流体换热试验装置及流体换热试验设备的制作方法

本实用新型涉及流体试验设备技术领域，尤其涉及一种流体换热试验装置及流体换热试验设备。

背景技术：

在工业生产中，常常会遇到狭窄空间的换热及冷却情形，如：板状换热器进行换热的过程，或者，微电子换热片进行换热的过程，其通过流体在窄缝通道中的流动，将热量传入或传出，从而完成换热。由于现有板状换热器的生产过程均是凭经验，所制造出的板状换热器并不能切实提高换热效率，因此，在生产前对流体在窄缝通道中的换热及流动情形进行模拟则显得尤为重要。

所以，提供一种能够模拟流体在窄缝通道中的流动及换热过程的试验装置，成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的第一个目的在于提供一种流体换热试验装置，以解决现有技术无法实现对流体在窄缝通道中的流动及换热进行模拟的技术问题。

本实用新型提供的流体换热试验装置，包括层叠设置的第一板和第二板，以及用于将所述第一板压紧于所述第二板的夹持组件，所述第二板朝向所述第一板的一面开设有条形槽，所述条形槽的长度沿所述第二板的长度方向延伸，所述第一板与所述第二板之间形成用于使流体流动的窄缝通道；所述窄缝通道内设置有阻塞件，且所述阻塞件设置于所述第二板朝向所述第一板的一面。

所述流体换热试验装置还包括用于为所述窄缝通道提供热量的加热组件和用于测量所述窄缝通道不同位置处温度的测温组件。

进一步地，所述第一板为玻璃板，所述第二板为不锈钢板。

所述加热组件包括贴合于所述不锈钢板表面设置的加热板，所述加热板位于所述不锈钢板远离所述玻璃板的一侧。

进一步地，所述阻塞件包括间隔设置于所述不锈钢板表面的凸起，所述凸起至少为一个。

进一步地，所述凸起与所述不锈钢板为一体结构。

进一步地，沿所述窄缝通道的长度方向，所述不锈钢板的表面上开设有平行且间隔的密封槽，所述密封槽内设置有密封条，所述玻璃板压紧在所述密封条上。

进一步地，所述加热组件还包括设置在所述加热板与所述不锈钢板之间的紫铜板，所述紫铜板的形状与所述不锈钢板的形状相匹配，且贴合设置在所述不锈钢板的表面。

进一步地，所述不锈钢板朝向所述加热板的一面设置有多个测温孔，沿所述窄缝通道的长度方向，多个所述测温孔间隔布置，所述测温组件包括一一对应地设置在各所述测温孔中的热电偶。

进一步地，还包括用于为所述窄缝通道进行保温的保温层，所述保温层包覆设置在所述流体换热试验装置的外侧，且所述保温层对应于所述玻璃板的位置处设置有开口。

进一步地，还包括用于对流体的流动过程进行观测的观测装置，所述观测装置正对所述开口设置。

本实用新型流体换热试验装置带来的有益效果是：

通过设置第一板、第二板、夹持组件、加热组件和测温组件，其中，第一板和第二板层叠设置，夹持组件用于将第一板压紧在第二板上，第二板朝向第一板的一面开设有条形槽，且该条形槽的长度沿第二板的长度方向延伸，使得第一板压紧在第二板上之后，第一板与第二板之间形成用于使流体在其中流动的窄缝通道。加热组件用于为窄缝通道提供热量，测温组件用于测量窄缝通道在不同位置处的温度。并且，在窄缝通道中还设置有阻塞件，其中，阻塞件设置在第二板朝向第一板的一面上。

该流体换热试验装置对流体进行模拟的过程为：首先，开启加热组件，利用加热组件向窄缝通道提供试验所需的热量；当窄缝通道的壁面温度达到模拟所需后，将流体通入窄缝通道，使其由窄缝通道的一端流向其另一端，同时，在此过程中，开启测温组件，利用测温组件对窄缝通道不同位置处的流体温度进行测试，以获得流体流动过程中的换热数据。并且，流体在窄缝通道里流动的过程中，当其经过阻塞件时，被阻塞件阻碍后将继续向前流动。

