專利名稱：換熱器性能試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測裝置，更確切的說是一種換熱器性能試驗臺。
技術(shù)背景換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，換熱器的應(yīng)用廣泛， 曰常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機(jī)裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷 卻器等，都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動力和原子能等工業(yè)部門。 它的主要功能是保證工藝過程對介質(zhì)所要求的特定溫度，同時也是提高能源利 用率的主要設(shè)備之一。金屬疲勞度為由于金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不均勻，從而造成應(yīng)力傳遞的不平衡， 有的地方會成為應(yīng)力集中區(qū)。與此同時，金屬內(nèi)部的缺陷處還存在許多微小的 裂紋。在力的持續(xù)作用下，裂紋會越來越大，材料中能夠傳遞應(yīng)力部分越來越 少，直至剩余部分不能繼續(xù)傳遞負(fù)載時，金屬構(gòu)件就會全部毀壞。換熱器的傳熱能力和阻力是換熱器的一個非常重要的性能指標(biāo)，如果這個 指標(biāo)達(dá)不到規(guī)定要求，將嚴(yán)重影響換熱器的使用壽命，因此急需一個檢測換熱 器性能的檢測裝置。實驗檢測是獲得換熱器傳熱和流動阻力性能的根本手段，也是編制開發(fā)適 合國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的翅片條件的板翅式換熱器設(shè)計計算軟件的基礎(chǔ)。同時傳熱與 阻力性能試驗臺等各種試驗手段是保證產(chǎn)品在工作條件下長期運(yùn)行的必要技 術(shù)手段。遺憾的是其中的許多設(shè)備市場上找不到，買不著，國外產(chǎn)品不僅昂貴 而且常常有技術(shù)封鎖。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種模擬被測換熱器試驗件的工作條 件，檢測其傳熱能力和阻力是否達(dá)到設(shè)計規(guī)定要求，而且可獲得不同類型和規(guī)格翅片的性能曲線資料，建立和充實翅片性能數(shù)據(jù)庫的換熱器性能試驗臺。為了解決上述問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種換熱器性能試驗臺，其包括測試換熱器試驗件性能的以空氣為流體介 質(zhì)的空氣循環(huán)系統(tǒng)、以油為流體介質(zhì)的油循環(huán)系統(tǒng)、以水或乙二醇為流體介質(zhì) 的水/乙二醇循環(huán)系統(tǒng)和以壓縮空氣為流體介質(zhì)的壓縮空氣系統(tǒng)4個系統(tǒng)及實 驗件，這4個系統(tǒng)都和實-險件連接。所述空氣循環(huán)系統(tǒng)包括整流裝置、工件進(jìn)出口溫度取樣器、靜壓箱、引風(fēng) 機(jī)、三通風(fēng)管及調(diào)節(jié)風(fēng)閥、新風(fēng)混合裝置、送風(fēng)機(jī)、再循環(huán)風(fēng)管、阻尼孔板； 送風(fēng)機(jī)通過再循環(huán)風(fēng)管連通上述整流裝置，在上述整流裝置的前面設(shè)有工件進(jìn) 出口溫度取樣器及阻尼孔板，在上述整流裝置的后面i殳有靜壓箱及引風(fēng)機(jī)，引 風(fēng)機(jī)一邊連通上述靜壓箱，另一邊通過三通和上述新風(fēng)混合裝置連通，引風(fēng)機(jī) 出口連接三通風(fēng)管，在三通風(fēng)管上設(shè)置有調(diào)節(jié)風(fēng)閥，新風(fēng)混合裝置還和上迷送 風(fēng)才Ai連通。上述工件進(jìn)出口溫度取樣器為耙型取樣器，設(shè)于阻尼孔板與上述整流裝置 之間，同時和工件進(jìn)出口溫度取樣器還連接有取樣風(fēng)機(jī)并設(shè)置有溫度測點(diǎn)。上述靜壓箱主要由擴(kuò)張段、空氣混合段、箱體、流量噴嘴和前后阻尼孔板、 出口收縮段組成，耙型取樣器布置在空氣混合段后面，取樣風(fēng)機(jī)放置在箱體內(nèi)， 流量噴嘴也設(shè)置在箱體內(nèi)，流量噴嘴前設(shè)有阻尼孔板，阻尼孔板有2層，流量 噴嘴共有6個，流量噴嘴后面是l層絲網(wǎng)阻尼板，箱體出口端設(shè)有收縮段，收 縮段出口設(shè)有小流量旁路孔口 。在新風(fēng)混合裝置內(nèi)還設(shè)置了電加熱器。