双通道工业循环冷却水动态模拟试验台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种双通道工业循环冷却水动态模拟试验台，包括循环冷却水系统、加热水系统、自动补水系统、自动补药系统、数据采集系统和自动控制系统。本发明具有试验运行时间短、运行条件可控、循环冷却水系统为开放式、可根据设置参数自动运行等特点。本发明可用于工业循环冷却水的实验室内动态模拟试验，采集实际运行的工业循环冷却水在本装置上进行阻垢、杀菌及金属挂片的抗腐蚀动态模拟试验验证，取得基本试验数据后再推广应用于实际工业循环冷却水。本发明可供科研机构、高等院校等进行循环冷却水的动态模拟试验研究。
【专利说明】
双通道工业循环冷却水动态模拟试验台
技术领域
[0001 ]本发明设及一种工业循环冷却水动态模拟试验台的结构。
【背景技术】
[0002] 我国是世界上淡水资源严重短缺的国家之一，人均淡水资源占有量不到世界平均 水平的四分之一，而且我国水资源分布非常不均，东南沿海及西南地区水资源较丰富，北方 内陆地区严重缺水。我国煤炭资源丰富水资源匿乏的客观条件，决定了我国的电力发展只 能W火力发电为主。
[0003] 随着我国国民经济的持续快速发展，电力行业作为国民经济的命脉发展迅速，经 历了跳越式的发展。近年来虽然国家大力支持新能源发电，新建了大批的风电厂和太阳能 电站，但由于风力发电、太阳能发电在季节性和稳定性上仍存在较多问题，目前还不能大规 模应用，因此短期内我国的电力供应仍W火电为主。
[0004] 火电厂是较大工业耗水企业，许多设备都需要用水冷却，其中用量最大的是循环 冷却水，约占火电厂用水总量的80 % W上。据估算，一台300MW的水冷机组，循环冷却水用水 量约为30000~4000化A，一台1000 MW水冷机组，其耗水量约为一个中小城市的用水量。火 力发电厂使用的循环冷却水不仅用量大，对水质质量也有一定要求。在敞开式电厂循环冷 却水系统中，由于循环冷却水流经冷却塔中与外界空气接触，冷却塔内部的循环冷却水不 断地蒸发而损失部分水量，水中各种物质和离子浓度不断浓缩。同时，循环冷却水中还会混 入空气中的大量灰尘颗粒和氧气、散失部分二氧化碳，水质逐渐变差，其结果会导致循环冷 却水系统产生结垢、腐蚀和微生物滋生。天然水中含有许多有机和无机杂质，在高浓缩倍数 下水质变差，在凝汽器铜管的表面形成水垢等沉积物，由于水垢的热传导系数很低，造成凝 汽器的真空度下降、传热端差上升，从而降低凝汽器的传热性能，影响机组的热经济性，导 致生产能耗增加。另外，循环冷却水系统中的腐蚀会使凝汽器铜管腐穿孔，冷却水漏入凝结 水中，从而影响火电机组的安全稳定运行。因此，对循环冷却水进行阻垢、缓蚀和杀菌处理 就显得尤为重要。
[0005] 由于工业规模的循环冷却水系统中的水量十分巨大，加之循环冷却系统过于庞 大，因此各种水处理技术的开发和研究，一股要在实验室内先进行小规模动态模拟试验，在 取得试验效果和使用安全的基础上再扩大到工业中试。
[0006] 实验室规模的动态模拟研究，主要采用循环冷却水动态模拟试验台模拟工业循环 冷却水系统的运行状况，通过模拟运行，测定污垢热阻值、污垢的附着速度、挂片失重和微 生物的杀灭情况，得出传热状态下的阻垢率、缓蚀率和杀菌率等参数，用来判断所采取的措 施对循环冷却水的处理效果，分析处理措施的安全性。可W说实验室内所进行的动态模拟 试验，是对循环冷却水进行阻垢、缓蚀及杀菌处理的必要步骤，也是较接近实际运行工况的 一种实验方法。其中循环冷却水动态模拟试验台是进行循环冷却水处理研究的重要装置。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种双通道工业循环冷却水动态模拟试验台 (W下简称试验台）。实现上述目的的技术方案如下：
[0008] 在结构上，试验台包括循环冷却水系统、加热水系统、自动补水系统、自动补药系 统、数据采集系统和自动控制系统等六大部分。
[0009] 所述循环冷却水系统包括换热器、集水池、冷却塔、球状多面空屯、聚丙締填料层、 循环水喷头、轴流风机、循环水累、集水池内的电加热棒、挂片筒、循环水电动流量调节阀、 循环水电磁流量计、位于换热器铜管进水、出水口端的循环水一体化溫度传感器、位于集水 池中的一体化溫度传感器及连接水管所组成。其中换热器内置换热铜管并与循环冷却水相 连接。冷却塔安装集水池上部，集水池内盛装有待处理的循环冷却水。
[0010] 所述加热水系统包括换热器、恒溫水槽加热器、电加热棒、加热水累、加热水电动 流量调节阀、加热水电磁流量计、位于换热器进水口、出水口端的加热水一体化溫度传感 器、位于恒溫水槽加热器中的一体化溫度传感器及水管。换热器上有加热水的进水口与出 水口，在换热器中加热水与换热铜管中的循环冷却水进行热量交换。
[0011] 所述自动补水系统包括玻璃补水槽、进水浮漂、进水阀和连接水管。玻璃补水槽位 于集水池上方，端面处装有刻度尺，可W直观读出液面降低的数值，折算成补充水的体积 值。玻璃补水槽底部用连接水管与集水池连接，连接处装有进水阀，进水阀与进水浮漂W杠 杆连结，通过进水浮漂控制进水阀的开闭；自动补水系统可补充蒸发损失的循环冷却水量， 使集水池中的循环冷却水液面不变。
[0012] 所述自动补药系统包括补药桶、蠕动累、硅胶管和固定夹。补药桶为容积2化敞口 塑料桶，内盛装有准备补充的化学药剂。蠕动累的流量控制范围0.002~380mL/min、精度 0.002血/min。通过硅胶管将补药桶、蠕动累和集水池相连接，硅胶管为耐腐蚀抗磨硅胶管， 硅胶管的出口端通过固定夹固定在集水池内壁上。
[0013] 所述数据采集系统包括一体化溫度传感器、数据采集屏蔽线、采集器、直流稳压电 源、计算机系统等部件。可根据一体化溫度传感器采集的标准电压值，自动计算溫度、污垢 热阻和阻垢率的数据，并绘出上述各量的变化曲线，本发明中数据采集系统可W采用现有 技术。
