专利名称：气-水-油换热器传热性能试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种换热器传热性能试验系统，尤其是一种能模拟换热设备在 实际工况条件下进行换热器气-水-油传热性能试验设备。
背景技术：
目前，检测气-气换热设备的传热性能，通常采用小样试验的方法且不模 拟换热设备在实际使用场合的工况条件下进行试验，但随着社会的发展、节 能降耗、减少汽车尾气污染等，对机车内散热水箱、油冷却器的传热性能和 阻力性能试验要求，往往需在实际运行工况条件下进行传热性能和阻力性能 试验，因此，需要一种能在系统中考虑实际运行工况中的流量、温度、压力、 数据采集以及人为干扰等问题，使得到的试验数据更接近于实际应用条件的 换热器传热性能试验系统。
发明内容
本发明是要提供一种能模拟换热设备在应用中实际工况条件下进行试验 的水-气、水-油、水-水、气-油换热器传热性能试验系统，该换热器传热性 能试验系统可以集水-气、水-油、水-水、气-油等传热性能试验于一体，可 以进行水和油在较高温度、压力条件下传热性能试验。 -
本发明的技术方案是 一种气-水-油换热器传热性能试验系统，包括常气 系统、热水系统、冷水系统和油路系统；
常气系统为开式循环系统:稳压箱输出端经第一常气流量计和第一常气气 动蝶阀或第二流量计和第二常气气电蝶阀与高压离心风机的进口相连，其中， 高压离心风机的进出口之间连接常气旁通电动调节阀，在稳压箱连接被测试 件的两侧设有常气出口温度计和常气进口温度计，稳压箱上面设有压力传感 器；热水系统为开闭式循环系统含有电加热器的第一水箱出口连接至第一 水泵，并经第一电动三通阀的旁通后，通过第一水流量计和第一龟磁阀或第 二水流量计和第二电磁阀和第三球阀进入待测换热器，形成循环系统，加水 阀打开时为开式循环系统，加水阀关闭时为闭式循环系统其中，在第一水箱 中装有液位传感器，在第三球阀与被测试件之间的管道中设有水进口温度传 感器、水进口压力传感器；被测试件与第四球阀之间的管道中设有水出口温 度传感器、水出口压力传感器；膨胀水箱经第一球阀和第二球阀与水箱旁通 相连，第一球阀用于补充系统水量，第二球阀用于排水和排污；
冷水系统为开式循环系统含有电加热器的第二水箱出口连接至第二水
泵，经第二电动三通阀的旁i后，通过第三水流量计和第三电磁'阀或第四水
流量计和第四电磁阀和第五球阀进入待测换热器，形成循环系统，在第二水 箱中装有液位传感器，在第五球阔与被测试件之间的管道中设有水进口温度 传感器、水进口压力传感器；被测试件与第六球阀之间的管道中设有水出口 温度传感器、水出口压力传感器；第二水箱上装有用于补充系统水量的第七 球阀，用于排水和排污的第八球阀；
所述油回路系统为开闭式循环系统含有膨胀油箱、电加热器的油箱出 口连接至油泵，经第三电动三通阔的旁通后，通过第五油流量计和第五电磁 阀或第六油流量计和第六电磁阀和第九球阀进入待测换热器，形成循环系统， 当加油阀开启时系统为开式系统，加油阀关闭时为闭式系统。其中，在油箱 中装有液位传感器，在第九球阀与被测试件之间的管道中设有油进口温度传 感器、.油进口压力传感器；被测试件与第十球阀之间的管道中设有油出口温 度传感器、油出口压力传感器。
常气系统的可调常气流量范围0-15000 mVh;所述热水系统的热水流量 范围0.36m3/h-18m7h，水温范围常温-12(TC;所述冷水系统的冷水流量 范围0. 36m7h-30m7h,水温范围常温-IOO'C;所述油回路系统的油流量
5范围1,2-30 mVh，油温范围常温-150。C。
本发明的有益效果是
本发明具有系统简单，操作方便，人为因素少，试验工况稳定、试验数据 可靠，能模拟水-水、水-气、水-油、油-气等换热器实际工作的工况条件等 优点。
本发明在各个回路中，当试验流量较小时，通过设立的旁通电动调节阀或 电动三通阀来微调流量，保证了试验时流量的稳定性；其二，为保持系统压 力稳定，在系统中增设了膨胀水箱和膨胀油箱；其四，在系统设计时，考虑 了自动控制、调节和数据采集，自动化程度和数据准确率较高，避免了人为 因素的干扰。 ，
图1是本发明的系统结构示意图。 ，
具体实施例方式
以下结合
对本发明的结构和工作原理做进一步的详细描述，但 本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化， 均应列入本发明的保护范围。
参照附图l，本发明的气-水-油换热器传热性能试验系统，系统主要包括 一、常气回路 .