该流体换热试验装置实现了对流体流动过程及换热状况的模拟，为窄缝通道中的换热及冷却设计提供了一定的指导。而且，通过在窄缝通道内部设置阻塞件，以模拟窄缝通道中污垢等杂质对流体流动的影响，使得经该流体换热试验装置测得的流动数据更加贴近于实际，从而使得模拟结果更加可靠。

本实用新型的第二个目的在于提供一种流体换热试验设备，以解决现有技术无法实现对流体在窄缝通道中的流动及换热进行模拟的技术问题。

本实用新型提供的流体换热试验设备，包括动力装置、进水管、出水管、过渡件和上述流体换热试验装置。

所述第二板的两端分别开设有进水孔和出水孔，所述进水孔与所述出水孔均为条形孔且均与所述窄缝通道连通，所述过渡件的数量为两个，一个所述过渡件用于将所述进水管与所述进水孔相连，另一个所述过渡件用于将所述出水管与所述出水孔相连。

所述过渡件中心贯通，包括相间隔的第一孔和第二孔，其中，所述第一孔用于与所述进水管/出水管相连，所述第二孔用于与所述进水孔/所述出水孔相连。

所述动力装置设置在所述进水管上。

本实用新型流体换热试验设备带来的有益效果是：

该流体换热试验设备工作时，启动动力装置，以将流体由进水管输送至过渡件处，并进一步输送至窄缝通道中；然后，流体在窄缝通道中由下至上流动至出水孔处，将经过出水孔处的过渡件流入出水管中。

通过在流体换热试验设备中设置上述流体换热试验装置，以实现对流体流动过程及换热状况的模拟，相应的，该流体换热试验设备具有上述流体换热试验装置的所有优势，在此不再一一赘述。

此外，通过在进水孔与出水孔处设置过渡件，实现了进水管与进水孔之间以及出水管与出水孔之间的无缝衔接，在一定程度上避免了流体的外溢。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的流体换热试验装置在试验状态下的示意图，其中，箭头代表流体流动方向；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的流体换热试验装置中，不锈钢板的局部结构示意图，其中，箭头代表流体流动方向；

图4为本实用新型实施例提供的流体换热试验装置中，不锈钢板的后视结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的流体换热试验设备中，过渡件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的流体换热试验设备中，过渡件的剖视结构示意图。

附图标记：

100-第一夹板；200-第二夹板；300-玻璃板；400-不锈钢板；500-加热板；600-密封条；700-凸起；800-过渡件；

410-测温孔；420-窄缝通道；430-引导孔；440-进水孔；

810-第一孔；820-第二孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种流体换热试验装置，包括层叠设置的第一板和第二板，以及用于将第一板压紧于第二板的夹持组件。具体的，第二板朝向第一板的一面开设有条形槽，其中，条形槽的长度沿第二板的长度方向延伸，第一板与第二板之间形成用于使流体流动的窄缝通道420。窄缝通道420内设置有阻塞件，且阻塞件设置在第二板朝向第一板的一面上。并且，该流体换热试验装置还包括用于为窄缝通道420提供热量的加热组件和用于测量窄缝通道420不同位置处温度的测温组件。

该流体换热试验装置对流体进行模拟的过程为：首先，开启加热组件，利用加热组件向窄缝通道420提供试验所需的热量；当窄缝通道420的壁面温度达到模拟所需后，将流体通入窄缝通道420，使其由窄缝通道420的一端流向其另一端，同时，在此过程中，开启测温组件，利用测温组件对窄缝通道420不同位置处的流体温度进行测试，以获得流体流动过程中的换热数据。并且，流体在窄缝通道420里流动的过程中，当其经过阻塞件时，被阻塞件阻碍后将继续向前流动。

该流体换热试验装置实现了对流体流动过程及换热状况的模拟，为窄缝通道420中的换热及冷却设计提供了一定的指导。而且，通过在窄缝通道420内部设置阻塞件，以模拟窄缝通道420中污垢等杂质对流体流动的影响，使得经该流体换热试验装置测得的流动数据更加贴近于实际，从而使得模拟结果更加可靠。