[0014] 所述自动控制系统包括空气开关、智能PID溫控仪、数显PID调节器、固态继电器、 交流接触器所组成。可自动控制两个通道集水箱内循环冷却水的溫度，使之保持恒定；自动 控制恒溫水槽加热器内加热水的溫度，使之保持恒定；自动控制循环冷却水、加热水的流 量，使之保持稳定，并使两个通道的流量保持平衡；自动控制冷却塔顶端轴流风机的开、闭， 加快或减缓循环冷却水的降溫，自动控制系统采用能实现本发明目的的线路连接。
[0015] 循环冷却水由循环水累累出集水池，经循环冷却水流量电动调节阀、电磁流量计 后到达换热器，与来自恒溫水槽的加热水进行热量交换，再经冷却塔喷头喷淋、填料层冷却 后回到集水池中形成循环。试验台设计成双通道，一个通道用于试验组，另一个通道用于对 照组。
[0016] 实验室内所进行的动态模拟试验一股耗时较长，短则数天，长者达数月，是一项非 常耗时费工的测试过程。为了缩短试验时间，同时保证测试结果的准确性，本发明设计为双 通道式，一个通道为试验组，另一个通道为对照组。两个通道使用的材料、形状和外部条件 完全一致，控制条件和设置步骤也一致。在试验过程中，对试验组通道采取阻垢、缓蚀或杀 菌处理，对照组通道不采取任何处理措施，一次试验即可得出试验结果，极大地缩短了试验 测试时间。
[0017] 为了节省人力，试验台设计成为自动运行形式。在设置好循环冷却水的流量、加热 水流量、循环冷却水溫度、加热水溫度、循环冷却水电动流量调节阀和加热水电动流量调节 阀的调节范围，W及溫度、流量的采集时间间隔等试验参数后，在玻璃补水槽中加满补充水 的情况下，一股可连续运行6~化左右，期间不需要人工干预。如运行时间超过6~化，可在 玻璃补水槽中再次加满补充水即可。运行期间可实现自动平衡流量、控制溫度，自动采集试 验数据并实现数据储存，自动绘出污垢热阻和阻垢率曲线等功能。
[0018] 本发明还设计有补药系统，根据试验运行过程中水中离子的损失率，精确并连续 地补充水中损失的离子成份，保持循环冷却水中的离子浓度恒定，与工业上实际运行的循 环冷却水工况相近。因此，循环冷却水不再是封闭系统，可视为一个开放式系统。
【附图说明】
[0019] 附图1为本发明的整体示意图；
[0020] 附图2为图1中各符号说明；
[0021] 附图3a为本发明的循环冷却水对照组(通道II)回路流程图；
[0022] 附图3b为本发明的循环冷却水试验组(通道I)回路流程图
[0023] 附图4为本发明的加热水回路流程图；
[0024] 附图5a为本发明的换热器示意图；
[0025] 附图化为本发明的换热器剖视图；
[00%]附图6a为本发明挂片筒主视图；
[0027]附图化为本发明挂片筒俯视图；
[00%]附图6c为本发明挂片筒侧视图；
[0029] 附图7为本发明的控制面板图。
[0030] 附图1序号说明：换热器1、集水池2、冷却塔3、填料层4、喷头5、轴流风机6、循环水 累7、电加热棒一 8、挂片筒9、恒溫水槽加热器10、加热水累11、电加热棒二12、补水槽13、进 水浮漂14、进水阀15、补药桶16、蠕动累17、硅胶管18、阻垢处理器19、循环冷却水进水管道 接口一 20、循环冷却水进水管道接口二21、循环冷却水进水管道22、循环冷却水出水管道 23、自动补水系统进水管道五24、加热水进水管道接口 =104、加热水出水管道接口四105、 自动控制系统A、数据采集系统B。
[0031] 附图5序号说明：换热器外壳101、换热铜管102、密封接头103、加热水进水管道接 口 S104、加热水出水管道接口四105。
[0032] 附图6序号说明：进水管90、出水管91、活结92、挂片钩93、放气阀94、顶盖95。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图对本发明做详细的说明。
[0034] 附图1中为"双通道工业循环冷却水动态模拟试验台"的整体示意图，包括循环冷 却水系统、加热水系统、自动补水系统、自动补药系统、自动控制系统A和数据采集系统B等 六大部分，自动控制系统A和数据采集系统B可W采用现有技术。（由于试验组和对照组两个 通道的配置完全相同，仅对其中一个通道说明）。在试验组(通道I)的循环冷却水回路中，可 W使用串联方式接入阻垢处理器19。
[0035] -、循环冷却水系统
[0036] 循环冷却水系统包含换热器1、集水池2、冷却塔3、填料层4、循环水喷头5、轴流风 机6、循环水累7、循环冷却水电加热棒8、挂片筒9、电磁流量计、电动流量调节阀、位于换热 器内换热铜管102的进水口（管道接口一20)、出水口（管道接口二21)端的一体化溫度传感 器、位于集水池中的一体化溫度传感器及循环冷却水进水管道22、循环冷却水出水管道23 所组成。填料层4优选为球状多面空屯、聚丙締。
[0037] 集水池 2中的循环冷却水经循环水累7累出，经过电动流量调节阀、电磁流量计和 循环冷却水进水管道22,从管道接口一 20进入换热器1的换热铜管102中与加热水进行热量 交换后，从管道接口二21流出换热器，通过挂片筒9,从循环冷却水出水管道23进入冷却塔 3，经喷头5喷入填料层4进行散热，回到集水池2中完成一次循环。
[0038] 冷却塔3顶部装有轴流风机6,当高于循环冷却水的预设溫度时，轴流风机6启动， 通过增大蒸发量使循环冷却水降溫。
[0039] 集水池 2中装有电加热棒一8可W对循环冷却水加溫，当循环冷却水溫度低于预设 溫度时，电加热棒一 8启动加溫，如此保证了循环冷却水溫度在实验过程中恒定。
[0040] 换热器
[0041] 图1中，换热器1是整个试验台的关键设备，其具体结构如图5。换热器1由换热器外 壳101、换热铜管102及密封接头103等组成。本发明中采取加热水与循环冷却水对流换热方 式，循环冷却水通过换热器1的换热铜管102内（走管程），加热水通过换热铜管102外（走壳 程），加热水与循环冷却水通过换热铜管壁进行热量交换。
[0042] (1)换热器外壳：
