专利名称：开放性换热器中试试验平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及换热器中试试验平台，特别涉及实现对不同换热工况下给定换热器热工性能与流体阻力特性测试的开放性中试试验平台。
背景技术：
流动与传热是动力、核能、制冷、化工、石油和航空航天等工业中的常见过程。换热器在上述各行业中，不仅是保证工程设备正常运转的不可缺少的设备，而且在金属消耗、动力消耗和投资方面，在整个工程中占有重要份额。据统计在热电厂中，如果将锅炉也作为换热设备，则换热器的投资约占整个电厂总投资的70%左右。在一般石油化工企业中，换热器的投资要占全部投资的40% 50% ；在现代石油化工企业中约占30% 40%。换热器的合理设计、运转和改进对于节省资金、材料、能源和空间而言是十分重要的。随着传热强化技术的发展，各种强化传热的新型换热器不断被开发出来，然而受到试验装置规模和采集数据范围及数量的限制，导致大部分新型换热器缺乏可靠的热力计算方法，不能为设计计算提供精确的热传递及压降的计算方法，制约了这些新型换热器在工业中的推广应用。因此建立中试规模、适用于不同介质和换热器的测试平台，对建立准确的换热器设计计算方法及推广应用将起到至关重要的作用。目前，已有换热器中试试验装置在规模以及适用性上存在以下不足1.平台开放性差，用途单一，往往只能应用于某一特定种类换热器，导致试验装置投资利用率低。若在已有试验平台上更换换热器，管路系统和测量系统也要更改，这将会使中试试验成本大幅攀升。2.试验平台的设备、仪表及管路的设计适应换热工质能力较差，造成无法更换实验介质或由于管路及设备清洗困难使不同介质相互污染，造成试验结果的误差较大。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种开放性换热器中试试验平台，能更真实考察给定换热器在实际工况下的流动与换热状况，并且其能在同一试验平台上方便的实现所测换热器的更换。本实用新型采用的技术方案是开放性换热器中试试验平台，包括高粘度流体储罐、低粘度流体储罐、热流体储罐、输送泵、热电偶、液位计、单向阀、间阀、自动控制阀、流量计、待测换热器、试验介质加热器、试验介质冷却器和数据采集系统；在待测换热器上连接有十二个热电偶和三个压力传感器，其特征在于高粘度流体储罐上连接有热电偶和液位计，高粘度流体储罐的出口管线上依次连接有第二输送泵、单向阀、闸阀、自动控制阀、流量计和热电偶，高粘度流体储罐的出口管线连接待测换热器的进口 ；待测换热器的出口管线上依次连接有闸阀和热电偶，待测换热器的出口管线连接试验介质冷却器的进口 ；试验介质冷却器的出口管线上连接有热电偶和闸阀，试验介质冷却器的出口管线连接到高粘度流体储罐的进液口 ；高粘度流体储罐、第二输送泵、待测换热器和试验介质冷却器之间组成循环回路，成为高粘度流体冷循环系统。在高粘度流体储罐内部有蒸汽加热管线，蒸汽加热管线的进口和出口管线连接蒸汽加热系统。低粘度流体储罐上连接有热电偶和液位计，低粘度流体储罐的出口管线上依次连接有第一输送泵、单向阀、闸阀、自动控制阀、流量计和热电偶，低粘度流体储罐的出口管线连接待测换热器的进口 ；在上述待测换热器的出口管线上通过三通连接一条低粘度流体回液管线；低粘度流体回液管线连接到低粘度流体储罐的进液口 ；低粘度流体储罐、第一输送泵、待测换热器和试验介质冷却器之间组成另一循环回路，成为低粘度流体冷循环系统。热流体储罐上连接有热电偶和液位计，热流体储罐的出口管线上依次连接有第三输送泵、单向阀、闸阀、自动控制阀、流量计和热电偶，热流体储罐的出口管线连接待测换热器的热循环进口 ；待测换热器的出口管线上依次连接有闸阀和热电偶，待测换热器的热循环出口管线连接试验介质加热器的进口 ；试验介质加热器的出口管线上连接有热电偶，试验介质加热器的出口管线连接到热流体储罐的进液口 ；热流体储罐、第三输送泵、待测换热器和试验介质加热器之间组成循环回路，成为热流体循环系统。蒸汽锅炉的过热蒸汽出口有管线连接验介质加热器的蒸汽入口，验介质加热器的冷却水出口管线连接热流体储罐的回液管线，验介质加热器的冷却水出口管线上连接有自动控制阀；蒸汽锅炉的过热蒸汽出口还有管线连接高粘度流体储罐内的蒸汽加热管线；蒸汽加热管线的冷却水出口管线连接热流体储罐的回液管线。形成蒸汽加热系统。循环水泵的出口管线连接试验介质冷却器的冷却水进口，循环水泵的出口管线上连接有自动控制阀；试验介质冷却器的冷却水出口管线连接循环水罐。形成冷却水冷却系统。