由稳压箱8、高压离心风机3、第一常气流量计5和第二流量计7 (第一 小流量、第二为大流量)、常气进口温度传感器15、常气出口癉度传感器IO、 大气压力14、稳压箱压力9、第一常气气动蝶阀4、第二常气气电蝶阀6、常 气旁M电动调节阀2、被测试件14、消声器l、连接气管路等组成。
常气回路为开式循环，由稳压箱8输出端经第一常气流量计5和第一常 气气动蝶阀4或第二流量计7和第二常气气电蝶阀6与高压离心风机3的进 口相连，最后连接消声器1机管路。附图1中高压离心风机3的进出口之间连接的常气旁通电动调节阀2，是为了避免由于高压离心风机3的电机由于调 频而导致转速较低，造成小流量时流量测量数据的不稳定。附图1中的常气 出口温度计IO、常气进口温度计15、稳压箱压力传感器9、被测试件13连接 在稳压箱8上，大气压力传感器14设置再接近稳压箱8附近。
二、 热水回路 . 由膨胀水箱69、第一水泵21、第一电动三通阀20、电加热器24、水进口
温度2、水进口压力27、水出口温度30、水出口压力29、第一水流量计17 和第二水流量计19(第一小流量、第二为大流量)、第一电磁阀16、第二电磁 阀18、液位传感器23、加水阀70、排污阀68和连接水管路等组成。
热水系统为开闭式循环系统，由含有膨胀水箱69电加热器24的第一水 箱22加热水至设定温度，第一水箱22出口连接至第一水泵21， _经第一电动 三通阀20的旁通后，通过第一水流量计17和第一电磁阀16或第二水流量计 19和第二电磁阀18和第三球阀31进入待测换热器，形成循环系统，加水阀 70打开时为开式循环系统，加水阀70关闭时为闭式循环系统其中，在第一水 箱22 一装有液位传感器23，在第三球阀31与被测试件13之间的管道中设有 水进口温度传感器28、水进口压力传感器27;被测试件13与第四球阀32之 间的管道中设有水出口温度传感器30、水出口压力传感器29;第一球阀25 与第一水箱22相连，用于补充系统水量，第二球阀26用于排水和排污。
三、 冷水回路 . . 冷水回路组成与热水回路相比无膨胀水箱，其它完全相同，冷水回路功
能与热水回路水阀70打开时完全相同。
冷水系统为开式循环系统含有电加热器48的第二水箱40出口连接至 第二水泵39，经第二电动三通阀38的旁通后，通过第三水流量计35和第三 电磁阀34或第四水流量计37和第四电磁阀36和第五球阀33进入待测换热 器，形成循环系统，在第二水箱40中装有液位传感器46，在第五球阀33与被测试件13之间的管道中设有水进口温度传感器43、水进口压力传感器42; 被测试件13与第六球阀41之间的管道中设有水出口温度传感器45、水出口 压力传感器44;第二水箱40上装有用于补充系统水量的第七球阀47，用于 排水和排污的第八球阀49。' ' 四、油回路
油回路由膨胀油箱65、油泵62、油旁通第三电动三通一 61、电加热器 59、油进口温度56、油进口压力55、油出口温度12、油出口压力11、第五 油流量计51和第六油流量计53(第一小流量、第二为大流量)、第五电磁阀 50、第六电磁阀52、液位传感器58、加油阀66、排污阀64和连接管路等组 成。
油回路系统为开闭式循环系统，由含有膨胀油箱65、电加热器59的油箱 57加热油至设定温度，油箱出口连接至油泵62，经第三电动三ffl阀61的旁 通后，通过第五油流量计51和第五电磁阀50或第六油流量计53和第六电磁 阀52和第九球阀54进入待测换热器，形成循环系统，当加油阀66开启时系 统为开式系统，加油阀66关闭时为闭式系统。其中，在油箱57中装有液位 传感器58,在第九球阀54与被测试件13之间的管道中设有油进口温度传感 器56、油进口压力传感器55;被测试件13与第十球阀67之间的管道中设有 油出口温度传感器12、油出口压力传感器ll。膨胀油箱65与油箱57之间通 过第十二，十三球阀60， 63连接。第十一球阀64用于排油和排污。
该系统可调常气流量范围0-15000 m7h。热水流量范围0. 36m3/h-18m3/h， 水温范围常温-120°C;冷水流量范围0.36mVh-30mVh，水温范围常温 -100。C;油流量范围1.2-30m3/h，油温范围常温-150°C。