[0043] 换热器外壳101长期在腐蚀环境下工作，为了避免其诱蚀，采用无缝不诱钢管制 作，换热器1两端采用聚四氣乙締密封接头与不诱钢法兰盘连接。换热器外壳101设计为长 572mm，在距两端法兰盘内侧25mm处布置加热水的进水口 =104(即=通管的分管道与换热 器连接处）、出水口四105,换热器1外壳包裹20mm厚的聚氨醋保溫层，避免热量散失或烫伤 工作人员。
[0044] (2)换热铜管：
[0045] 换热铜管102置于换热器内并与循环冷却水相连接。换热铜管102采用工业上常用 的H68A或HSn70-lA铜管，铜管DN20mmX2mm，长度663mm，有效换热长度572mm，外壁光滑，内 壁无麻点、裂纹、诱蚀等缺陷。换热铜管两端与密封接头103连接处使用聚四氣乙締工程塑 料密封，避免循环冷却水与加热水相混合。同时换热铜管的两端形成循环冷却水的进水口 20、出水口 21，分别形成循环冷却水进水口和出水口。
[0046] (3)换热器密封接头：
[0047] 换热器密封接头103的作用有两点，一是将循环冷却水与加热水隔开，避免循环冷 却水与加热水相混合;二是将换热铜管102牢固固定在换热器1中央，同时将换热铜管102与 循环冷却水管路连接，避免循环冷却水泄露。为了确保密封接头103的密封及耐热性，密封 接头103由具有隔热作用的聚四氣乙締工程塑料加工制作，在密封接头103与换热铜管102 之间安装有密封胶圈，密封接头103端口用活结与循环冷却水管路（即循环冷却水进水管道 22和循环冷却水出水管道23)相连接。
[004引（4) 一体化溫度传感器的设置：
[0049]在加热水的进水口（管道接口 =104)、出水口（管道接口四105)处安装两组一体化 溫度传感器，分别测量加热水进水、出水口端的溫度。在换热铜管102的进水口（管道接口一 20)、出水口（管道接口二21)安装两组一体化溫度传感器，分别测量循环冷却水的进水、出 水口端的溫度。
[(K)加]集水池
[0051]集水池 2内盛装有待处理的循环冷却水。集水池容积一股为循环冷却水总量的1/3 ~1 /5倍。因此，集水池的容积为：
[0 化 2]
(])
[0053]式（1)中：V-一集水池容积，单位L [0化4] Q一一循环冷却水总量，单位L。
[0化5] 集水池2尺寸设计为976 X 550 X 500mm3 = 268.化，采用12mm厚的PVC工程塑料板焊 接制成。为了监测集水池2中循环冷却水的溫度，在集水池2边壁上安装有一体化溫度传感 器，通过数据采集系统B监测集水池2中水溫的变化，并反馈给自动控制系统A控制集水池2 中的水溫，使之稳定在预设值。
[0化6] 冷却塔
[0057]冷却塔3是一种塔形构筑物，热水自上而下喷散成水滴状，空气自下而上在塔内流 动，气液两相进行逆流传热。冷却塔3的形状按通风方式不同可分为自然通风、机械通风等。 目前火电厂的冷却塔多为双曲线型的自然通风冷却塔，它是由通风筒、配水系统、淋水装置 (填料）、通风设备、收水器和集水池等几个部分组成的，另外还有补水管、排水管等。其工作 原理是依靠塔内外的空气溫度差形成的压差来抽风的，因此冷却塔的尺寸一股很大，其外 形和高度对气流的影响较大。
[005引本发明模拟火电厂循环冷却塔系统，按比例缩小设计，冷却塔3安装在集水池2上 部。由于场地有限，不能依靠压差抽风，故在冷却塔上方设置轴流风机6，采用机械通风方式 实现空气与循环水的对流换热，采用循环水喷头模拟冷却塔布水设备，增大气水接触面积。
[0059] 冷却塔3的热力计算是W循环水的蒸发冷却原理为理论基础的。液体的蒸发冷却， 是液体的自由表面与空气接触时，由于热交换与物质交换过程共同作用而使液体得到冷 却，由于液体的表面蒸发、接触及福射作用进行热交换。其中福射散热对冷却塔影响不大， 计算时可W忽略。当水溫差A T<15~20°C时，机械通风冷却塔的计算，采用平均洽差法计 算较为精确。
[0060] 已知本地干球溫度目= 26°C、湿球溫度t = 25°C，可知空气相对湿度(p=40%，考虑空 气进入塔内溫度升高并且分布不均系数0.98，则湿空气平均密度Pm=O. 98P。计算得气水比 入=1. Ol、冷却数N= 3.195 X 1(T4，则塔面积为2.198m2。冷却塔设计选用PVC工程塑料管，直 径D = 40cm，塔高h = l .75m。
[0061 ] 填料层
[0062]填料层4的设计是为了使循环冷却水布水更均匀，有利于循环冷却水与空气的热 交换，达到快速降溫目的。设计用气速高、阻力小、比表面积大、直径为50mm的多面空屯、状聚 丙締填料球作为填料层。填料层4位于喷头5下方，每个冷却塔内置300个多面空屯、状聚丙締 填料球，厚度20cm。
[0063] 循环冷却水喷头
[0064] 喷头5的作用是使进入冷却塔的循环冷却水呈均匀分布状，有利于与空气充分接 触。喷头采用渐伸线型不诱钢材质，连接管口直径20cm，喷水孔径2mm，喷水孔数200个，优选 为循环水喷头。
[00化]轴流风机
[0066] 轴流风机6位于冷却塔3的顶端，试验运行阶段，若循环冷却水的溫度高于预设溫 度，自动控制系统会开启轴流风机6,加快循环冷却水的降溫。反之，则会关闭轴流风机6。根 据进塔空气流量G = 723.24LA，故设计为功率250W、流量AOOOm3A的立式轴流风机。
[0067] 循环水累
[0068] 试验运行中，循环冷却水不断往复循环，需要一种性能可靠的水累。采用扬程16m， 转速2900r/min、流量ISm3A的铸侣单相潜水累。为了维持流量稳定，设计有回流管，并安装 回流调节阀，通过调节回流比，使循环冷却水流量稳定。
[0069] 循环冷却水电加热棒
[0070] 在试验运行开始阶段，由于集水池 2中的循环冷却水溫度较低，此时采集的数据误 差很大。为了避免运种误差，需将集水池2中的循环冷却水加热到预设溫度。否则，仅依靠加 热水进行升溫很漫长，约需要数小时至数十小时。因此，在两个集水池2中分别安装了一组 3000W电加热棒一 8对循环冷却水进行预热，达到预热溫度后电加热棒一自动断电。
