列管换热综合型自组装实验装置以及实验方法与流程

本发明涉及一种列管换热综合型自组装实验装置及其实验方法。

背景技术：

化工原理实验是化工和近化工相关专业的专业基础必修课，属于工程实验范畴，具有显著的工程特点。每个实验项目都相当于化工生产中的一个单元操作，通过实验能建立起一定的工程概念，而传热实验是该课程教学中重要的环节之一。但是以往的实验都是在固定的设备上进行，所测试的内容较少，不够全面，学生对管程数、换热面积等的影响只停留在理论上，对换热设备的安装、操作、调试等方面的能力有所欠缺。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用方便的列管换热综合型自组装实验装置以及实验方法，提高实验可靠性。

本发明采用以下方案实现：一种列管换热综合型自组装实验装置，包括水箱、热水器和列管换热器，水箱与列管换热器的冷介质入口经冷水管相连通，列管换热器的冷介质出口经冷水回流管与水箱相连通；热水器的出水端经热水管与列管换热器的热介质入口相连通；还包括一端与热水器的进水端相连接的热水回流管，热水回流管另一端连接有两根分别通往列管热水器两端的热水回流支管，列管热水器的热介质出口与两热水回流支管的其中一根相连通。

进一步的，热水管出水端、热水回流支管进水端、冷水管出水端和冷水回流管进水端上均设置有温度计，冷水管和热水回流管上均设置有转子流量计和流量调节阀。

进一步的，热水回流管上位于热水器和转子流量计之间的管道旁接有排水管，热水回流管上位于热水器和排水管之间的管道旁接有与冷水管相连通的冷水支管；热水器出水端和进水端经混水阀与热水管相连通。

进一步的，热水管上设置有热水泵，冷水管上设置有冷水泵；冷水管、热水回流支管、排水管和冷水支管上均设置有控制阀门，热水回流支管上的控制阀门位于排水管和冷水支管之间；冷水支管上还设置有压力表。

一种列管换热综合型自组装实验装置的试验方法，采用如上所述的列管换热综合型自组装实验装置，包括以下步骤：（1）确定要进行试验的列管换热器管程数，并选择对应的封头进行安装；（2）将热水管与列管换热器的热介质入口相连接，列管换热器的热介质出口与对应端的热水回流支管相连接；（3）待热水器通电加热至设定温度后，用热水泵将热水打入，使热水在列管换热器的管程内和热水器之间循环；（4）打开冷水泵，通过冷水管上的流量调节阀调节流量，以冷介质流量作为实验的主变量，从低到高按实验的流量分布点依次改变流量，并测试每一流量下冷介质的进口温度、冷介质的出口温度、热介质的进口温度、热介质的出口温度以及转子流量计读数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明列管换热综合型自组装实验装置设计合理，使用方便，能够实现快速拆卸和安装，学生可以在一套实验装置上进行不同管程换热器的实验，学生自己通过拆卸和安装封头来改变管程数；通过对多种数据的比较，提高实验内容的全面性和实验结果可靠性，加深对理论知识的理解；同时又给学生提供了动手安装工程管路的机会，以培养学生的动手能力和工程观念。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例构造图；

图2是本发明实施例中单管程列管换热器的两端封头示意图；

图3是本发明实施例中双管程列管换热器的两端封头示意图；

图4是本发明实施例中四管程列管换热器的两端封头示意图；

图中标号说明：1-水箱，2-冷水泵，3-流量调节阀，4-转子流量计，5-温度计，6-冷水管，7-列管换热器，8-热水管，9-热水回流管，10-热水回流支管，11-冷水回流管，12-热水器，13-排水管，14-冷水支管，15-压力表，16-控制阀门，17-热水泵、18-混水阀。

具体实施方式

如图1~4所示，一种列管换热综合型自组装实验装置，包括水箱1、热水器12和列管换热器7，水箱1与列管换热器7的冷介质入口经冷水管6相连通，列管换热器7的冷介质出口经冷水回流管11与水箱相连通；热水器的出水端经热水管8与列管换热器7的热介质入口相连通；还包括一端与热水器的进水端相连接的热水回流管9，热水回流管9另一端连接有两根分别通往列管热水器7两端的热水回流支管10，列管热水器7的热介质出口与两热水回流支管10的其中一根相连通，换热器中冷水走壳程，热水走管程，换热器的管程可以为单程、双程或四程，不同管程的切换只需要更换换热器两端的封头即可，不同管程的换热器更换封头后仅热介质出口的位置会发生变化，奇数管程的列管换热器热介质出口与热介质入口位于换热器两端，偶数管程的列管换热器热介质出口与热介质入口位于换热器同一端，本发明的实验装置均留有通往换热器两端的热水回流支管，满足各种管程的列管换热器使用，改变列管换热器的管程只需要更换两端的封头即可，然后将热介质出口与对应端的热水回流支管连通，封头与水管之间采用快装卡箍卡盘连接，拆卸和安装十分方便，学生可以在一套实验装置上进行不同管程换热器的实验，学生自己通过拆卸和安装封头来改变管程数；通过对多种数据的比较，加深对理论知识的理解；同时又给学生提供了动手安装工程管路的机会，以培养学生的动手能力和工程观念。

在本实施例中，热水管8出水端、热水回流支管10进水端、冷水管6出水端和冷水回流管11进水端上均设置有温度计5，冷水管6和热水回流管9上均设置有转子流量计4和流量调节阀3，通过控制冷流体的流量的变化来测取不同流量下的冷热流体的物性参数，测试每一流量下冷热流体热量交换至相对稳定时的冷流体进、出口温度，热流体进、出口温度和冷热两流体的流量等物性参数。

在本实施例中，热水回流管9上位于热水器12和转子流量计4之间的管道旁接有排水管13，热水回流管9上位于热水器12和排水管15之间的管道旁接有与冷水管6相连通的冷水支管14；热水器出水端和进水端经混水阀18与热水管相连通。

在本实施例中，热水管上设置有热水泵17，冷水管上设置有冷水泵2；冷水管6、热水回流支管10、排水管13和冷水支管14上均设置有控制阀门16，热水回流支管10上的控制阀门位于排水管13和冷水支管14之间；冷水支管14上还设置有压力表15，实验完成后通过排水管13排走实验装置中的水。

一种列管换热综合型自组装实验装置的试验方法，采用如上所述的列管换热综合型自组装实验装置，包括以下步骤：（1）确定要进行试验的列管换热器管程数，并选择对应的封头进行安装；（2）将热水管与列管换热器的热介质入口相连接，列管换热器的热介质出口与对应端的热水回流支管相连接；（3）待热水器通电加热至设定温度后，用热水泵将热水打入，使热水在列管换热器的管程内和热水器之间循环；（4）打开冷水泵，通过冷水管上的流量调节阀调节流量，以冷介质流量作为实验的主变量，从低到高按实验的流量分布点依次改变流量，并测试每一流量下冷介质的进口温度、冷介质的出口温度、热介质的进口温度、热介质的出口温度以及转子流量计读数。

步骤（2）中与列管换热器的热介质出口相连接的热水回流支管上的控制阀门打开，而另一根热水回流支管上的控制阀门关闭；实验过程中，排水管上的控制阀门也关闭，完成实验后才打开排水。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。