本发明的工作流程为 一、常气回路，
环境空气通过被测试件13进入到稳压箱8，通过第一常气流量计5和第
8一常气气动蝶阀4或第二流量计7和第二常气气电蝶阀6，由高压离心风机3 吸入，经消声器1排至大气。当在小流量的工况条件下，微调节常气旁通电 动调节阀2的开度，使流过第一常气流量计5的流量稳定在误差规定的范围。
常温气体在此流动过程中，由计算机分别测得流体的常气进口温度15、 常气出口温度IO、大气压力14、稳压箱压力9、第一常气流量计5或第二流 量计7的流量等，由计算机进行处理并输出结果。 ，
二、 热水回路
酋先打开第三、四球阀31、 32，根据流量大小打开第一电磁阀16或第二 电磁阀18，根据系统开、闭方式开启或关闭加水阀门70，启动第一水泵21， 调节水流量与设定值相同，水通过第一流量计17或第二流量计19进入被测 试件13的水侧，放出热量，然后回到第一水箱22完成一次循环，第一水箱 22中的加热器24根据循环水温的要求确定加热的功率。当水流,较小时，微 调第一电动三通阀20的开度，部分水通过旁通管直接流回第一水箱22，以此 来稳定流经第一水流量计17的流量，使其稳定在误差允许的范围内。值得指 出，在试验过程中为了确保第一水箱22中的液位处于安全液位，必须安装液 位传感器23，作为闭式系统应用时，由于系统内水的热胀冷縮，系统必须安 装膨胀水箱69。
水在此流动过程中，由计算机分别测得流体的进口温度28、出口温度30、 水进口压力27、出口压力29、第一水流量计17或第二水流量计19的流量， 由计算机进行处理并输出结果。
三、 冷水回路
首先打开第五、六球阀33、 41，根据流量大小打开第三电磁阀34或第四 电磁阀36，启动第二水泵39，调节水流量与设定值相同，水通过第三流量计 35或第三流量计第四37进入被测试件13的水侧，放出或吸收热量，然后回 到第二水箱40完成一次循环，第二水箱40中的加热器48根据循环水温的要求确定加热的功率。当水流量较小时，微调第二电动三通阀38的开度，部分 水通过旁通管直接流回第二水箱40，以此来稳定流经第一水流量计35的流量, 使其稳定在误差允许的范围内。值得指出，在试验过程中为了确保第二水箱 40中的液位处于安全液位，必须安装液位传感器46。
油在此流动过程中，由计算机分别测得流体的进口温度43、出口温度45、 油进口压力42、出口压力44、第一油流量计35或第二油流量计37的流量， 由计算机进行处理并输出结果。 四、油,回路
首先打开第九、十球阀54、 67，根据流量大小打开第五电磁阀50或第六 电磁阀52，根据系统开、闭方式开启或关闭加油阔66，启动离心油泵62，调 节油流量与设定值相同，油通过第五流量计51或第六流量计53进入被测试 件13的油侧，放出热量，然后回到油箱57完成一次循环，油箱57中的加热 器59根据循环油温的要求确定加热的功率。当油流量较小时，微调第三电动 三通阀61的开度，部分油通过旁通管直接流回油箱57，以此来稳定流经第五 流量计51的流量，使其稳定在误差允许的范围内。值得指出，在试验过程中 为了碉保油箱57中的液位处于安全液位，必须安装液位传感器58，作为闭式 系统应用时，由于系统内油的热胀冷縮，系统必须安装膨胀油箱65。
油在此流动过程中，由计算机分别测得流体的进口温度56、出口温度12、 油进口压力55、出口压力ll、第五油流量计51或第六油流量计53的流量， 由计算机进行处理并输出结果。
本试验台工作时，所有的运动部件和设备，均通过计算机发出'指令，由可 编程控制器进行实时控制和调节(如流量、水侧、油侧的温度、压力等)，并 通过由LabVIEW编程的计算机检测系统，实时取得各被测参量的试验数据和 最终计算结果。
权利要求