所述油循環(huán)系統(tǒng)主要包括油泵、電動調(diào)節(jié)閥、電加熱器、進(jìn)、出口閥門、 質(zhì)量流量計、旁通調(diào)節(jié)閥、過濾器、上油箱、下油箱、小油泵、進(jìn)出口管線、 排氣與放油管線；上述個部件依次連接構(gòu)成2路油循環(huán)回路，路I通過電機(jī)驅(qū) 動的油泵，分成1個比例調(diào)節(jié)組和3個固定組，回路II通過電機(jī)驅(qū)動的油泵， 分成1個比例調(diào)節(jié)組和3個周定組；回路I提供的油通過波紋管和溫度、壓力 測點(diǎn)彎接管與試驗件相連接，回路II提供的油通過波紋管和溫度、壓力測點(diǎn)彎接管與試驗件相連接。和上述上油箱的連接的管線上分別設(shè)有連接上油箱閥，和油泵連接的管線 上分別設(shè)有排油閥及過濾器，和質(zhì)量流量計的管線上分別設(shè)有回油隔離閥，和 電加熱器I連接的管線上設(shè)有進(jìn)油隔離閥，在和實驗件連接的排氣管線上分別 設(shè)有排氣閥，在排油管線上設(shè)有排油閥，電加熱器的管線上還設(shè)有三通切換閥。所述水/乙二醇循環(huán)系統(tǒng)包括上水箱、上乙二醇水箱、過濾器、水泵、電 動調(diào)節(jié)閥、電加熱器、進(jìn)水隔離閥、回水隔離閥和質(zhì)量流量計，所述上水箱和 所述上乙二醇水箱連通并通過所述過濾器連接所述水泵，所述水泵和所述電加 熱器之間的管道上連接所述電動調(diào)節(jié)閥，所述電加熱器和試驗件之間的管道上 連接所述進(jìn)水隔離闊，試-瞼件和所述質(zhì)量流量計之間的管道上連接所述回水隔離閥，所述質(zhì)量流量計連接所述過濾器；本系統(tǒng)還包括測試換熱管內(nèi)部進(jìn)出口溫差的溫度計，所述溫度計的信號輸入端分別與換熱管內(nèi)部的進(jìn)口和出口連接；還包括測試換熱器換熱管內(nèi)部進(jìn)出口壓差的2個熱流體側(cè)差壓變送器，所 述2個熱流體側(cè)差壓變送器的信號輸入端分別與換熱管的進(jìn)口和出口連接。還包括下水箱、小水泵、排氣閥和排水閥，所述下水箱通過所述小水泵連 接所述上水箱，試驗件分別通過所述排氣閥和所述排水閥連接所述下水箱。所述壓縮空氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、第一切換間、第一流量計、第一電動 調(diào)節(jié)閥、上油箱、過濾器、油泵、電加熱器和熱交換器，所述上油箱和所述油 泵之間的管道上連接所述過濾器，所述油泵和所述熱交換器之間的管道上連接 所述電加熱器，所述熱交換器連接試驗件，所述空氣壓縮機(jī)本體和所述熱交換 器之間的管道上連接所述第一切換閥，所述第一切換閥連接所述熱交換器，試 驗件和所述第 一 電動調(diào)節(jié)閥之間的管道上連接所述第 一流量計；還包括測試換熱管內(nèi)部進(jìn)出口溫差的溫度計，所述溫度計的信號輸入端分 別與換熱管內(nèi)部的進(jìn)口和出口連接；還包括測試換熱器換熱管內(nèi)部進(jìn)出口壓差的2個熱流體側(cè)壓力變送器，所 述2個熱流體側(cè)壓力變送器的信號輸入端分別與換熱管內(nèi)的進(jìn)口和出口連接。還包括第二流量計和第二電動調(diào)節(jié)閥，試驗件和所述第二電動調(diào)節(jié)閥之間 的管道上連接所述第二流量計。所述空氣壓縮^^本體通過三通閥連接冷卻器，所述冷卻器通過第二切換閥 連接所述熱交換器。所述第 一切換閥和第二切換閥通過管道連接有第三電動調(diào)節(jié)閥。所述第一電動調(diào)節(jié)閥、所述第二電動調(diào)節(jié)閥和所述第三電動調(diào)節(jié)閥通過管 道分別連接有第 一 消聲器、第二消聲器和第三消聲器。本發(fā)明提供了 一種對板翅式換熱器性能進(jìn)行測試的相關(guān)設(shè)備，本發(fā)明換 熱器性能試驗臺 一方面模擬被測換熱器試驗件的工作條件，檢測其傳熱能力和阻力是否達(dá)到設(shè)計規(guī)定要求；另一方面通過對標(biāo)準(zhǔn)試驗件的測試，獲得不同類型和規(guī)格翅片的性能曲線資料，建立和充實翅片性能數(shù)據(jù)庫。以便有更好、更 高、更經(jīng)濟(jì)的設(shè)計水平。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖；圖2是實施例中換熱器性能試驗臺空氣循環(huán)系統(tǒng)示意圖； 圖3是實施例中換熱器性能試驗臺的油循環(huán)系統(tǒng)示意圖； 圖4是實施例中換熱器性能試驗臺的水/乙二醇循環(huán)系統(tǒng)示意圖； 圖5是實施例中換熱器性能試驗臺的壓縮空氣循環(huán)系統(tǒng)示意圖。 圖號說明11--整流裝置12--工件進(jìn)出口溫度取樣器13—靜壓箱14—引風(fēng)機(jī) 15—三通風(fēng)管 16--新風(fēng)混合裝置 17—送風(fēng)機(jī) 18-—再循環(huán)風(fēng)管 19--阻 尼孔板①、⑨…-電動調(diào)節(jié)閥②、⑩—旁通調(diào)節(jié)閥 ③、(11)—連接上油箱閥④、 (12)—排油閥 、 (13)-—回油隔離閥 —進(jìn)油隔離閥⑦、(15)、 (16)—排氣閥⑧、 (17)—排油閥闊-三通切換閥(18)、 (19)-過濾器 (21)-上油箱 (2『)-下 油箱41-電動調(diào)節(jié)閥 42-旁通調(diào)節(jié)閥 43-上水箱閥44-排水閥45-回水隔離閥 46—進(jìn)水隔離閥 47--排氣閥 48-排水閥 49一過濾器具體實施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明換熱器性能試驗的目的一是模擬被測換熱器試驗件的工作條件，檢 測其傳熱能力和阻力是否達(dá)到設(shè)計規(guī)定要求；二是通過對標(biāo)準(zhǔn)試驗件的測試， 獲得不同類型和規(guī)格翅片的性能曲線資料，建立和充實翅片性能數(shù)據(jù)庫。