与阻垢性能可 视化测试系统做出详细说明。
[0050] 本发明的用于炼油装置封油水冷器传热与阻垢性能可视化测试系统，通过阀门进 行联动控制开关，完成流路的切换，可以提供一个用于测试封油水冷器的理想状态下清洁 无污垢的测试系统，还可以实现封油水冷器的换热管在结垢状态下的热力与水力性能的测 试功能。测试系统使用两种测量管内传热系数方法，还可推广到各类强化传热管包括光管 和异型管强化传热元件的性能测试。
[0051] 如图1所示，本发明的用于炼油装置封油水冷器传热与阻垢性能可视化测试系 统，包括有测控及数据采集系统33和封油水冷器4,所述封封油水冷器4的壳体409为能够 看到内部情况的透明结构。所述封油水冷器4的冷侧进口和冷侧出口之间通过管路设置有 以去离子水为清洁介质和以含盐水为可结垢介质的冷却水循环系统，所述封油水冷器4的 热侧进口和热侧出口之间通过管路设置有以封油为介质的热油循环系统，并且，在封油水 冷器4的冷侧进口端和冷侧出口端之间设置有与所述的测控及数据采集系统33相连用于 测量两端压差的第一压差传感器29,在封油水冷器4的热侧进口端和热侧出口端之间设置 有与所述的测控及数据采集系统33相连用于测量两端压差的第二压差传感器30,靠近封 油水冷器4的冷侧进口端的管路上分别设置有与所述的测控及数据采集系统33相连的第 一压力传感器23和第一温度传感器25,靠近封油水冷器4的热侧进口端的管路上分别设置 有与所述的测控及数据采集系统33相连的第二压力传感器24和第二温度传感器26,靠近 封油水冷器4的冷侧出口端的管路上设置有与所述的测控及数据采集系统33相连的第三 温度传感器27,靠近封油水冷器4的热侧出口端的管路上设置有与所述的测控及数据采集 系统33相连的第四温度传感器28,所述封油水冷器4的换热管401与封油水冷器4的壳体 409的连接为能够根据不同测试要求方便拆卸更换换热管的连接结构。
[0052] 所述的冷却水循环系统，包括有：由所述封油水冷器4的冷侧出口到所述封油水 冷器4的冷侧进口依次设置的第三单向阀11、冷却塔31、储水装置32、第一过滤器17、冷却 水循环栗19、第一流量调节阀10和第一流量计21。所述冷却水循环栗19入口前管路上设 置第一过滤器17,用来过滤系统运行中剥落的垢层，对冷却水循环栗起到保护作用。
[0053] 其中，所述的储水装置32包括有并联设置的去离子水储水管路和盐水储水管路， 其中，去离子水储水管路有依次设置的第四单向阀12、去离子水储罐1、第一加热器5和第 一单向阀8,所述盐水储水管路有依次设置的第五单向阀13、盐水储罐2、第二加热器6和第 二单向阀9,所述第四单向阀12和第五单向阀13的进水口端均连接所述冷却塔31的出水 端，所述第一单向阀8和第二单向阀9出水口端均连接所述第一过滤器17的入水口端，从 而实现去离子水介质与含盐水介质独立封闭循环回路功能。
[0054] 第一加热器5与第二加热器6出口的两条管路上分别安装第一单向阀8和第二单 向阀9,冷却塔31出口至去离子水储罐1和盐水储罐2的两条管路上分别安装第四单向阀 12和第五单向阀13,通过所述4个阀门进行联动控制开关，实现去离子水介质与含盐水介 质各自独立封闭循环回路功能。
[0055] 具体工作过程是：开启第一单向阀8和第四单向阀12的同时关闭第二单向阀9和 第五单向阀13,封油水冷器4的冷端介质为去离子水，即含盐水被屏蔽，热端为封油，实现 测试封油水冷器洁净状态的功能；关闭第一单向阀8和第四单向阀12的同时开启第二单向 阀9和第五单向阀13,封油水冷器4的冷端介质为含盐水，即去离子水被屏蔽，热端为封油， 实现测试封油水冷器结垢状态的功能。
[0056] 所述的热油循环系统，包括有：由所述封油水冷器4的热侧出口到所述封油水冷 器4的热侧进口依次设置的第七单向阀16、封油储罐3、第三加热器7、第六单向阀14,第二 过滤器18、油循环栗20、第二流量调节阀15和第二流量计22。所述油循环栗20出口设置 第二流量调节阀15与第二流量计22并接入控制及数据采集系统，用来调节和记录封油的 的流量。
[0057] 本发明的用于炼油装置封油水冷器传热与阻垢性能可视化测试系统中所有管路 采用由保温材料构成的保温层进行保温，减少介质在输送过程中的热量损失。
