本發(fā)明具體涉及一種用簡易回路對(duì)板式換熱器傳熱系數(shù)的測(cè)定裝置及方法，屬于板式換熱器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

板式換熱器用于處理從水到高粘度的液態(tài)，用于加熱，冷卻，冷凝，蒸發(fā)等過程，它在食品工業(yè)中應(yīng)用最廣泛，最早的。在牛奶，果汁，葡萄糖，啤酒，植物油等的加熱冷卻和殺菌方面都有所應(yīng)用。在化學(xué)工業(yè)中用作冷卻氨水，凝縮甲醛蒸汽，冷卻合成樹脂，且廣泛的用于制堿，制酸，燃料工業(yè)。在鋼鐵和制造工業(yè)中，用于冷卻淬火油，水和潤滑油。而且多年來，國內(nèi)外核電站一直采用板式換熱器作為設(shè)備冷卻水系統(tǒng)熱交換的核心設(shè)備。

板式換熱器在實(shí)際應(yīng)用中，一方面我們需要計(jì)算出合適的換熱面積，另一方面需要確定板式換熱器的最佳工況條件。這就需要對(duì)板式換熱器的傳熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)定，目前現(xiàn)有技術(shù)中，有一些關(guān)于測(cè)定板式換熱器的技術(shù)方案，但是這些技術(shù)或者測(cè)定的精度不高，或者設(shè)備過于復(fù)雜，測(cè)定過程繁瑣，不能獲得滿意的測(cè)定效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明目的旨在提供一種用簡易回路對(duì)板式換熱器傳熱系數(shù)的測(cè)定裝置及方法。

具體的，用簡易回路對(duì)板式換熱器傳熱系數(shù)的測(cè)定裝置，包括框架及板式換熱器，所述測(cè)定裝置還包括冷水進(jìn)水管路、冷水出水管路、熱水進(jìn)水管路、熱水出水管路、浮子流量計(jì)、熱電偶、無紙記錄儀，所述板式換熱器安裝在框架頂部，冷水進(jìn)水管路、冷水出水管路、熱水進(jìn)水管路、熱水出水管路均連接板式換熱器，所述框架上還設(shè)有隔板，無紙記錄儀放置在隔板上，所述浮子流量計(jì)數(shù)量為兩個(gè)，分別安裝在冷水進(jìn)水管路及熱水進(jìn)水管路上，所述熱電偶數(shù)量為4個(gè)，分別安裝在冷水進(jìn)水管路、冷水出水管路、熱水進(jìn)水管路、熱水出水管路上，所述熱電偶及浮子流量計(jì)均連接無紙記錄儀。

本發(fā)明還提供了一種利用上述用簡易回路對(duì)板式換熱器傳熱系數(shù)的測(cè)定裝置實(shí)現(xiàn)的測(cè)定方法，具體的，所述方法為：

用浮子流量計(jì)來測(cè)定冷熱水的流速，用熱電偶來測(cè)試換熱器前后冷熱水的進(jìn)出口溫度，用無紙記錄儀來記錄流量隨著溫度的變化，計(jì)算板式換熱器的換熱系數(shù)。

進(jìn)一步的，所述方法中傳熱系數(shù)k計(jì)算公式為：

其中，q為傳熱量，f為傳熱面積，

dtm按照順流或者逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差dti再乘以修正系數(shù)j來求得；

其中：

其中，thi為熱水的進(jìn)口溫度，tco為冷水的出口溫度，tho為熱水的出口溫度，tci為冷水的進(jìn)口溫度。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種新型的用簡易回路對(duì)板式換熱器傳熱系數(shù)的測(cè)定裝置，并提供了相應(yīng)的測(cè)試方法，通過這樣一個(gè)簡易的回路裝置，我們可以測(cè)定出板式換熱器的傳熱系數(shù)。利用本發(fā)明的裝置及方法，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需換走的熱量，選擇合適的換熱器，利用傳熱系數(shù)的值來設(shè)計(jì)換熱器的換熱面積和冷熱液體的流動(dòng)方式。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用簡易回路對(duì)板式換熱器傳熱系數(shù)的測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是順/逆流狀態(tài)下恒定溫度的換熱系數(shù)示意圖。

圖3是順/逆流狀態(tài)下恒定流量的換熱系數(shù)示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

1、框架，2、板式換熱器，3、冷水進(jìn)水管路，4、冷水出水管路，5、熱水進(jìn)水管路，6、熱水出水管路，7、浮子流量計(jì)，8、熱電偶，9、無紙記錄儀，10、隔板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說明：