以便 有更好、更高、更經(jīng)濟(jì)的設(shè)計水平。具體方案如下。參照圖1,其包括測試換熱器試驗件性能的以空氣為流體介質(zhì)的空氣循環(huán) 系統(tǒng)、以油為流體介質(zhì)的油循環(huán)系統(tǒng)、以水或乙二醇為流體介質(zhì)的水/乙二醇 循環(huán)系統(tǒng)和以壓縮空氣為流體介質(zhì)的壓縮空氣系統(tǒng)4個系統(tǒng)及實驗件,這4個 系統(tǒng)都和實驗件連接。參照圖2，為空氣循環(huán)系統(tǒng)示意圖，所述空氣循環(huán)系統(tǒng)包括整流裝置11、 工件進(jìn)出口溫度取樣器12、靜壓箱13、引風(fēng)機(jī)14、三通風(fēng)管15及調(diào)節(jié)風(fēng)閥、 新風(fēng)混合裝置16、送風(fēng)機(jī)17、再循環(huán)風(fēng)管18、阻尼孔板19;送風(fēng)機(jī)17通過 再循環(huán)風(fēng)管18連通上述整流裝置11，在上述整流裝置11的前面設(shè)有工件進(jìn) 出口溫度取樣器12及阻尼孔板19,在上述整流裝置11的后面設(shè)有靜壓箱13 及引風(fēng)機(jī)14,引風(fēng)機(jī)14一邊連通上述靜壓箱13，另一邊通過三通風(fēng)管15和 上述新風(fēng)混合裝置16連通，引風(fēng)機(jī)14出口連接三通風(fēng)管15，在三通風(fēng)管15 上設(shè)置有調(diào)節(jié)風(fēng)閥，新風(fēng)混合裝置16還和上述送風(fēng)機(jī)14連通。上述工件進(jìn)出口溫度耳又樣器]2為耙型取樣器，設(shè)于阻尼孔板19與上述整 流裝置11之間，同時工件進(jìn)出口溫度取樣器12還連接有取樣風(fēng)機(jī)1.11.并設(shè)置 有溫度測點(diǎn)112。上述靜壓箱13主要由擴(kuò)張段131、空氣混合段132、箱體133、流量噴嘴 134和前后阻尼孔板135、 136、出口收縮段137組成，耙型取樣器布置在空氣 混合段132后面，取樣風(fēng)機(jī)138放置在箱體133內(nèi)，流量噴嘴134也設(shè)置在箱 體內(nèi)，流量噴嘴134前設(shè)有阻尼孔板135，阻尼孔板135有2層，流量噴嘴134共有6個，流量噴嘴134后面是1層絲網(wǎng)阻尼板136，箱體133出口端設(shè)有出 口收縮段137，出口收縮段137出口設(shè)有d、流量旁路孔口 。在新風(fēng)混合裝置16內(nèi)還"&置了電加熱器161。本系統(tǒng)最大空氣流量為12500m3/h。上述整流裝置11可^是供均勻的入口氣流，用于標(biāo)準(zhǔn)工件(如不同翅片性 能的測試)或小型工件。整流裝置11由導(dǎo)流段、格柵、3層絲網(wǎng)、1000 x 1000 (單位為mm,以下同)截面的直段、收縮段(出口截面400 x 400 )等組成(此 未現(xiàn)有技術(shù)，圖未示)，整流裝置的機(jī)架有3個輪子和4條可調(diào)整高度的腿(圖 未示)。工件空氣測進(jìn)、出口溫度由耙型取樣器12采集，該裝置可抽取較大截面 上空氣樣本，混合后測量出溫度的平均值。當(dāng)使用整流裝置ll時，工件前耙 型取樣器12應(yīng)放置在整流裝置11的進(jìn)口處；而當(dāng)不使用整流裝置11時，工 件前耙型取樣器12應(yīng)盡量放置在靠近工件的前方。靜壓箱13的主要功能是空氣出口溫度和流量的測量，由擴(kuò)張段131、空 氣混合段132、箱體133、流量噴嘴134和前后阻尼孔板135、 136、出口收縮 段137等組成。擴(kuò)張段131由進(jìn)口截面400 x 400變?yōu)?00 x 800,在工件迎風(fēng) 截面大于400 x 400時，擴(kuò)張段131可以耳又走。通過2組50%通流截面且相互 呈交叉方向布置并使流體向中心流動的擋板風(fēng)葉來實現(xiàn)上下左右空氣混合的 功能。工件后耙型取樣器12布置在空氣混合段132后面，取樣風(fēng)機(jī)138放置 在靜壓箱13內(nèi)，這樣，不僅溫度測量較為準(zhǔn)確，而且不影響空氣流量的測量 值。流量噴嘴134前阻尼孔板135有2層，其作用是使進(jìn)入各流量噴嘴的空氣 流比較均勻。流量噴嘴134共有6個，其中有4個是出口內(nèi)徑為(}) 189的噴嘴， 其最大流量為3500m3/h，另2個噴嘴的出口內(nèi)徑分別為cpU0和cp70,其最大 流量分別為1150m3/h和450mVh。流量噴嘴134后面是1層絲網(wǎng)阻尼板136, 箱體133出口端設(shè)有收縮l殳137 (進(jìn)口截面為cp700,出口截面q>500)。