[0071] 试验运行阶段，若集水池中的循环冷却水低于预设溫度，电加热棒一 8会再次启动 加热，保证集水池中的循环冷却水恒溫。
[0072] 挂片筒
[0073] 挂片筒9串接在循环冷却水管路中，即挂片筒9串接在换热铜管与连接喷头5之间 的循环冷却水出水管道23上，换热铜管102与挂片筒连通。挂片筒外径63mm，高度160mm，边 壁厚度2mm，进出、水口间距65mm，PVC工程塑料材质，连接水管外径25mm。挂片筒9结构见附 图6。其中挂片筒9上开设进水管90和出水管91，进水管90和出水管91自由端分别连接一个 活结92,进水管90通过活结92与换热铜管102的出水口（管道接口二21)连通，出水管91通过 活结92与连通喷头的循环冷却水出水管道23连通，挂片筒顶部具有顶盖95,顶盖95底部具 有挂片钩93。实验时待测试的挂片（即金属片)悬挂在塑料材质的挂片钩93上，挂片悬挂于 进水口与出水口中部。容器顶部侧面还设有放气阀94,放气阀94的作用是排除挂片筒中积 存的空气。挂片筒9能够用于进行金属挂片的腐蚀研究。
[0074] 电磁流量计
[0075] 循环水流量的稳定与否对试验结果的影响较大，为了提高测试精度，本发明要求 精度在0.5% W上的高精度流量计，故选择淮安衡正自动化仪表有限公司定制的具有自动 零点校准功能的电磁流量计。基本参数如下：最高流量3000LA，通径O 25mm，精度± 0.5 %， 环境溫度-10~60°C，相对湿度5%~90%，单相185~250V AC供电，耗散功率小于20W，数字 通讯接口及通讯协议RS-485,内衬聚四氣乙締防腐材料、垂直安装、上下接口 W法兰盘连 接，四位液晶显示屏，可直观显示瞬时流量和总流量数值。
[0076] 电磁流量计安装在循环冷却水管路中，位于电动流量调节阀之后，与电动流量调 节阀配合使用。电动流量调节阀根据电磁流量计反馈的流量信号，自动控制循环冷却水的 流量，使之达到稳定。
[0077] 电动流量调节阀
[0078] 受循环冷却水水累的供电电压、转速等影响，循环冷却水流量会产生一定幅度的 波动，直接影响测试结果的准确性。为了稳定循环冷却水的流量，在循环冷却水管路中设置 了电动流量调节阀。电动流量调节阀根据预设的流量值与电磁流量计反馈的实时流量值对 比，将循环冷却水的流量稳定在预设值，减少试验误差。
[0079] 对电动流量调节阀技术要求:具有伺服放大器电动执行机构，220V AC单相电源， 功率50VA，输入、输出控制信号4~20mA DC，基本误差±1.0%，调节范围30:1，具有等百分 比和直线性流量控制特性，内有聚四氣乙締密封填料层，使用环境溫度-l〇°C~40°C，相对 湿度45%~85%。故选择市场上定型的3810LSB-08型电动小流量调节阀，满足要求。
[0080] 二、加热水系统
[0081 ]如附图1和附图4，加热水系统包含恒溫水槽加热器10、加热水累11、电加热棒二 12、加热水电磁流量计、加热水电动流量调节阀、位于换热器进水口、出水口端的加热水一 体化溫度传感器、位于恒溫水槽加热器中的一体化溫度传感器及加热水连接管路所组成。
[0082] 恒溫水槽加热器10中的加热水经加热水累7累出，通过电动流量调节阀和电磁流 量计后，分别进入两个通道的换热器中与换热铜管中的循环冷却水进行热量交换，降溫后 的加热水返回恒溫水槽加热器10中可再次加热循环。
[0083] (1)、恒溫水槽加热器
[0084] 恒溫水槽加热器10为系统提供热源，加热介质可采用蒸汽、导热油或加热水等。由 于蒸汽加热的溫度高，换热需要再冷凝为液态水，故换热强度大，且试验过程中需要连续通 W自来水来冷凝加热蒸汽，自来水浪费较严重，一旦停水便不能进行试验，受外部条件影响 较大。导热油加热具有加热溫度高，可达到l〇〇°C W上，不需要冷凝等优点，但导热油粘附在 换热铜管外壁上，当需要精确测量铜管重量时不易清除。由于水作为加热介质具有热容量 大、流动性好、溫度易控制和换热性好等优点，故本发明采用加热水作为加热介质。水作为 加热介质的不足之处有两点，一是加热溫度不能超过当地沸点，另外一点就是在换热铜管 的加热水璧面上会产生结垢现象。针对第一点，设计加热水溫度93°C，低于当地沸点；针对 第二点，设计采用电导率小于0.化S/cm的高纯度蒸馈水，完全避免了加热水在换热铜管外 表面的结垢。
[0085] 本发明设计采用大功率恒溫水槽加热器，恒溫水槽加热器内、外胆夹层中填充有 IOcm厚的耐高溫玻璃棉纤维保溫层。恒溫水槽加热器内胆容量30L，溫度范围5~95°C ±0.2 °C可调。设计两个通道共用一个大功率恒溫水槽加热器加热，加热水在加热水累U驱动下 通过=通管分流，分别从加热水进水管道接口 =104进入到两个通道的换热器中，避免了两 个通道加热水溫度不一致引起测量误差。为了监控恒溫水槽加热器中加热水的溫度，在恒 溫水槽加热器中装有一体化溫度传感器。
[0086] 如附图4,加热水由恒溫水槽加热器10中通过电加热棒二12加热，通过内置的加热 水累11累出，经过加热水电动流量调节阀、加热水电磁流量计和位于换热器进水口的一体 化溫度传感器后进入换热器中，与换热铜管中的循环冷却水换热，换热后的加热水通过加 热水出水管道接口四105回到恒溫水槽加热器10中，形成加热水的循环流动管路。
[0087]加热水管路采用? 2 5 mm不诱钢管或金属波纹管连接，加热水电磁流量计监测流 量，通过加热水电动流量调节阀控制两个通道的流量一致，同时使加热水流量保持稳定。加 热水管路外包裹20mm厚的聚氨醋保溫层，避免热量散失或烫伤工作人员。
[008引（2)、加热水累
[0089] 加热水累11为不诱钢叶片耐高溫水累，流量20L/min，220V AC供电，扬程6m。
[0090] (3)、电加热棒
[0091 ] 设计S组电加热棒二，总功率3 X 2kW，S相交流电供电。其中主加热2 X化W，辅助 加热2kW。通过数据采集系统B监测恒溫水槽加热器中水溫的变化，当加热水溫度偏离预设 值±0.5°C时，自动控制系统可分别关闭、接通辅助加热，使恒溫水槽加热器中的水溫稳定 在预设值。
