專利名稱：一種寬雷諾數(shù)范圍板翅式換熱器傳熱與流動性能測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板翅式換熱器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬雷諾數(shù)范圍板翅式換熱器傳熱與流動性能測試裝置。
背景技術(shù)：
板翅式換熱器作為一種新型高效換熱器，由于其結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱性能良好、適應(yīng)性高等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于石油化工、天然氣液化、低溫法空氣分離、工程機械、宇宙空間技術(shù)等行業(yè)。綜合傳熱與制造成本，板翅式換熱器與傳統(tǒng)的管殼式換熱器相比，其傳熱效率高20°/Γ30%，成本可以降低50%。高效換熱翅片及其傳熱與流動特性測試一直以來都是熱力學(xué)工作者的主要研究方向之一。翅片是板翅式換熱器中最基本也是最核心的傳熱單元。不同型式和參數(shù)翅片所具有的雷諾數(shù)Re與傳熱因子j以及雷諾數(shù)Re與摩擦因子f的關(guān)系也不盡相同。即使翅片的形式和參數(shù)都相同，但是不同工廠生產(chǎn)的翅片，由于加工方法和制造精度不同引起的質(zhì)量優(yōu)劣，比如翅片的毛刺、切開、翅片的變形情況等，也會直接影響換熱器的傳熱與流動性能，即都會引起j和f值的較大變化。目前，國內(nèi)有關(guān)工廠、設(shè)計單位多沿用由日本神鋼引進(jìn)的平直形、鋸齒形、多孔 形翅片性能曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計。由于國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)翅片與日本神鋼的大致規(guī)格相同，該曲線只區(qū)別翅片型式，不區(qū)別每種型式的具體尺寸，所以在設(shè)計和質(zhì)量控制上缺乏精準(zhǔn)的判斷。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種板翅式換熱器翅片通道傳熱與流動性能通用測試裝置，為板翅式換熱器的設(shè)計加工提供技術(shù)和實驗支持，為翅片的質(zhì)量跟蹤研究提供檢測平臺。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種寬雷諾數(shù)范圍板翅式換熱器傳熱與流動性能測試裝置，通過雙試驗段串聯(lián)的方式實現(xiàn)寬雷諾數(shù)范圍內(nèi)的測量，具體包括風(fēng)洞進(jìn)氣段1，其特征在于:風(fēng)洞進(jìn)氣段I和第一收縮段2的大端連接，第一收縮段2的小端和前穩(wěn)定段3的一端連接，前穩(wěn)定段3的另一端和第一試驗段4的輸入端連接，第一試驗段4的輸出端和過渡段5的一端連接，過渡段5的另一端和第二收縮段6的大端連接，第二收縮段6的小端通過連接件和第二試驗段7的輸入端連接，第二試驗段7的輸出端和排氣段8的小端連接，變頻風(fēng)機9連接在排氣段8的大端處，第一試驗段4、第二試驗段7分別設(shè)置有測試模具，測試模具通過可活動裝置與風(fēng)道軟連接，測試模具的前后風(fēng)道內(nèi)都設(shè)置溫度傳感器和壓力傳感器，在空氣出模具后的通道內(nèi)布置流量計，傳感器的信號輸出和測量與控制系統(tǒng)連接，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通過控制閥門將蒸汽送入測試模具蒸汽側(cè)通道入口，蒸汽側(cè)通道出口由管道連接送回鍋爐將冷凝后的水作為循環(huán)水使用，在測試模具前后蒸汽管道上布置壓力和溫度傳感器，并安裝流量計，傳感器的信號輸出和測量與控制系統(tǒng)連接。
