束試驗(yàn)段7的進(jìn)水管和出水管上均設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器與數(shù)據(jù)采 集器相連，數(shù)據(jù)采集器逐時(shí)測(cè)定換熱管束試驗(yàn)段的進(jìn)水口和出水口水溫。
[0019] 進(jìn)水管末端連接有放氣閥，放氣閥與換熱管束試驗(yàn)段7連接。恒溫水浴13、進(jìn)水 管、換熱管束試驗(yàn)段7和出水管構(gòu)成水環(huán)路，其中換熱管束試驗(yàn)段7內(nèi)為流動(dòng)的水側(cè)；進(jìn)風(fēng) 口 1、軸流風(fēng)機(jī)2、文丘里段4、第一直管段14、換熱管束外側(cè)風(fēng)道、第二直管段15構(gòu)成空氣 環(huán)路，其中換熱管束外側(cè)風(fēng)道為空氣側(cè)。
[0020] 可更換的換熱管束試驗(yàn)段與風(fēng)道進(jìn)行法蘭連接，采用"九宮格"法，用皮托管和微 壓計(jì)測(cè)量得到取得穩(wěn)流橫截面的平均風(fēng)速，并在換熱管束試驗(yàn)段先后兩側(cè)設(shè)置溫度傳感 器，用數(shù)據(jù)采集器逐時(shí)測(cè)定試驗(yàn)段進(jìn)、出口風(fēng)溫。
[0021] "九宮格"法，即對(duì)被測(cè)管束前后穩(wěn)流的矩形風(fēng)道橫截面進(jìn)行十六等分，分別在橫 向四等分、縱向四等分定點(diǎn)，進(jìn)行9個(gè)定點(diǎn)的測(cè)量。矩形風(fēng)道橫截面上的風(fēng)速不均勻，單點(diǎn) 的測(cè)量誤差較大，為了減小測(cè)量誤差，采用"九宮格"法進(jìn)行測(cè)量，得到橫截面的平均風(fēng)速。
[0022] 可設(shè)置溫度和記錄加熱時(shí)間的自制電加熱恒溫水浴與換熱管束相連并經(jīng)過(guò)離屯、 水累、轉(zhuǎn)子流量計(jì)向所述換熱管束供水，在恒溫水浴于換熱管束之間的連接進(jìn)出水管上安 裝進(jìn)水、出水溫度傳感器，用數(shù)據(jù)采集器逐時(shí)測(cè)定試驗(yàn)段進(jìn)、出口水溫。
[0023] 恒溫水浴采用電加熱的方式，有內(nèi)置加熱管束運(yùn)行計(jì)時(shí)的功能，可準(zhǔn)確計(jì)算電加 熱功率，用于熱平衡計(jì)算；可自行調(diào)節(jié)恒溫水溫度，精度可達(dá)±0. 5°C。
[0024] 實(shí)施例1 :
[0025] 直接測(cè)量包括8排8列并聯(lián)的矩形楠圓翅片管束的冷卻水流量、進(jìn)水溫度、出水溫 度、空氣進(jìn)口溫度、出口溫度、矩形風(fēng)道的風(fēng)速。
[0026] 矩形楠圓翅片管束的基本尺寸如表1所示。
[0027]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，其特征是，包括進(jìn)風(fēng)管道，所述進(jìn)風(fēng)管道左側(cè)為 進(jìn)風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)部從左至右依次設(shè)有軸流風(fēng)機(jī)、風(fēng)道閘門和文丘里段，所述文丘里 段右側(cè)連接第一直管段，所述第一直管段內(nèi)部設(shè)有皮托管，皮托管與微壓計(jì)相連，所述第一 直管段右側(cè)連接有可更換的換熱管束試驗(yàn)段，所述換熱管束試驗(yàn)段右側(cè)接有第二直管段， 所述第二直管段右側(cè)為排風(fēng)口。
2. 如權(quán)利要求1所述的測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，其特征是，所述換熱管束試驗(yàn)段的 左右兩側(cè)均設(shè)有溫度傳感器I。
3. 如權(quán)利要求2所述的測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，其特征是，所述溫度傳感器I與數(shù) 據(jù)采集器I相連，數(shù)據(jù)采集器I逐時(shí)測(cè)定換熱管束試驗(yàn)段進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口的風(fēng)溫。
4. 如權(quán)利要求1所述的測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，其特征是，所述換熱管束試驗(yàn)段的 下端連接進(jìn)水管，所述換熱管束試驗(yàn)段的上端連接出水管。
5. 如權(quán)利要求4所述的測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，其特征是，所述進(jìn)水管通過(guò)轉(zhuǎn)子流 量計(jì)和離心水泵與恒溫水浴相接，所述出水管與恒溫水浴相連。
6. 如權(quán)利要求4所述的測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，其特征是，所述換熱管束試驗(yàn)段的 進(jìn)水管和出水管上均設(shè)有溫度傳感器II。
7. 如權(quán)利要求6所述的測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，其特征是，所述溫度傳感器II與數(shù) 據(jù)采集器II相連，數(shù)據(jù)采集器II逐時(shí)測(cè)定換熱管束試驗(yàn)段的進(jìn)水口和出水口水溫。
8. 如權(quán)利要求4所述的測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，其特征是，所述進(jìn)水管末端連接有 放氣閥，放氣閥與換熱管束試驗(yàn)段連接。
9. 如權(quán)利要求5所述的測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，其特征是，所述恒溫水浴為可設(shè)置 溫度和記錄加熱時(shí)間的電加熱恒溫水浴。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于測(cè)量管束換熱特性的系統(tǒng)，包括進(jìn)風(fēng)管道，進(jìn)風(fēng)管道左側(cè)為進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)部從左至右依次設(shè)有軸流風(fēng)機(jī)、風(fēng)道閘門和文丘里段，文丘里段右側(cè)連接第一直管段，第一直管段內(nèi)部設(shè)有皮托管，皮托管與微壓計(jì)相連，第一直管段右側(cè)連接有可更換的換熱管束試驗(yàn)段，換熱管束試驗(yàn)段右側(cè)接有第二直管段，第二直管段右側(cè)為排風(fēng)口，換熱管束試驗(yàn)段的左右兩側(cè)均設(shè)有溫度傳感器Ⅰ，溫度傳感器Ⅰ與數(shù)據(jù)采集器Ⅰ相連。本系統(tǒng)只需要更換設(shè)計(jì)換熱管束的試驗(yàn)段，配套的風(fēng)道及水側(cè)管道不用更換，系統(tǒng)有通用性；系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)選取滿足測(cè)量裝置的使用需要，測(cè)量精確；保證熱平衡，試驗(yàn)結(jié)果誤差較小。
【IPC分類】G01N25-20
【公開(kāi)號(hào)】CN204330647
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420813513
【發(fā)明人】魏偉, 孫奉仲, 董沛鑫, 程屾
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日