收縮段137出口設(shè)有小流量旁路孔口 ，其功能是當(dāng)工件所需空氣流量很小 時，能增大進(jìn)入引風(fēng)機(jī)的空氣流量，以避免風(fēng)機(jī)在小流量時發(fā)生喘振。小流量10旁路孔口段的下游與引風(fēng)機(jī)進(jìn)口用帆布軟連接，以減小風(fēng)機(jī)的振動影響。引風(fēng)機(jī)14的流量取決于風(fēng)機(jī)本身的性能曲線和系統(tǒng)的阻力特性曲線兩者 的交叉點(diǎn)，前者是風(fēng)機(jī)所固有的，隨著風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，性 能曲線提高，即風(fēng)壓和流量都會增加。后者主要取決于管路系統(tǒng)的總阻力，其 中可以改變的部分主要有由工件的流通截面及厚度等因素決定的工件的風(fēng)側(cè) 阻力、噴嘴的截面與數(shù)目決定的噴嘴前后壓差，噴嘴前后壓差必須在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)(150Pa 650Pa),所測量的流量數(shù)據(jù)值才是有效的。14引風(fēng)機(jī)出口連接三通風(fēng)管15,可將空氣直接排空或經(jīng)新風(fēng)混合裝置16 和送風(fēng)機(jī)送入性能實驗室前端的阻尼孔板前再循環(huán)。設(shè)置空氣再循環(huán)的目的是 為了利用熱空氣的能量來調(diào)節(jié)試驗件空氣進(jìn)口溫度，以節(jié)省能量。試驗件空氣 進(jìn)口溫度的調(diào)節(jié)是由聯(lián)動運(yùn)行的3個風(fēng)閥開度的調(diào)節(jié)來確定的。這3個風(fēng)閥之 間的相互關(guān)系是，排風(fēng)風(fēng)閥151與新風(fēng)進(jìn)口風(fēng)閥152是同向動作，即排出多少 就補(bǔ)充多少；而再循環(huán)風(fēng)閥153則與它們的動作方向相反，即總風(fēng)量一定的條 件下，此消彼長。此時，溫度較高的再循環(huán)空氣的與溫度較低的補(bǔ)充新風(fēng)的流 量就能達(dá)到某種平衡而實現(xiàn)試驗件進(jìn)口溫度的恒定。此外，在新風(fēng)混合裝置內(nèi) 還設(shè)置了電加熱器161 (12kW)，用于空氣進(jìn)口溫度的輔助調(diào)節(jié)。試驗件的風(fēng)側(cè)阻力由試驗件前后的靜壓差給出，整流裝置的收縮段出口截 面四周設(shè)有靜壓取壓口。在不使用整流裝置時，試—瞼件的進(jìn)口靜壓測點(diǎn)，可直 接布置在空氣進(jìn)口側(cè)翅片通道附近。試驗件出口靜壓測點(diǎn)布置分別在擴(kuò)張段的 出口和混合段的進(jìn)口截面四周，當(dāng)不使用擴(kuò)張段時用后者。進(jìn)出口靜壓都通過乳膠管連接到空氣側(cè)差壓變送器。其最大壓差測量范圍為2kPa。試驗件風(fēng)側(cè)的吸熱量是空氣體積流量、空氣溫升、空氣密度和比熱的乘積。 空氣的流量是根據(jù)開啟的噴嘴組的截面和噴嘴前后壓差確定的，此壓差必須在 適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)(150Pa 650Pa)，所測量的流量數(shù)據(jù)值才是有效的，因此每個噴 嘴通過的流量在最大和最小流量范圍內(nèi)方有效。因此需要事先根據(jù)試驗件的空 氣流量范圍選擇合適的噴嘴及開啟數(shù)目，將其它噴嘴旋上蓋子封死。啟動計算 機(jī)時也要作出相應(yīng)的選擇。電腦軟件會根據(jù)測量的壓差數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成噴嘴通過的流量值。噴嘴前后的壓差是由靜壓室兩側(cè)多個測點(diǎn)加頂部測點(diǎn)用聯(lián)通管混合后 引至差壓變送器，以此可盡量消除因測點(diǎn)位置離所開啟的噴嘴距離不同而荻得 的結(jié)果稍有差別所造成的誤差。在壓力變化不大的條件下，空氣的密度主要取決于溫度。根據(jù)溫度的修正， 空氣流量可換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)值?？諝獾谋葻犭S溫度和濕度而稍有變化，但在風(fēng) 冷換熱器的測量范圍，通常可取為常數(shù)。參照圖3，為油循環(huán)系統(tǒng)示意圖。本油循環(huán)系統(tǒng)主要包括油泵I II、電動調(diào)節(jié)閥①、⑨、電加熱器i n、進(jìn)、出口閥門、質(zhì)量流量計i n、旁通調(diào)節(jié)閥②、⑩、過濾器(i8)、 (19)、上油箱(21)、下油箱(22)、小油泵(23)、進(jìn)出口 管線、排氣與放油管線；上述個部件依次連接構(gòu)成2路油循環(huán)回路，路I通過 電才幾驅(qū)動的油泵，分成1個比例調(diào)節(jié)組和3個固定組，回路II通過電機(jī)驅(qū)動 的油泵，分成1個比例調(diào)節(jié)組和3個固定組；回路U是供的油通過波紋管和溫 度、壓力測點(diǎn)彎接管與試驗件相連接，回路II提供的油通過波紋管和溫度、 壓力測點(diǎn)彎接管與試驗件相連接。