请继续参照图2，本实施例中，沿窄缝通道420的长度方向，不锈钢板400的表面上开设有平行且间隔的密封槽，其中，密封槽内设置有密封条600，玻璃板300压紧在密封条600上。

密封条600的设置，保证了窄缝通道420的密封性，在一定程度上避免了窄缝通道420内部流体的外溢，不仅减小了对周围环境造成的污染，而且还保证了试验结果的准确性，提高了模拟精度。

请继续参照图2，本实施例中，夹持组件包括间隔设置的第一夹板100和第二夹板200，以及用于将第一夹板100和第二夹板200固定连接的螺纹连接件，具体的，第一夹板100的边缘设置有若干个通孔，第二夹板200上与各通孔相对应的位置处设置有螺纹孔，且第二夹板200上设置有凹腔，在凹腔的壁面上还设置有用于对不锈钢板400定位的台阶。

该流体换热试验装置装配时，将不锈钢板400放置于第二夹板200的凹腔中，使加热板500位于凹腔内，并利用凹腔内部的台阶面对不锈钢板400进行限位；然后，将玻璃板300压紧在不锈钢板400的表面上；之后，将第一夹板100覆盖在玻璃板300上，并使其上的各通孔与第二夹板200上的各螺纹孔一一对应；最后，将螺纹连接件穿过各通孔并旋接于各螺纹孔中，实现玻璃板300与不锈钢板400之间的连接固定。

这种夹持组件的设置形式，结构简单，易于制造。而且，这种可拆卸连接固定形式，便于试验人员对其中损坏的部件及时更换，以保证流体换热试验的顺利进行，提高了本实施例流体换热试验装置的工作可靠性。

需要说明的是，本实施例中，夹持组件中螺纹连接件的数量可以为多个，且相邻两螺纹连接件之间的距离可以缩小，以增加其密集程度。这样的设置，保证了第一夹板100与第二夹板200之间的连接可靠性，防止了因第一夹板100与第二夹板200之间局部翘起而导致的密封失效的情形，进一步提高了本实施例流体换热试验装置的工作可靠性。

还需要说明的是，本实施例中，夹持组件中的第一夹板100和第二夹板200可以均是上述一整块板的结构形式，但不仅仅局限于此，还可以采用其他设置形式，如：设置多个相间隔的第一夹板100而将第二夹板200设置为整板，并将各第一夹板100连接在第二夹板200上；或者，设置多个相间隔的第二夹板200而将第一夹板100设置为整板，并将各第二夹板200连接在第一夹板100上；或者，第一夹板100和第二夹板200均为间隔设置的多个，各第一夹板100与各第二夹板200一一对应地固定连接，实现夹持目的。这样的设置，减少了夹持组件的材料使用，降低了其设置成本。

本实施例中，第一板为玻璃板300，第二板为不锈钢板400。这样的设置，使得该流体换热试验装置在对流体的流动进行模拟的过程中，试验人员能够透过玻璃板300实时观测到其流动情况，并根据所观测到的情况及时做出判断，以保证试验的顺利进行。

请继续参照图2，本实施例中，加热组件包括贴合于不锈钢板400表面设置的加热板500，其中，加热板500位于不锈钢板400远离玻璃板300的一面。

该流体换热试验装置工作过程中，加热板500工作，对不锈钢板400整体进行加热。这样的设置，不仅保证了热量传递的可靠性，使得不锈钢板400受热均匀，而且，这种加热形式结构简单，易于实现，且结构紧凑。