[0092] (4 )、加热水电磁流量计
[0093] 为了提高加热水管路流量测试精度，设计采用电磁流量计，其基本参数同循环冷 却水管路的电磁流量计，也要求垂直安装、上下W法兰盘连接。
[0094] 加热水电磁流量计提供的流量信号一方面提供给数据采集系统B供实时显示，W 便于监测流量;另一方面提供给加热水电动流量调节阀的PID控制器，供电动流量调节阀控 制加热水的流量平衡及稳定。
[00M] (5)、加热水电动流量调节阀
[0096] 加热水电动流量调节阀的技术要求与循环冷却水管路的电动流量调节阀相同。其 作用有二，一是稳定加热水的流量;二是平衡两个通道的加热水流量，使两个通道的加热水 流量保持一致，减少试验误差。
[0097] S、自动补水系统
[0098] 在敞开式循环冷却水系统中，由于存在蒸发和瓣落损失，集水池2中的循环冷却水 处于不断减少状态，称水量损失。为了保证集水池内的水位保持在一个恒定的水位，设置了 自动补水系统。如附图1，自动补水系统由玻璃补水槽13、进水浮漂14、进水阀15和连接管道 五24所组成。
[0099] (1)、玻璃补水槽
[0100] 为了便于观察和记录损失的水量，补水槽13设计成玻璃材料的。玻璃补水槽位于 集水池上方1.5m处，端面处装有刻度尺，可W直观读出液面降低的数值，折算成补充水的体 积值。
[0101] 玻璃补水水槽设计尺寸500 X 400 X 300mm3 = 60L，厚度1.0mm。可W提供6~化的补 水量，能满足夜间值守需求。
[0102] (2)、进水浮漂
[0103] 进水浮漂14与进水阀15W杠杆连结，利用进水浮漂14的漂浮性能，在高水位时使 进水阀15处于关闭状态；当水位降低时进水浮漂14降低，进水阀15开启，实现了自动补水。 进水浮漂14直径90mm，浮动范围150mm，不诱钢材质。
[0104] (3)、进水阀
[0105] 进水阀15安装在集水池边璧处，活动柱塞式阀孔，孔径20mm，阀孔柱塞与进水浮漂 14通过不诱钢杠杆连接，连接杆长度150mm。
[0106] (4)、连接管道
[0107] 连接管道24为〇25mm耐折弯、钢丝筋的PVC透明软管，上端与玻璃补水槽底部出水 口连接，下端与集水池连接进水阀15连接，利用重力作用进水。
[0108] 自动补水系统补充蒸发损失的水量，确保集水池中的循环冷却水液面恒定。
[0109] 四、自动补药系统
[0110] 本发明设计有自动补药系统，根据水中主要离子化2+、肥化-的损失率，精确并连续 地补充水中损失的离子成份，保持循环冷却水中的离子浓度不变。即：离子补充率=离子损 失率。
[0111] -股在正式试验前，首先进行循环冷却水中主要离子损失速率测定试验，测出循 环冷却水中Ca2+、HC〇3-离子的损失率，折算成分析纯化Cl2和化肥化的药量浓度，采用蠕动累 根据损失速率精确控制药量的补充率。
[0112] 如附图1，所述自动补药系统包括补药桶16、蠕动累17、硅胶管18等。
[0113] (1)、补药桶
[0114] 补药桶16为容积2 X 2化两个敞口塑料桶，盛装待补充的化学药剂。
[0115] (2)、蠕动累
[0116] 利用蠕动累精确控制液体输送量的特性，设计安装两台BT100-2J型蠕动累17,分 另Ij向两个集水池种补充待补充的化学药剂。蠕动累17流量范围0.002~380mL/min，转速分 辨率O.lrpm，功率30W。
[0117] (3)、硅胶管
[0118] 硅胶管18为耐腐蚀、抗磨、抗形变强专用硅胶软管，规格2.4X0.8、2.4X1.86、2.0 X 1.0、1.52 X 0.55mm等。硅胶管18的进口端放在补药桶中，硅胶管18的出口端通过固定夹 固定在集水池2内壁上。
[0119] 五、数据采集系统
[0120] 所述数据采集系统B包括一体化溫度传感器、数据采集屏蔽线、采集器、计算机等 所组成，自动控制系统采用现有技术即可。根据一体化溫度传感器采集的标准电压值，自动 计算出流量、溫度、污垢热阻和阻垢率数据，并绘出上述各量的变化曲线。下面简单的介绍 下数据采集系统B中各部件的功能及其作用。
[0121] (1)、一体化溫度传感器
[0122] 如附图1，本发明共设计安装十一组一体化溫度传感器，分别是:对照组中换热器 循环冷却水进水口端、对照组换热器循环冷却水出水口端、对照组换热器加热水进水口端、 对照组换热器加热水出水口端。试验组换热器循环冷却水进水口端、试验组换热器循环冷 却水出水口端、试验组换热器加热水进水口端、试验组换热器加热水出水口端、对照组集水 池、试验组集水池、恒溫水槽加热器共十一组。分别监测两个通道换热器1加热水进、出口的 溫度、两个通道换热器1循环冷却水进水口、出水口的溫度、两个通道集水池的溫度和恒溫 水槽加热器的溫度。
[0123] 选择SDYW系列一体化溫度传感器，传感器为PtlOO销热敏电阻式，A类，供电电压DC 24V，输出0~SOOOmV电压信号，使用环境溫度-20~85°C。
[0124] (2)、数据采集屏蔽线
[0125] 设计使用数据采集屏蔽线将一体化溫度传感器输出的电压信号输送到采集器中。 数据采集屏蔽线为信号电缆式，3忍0.5mm2，外径O 6mm。
[0126] (3)、采集器
[0127] 为了实现溫度数据信号与计算机的通讯，采用数据采集器将一体化溫度变送器的 模拟电压信号传送到计算机中，完成数据采集、存储及运算等功能。
[0128] 实施中，一体化溫度传感器与采集器通道的对应关系如表1。
[0129] 表1 一体化溫度传感器与采集器通道对应表
[0130]
[0131] 其中："1循进"表示试验组换热器进水口端的循环冷却水溫度；"I循出"表示试验 组换热器出水口端的循环冷却水溫度；"I加进"表示试验组换热器进水口端的加热水溫度； "I加出"表示试验组换热器出水口端的加热水溫度；"II循进"表示对照组换热器进水口端 的循环冷却水溫度；"II循出"表示对照组换热器出水口端的循环冷却水溫度；"II加进"表 示对照组换热器进水口端的加热水溫度；"II加出"表示对照组换热器出水口端的加热水溫 度；"I集溫"表示试验组集水池的溫度；"II集溫"表示对照组集水池的溫度。