和上油箱(21)的連接的管線上分別設(shè)有連 接上油箱閥③、(11),和油泵I 1I連接的管線上分別設(shè)有排油閥④、(幼及過濾器 (說、(19),和質(zhì)量流量計I II的管線上分別設(shè)有回油隔離閥(D、妙，和電加熱器 I連接的管線上設(shè)有進(jìn)油隔離閥⑥，在和實驗件連接的排氣管線上分別設(shè)有排 氣閥⑦、(15)、 (16),在排油管線上設(shè)有排油閥⑧、(17),電加熱器I II的管線上還 設(shè)有三通切換閥(W)。本系統(tǒng)提供2路油循環(huán)回路，回路I配1臺2.2kW電機(jī)驅(qū)動的油泵，額定 流量為8m3/h,揚(yáng)程22m;電加熱器額定功率為60kW,分成1個比例調(diào)節(jié)組 和3個固定組(標(biāo)號從I至IV);回路II配1臺5.5kW電機(jī)驅(qū)動的油泵，額定 流量為22mVh，揚(yáng)程32m;電加熱器額定功率亦為60kW,分成1個比例調(diào)節(jié) 組和3個固定組(標(biāo)號從V至VIII )。回路I提供的油通過Dn32波紋管和接 頭管口為Rl-l/4"的溫度、壓力測點(diǎn)彎接管與試驗件相連接，回路II提供的 油通過Dn50波紋管和接頭管口為R2"的溫度、壓力測點(diǎn)彎接管與試驗件相連 接?；芈稩I設(shè)計成可以借用回路I的電加熱器，這樣回路II的總加熱功率就可達(dá)到120kW。此時需要借用回路I的出口 ，故回路I的出口接管B也設(shè)計為 Dn50,可直接與Dn50的波紋管相連4妄，或通過大小過渡接頭與Dn32的波紋 管相連接。油系統(tǒng)共配有2個接Dn50/Dn32波紋管的過渡接頭，通過其過渡， 回路II的進(jìn)出口都可采用Dn32的波紋管及接頭。在油循環(huán)系統(tǒng)中油泵位于最低點(diǎn)，然后按下進(jìn)上出的原則布置其它設(shè)備， 但試驗件內(nèi)的流動通常也希望是下進(jìn)上出，以有利于置換排出試驗件內(nèi)的氣 體，因此本系統(tǒng)管路在進(jìn)入實驗室前設(shè)置了上下管路交叉的布置方案，位于上 方的電加熱器I出口管折返至下方進(jìn)入室內(nèi)；而從試驗件返回的位于上方的回 油管則從實驗室內(nèi)引出后向下折返至位于較低處的質(zhì)量流量計的進(jìn)口管。上述兩套油系統(tǒng)通過水平管路進(jìn)入并離開實驗室內(nèi)，與試驗件相連接都采外，由于從電加熱器出口來的流體是向下流動的，形成了倒U型的布置，為 了排出電加熱器容器內(nèi)的氣體，在回路II電加熱器容器出口管上也設(shè)置了 1 條閥門控制的排氣管線，并且當(dāng)三通閥切換成將2個電加熱器相通的位置時， 回路I的電加熱器容器內(nèi)的空氣也可由此排出，這條排氣管線僅在充油時使用。 由于在對試驗件放油時須隔離進(jìn)出口閥門，因而在更換試驗件后的充油排氣過 程中，電加熱器容器內(nèi)的油總是充滿的。除此之外，壓縮空氣系統(tǒng)的油加熱器 出口也設(shè)有l(wèi)條閥門控制的排氣管線，同樣也只是在充油過程中使用。以上所 有這些排氣管線都連接到同一根水平母管，再通過一段帶玻璃視鏡管的豎直管 和一段水平管與下油箱相連，采用玻璃視鏡管有助于確定空氣是否排盡，并避 免排氣中夾帶油的損失。下油箱設(shè)有小油泵與上油箱相連接，由浮球開關(guān)根據(jù) 液位自動啟孑亭。旁通調(diào)節(jié)閥僅在循環(huán)流量很小而將影響泵的工作性能時開啟。 電動調(diào)節(jié)閥本來是用于自動調(diào)節(jié)油流量而設(shè)置，實際使用中發(fā)現(xiàn)在固定的 開度下，流量幾乎不變，相反，若置于自動調(diào)節(jié)位置流量反而會產(chǎn)生周期性的 波動。因此實驗時將其設(shè)定在手動調(diào)節(jié)位置，需要調(diào)整流量時可功能設(shè)置，加減某個調(diào)節(jié)量，或用內(nèi)六角扳手現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)節(jié)(逆時針開大，順時針關(guān)小)。圖4為水/乙二醇循環(huán)系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)主要包括水泵416、電動調(diào)節(jié)閥 41、電加熱器411、進(jìn)水隔離閥46、回水隔離閥45、排水閥44、排氣閥47、 質(zhì)量流量計412、旁通閥42、過濾器49、上水箱410、上乙二醇水箱413、下 水箱414、小氷泵415、進(jìn)出口管線、排氣與排水管線。上水箱410和上乙二醇水箱413連通，并通過所述過濾器49連接所述水416和所述電加熱器411之間的管道上連接所述電動調(diào)節(jié)閥41，所述電加熱器 411和試驗件之間的管道上連接所述進(jìn)水隔離閥46，試驗件和所述質(zhì)量流量計 412之間的管道上連接所述回水隔離閥45,所述質(zhì)量流量計412連接所述過濾 器49,所述上水箱閥43和所述電動調(diào)節(jié)閥41之間的管道上設(shè)有旁通閥42， 所述過濾器49還通過管道連接所述排水閥44。