[0058] 如图2所示，所述封油水冷器4的壳体409与封头403之间的连接为法兰式连接 结构，并通过螺栓4010固定连接，所述壳体409和封头403在对接处分别各形成有一个凹 台4011、4012,所述壳体409上的凹台4011和封头403上的凹台4012为对称形成，且对接 后共同构成用于固定管板402周边的定位槽，所述管板402的中心开有贯通孔4013,所述 换热管401的端部贯穿贯通孔4013并通过0型圈404与所述管板402密封连接，所述管板 402周边两侧的板面分别通过密封垫片405与所述的壳体409和封头403密封连接。所述 管板402设置有两片，所述的0型圈404设置在两片管板402的对接处且与所述换热管401 相交的位置处。
[0059] 所述换热管401的管壁外侧开有1个以上的凹槽4013,所述每1个凹槽4013内安 装有1个用于测量换热管401的管壁温度的热电偶406的测量端，并且所述热电偶406的 测量端是通过嵌入在所述凹槽4013内的压块407进行固定，所述壳体409的壳壁上开有用 于贯穿热电偶信号输出端的热电偶引出口 408,所述热电偶引出口 408的出口端为能够固 定热电偶信号输出端的法兰结构。
[0060] 本发明的用于炼油装置封油水冷器传热与阻垢性能可视化测试系统的运行主要 步骤如下：
[0061] (1)清洗去离子水储罐、盐水储罐和封油储罐以及管路系统；
[0062] (2)装配换热管，每组试验前对测试的换热管进行清洗并晾干，安装热电偶测点并 使其紧固牢靠；
[0063] (3)启动冷却水循环栗19和第一加热器5、第二加热器6和第三加热器7,待封油 达到一定温度和冷端温度达到试验所需的温度后，后开启冷却水循环栗19开启第一单向 阀8、第四单向阀12,关闭第二单向阀9、第五单向阀13,去离子水冷却循环系统开始循环， 开启油循环栗20，热端介质冷端介质在换热管中进行对流传热，控制冷、热端的进口流量和 温度；
[0064] (4)启动冷却塔31，调节风量，维持冷端温度恒定；
[0065] (5)待整个系统达到热平衡后，进行清洁状态下的传热特性测试；
[0066] (6)然后再往盐水储罐2分别加入所需化学药剂，开始污垢状态下的传热特性测 试；
[0067] 首先加入稀释好的CaCl2溶液，循环20分钟后，再加入稀释好的NaHCO 3溶液，开始 试验。在试验过程中，每隔三小时对溶液进行采样分析，测量溶液中的Ca2+浓度，并通过添 加 CaCljP NaHCO 3进行调节，使得试验过程中Ca 2+浓度与初始浓度接近一致。
[0068] (7)观察换热管表面结垢情况，定时记录各参数变化，直至测试过程结束，保存采 集的测试数据；
[0069] (8)测试结束后停止系统加热，热端入口温度降到50°C以下时，关闭系统冷却水 循环栗19和油循环栗20。
[0070] (9)拆卸试验测试段并取出测试的换热管，以待观测；
[0071] (10)清洗试验系统，先用0. 1 %的稀盐酸溶液进行清洗，再通入自来水进行清洗。
[0072] 本发明的用于炼油装置封油水冷器传热与阻垢性能可视化测试系统中，封油水冷 器的换热管内传热系数具有两种测量方式：一种是根据图2所示的结构，直接测量换热管 外壁温度，在换热测试管壁面上布置若干热电偶；另一种是间接拟合，首先在管内最大流速 条件下变化管外流量，按幂函数形式拟合出管外传热关联式。然后在最大管外流速条件下 变化管内流量，由管内外进出口温度和换热量计算出总热阻。从总热阻中扣除管外换热热 阻和管壁导热热阻，即可得出管内换热热阻，并求出管内传热系数。
[0073] 下面给出具体实例：
[0074] 实例 1 :
[0075] 在本例实施过程中，封油冷却器测试组件4的测试换热管种类分别为紫铜光管、 不锈钢光管和紫铜光管为基体换热管表面进行化学镀的Ni-P化学镀管。如图3所示，三 种换热管在诱导期内的污垢曲线，按照紫铜管、不锈钢管和Ni-P化学镀管的顺序，污垢诱 导期明显延长，分别为65分钟，110分钟和180分钟，不锈钢管和Ni-P化学镀管的污垢诱 导期分别是紫铜管的1. 7倍和2. 8倍。在污垢生长阶段，紫铜管的生垢速率最大，不锈钢 管次之，Ni-P化学镀管的生垢速率最小，分别在400分钟，550分钟和360分钟左右污垢热 阻显示出渐近的倾向，说明此