所述的變頻風(fēng)機9為一多級離心式鼓風(fēng)機，風(fēng)量的控制通過變頻器調(diào)節(jié)，風(fēng)機進(jìn)口通過膨脹節(jié)和閥門與風(fēng)道出口相連接，風(fēng)機出口通過消音器后放空；在低風(fēng)量測試工況下通過在排氣段8上側(cè)面開調(diào)節(jié)孔的方式和風(fēng)機變頻組合控制風(fēng)量。本發(fā)明在測試過程中實時測量流過翅片的空氣溫度變化、壓力變化和流量，計算得出摩擦因子、傳熱因子與雷諾數(shù)的關(guān)系曲線，與傳統(tǒng)曲線進(jìn)行對比，分析翅片質(zhì)量的優(yōu)劣；此外本裝置也可以進(jìn)行成品換熱器的阻力測量，具有測試?yán)字Z數(shù)范圍大、測量準(zhǔn)確，操作簡單等特點。風(fēng)洞由大小兩段雙試驗段串聯(lián)組成，能比普通的風(fēng)洞測量更大的雷諾數(shù)范圍，在第一試驗段4上能夠進(jìn)行低雷諾數(shù)工況下的翅片流動與傳熱性能測試，在第二試驗段7上能夠進(jìn)行高雷諾數(shù)工況下的翅片流動與傳熱性能測試，兩者組合可以涵蓋較大的測試范圍，對于鋸齒翅片可以做到200-9000的雷諾數(shù)范圍，對于打孔翅片可以做到200-13000的雷諾數(shù)范圍。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參照附圖，一種寬雷諾數(shù)范圍板翅式換熱器傳熱與流動性能測試裝置，包括風(fēng)洞進(jìn)氣段1，風(fēng)洞進(jìn)氣段I和第一收縮段2的大端連接，第一收縮段2的小端和前穩(wěn)定段3的一端連接，前穩(wěn)定段3的另一端和第一試驗段4的輸入端連接，第一試驗段4的輸出端和過渡段5的一端連接，過渡段5的另一端和第二收縮段6的大端連接，第二收縮段6的小端通過連接件和第二試驗段7的輸入端連接，第二試驗段7的輸出端和排氣段8的小端連接，變頻風(fēng)機9連接在排氣段8的大端處，第一試驗段4、第二試驗段7分別設(shè)置有測試模具，測試模具通過可活動裝置與風(fēng)道軟連接，測試模具的前后風(fēng)道內(nèi)都設(shè)置溫度傳感器和壓力傳感器，在空氣出模具后的通道內(nèi)布置流量計，傳感器的信號輸出和測量與控制系統(tǒng)連接，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通過控制閥門將蒸汽送入測試模具蒸汽側(cè)通道入口，蒸汽側(cè)通道出口由管道連接送回鍋爐將冷凝后的水作為循環(huán)水使用，在測試模具前后蒸汽管道上布置壓力和溫度傳感器，并安裝流量計，傳感器的信號輸出和測量與控制系統(tǒng)連接。所述的變頻風(fēng)機9為一多級離心式鼓風(fēng)機，風(fēng)量的控制通過變頻器調(diào)節(jié)，風(fēng)機進(jìn)口通過膨脹節(jié)和閥門與風(fēng)道出口相連接，風(fēng)機出口通過消音器后放空；在低風(fēng)量測試工況下通過在排氣段(8)上側(cè)面開調(diào)節(jié)孔的方式和風(fēng)機變頻組合控制風(fēng)量。本發(fā)明的工作原理為:利用具有計算機控制和計算功能測試平臺實時測量流過翅片空氣的溫度變化、壓力變化和流量，通過大小不同的兩個試驗段來滿足大雷諾數(shù)范圍內(nèi)的測試，傳熱因子與摩擦因子，然后得到傳熱因子與雷諾數(shù)之間的關(guān)系曲線?？諝庥娠L(fēng)洞進(jìn)氣段I進(jìn)入風(fēng)道，在進(jìn)氣段內(nèi)依次經(jīng)過蜂窩器和阻尼網(wǎng)的整流，然后通過第一收縮段2進(jìn)入測試通道，當(dāng)需要測量小雷諾數(shù)工況時在第一實驗段進(jìn)行，此時第二試驗段不安裝測試件，用活性連接將其前后的通道連接好就可以；空氣在前穩(wěn)定段3中測量進(jìn)入試驗件的空氣溫度和壓力，在第一試驗段4中空氣被蒸汽加熱，隨后在過渡段5中測量其溫度和壓力，由此可以得到空氣流經(jīng)翅片時溫度和壓力變化情況。