流量计、热电偶和压力传感器通过弓丨线与数据采集系统连接。该中试试验平台至少能形成四个试验系统高粘度流体冷循环系统、蒸汽加热系统、冷却水冷却系统、热流体循环系统以及待测换热器数据测量采集系统相关联，构成第一试验系统；低粘度流体冷循环系统、蒸汽加热系统、冷却水冷却系统、热流体循环系统以及待测换热器数据测量采集系统相关联，构成第二试验系统；高粘度流体冷循环系统、热流体循环系统以及待测换热器数据测量采集系统相关联，构成第三试验系统；低粘度流体冷循环系统、热流体循环系统以及待测换热器数据测量采集系统相关联，构成第四试验系统。本实用新型的有益效果本实用新型开放性换热器中试试验平台，1.平台开放性强，能够适用各种管壳式、板式换热器不同工况下的测试要求，得到用于的设计计算的准确实验数据。换热器的管程和壳程设计成可拆结构，管束可以很容易从壳体内抽出或插入，方便换热器的更换，使拆卸过程省时省力。2.能够对换热器的温度场和压力场实现多点测量，工作介质模拟工业实际操作过程中换热器内流体流动与换热情况，并能记录不同位置处温度及压力数据，以便更好的分析换热器内流场状况。3.能够对不同换热介质进行试验。建立了高粘度流体与低粘度流体的管路循环系统，最大程度的降低了更换实验介质过程中不同介质之间的混合。同时对高粘度流体系统进行优化，在其储罐中加入蒸汽管线以防止其发生因流动性过差凝结的现象，中试实验可以在任何季节下全天候进行。[0019]4.试验过程全部实现自动控制，试验过程达到平衡状态的时间短，节省试验时间以及能量消耗；试验过程中操作参数变化范围大、测试精度高，数据全部由无纸记录仪自动采集并储存。
图1是本实用新型开放性换热器中试试验平台结构示意图。图中，1-高粘度流体储罐，2-低粘度流体储罐，3-热流体储罐，4-第一输送泵， 5-第二输送泵，6-第三输送泵，7-热电偶，8-液位计，9-单向阀，10-闸阀，11-自动控制阀， 12-流量计，13-待测换热器，14-试验介质加热器，15-试验介质冷却器。
具体实施方式
实施例1 :以一个开放性换热器中试试验平台为例，对本实用新型作进一步详细说明。参阅图1。本实用新型开放性换热器中试试验平台，包括高粘度流体储罐1、低粘度流体储罐2、热流体储罐3、输送泵、热电偶7、液位计8、单向阀9、闸阀10、自动控制阀11、 流量计12、待测换热器13、试验介质加热器14、试验介质冷却器15和数据采集系统。在待测换热器13上连接有十二个热电偶和三个压力传感器。高粘度流体储罐1 上连接有一个热电偶7和一个液位计8。高粘度流体储罐1的出口管线上依次连接有第二输送泵5、单向阀9、闸阀10、自动控制阀11、流量计12和热电偶，高粘度流体储罐1的出口管线连接待测换热器13的进口。待测换热器13的出口管线上依次连接有闸阀和热电偶， 待测换热器13的出口管线连接试验介质冷却器15的进口。试验介质冷却器15的出口管线上连接有热电偶和闸阀，试验介质冷却器15的出口管线连接到高粘度流体储罐1的进液口。高粘度流体储罐1、第二输送泵5、待测换热器13和试验介质冷却器15之间组成循环回路，成为高粘度流体冷循环系统。在高粘度流体储罐1内部有蒸汽加热盘管，蒸汽加热盘管的进口管线连接蒸汽加热系统的过热蒸汽锅炉出口。低粘度流体储罐2上连接有热电偶和液位计，低粘度流体储罐2的出口管线上依次连接有第一输送泵4、单向阀、间阀、自动控制阀、流量计和热电偶，低粘度流体储罐2的出口管线连接待测换热器13的进口。在上述待测换热器13的出口管线上通过三通连接一条低粘度流体回液管线。低粘度流体回液管线连接到低粘度流体储罐2的进液口。低粘度流体储罐2、第一输送泵4、待测换热器13和试验介质冷却器15之间组成另一循环回路， 是低粘度流体冷循环系统。热流体储罐3上连接有一个热电偶7和一个液位计8。热流体储罐3的出口管线上依次连接有第三输送泵6、单向阀、闸阀、自动控制阀、流量计和热电偶，热流体储罐3的出口管线连接待测换热器13的热循环进口。待测换热器13的出口管线上依次连接有闸阀和热电偶，待测换热器13的热循环出口管线连接试验介质加热器14的进口。试验介质加热器14的出口管线上连接有热电偶，试验介质加热器14的出口管线连接到热流体储罐3 的进液口 ；热流体储罐3、第三输送泵6、待测换热器13和试验介质加热器14之间组成循环回路，循环回路是热流体循环系统。蒸汽锅炉的过热蒸汽出口有管线连接验介质加热器14的蒸汽入口，验介质加热器14的冷却水出口管线连接热流体储罐3的回液管线，验介质加热器14的冷却水出口管线上连接有自动控制阀。蒸汽锅炉的过热蒸汽出口还有管线连接高粘度流体储罐1内的蒸汽加热管线；蒸汽加热管线的冷却水出口管线连接热流体储罐3的回液管线。形成蒸汽加热系统。循环水泵的出口管线连接试验介质冷却器15的冷却水进口，循环水泵的出口管线上连接有自动控制阀；试验介质冷却器15的冷却水出口管线连接循环水罐。形成冷却水冷却系统。流量计、热电偶和压力传感器通过引线与数据采集系统连接。