本循環(huán)系統(tǒng)同樣按下進(jìn)上出的 原則布置設(shè)備，可參見圖4，在進(jìn)入實驗件前也設(shè)置了上下管路交叉的布置方 案，位于上方的電加熱器出口管折返至下方進(jìn)入試驗件；而從試驗件返回的位 于上方的回水管則向下折向位于低處的質(zhì)量流量計的進(jìn)口管。該系統(tǒng)在與試驗件相連接的水平管路上也設(shè)有排水閥和排氣閥控制的排 水管線和排氣管線，均與下水箱直接相連。下水箱通過小水泵與上水箱相連接， 由浮球開關(guān)根據(jù)液位自動啟停。2個上水箱中1個裝純凈的乙二醇，平時與系 統(tǒng)隔離，在配制溶液時，按需要量加入系統(tǒng)；另1個裝水/乙二醇溶液，運(yùn)行 時作為膨脹水箱用。水/乙二醇循環(huán)系統(tǒng)的水泵為1臺5.5kW電機(jī)驅(qū)動的水泵，額定流量為 23.5m3/h，揚(yáng)程44m;電加熱器額定功率為60kW，分成3個固定組和1個比 例調(diào)節(jié)組。本回路提供的水/乙二醇通過Dn32波紋管、接頭管口為Rl-l/4"的 溫度、壓力測點(diǎn)接管(圖中未示出)與試驗件相連接。旁通閥僅在循環(huán)流量很 小而將影響泵的工作性能時開啟。電動調(diào)節(jié)閥本來是用于自動調(diào)節(jié)水流量而設(shè)置，與油系統(tǒng)相仿，在實際使 用中發(fā)現(xiàn)在固定的開度下，流量幾乎不變，相反，若置于自動調(diào)節(jié)位置流量反而會產(chǎn)生周期性的波動。因此實驗時將其設(shè)定在手動調(diào)節(jié)位置，需要調(diào)整流量 時可打開功能菜單，加減某個調(diào)節(jié)量或用內(nèi)六角扳手現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖5為壓縮空氣循環(huán)系統(tǒng)示意圖。由壓縮機(jī)510、切換閥511、旁通電動 調(diào)節(jié)閥512、空氣/油加熱系統(tǒng)、；汔渦流量計(2臺)513、 514、電動調(diào)節(jié)閥515、 消聲器516、進(jìn)出口管線等組成。在空氣壓縮機(jī)出口通常設(shè)置冷卻器517,即先將壓縮空氣通過風(fēng)冷板翅式 換熱器進(jìn)行冷卻，再提供給用戶，而性能試驗系統(tǒng)則是需要提供熱空氣在風(fēng)洞 試驗臺上與冷空氣進(jìn)行熱交換。因此在壓縮機(jī)本體518出口去冷卻器517的管 路上設(shè)置了一個三通519，可將壓縮空氣直接通過閥門①引出，或通過板翅式 換熱器冷卻后由閥門②引出，或通.過2個閥門開度的調(diào)節(jié)引出適當(dāng)溫度的壓 縮空氣。電動調(diào)節(jié)閥③可用于調(diào)節(jié)試驗件進(jìn)氣壓力；而電動調(diào)節(jié)閥⑩和(11)用于 調(diào)節(jié)試驗件排氣壓力，需要調(diào)整流量時可打開PID菜單，加減某個調(diào)節(jié)量，或 用內(nèi)六角扳手現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)節(jié)(逆時針開大，順時針關(guān)小)。從空氣壓縮機(jī)來的 壓縮空氣在去試-險件之前，先通過閥門⑧進(jìn)入一臺板翅式熱交換器內(nèi)吸收油系 統(tǒng)的加熱功率，升溫至合適的試驗件進(jìn)氣溫度。油系統(tǒng)設(shè)置了油泵520、電加 熱器521、熱交換器522、過濾器等。油泵入口處通過閥門⑥與油循環(huán)系統(tǒng)的 上油箱相連；在電加熱器521與熱交換器522之間設(shè)置了排氣管口，通過閥門 ④與油循環(huán)系統(tǒng)的排氣母管相連。從熱交換器522出來的壓縮空氣沿著1條 Dn80的進(jìn)氣管線送到室內(nèi)，接頭為Dn80法蘭(圖5中的1)，再通過波紋管 和溫度壓力測點(diǎn)接管與試驗件相連。根據(jù)試驗件所需壓縮空氣的流量，可選擇 Dn40或Dn80的波紋管與試-險件相連。如果采用Dn40波紋管，則需要在Dn80 的法蘭上先裝上大小頭過渡接頭。從試驗件出來的排氣也需要相應(yīng)地選擇Dn40或Dn80的波紋管來與 Dn40喇叭口活接接頭(圖5中的G)或Dn80法蘭(圖4中的H)引導(dǎo)的排 氣管線相連接。排氣管線需要完成的主要任務(wù)是測量流量，系統(tǒng)配有Dn25和 Dn80兩臺旋渦流量計。需要注意的是流量計的體積流量測量范圍也是固定的， 但空氣是可壓縮的流體，在質(zhì)量流量一定時，體積流量隨背壓的變化幅度很大，所以可以通過電動閥⑩或(11)調(diào)節(jié)背壓獲得一定幅度的調(diào)整余地，總之，選擇走 哪個流量計時需要綜合考慮這些因素。
渦輪增壓器回路的思路是想通過渦輪增壓器獲得體積流量相對較大的低 壓壓縮空氣，其原理是用空氣壓縮機(jī)的空氣引射從試驗件來的排氣，經(jīng)燃燒室 升溫后提供給渦輪增壓器驅(qū)動渦輪壓氣機(jī)使空氣增壓，乏氣經(jīng)消聲器排出車