當(dāng)需要測試較高雷諾數(shù)工況時，第一試驗段不安裝試驗件，僅僅用活性管道將其前后連接好，空氣依次經(jīng)過上述通道從第二收縮段6進(jìn)入第二試驗段7，在其前后的穩(wěn)定段中分別測量空氣經(jīng)過第二試驗段的溫度和壓力變化，同時在后穩(wěn)定段中安置流量測量計用以測試整個風(fēng)洞的空氣流量。空氣之后經(jīng)過排氣段8進(jìn)入變頻風(fēng)機9然后被排到大氣。蒸汽回路中由鍋爐產(chǎn)生的蒸汽按測試需要分別進(jìn)入試驗件，在試驗件中冷凝通過水泵后回到蒸汽鍋爐或者排出裝置之外。上述裝置的功能在于通過大小雙試驗段的組合測量得到板翅式換熱器翅片在一個較大雷諾數(shù)范圍內(nèi)的流動與傳熱特性，從而評價一種翅片的性能和質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種寬雷諾數(shù)范圍板翅式換熱器傳熱與流動性能測試裝置，通過雙試驗段串聯(lián)的方式實現(xiàn)寬雷諾數(shù)范圍內(nèi)的測量，具體包括風(fēng)洞進(jìn)氣段(I)，其特征在于:風(fēng)洞進(jìn)氣段(I)和第一收縮段(2)的大端連接，第一收縮段(2)的小端和前穩(wěn)定段(3)的一端連接，前穩(wěn)定段(3)的另一端和第一試驗段(4)的輸入端連接，第一試驗段(4)的輸出端和過渡段(5)的一端連接，過渡段(5)的另一端和第二收縮段(6)的大端連接，第二收縮段(6)的小端通過連接件和第二試驗段(7)的輸入端連接，第二試驗段(7)的輸出端和排氣段(8)的小端連接，變頻風(fēng)機(9)連接在排氣段(8)的大端處，第一試驗段(4)、第二試驗段(7)分別設(shè)置有測試模具，測試模具通過可活動裝置與風(fēng)道軟連接，測試模具的前后風(fēng)道內(nèi)都設(shè)置溫度傳感器和壓力傳感器，在空氣出模具后的通道內(nèi)布置流量計，傳感器的信號輸出和測量與控制系統(tǒng)連接，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通過控制閥門將蒸汽送入測試模具蒸汽側(cè)通道入口，蒸汽側(cè)通道出口由管道連接送回鍋爐將冷凝后的水作為循環(huán)水使用，在測試模具前后蒸汽管道上布置壓力和溫度傳感器，并安裝流量計，傳感器的信號輸出和測量與控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬雷諾數(shù)范圍板翅式換熱器傳熱與流動性能測試裝置，其特征在于:所述的變頻風(fēng)機(9)為一多級離心式鼓風(fēng)機，風(fēng)量的控制通過變頻器調(diào)節(jié)，風(fēng)機進(jìn)口通過膨脹節(jié)和閥門與風(fēng)道出口相連接，風(fēng)機出口通過消音器后放空；在低風(fēng)量測試工況下通過在排氣段(8)上側(cè)面開調(diào)節(jié)孔的方式和風(fēng)機變頻組合控制風(fēng)量。
全文摘要
一種寬雷諾數(shù)范圍板翅式換熱器傳熱與流動性能測試裝置，包括風(fēng)洞進(jìn)氣段，風(fēng)洞進(jìn)氣段和第一收縮段連接，第一收縮段和前穩(wěn)定段連接，前穩(wěn)定段和第一試驗段連接，第一試驗段和過渡段連接，過渡段和第二收縮段連接，第二收縮段通過連接件和第二試驗段連接，第二試驗段和排氣段連接，變頻風(fēng)機連接在排氣段的大端處，第一、第二試驗段分別設(shè)置有測試模具，測試模具與風(fēng)道軟連接，測試模具的前后風(fēng)道內(nèi)都設(shè)置溫度傳感器和壓力傳感器，在空氣出模具后的通道內(nèi)布置流量計，傳感器的信號輸出和測量與控制系統(tǒng)連接，通過實時測量兩個試驗段來滿足大雷諾數(shù)范圍內(nèi)的測試，具有測試?yán)字Z數(shù)范圍大、測量準(zhǔn)確，操作簡單等特點。
文檔編號G01M9/00GK103149237SQ20131005280
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月18日
發(fā)明者厲彥忠, 司標(biāo), 賈金才, 王忠建, 魚劍琳 申請人:西安交通大學(xué)