[0132] (4)、计算机
[0133] 例如使用计算机中现有专用的模块完成数据的采集、存储及运算等功能。本发明 中各数据信号通过数据采集频蔽线传输传到计算机上，自动计算溫度、污垢热阻和阻垢率 数据，实时显示并绘出上述各量的变化曲线。
[0134] 六、自动控制系统
[0135] 所述自动控制系统包括空气开关、智能PID溫控仪、数显PID调节器、固态继电器、 交流接触器组成。依据智能控制理念，设计了负反馈的闭环控制回路。
[0136] (1)、空气开关
[0137] 电源总控制开关。采用SCML系列、额定电流100至630AS相五线制空气开关。当试 验台线路出现短路或漏电故障时，立即切断电源的相线和中性线，确保人身安全及用电设 备的安全。
[013引（2)、智能Pm溫控仪
[0139] 采用一体化溫度传感器、智能PID溫控仪和固态继电器组成闭环控制回路，利用被 控对象的反馈信号，控制循环冷却水和加热水的溫度。
[0140] 智能PID溫控仪采用了具有超强自整定功能、超调自适应功能的XMT80X系列智能 PID溫控仪。主要技术参数:控制信号为1~SOOOmV DC标准电压信号，测量速度3次/秒，测量 精度±0.5%，继电器触点容量AC 220V/3A，工作电源AC220V 50Hz，工作环境溫度0~50°C、 相对湿度《85%畑。
[0141] 设计采用五块智能PID溫控仪，其中两块分别控制两个通道集水池中循环冷却水 的电加热棒，根据两个通道集水箱内一体化溫度传感器测得的水溫信号，发送输出信号到 固态继电器，接通或断开电加热棒电源，控制两个通道循环冷却水的溫度;两块分别控制两 个通道轴流风机的开、闭，根据两个通道集水箱内一体化溫度传感器测得的水溫信号，发送 输出信号到交流接触器，接通或断开轴流风机电源，加快或减缓轴流风机的降溫;一块控制 恒溫水槽加热器辅助加热的开、闭，根据恒溫水槽加热器一体化溫度传感器测得的水溫信 号，发送输出信号到交流接触器，接通或断开辅助电加热棒电源，控制加热水的溫度。
[0142] (3)、数显PID调节器
[0143] 由电磁流量计、数显PID调节器和电动流量调节阀组成的负反馈闭环控制回路，控 制循环冷却水和加热水的流量。
[0144] 数显PID调节器采用具有数显功能的TY系列PID调节器，主要技术参数:控制信号 为4~20mA DC标准电流信号，测量精度0.25%，工作电源AC 220V50HZ，工作环境溫度0~55 。(：、相对湿度《90 %畑。
[0145] 设计采用四块数显PID调节器，其中两块根据两个通道循环冷却水电磁流量计测 得的循环冷却水流量信号，发送输出信号到电动流量调节阀的电动执行机构，控制循环冷 却水的流量;两块根据加热水管路电磁流量计测得的加热水流量信号，发送输出信号到电 动流量调节阀的电动执行机构，控制加热水的流量。
[0146] (4)、交流接触器
[0147] 由两个交流接触器和智能PID溫控仪组成闭环控制回路，控制两个通道的轴流风 机开、闭，加快或减缓循环冷却水的降溫，控制集水池中循环冷却水的溫度保持在预设值。
[0148] 另由一个交流接触器和智能PID溫控仪组成闭环控制回路，控制恒溫水槽加热器 中加热水的溫度保持在预设值。
[0149] 采用可供频繁启动的CJX2系列交流接触器。主要技术参数:额定电压220/380V，额 定电流18A，主触头极数:S极，线圈电压220/380V，机械寿命100>万次。
[0150] "试验台"不确定度分析
[0151] 本申请采用（ISO)的准则对双通道工业循环冷却水分析实验台不确定度进行分 析。
[0152] 本试验台的不确定度主要由换热器中冷却水进水、出水口端的溫度、换热器中加 热水进水、出水口端的溫度、电磁流量计流量、电动流量调节阀的不确定度决定。因此，通过 各测量仪器的精度水平，使用非统计方法的B类不确定度对试验台进行评定。
[0153] -体化溫度传感器中PtlOO销热敏电阻的最大相对不确定度：
[0154]
(：2)
[01巧]由磁流量计测量的流量，换算成质量流量最大不相对确定度：
[0156]
(3)
[0157] 电动流量调节阀的最大相对不确定度：
[0158]
(斗）
[0159] 因此，双通道工业循环冷却水动态模拟试验台的最大B类相对不确定度为：
[0160：
(5)
[0161] 式巧）即为双通道工业循环冷却水动态模拟试验台的最大B类相对不确定度。试验 台的最大相对不确定度为1.0%。
[0162] 实施实例1:阻垢效果评价研究
[0163] 利用"双通道工业循环冷却水动态模拟试验台"可W进行阻垢效果评价研究。
[0164] 本装置可W进行两种方法的阻垢效果评价。第一种方法，物理阻垢的阻垢效果评 价;第二种方法，化学阻垢药剂的阻垢效果评价。
[01化](1)试验方法
[0166] 为了保持循环冷却水中影响水垢形成的两种主要离子Ca2+、HC〇3l农度不变，需要 向水中补充分析纯化C12和化H0)3化学药剂。首先需要进行离子损失速率测定试验，测出循 环冷却水中影响水垢形成的两种主要离子化2+、hc〇3-的损失率。
[0167] 水中Ca2+、HC〇3-离子的损失，主要是由于试验初始阶段，随着水垢的生成，循环冷 却水中巧硬度Ca2+和碱度H(XV离子大量粘附并沉积在管道、集水池内壁和填料层表面所 致。随着试验的进行和循环冷却水的浓缩，水中的离子浓度会逐渐增大，故试验后期应逐渐 减少离子的补充率。正确的办法是绘出离子损失率曲线，该曲线一股是非线性曲线，根据损 失率曲线折算成分析纯化C12和NaHO)3的药量浓度，根据离子损失率曲线采用蠕动累精确控 制药量的补充率。每间隔一定时间调整蠕动累的转速，逐步减少离子的补充量。
[0168] 如附图1，采用第一种方法进行阻垢效果评价究时，将阻垢处理器19(如电磁场阻 垢器、超声波阻垢器等）安装在"试验组"（通道I)的循环冷却水管路中，"对照组"（通道II) 的循环冷却水管路中不安装阻垢处理器。