間，而增壓空氣則經(jīng)閥⑦輸送給熱交換器，升溫后再沿Dn80進(jìn)氣管線提供給 試另全件。此時閥門⑧必須關(guān)閉。
圖1中還包括測試換熱器換熱管前后空氣側(cè)壓差的1個空氣側(cè)差壓變送 器，所述差壓變送器的信號輸入端分別與換熱管前后兩側(cè)連通，通過測試兩側(cè) 的壓力計算前后兩側(cè)的壓差。油循環(huán)系統(tǒng)、水/乙二醇循環(huán)系統(tǒng)和壓縮空氣系 統(tǒng)中都分別設(shè)有測試換熱管進(jìn)出口溫度的鉑電阻溫度計，其信號輸入端分別與 換熱管內(nèi)進(jìn)出口連接。油循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)包括2個測試換熱管內(nèi)進(jìn)出口壓差的熱流 體側(cè)差壓變送器，其信號輸入端分別與換熱管進(jìn)出口連接。水/乙二醇循環(huán)系 統(tǒng)中也包含2個測試換熱管內(nèi)進(jìn)出口壓差的熱流體側(cè)差壓變送器，其信號輸入 端分別與換熱管進(jìn)出口連接。所述壓縮空氣系統(tǒng)包含2個測試換熱管內(nèi)進(jìn)出口 壓差的熱流體側(cè)壓力變送器，其信號輸入端分別與換熱管內(nèi)的進(jìn)出口連接。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾， 這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種換熱器性能試驗臺，其特征在于其包括測試換熱器試驗件性能的以空氣為流體介質(zhì)的空氣循環(huán)系統(tǒng)、以油為流體介質(zhì)的油循環(huán)系統(tǒng)、以水或乙二醇為流體介質(zhì)的水/乙二醇循環(huán)系統(tǒng)和以壓縮空氣為流體介質(zhì)的壓縮空氣系統(tǒng)4個系統(tǒng)及實驗件，這4個系統(tǒng)都和實驗件連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于，所 述空氣循環(huán)系統(tǒng)包括整流裝置、工件進(jìn)出口溫度取樣器、靜壓箱、引 風(fēng)機(jī)、三通風(fēng)管及調(diào)節(jié)風(fēng)閥、新風(fēng)混合裝置、送風(fēng)^L、再循環(huán)風(fēng)管、 阻尼孔板；送風(fēng)機(jī)通過再循環(huán)風(fēng)管連通上述整流裝置，在上述整流裝 置的前面設(shè)有工件進(jìn)出口溫度取樣器及阻尼孔板，在上述整流裝置的 后面設(shè)有靜壓箱及引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)一邊連通上述靜壓箱，另一邊通過 三通和上述新風(fēng)混合裝置連通，引風(fēng)機(jī)出口連接三通風(fēng)管，在三通風(fēng) 管上設(shè)置有調(diào)節(jié)風(fēng)閥，新風(fēng)混合裝置還和上述送風(fēng)機(jī)連通。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于，上 迷工件進(jìn)出口溫度取樣器為耙型取樣器，設(shè)于阻尼孔板與上迷整流裝 置之間，同時和工件進(jìn)出口溫度取樣器還連接有取樣風(fēng)機(jī)并設(shè)置有溫 度測點(diǎn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器性能試驗臺，其特征在亍，上 迷靜壓箱主要由擴(kuò)張段、空氣混合段、箱體、流量噴嘴和前后阻尼孔 板、出口收縮段組成，耙型取樣器布置在空氣混合段后面，取樣風(fēng)機(jī) 放置在箱體內(nèi)，流量噴嘴也設(shè)置在箱體內(nèi)，流量噴嘴前設(shè)有阻尼孔板， 阻尼孔板有2層，流量噴嘴共有6個，流量噴嘴后面是1層絲網(wǎng)阻尼 板，箱體出口端設(shè)有收縮段，收縮段出口設(shè)有小流量旁路孔口。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于，在 新風(fēng)混合裝置內(nèi)還設(shè)置了電加熱器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于，所 述油循環(huán)系統(tǒng)主要包括油泵、電動調(diào)節(jié)閥、電加熱器、進(jìn)、出口閥門、質(zhì)量流量計、旁通調(diào)節(jié)閥、過濾器、上油箱、下油箱、小油泵、進(jìn)出口管線、排氣與放油管線；上述個部件依次連接構(gòu)成2路油循環(huán)回路， 路I通過電才幾驅(qū)動的油泵，分成1個比例調(diào)節(jié)組和3個固定組，回^各 II通過電枳4區(qū)動的油泵，分成1個比例調(diào)節(jié)組和3個固定組；回路I 提供的油通過波紋管和溫度、壓力測點(diǎn)彎接管與試驗件相連接，回路 II提供的油通過波紋管和溫度、壓力測點(diǎn)彎接管與試驗件相連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于，和 上述上油箱的連接的管線上分別設(shè)有連接上油箱閥，和油泵連接的管 線上分別設(shè)有排油閥及過濾器，和質(zhì)量流量計的管線上分別設(shè)有回油 隔離閥，和電加熱器I連接的管線上設(shè)有進(jìn)油隔離閥，在和實驗件連 接的排氣管線上分別設(shè)有排氣閥，在排油管線上設(shè)有排油閥，電加熱 器的管線上還設(shè)有三通切換閥。