权利要求1. 一种开放性换热器中试试验平台，包括高粘度流体储罐(1)、低粘度流体储罐O)、 热流体储罐(3)、输送泵、热电偶(7)、液位计(8)、单向阀(9)、闸阀(10)、自动控制阀(11)、 流量计(12)、待测换热器(13)、试验介质加热器(14)、试验介质冷却器(1 和数据采集系统；在待测换热器(1 上连接有十二个热电偶和三个压力传感器，其特征在于高粘度流体储罐⑴上连接有热电偶(7)和液位计(8)，高粘度流体储罐⑴的出口管线上依次连接有第二输送泵(5)、单向阀(9)、闸阀(10)、自动控制阀(11)、流量计(12)和热电偶，高粘度流体储罐(1)的出口管线连接待测换热器(1 的进口 ；待测换热器(1 的出口管线上依次连接有闸阀和热电偶，待测换热器(1 的出口管线连接试验介质冷却器(1 的进口 ； 试验介质冷却器(15)的出口管线上连接有热电偶和闸阀，试验介质冷却器(15)的出口管线连接到高粘度流体储罐(1)的进液口 ；高粘度流体储罐(1)、第二输送泵( 、待测换热器(13)和试验介质冷却器(1 之间组成循环回路；在高粘度流体储罐(1)内部有蒸汽加热管线，蒸汽加热管线的进口和出口管线连接蒸汽加热系统；低粘度流体储罐( 上连接有热电偶和液位计，低粘度流体储罐O)的出口管线上依次连接有第一输送泵G)、单向阀、闸阀、自动控制阀、流量计和热电偶，低粘度流体储罐(2)的出口管线连接待测换热器(1 的进口；在上述待测换热器(1 的出口管线上通过三通连接一条低粘度流体回液管线；低粘度流体回液管线连接到低粘度流体储罐O)的进液口 ；低粘度流体储罐O)、第一输送泵G)、待测换热器(1 和试验介质冷却器(1 之间组成另一循环回路；热流体储罐C3)上连接有热电偶和液位计，热流体储罐(3)的出口管线上依次连接有第三输送泵(6)、单向阀、闸阀、自动控制阀、流量计和热电偶，热流体储罐(3)的出口管线连接待测换热器(1 的热循环进口 ；待测换热器(1 的出口管线上依次连接有闸阀和热电偶，待测换热器(1 的热循环出口管线连接试验介质加热器(14)的进口 ；试验介质加热器(14)的出口管线上连接有热电偶，试验介质加热器(14)的出口管线连接到热流体储罐(3)的进液口；热流体储罐(3)、第三输送泵(6)、待测换热器(13)和试验介质加热器(14) 之间组成循环回路；蒸汽锅炉的过热蒸汽出口有管线连接验介质加热器(14)的蒸汽入口，验介质加热器(14)的冷却水出口管线连接热流体储罐(3)的回液管线，验介质加热器(14)的冷却水出口管线上连接有自动控制阀；蒸汽锅炉的过热蒸汽出口还有管线连接高粘度流体储罐(1)内的蒸汽加热管线；蒸汽加热管线的冷却水出口管线连接热流体储罐(3)的回液管线；循环水泵的出口管线连接试验介质冷却器(1 的冷却水进口，循环水泵的出口管线上连接有自动控制阀；试验介质冷却器(1 的冷却水出口管线连接循环水罐； 流量计、热电偶和压力传感器通过引线与数据采集系统连接。
专利摘要开放性换热器中试试验平台，应用于换热器热工性能与流体阻力特测试。高粘度流体储罐、第二输送泵、待测换热器和试验介质冷却器之间组成循环回路，成为高粘度流体冷循环系统。低粘度流体储罐、第一输送泵、待测换热器和试验介质冷却器之间组成另一循环回路，成为低粘度流体冷循环系统。热流体储罐、第三输送泵、待测换热器和试验介质加热器之间组成循环回路，成为热流体循环系统。另外还有蒸汽加热系统、冷却水冷却系统和数据采集系统。效果是平台开放性强，能够适用各种管壳式、板式换热器不同工况下的测试要求，得到准确实验数据。
文档编号G01N25/20GK202216925SQ20112028460
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者于伟, 周国顺, 孙德利, 宋顺利, 张吕鸿, 张晓菱, 张锐锋, 张颖, 曹建伟, 杨晓凌, 梁庆海, 梁秋, 王宏, 王敏, 童少华, 肖晓明, 谢斌 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 中石油东北炼化工程有限公司