[0169] 采用第二种方法进行阻垢效果评价研究时，可将阻垢化学药剂一次性或分时段多 次定量投加到试验组(通道I)的集水池中，对照组则不投加阻垢化学药剂。
[0170] (2)阻垢效果评价
[0171] 为了观察阻垢效果，本发明可W采用两种方法进行阻垢效果评价。
[0172] ①污垢热阻的计算和阻垢率
[0173] 计算换热铜管的污垢热阻值，通过比较试验组(通道I)和对照组(通道II)的污垢 热阻值的大小评价阻垢效果。也可利用试验组(通道I)和对照组(通道II)的污垢热阻计算 得到阻垢率，通过阻垢率分析阻垢效果。
[0174] 根据传热学的热平衡条件，当采用对流式热量交换时，可得到试验组与对照组的 污垢热阻公式(6)、（7)。
[0175]
[0176]
[0177] 式(6)、（7)中：Rf,unt(t)-对照组的污垢热阻值，单位(m2-K)/W;
[017引 Rf,Tr(t)-试验组的污垢热阻值，单位(m2 . K)/W;
[01巧]Tci,日,Un广对照组零时刻冷却水进口端溫度；
[0180] Tco,日,Un广对照组零时刻冷却水出口端溫度；
[0181] Thi,日,Un广对照组零时刻加热水进口端溫度；
[01剧 Tho,日,Un广对照组零时刻加热水出口端溫度；
[0183] Tei, G, Tr-试验组零时刻冷却水进口端溫度；
[0184] Tco,日,T广试验组零时刻冷却水出口端溫度；
[0185] 化i, 0, Tr-试验组零时刻加热水进口端溫度；
[0186] Th。,日,T广试验组零时刻加热水出口端溫度；
[0187] Tci, t, Un广对照组t时刻冷却水进口端溫度；
[018引 Tco, t, Un广对照组t时刻冷却水出口端溫度；
[0189] Thi, t, Un广对照组t时刻加热水进口端溫度；
[0190] Tho,t,Un广对照组t时刻加热水出口端溫度；
[0191] Tci, t, T广试验组t时刻冷却水进口端溫度；
[0192] Tco,t,T广试验组t时刻冷却水出口端溫度；
[0193] 化i, t, Tr-试验组t时刻加热水进口端溫度；
[0194] Tho, t, T广试验组t时刻加热水出口端溫度；
[01 M] S-换热铜管的换热面积，m2;
[0196] Cpc-循环冷却水的定压比热容，JAg ? K;
[0197] Hh-循环冷却水的质量流量，kg/s。
[019引式(6)、（7)中的5、0。。、111。均为常量。由一体化溫度传感器测得换热器进、出口上述 各采集点的溫度值，可得到试验组的污垢热阻值Rf,Tr(t)和对照组的污垢热阻值Rf,Unt(t)。
[0199] 根据污垢热阻值计算出任意时刻的阻垢率：
[0200]
(8)
[0201] 式(8)中：Tl-任意时刻的阻垢率，％
[0202] 由式(8)知，在换热铜管的换热面积S、循环冷却水的定压比热容Cpc、循环冷却水的 质量流量me确定的条件下，只要分别测出循环冷却水和加热水的进、出口端的溫度，带入式 (8)中，可得到换热器的阻垢率值。
[0203] ②重量法阻垢率
[0204] 其二是对换热铜管称重，利用试验前后两个通道的换热铜管的重量差计算阻垢率 (称为重量法阻垢率）。重量法阻垢率的计算：
[0205：
(9)
[0206] 式(9)中:ri2--重量法阻垢率，％
[0207] Ams 一一对照组换热铜管的增量，g
[0208] Ami 一一试验组换热铜管的增量，g
[0209] 需要注意的是，称量换热铜管时，必须是干燥状态下的铜管重量。取出换热铜管 后，放入95°C烘干箱烘干8小时后，使用万分之一位精密天平称量。
[0210] 实施实例2:缓蚀效果评价研究
[0211] 工业循环冷却水管道通常由碳钢制成，由于碳钢在水中是不稳定的，在周围液体 和气体的作用下，碳钢表面会发生化学反应、电化学反应或受到物理作用，进而使金属受到 破坏或性能恶化也就是发生腐蚀现象。引起腐蚀的原因比较复杂，可分为W下几种:溶解氧 引起的电化学腐蚀、氯离子引起的孔蚀和应力腐蚀破裂、溶解盐类引起的腐蚀及硫酸盐还 原菌和铁细菌等引起的腐蚀等。
[0212] 利用"双通道工业循环冷却水动态模拟试验台"可进行缓蚀效果评价研究。
[0213] (1)试验方法
[0214] 利用"试验台"进行缓蚀效果评价时，需将待测试的金属挂片制作成规则形状，或 购买成型的测试金属挂片。金属挂片可为A3碳钢、20#钢、不诱钢、黄铜、紫铜、侣、铸铁等金 属片，尺寸为 50 X 20 X 2mm、50 X 10 X 2mm、40 X 13 X 2mm 等矩形，精度 ± 0.1mm。
[0215] 如附图6,将金属挂片牢固固定在挂片筒9的挂片钩93上。挂片筒是为了测试循环 冷却水对金属材料的腐蚀试验专口设计的。W往的循环冷却水腐蚀测试，一股采用静态浸 泡实验或旋转挂片失重法实验等，运些方法的不足之处是测试条件与实际运行的循环冷却 水的流动状态有很大差异，尽管旋转挂片失重法W金属挂片的旋转模拟水流运动，但烧杯 中的水始终是静止状态，且实验测试过程中不便于补充水中损失的离子成分，也不能维持 水中各种离子成分稳定，距工业上实际运行的循环冷却水环境差距较大。
[0216] 本发明设计的挂片筒串接在循环冷却水管路中，可在进行阻垢测试过程中同时进 行金属挂片的腐蚀测试，也可单独进行金属挂片的腐蚀测试，且测试时自动补药系统会连 续补充水中损失的各种离子，测试条件与工业实际运行的循环冷却水环境基本接近，测试 结果更符合工业实际运行的结果。
[0217] 试验中运用挂片失重法来测试处理后的腐蚀速率，该法是基于将已知质量的挂片 悬挂于挂片筒中并与循环冷却水相接触，经过一段试验时间后取出挂片，用腐蚀前后挂片 的质量差来计算腐蚀量。
[0218] 挂片表面处理:腐蚀是金属和循环冷却水间的介面反应，表面状态对腐蚀速度是 有影响的。试验前用细砂纸进行打磨，打磨时注意每次挂片的粗糖度相同。然后对挂片进行 脱脂清洗，用水洗并用毛刷清除表面上的油污残渣，再用无水乙醇清洗脱脂。洗净的挂片用 滤纸吸干，存放于燥箱内烘干后称重。挂片安装时戴手套小屯、捏住挂片边缘进行安装。