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于，所 述水/乙二醇循環(huán)系統(tǒng)包括上水箱、上乙二醇水箱、過濾器、水泵、電 動調(diào)節(jié)閥、電加熱器、進(jìn)水隔離閥、回水隔離閥和質(zhì)量流量計，所述 上水箱和所述上乙二醇水箱連通并通過所述過濾器連接所述水泵，所 述水泵和所述電加熱器之間的管道上連接所述電動調(diào)節(jié)閥，所述電加 熱器和試驗件之間的管道上連接所述進(jìn)水隔離閥，試驗件和所述質(zhì)量 流量計之間的管道上連接所述回水隔離閥，所述質(zhì)量流量計連接所述 過濾器；本系統(tǒng)還包括測試換熱管內(nèi)部進(jìn)出口溫差的溫度計，所述溫度計 的信號輸入端分別與換熱管內(nèi)部的進(jìn)口和出口連接；還包括測試換熱器換熱管內(nèi)部進(jìn)出口壓差的2個熱流體側(cè)差壓變 送器，所述2個熱流體側(cè)差壓變送器的信號輸入端分別與換熱管的進(jìn) 口和出口連才妻。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于，還 包括下水箱、小水泵、排氣閥和排水閥，所述下水箱通過所述小水泵連接所述上水箱，試驗件分別通過所述排氣閥和所述排水閥連接所述 下水箱。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于，所 述壓縮空氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、第一切換閥、第一流量計、第一電 動調(diào)節(jié)閥、上油箱、過濾器、油泵、電加熱器和熱交換器，所述上油 箱和所述油泵之間的管道上連接所述過濾器，所述油泵和所述熱交換 器之間的管道上連接所述電加熱器，所述熱交換器連接試驗件，所述 空氣壓縮機(jī)本體和所述熱交換器之間的管道上連接所述第一切換閥， 所述第 一切換閥連接所述熱交換器，試驗件和所述第 一 電動調(diào)節(jié)閥之間的管道上連接所述第 一 流量計；還包括測試換熱管內(nèi)部進(jìn)出口溫差的溫度計，所述溫度計的信號輸入端分別與換熱管內(nèi)部的進(jìn)口和出口連接；還包括測試換熱器換熱管內(nèi)部進(jìn)出口壓差的2個熱流體側(cè)壓力變 送器，所述2個熱流體側(cè)壓力變送器的信號輸入端分別與換熱管內(nèi)的 進(jìn)口和出口連4妄。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于，還 包括第二流量計和第二電動調(diào)節(jié)閥，試驗件和所述第二電動調(diào)節(jié)閥之間的管道上連接所述第二流量計。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于， 所述空氣壓縮機(jī)本體通過三通閥連接冷卻器，所述冷卻器通過第二切 換閥連接所述熱交換器。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于， 所述第 一切換閥和第二切換閥通過管道連接有第三電動調(diào)節(jié)閥。
14、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器性能試驗臺，其特征在于， 所述第 一 電動調(diào)節(jié)閥、所述第二電動調(diào)節(jié)閥和所述第三電動調(diào)節(jié)閥通 過管道分別連接有第一消聲器、第二消聲器和第三消聲器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種換熱器性能試驗臺，包括分別與試驗件連接的空氣循環(huán)系統(tǒng)、油循環(huán)系統(tǒng)、水/乙二醇循環(huán)系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)。本發(fā)明換熱器性能試驗臺一方面模擬被測換熱器試驗件的工作條件，檢測其傳熱能力和阻力是否達(dá)到設(shè)計規(guī)定要求，另一方面通過對標(biāo)準(zhǔn)試驗件的測試，獲得不同類型和規(guī)格翅片的性能曲線資料，建立和充實翅片性能數(shù)據(jù)庫。以便有更好、更高、更經(jīng)濟(jì)的設(shè)計水平。
文檔編號G01M99/00GK101261195SQ200810093929
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者管保清, 范建亞 申請人:無錫市冠云換熱器有限公司