如圖1所示，本發(fā)明提供一種用簡易回路對(duì)板式換熱器傳熱系數(shù)的測(cè)定裝置，包括框架1及板式換熱器2，測(cè)定裝置還包括冷水進(jìn)水管路3、冷水出水管路4、熱水進(jìn)水管路5、熱水出水管路6、浮子流量計(jì)7、熱電偶8、無紙記錄儀9，板式換熱器2安裝在框架1頂部，冷水進(jìn)水管路3、冷水出水管路4、熱水進(jìn)水管路5、熱水出水管路6均連接板式換熱器2，框架1上還設(shè)有隔板10，無紙記錄儀9放置在隔板10上，浮子流量計(jì)7數(shù)量為兩個(gè)，分別安裝在冷水進(jìn)水管路3及熱水進(jìn)水管路5上，熱電偶8數(shù)量為4個(gè)，分別安裝在冷水進(jìn)水管路3、冷水出水管路4、熱水進(jìn)水管路5、熱水出水管路6上，熱電偶8及浮子流量計(jì)7均連接無紙記錄儀9。

通常換熱器計(jì)算可能碰到設(shè)計(jì)性熱計(jì)算和校核性熱計(jì)算兩種不同類型的熱計(jì)算。

設(shè)計(jì)性熱計(jì)算的目的在于確定熱交換器的傳熱面積。根據(jù)流體的進(jìn)、出口溫度，求出熱交換器的傳熱系數(shù)，進(jìn)而算出傳熱面積的大小。校核性熱計(jì)算是針對(duì)現(xiàn)成的熱交換器，其目的在于確定流體的出口溫度，并了解該換熱器在非設(shè)計(jì)工況下的性能變化，判斷能否完成在非設(shè)計(jì)工況下的換熱任務(wù)。進(jìn)行以上兩種熱計(jì)算最主要的是找到熱負(fù)荷(即傳熱量)和流體的進(jìn)出口溫度，換熱系數(shù)，傳熱面積和這些量之間的關(guān)系。

根據(jù)傳熱計(jì)算的基本方程可以得出傳熱系數(shù)k計(jì)算公式為：

其中，q為傳熱量，f為傳熱面積，

dtm按照順流或者逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差dti再乘以修正系數(shù)j來求得；

其中：

其中，thi為熱水的進(jìn)口溫度，tco為冷水的出口溫度，tho為熱水的出口溫度，tci為冷水的進(jìn)口溫度。

用浮子流量計(jì)7來測(cè)定冷熱水的流速，用熱電偶8來測(cè)試板式換熱器2前后冷熱水的進(jìn)出口溫度，用無紙記錄儀9來記錄流量隨著溫度的變化。通過這樣一個(gè)簡易的回路裝置，我們可以測(cè)定出板式換熱器2的傳熱系數(shù)。這樣，我們可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需換走的熱量，選擇合適的換熱器，利用傳熱系數(shù)的值來設(shè)計(jì)換熱器的換熱面積和冷熱液體的流動(dòng)方式。

圖2為恒定溫度下，隨著流量的變化，傳熱系數(shù)的變化趨勢(shì)。隨著冷熱流體進(jìn)口流量的增加，順/逆流狀態(tài)下的傳熱系數(shù)都有所增加，不過逆流條件下的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于順流條件下的傳熱系數(shù)，這與文獻(xiàn)[5]中報(bào)道的是一致的。而且這與理論順流狀態(tài)態(tài)下，冷熱流體接觸的溫差較大，換熱系數(shù)大于順流裝態(tài)是完全一致的。因此，需要我們可以根據(jù)不同的換熱需要選擇合適的流動(dòng)方式。

圖3為恒定流量下，隨著溫度的變化，傳熱系數(shù)的變化趨勢(shì)。隨著熱流體進(jìn)口溫度的提高，順/逆流狀態(tài)下的傳熱系數(shù)都有所增加，不過在順流狀態(tài)下測(cè)定的傳熱系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于逆流狀態(tài)下。這主要是流量不變的情況下，隨著熱流體進(jìn)口溫度的升高，冷水進(jìn)口溫度不變的情況下，在順流條件下的溫差大于逆流條件，因此順流狀態(tài)下的傳熱系數(shù)大于逆流條件下的。

在核工業(yè)領(lǐng)域，換熱器是一種重要的設(shè)備，而板式換熱器有著高的傳熱系數(shù)和較小的占地面積在實(shí)際中的應(yīng)用更加廣泛。本實(shí)驗(yàn)通過一個(gè)簡易的回路，可以測(cè)定出不同流動(dòng)狀態(tài)隨著溫度或者流量變化時(shí)換熱系數(shù)的變化?？梢愿鶕?jù)這樣一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)回路，一方面當(dāng)確定換走熱量時(shí)，可以計(jì)算出合適的換熱面積，另一方面可以確定板式換熱器的最佳工況條件。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)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)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(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。