请继续参照图2，并结合图3，本实施例中，阻塞件包括间隔设置于不锈钢板400表面的凸起700，其中，凸起700至少为一个。

具体的，本实施例中，凸起700与不锈钢板400可以为一体结构。也就是说，凸起700的材质也为不锈钢，具有凸起700的不锈钢板400可以通过机械设备直接加工获得。

在试验过程中，试验人员可以根据模拟的实际工况对凸起700的设置数量、设置位置及形状进行设置，以使本实施例流体换热试验装置的模拟结果更加真实。

本实施例中，当需要对凸起700进行调整时，可以通过更换新的不锈钢板400实现。

需要说明的是，本实施例中，凸起700可以是上述直接在不锈钢板400上加工获得的形式，但不仅仅局限于此，还可以采用其他设置形式，如：凸起700制造完成后，将其按照模拟要求焊接在不锈钢板400的对应位置处，或者，将其粘接在不锈钢板400的对应位置处。当试验人员需要对凸起700的位置进行调整时，可以直接将不锈钢板400表面上的凸起700拆除，然后再将其固定在新的位置处。

还需要说明的是，本实施例中，凸起700与不锈钢板400之间的连接除上述形式外，还可以采用其他设置形式，如：在不锈钢板400的表面开设有多个容置槽，至少部分容置槽中插接有凸柱，其中，凸柱高于不锈钢板400的表面，以形成用于阻碍流体流动的凸起700；而其余未插接凸柱的容置槽中设置有封堵件，其中，封堵件与不锈钢板400的表面平齐。

当需要在阻碍情形下模拟流体的流动时，将凸柱插接在模拟所需的位置处，而将封堵件插接在其余位置处；然后，将流体通入至窄缝通道420中，以实现对其的模拟过程。

这种预先在不锈钢板400上设置容置槽并将凸起700设置为与不锈钢板400可拆卸连接的固定形式，使得试验人员可以根据模拟需求对凸起700位置进行任意调整，而且基本不会对不锈钢表面造成其他损伤，不仅大大提高了本实施例流体换热试验装置的通用化程度，降低了试验成本，还保证了试验结果的精确性。

需要说明的是，本实施例中，凸起700可以是图中示出的球冠状的结构形式，但不仅仅局限于此，还可以采用其他设置形式，如：圆柱状等，其可以由试验人员根据实际情况自行设置，本实施例并不对凸起700的具体形状进行限制。

本实施例中，加热组件还可以包括设置在加热板500与不锈钢板400之间的紫铜板，其中，紫铜板的形状与不锈钢板400的形状相匹配，且贴合设置在不锈钢板400的表面。

这样的设置，使得加热板500在对紫铜板进行加热后，高热导率的紫铜板能够将热量均匀地传递至不锈钢板400上，保证了不锈钢板400的受热均匀性，提高了本实施例流体换热试验装置的试验准确性。

请继续参照图2，本实施例中，不锈钢板400朝向加热板500的一面设置有多个测温孔410，沿窄缝通道420的长度方向，多个测温孔410间隔布置，测温组件包括一一对应地设置在各测温孔410中的热电偶(热电偶在图中未示出)。

优选地，本实施例中，测温孔410的数量可以为十五个，如图4所示。其中，沿窄缝通道420的长度方向，测温孔410设置有五排，每排有三个，且每一排中的测温孔410在窄缝通道420的长度方向上一一对应。这样的设置，使得测温组件能够同时采集到多个位置的数据，保证了试验的准确性。

具体的，本实施例中，测温孔410可以为螺纹孔，热电偶的接头旋合在测温孔410上。这种安装方式，实现了热电偶的可靠安装，防止了试验过程中因热电偶由测温孔410中脱落而导致的试验不准确的情形。

本实施例中，该流体换热试验装置还可以包括用于为窄缝通道420进行保温的保温层(图中未示出)，具体的，保温层包覆设置在流体换热试验装置的外侧，且保温层对应于玻璃板300的位置处设置有开口。

保温层的设置，阻止了内部热量的耗散，不仅降低了因温度过高而导致的试验人员身体不适的情形，而且，还在一定程度上降低了本实施例流体换热试验装置的能源消耗。

优选地，本实施例中，保温层的材质为玻璃棉，并且，在玻璃棉的外层还设置有用于将其固定的外壳。

此外，保温层上的开口设置，还保证了本实施例流体换热试验装置的可视化，使得试验人员能够通过开口清楚地观测到流体的流动情况。

本实施例中，该流体换热试验装置还可以包括用于对流体的流动过程进行观测的观测装置，其中，观测装置正对开口设置。

具体的，本实施例中，观测装置可以为LDV(Laser Doppler Velocimetry，激光多普勒测速仪)。在试验过程中，利用LDV可以对流体的流场流速以及凸起700对流场的影响进行较为精确的测试，以辅助试验人员获得更为精确的模拟结论。