1.一种气-水-油换热器传热性能试验系统，包括常气系统、热水系统、冷水系统和油路系统，其特征在于所述常气系统为开式循环系统稳压箱(8)输出端经第一常气流量计(5)和第一常气气动蝶阀(4)或第二流量计(7)和第二常气气电蝶阀(6)与高压离心风机(3)的进口相连，其中，高压离心风机(3)的进出口之间连接常气旁通电动调节阀(2)，在稳压箱(8)连接被测试件(13)的两侧设有常气出口温度计(10)和常气进口温度计(15)，稳压箱(8)上面设有压力传感器(9)，进口处置有压力传感器(14)；所述热水系统为开闭式循环系统含有电加热器(24)的第一水箱(22)出口连接至第一水泵(21)，并经第一电动三通阀(20)的旁通后，通过第一水流量计(17)和第一电动球阀(16)或第二水流量计(19)和第二电动球阀(18)和第三手动球阀(31)进入待测换热器，形成循环系统，水阀(70)打开时为开式循环系统，水阀(70)关闭时为闭式循环系统。其中，在第一水箱(22)中装有液位传感器(23)，在第三球阀(31)与被测试件(13)之间的管道中设有水进口温度传感器(28)、水进口压力传感器(27)；被测试件(13)与第四球阀(32)之间的管道中设有水出口温度传感器(30)、水出口压力传感器(29)；膨胀水箱(69)经第一球阀(25)和第二球阀(26)与水箱(22)旁通相连，第一球阀(25)用于补充系统水量，第二球阀(26)用于排水和排污；所述冷水系统为开式循环系统含有电加器(48)的第二水箱(40)出口连接至第二水泵(39)，经第二电动三通阀(38)的旁通后，通过第三水流量计(35)和第三电磁阀(34)或第四水流量计(37)和第四电磁阀(36)和第五球阀(33)进入待测换热器，形成循环系统，在第二水箱(40)中装有液位传感器(46)，在第五球阀(33)与被测试件(13)之间的管道中设有水进口温度传感器(43)、水进口压力传感器(42)；被测试件(13)与第六球阀(41)之间的管道中设有水出口温度传感器(45)、水出口压力传感器(44)；第二水箱(40)上装有用于补充系统水量的第七球阀(47)，用于排水和排污的第八球阀(49)；所述油回路系统为开闭式循环系统含有膨胀油箱(65)、电加热器(59)的油箱(57)出口连接至油泵(62)，经第三电动三通阀(61)的旁通后，通过第五油流量计(51)和第五电磁阀(50)或第六油流量计(53)和第六电磁阀(52)和第九球阀(54)进入待测换热器，形成循环系统，当加油阀(66)开启时系统为开式系统，加油阀(66)关闭时为闭式系统。其中，在油箱(57)中装有液位传感器(58)，在第九球阀(54)与被测试件(13)之间的管道中设有油进口温度传感器(56)、油进口压力传感器(55)；被测试件(13)与第十球阀(67)之间的管道中设有油出口温度传感器(12)、油出口压力传感器(11)。
2.根据权利要求1所述的气-水-油换热器传热性能试验系统，其特征在于， 所述常气系统的可调常气流量范围0-15000 mVh;所述热水系统的热水流量 范围0.36mVh-18mVh，水、^范围常温-12(TC;所述冷水系统的冷水流量 范围0.36m7h-30m7h,水温范围常温-100。C;所述油回路系统的油流量 范围1.2-30mVh，油温范围常温-150°C。
全文摘要
本发明涉及一种气-水-油换热器传热性能试验系统，由常气系统、冷水系统、热水系统和一个油系统构成。常气系统稳压箱输出端经第一常气流量计和第一常气气动蝶阀或第二流量计和第二常气气电蝶阀与高压离心风机的进口相连，其中，高压离心风机的进出口之间连接常气旁通电动调节阀；热水系统膨胀水箱、电加热器水箱、出口连接至水泵，经电动三通阀的旁通后，通过水流量计和电磁阀进入待测换热器，形成闭式循环系统；冷水系统与热水系统相比，无膨胀水箱；油回路系统为开闭式循环系统膨胀油箱、油箱出口连接至油泵，经电动三通阀的旁通后，通过油流量计和电磁阀进入待测换热器，形成闭式循环，用于油-水、油-气换热器的换热性能测试。
文档编号G01M99/00GK101587027SQ20091005357
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者刘彩赢, 磊 张, 张伟荣, 徐之平, 郭鹏飞 申请人:上海理工大学