本实施例还提供了一种流体换热试验设备，包括动力装置、进水管、出水管、过渡件800和上述流体换热试验装置。请继续参照图3，不锈钢板400的两端分别开设有进水孔440和出水孔(出水孔在图中未示出)，其中，进水孔440和出水孔均为条形孔且均与窄缝通道420连通，过渡件800的数量为两个，一个过渡件800用于将进水管与进水孔440相连，另一个过渡件800用于将出水管与出水孔相连。

如图5和图6所示，过渡件800中心贯通，包括相间隔的第一孔810和第二孔820，其中，在窄缝通道420进水孔440处设置的过渡件800，其第一孔810用于与进水管相连，第二孔820用于与进水孔440相连；在窄缝通道420出水孔处设置的过渡件800，其第一孔810用于与出水管相连，第二孔820用于与出水孔相连。并且，动力装置设置在进水管上。

该流体换热试验设备工作时，启动动力装置，以将流体由进水管输送至过渡件800处，并进一步输送至窄缝通道420中；然后，流体在窄缝通道420中由下至上流动至出水孔处，将经过出水孔处的过渡件800流入出水管中。

通过在流体换热试验设备中设置上述流体换热试验装置，以实现对流体流动过程及换热状况的模拟，相应的，该流体换热试验设备具有上述流体换热试验装置的所有优势，在此不再一一赘述。

此外，通过在进水孔440与出水孔处设置过渡件800，实现了进水管与进水孔440之间以及出水管与出水孔之间的无缝衔接，在一定程度上避免了流体的外溢。

并且，将进水孔440与出水孔设置为条形孔的结构形式，在一定程度上降低了进口压力和出口压力对试验过程的影响，进一步提高了试验的可靠性。

请继续参照图5和图6，本实施例中，过渡件800上的第一孔810为圆孔，第二孔820为与进水孔440及出水孔相匹配的条形孔。相应地，进水管和出水管均为圆管。进水管与进水孔440之间的过渡件800两端分别与二者焊接固定，出水管与出水孔之间的过渡件800两端分别与二者焊接固定。

这样的设置，实现了“由圆变方”的设计，使得圆管中的流体能够顺利进入至窄缝通道420中，保证了试验的顺利进行。而且，过渡件800的焊接固定形式，易于实现，连接可靠性较高。

下文以进水孔440处的过渡件800对流体的流动过程进行说明，出水孔处的流动过程类似，不再赘述。

请继续参照图3，进水孔440开设在不锈钢板400的端面上，且该进水孔440朝不锈钢板400的长度方向延伸，同时，不锈钢板400的条形槽上开设有引导孔430，引导孔430沿垂直于不锈钢板400的方向延伸，并与进水孔440交汇。过渡件800连接在进水孔440处，且其第二孔820与进水孔440相连。

当流体经过渡件800流入至进水孔440处时，将在引导孔430的引导作用下进入窄缝通道420，从而实现流体在窄缝通道420中的流动。

具体的，本实施例中，动力装置可以为水泵。

该流体换热试验设备对流体在窄缝通道420中流动及换热过程模拟的步骤为：

将流体换热试验装置竖直放置，使其进水孔440朝下，出水孔朝上；同时，将观测装置与玻璃板300正对；

开启加热板500，对不锈钢板400进行加热，使窄缝通道420的壁面达到试验温度要求；

开启测温组件，获取窄缝通道420不同位置处的初始温度数据；

开启动力装置，将流体由进水孔440输送至窄缝通道420中，并在流体流动过程中，利用测温组件记录实时温度数据；同时，利用观测装置对流体流场的流速及凸起700对流场的影响进行观测。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。