[0219] (2)腐蚀率的计算
[0220] 用W下方法计算挂片的腐蚀速率：
[0221 ] Wmm/a表示的年均腐蚀速率B，按（10)式计算：
[0222]
(10)
[0223] 式（10)中：B-年均腐蚀速率，mm/a;
[0224] m-试验前挂片的质量，g;
[0225] mi-试验后清洗完毕的挂片质量，g;
[0226] A-挂片的表面积，cm2;
[0227] D-挂片的密度，g/cm3;
[022引 T-试验时间，d;
[0229] K-单位常数，3.65 X 1〇3。
[0230] 试验时，可将缓蚀化学药剂一次性或分时段多次定量投加到试验组(通道I)集水 池中，对照组(通道II)不投加缓蚀化学药剂，通过对两个通道挂片腐蚀速率的比较，进行缓 蚀效果评价。也可W在试验组(通道I)的循环冷却水管路中设置物理缓蚀装置(如高压静电 场等），对照组(通道II)的循环冷却水管路中不设置物理缓蚀装置，通过对两个通道挂片腐 蚀速率的比较，进行缓蚀效果评价。
[0231] 实施实例3:杀菌率的评价研究
[0232] 工业循环冷却水系统中的细菌主要为芽抱杆菌科、假单胞菌科、肠杆菌科和硫细 菌科的细菌，常聚集在金属表面粗糖处或凹坑和构件缝隙处，产生致密的粘液，粘附水中细 小的悬浮物和其它丝状菌、霉菌、藻类、原生动物，使管壁形成粘泥，粘泥大量积聚，造成管 道堵塞、流量减少、降低传热效率等后果。同时由于细菌分泌酸性物质或在金属表面局部地 区形成氧浓差电池，对管道产生腐蚀作用，严重影响正常生产。因此，为降低循环冷却水中 微生物的危害必须进行杀菌处理。
[0233] 杀荫莖的计當.邮杀荫后敌死的细菌数与对照组细菌数的比值：
[0234]
(11)
[0235] 式(11)中;113-杀菌率，％;
[0236] CO-对照组细菌存活量平均值；
[0237] U-试验组细菌存活量平均值。
[0238] 试验时，可将化学杀菌剂一次性或分时段多次定量投加到试验组(通道I)集水池 中，对照组(通道II)不投加杀菌剂，通过对两个通道集水池中细菌的检验分析、比较，进行 杀菌效果评价。也可W在试验组(通道I)的循环冷却水管路中设置物理杀菌装置(如高压静 电场杀菌器等），对照组(通道II)的循环冷却水管路中不设置物理杀菌装置，通过对两个通 道集水池中细菌的检验分析、比较，进行杀菌效果评价。
[0239] 本发明具有试验运行时间短、运行条件可控、循环冷却水系统为开放式、可根据设 置参数自动运行等特点。
[0240] 本发明可用于工业循环冷却水的实验室内动态模拟试验，采集实际运行的工业循 环冷却水在本装置上进行阻垢、杀菌及金属挂片的抗腐蚀动态模拟试验验证，取得基本中 试数据后再推广应用于实际工业循环冷却水。也可供科研机构、高等院校等进行循环冷却 水的动态模拟试验研究。
[0241] W上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用W限制本发明实施例，凡在本 发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实 施例的保护范围内。
【主权项】
1. 一种双通道工业循环冷却水动态模拟试验台，其特征在于:包括循环冷却水系统、加 热水系统、自动补水系统、自动补药系统、数据采集系统和自动控制系统六大部分;加热水 系统、自动补水系统、自动补药系统分别与循环冷却水系统连通，数据采集系统分别与循环 冷却水系统、自动控制系统连接;其中循环冷却水系统用于水介质的循环冷却，加热水系统 用于水介质的加热，自动补水系统用于补充水介质蒸发损失的水量，确保循环冷却水系统 中的循环冷却水液面恒定，自动补药系统用于连续地补充水中损失的离子成份，保持循环 冷却水中的离子浓度不变，数据采集系统用于监测循环冷却水系统中水温的变化，并反馈 给自动控制系统对循环冷却水系统的水温进行控制，使之稳定在预设值，自动控制系统能 够分别关闭、接通循环冷却水系统、加热水系统的辅助加热，使循环冷却水系统中的水温稳 定在预设值。2. 根据权利要求1所述双通道工业循环冷却水动态模拟试验台，其特征在于:所述循环 冷却水系统包括集水池、冷却塔、换热器，其中冷却塔安装在集水池上部，冷却塔内部设有 喷头、冷却塔与集水池连通，集水池内盛装循环冷却水，同时集水池内安装循环水栗、调节 水温的电加热棒及监测水温的一体化温度传感器，循环冷却水从换热铜管内流过，循环冷 却水与换热铜管外的加热水进行热量交换； 其中换热器中插入换热铜管，换热铜管的两端伸出换热器，其中换热铜管的两端分别 连通有管道接口，所述管道接口分别为循环冷却水进水管道接口一和循环冷却水出水管道 接口二，其中管道接口一与集水池中的循环水栗连通，管道接口二与挂片筒、喷头连通； 其中，换热铜管的管道接口一端形成循环冷却水的进水口端，换热铜管的管道接口二 端形成循环冷却水的出水口端，所述进水口端、出水口端均装有一体化温度传感器，用于监 测循环冷却水进水口端、出水口端的温度;换热器、冷却塔、喷头之间通过管道连接形成循 环冷却水管路，所述循环冷却水管路具有两路通道，每路循环冷却水管路通道通过管道与 独立的集水池连通，每路循环冷却水管路通道中连接有循环冷却水电动流量调节阀，自动 调节两个管路通道的循环冷却水，使两个管路通道的循环冷却水流量保持平衡、稳定。其中 两路通道循环冷却水管路分别为试验组通道和对照组通道，循环冷却水两路通道中分别串 接有挂片筒，并且对试验组通道采取阻垢、缓蚀或杀菌处理。3. 根据权利要求1所述的双通道工业循环冷却水动态模拟试验台，其特征在于:所述加 热水系统包括恒温水槽加热器、加热水栗，加热水栗安装在恒温水槽加热器内，恒温水槽加 热器和加热水栗通过自动控制系统进行控制，其中恒温水槽加热器内的加热介质为电导率 小于0.3yS/cm的高纯度蒸馏水，两路通道的换热器通过独立的管道连通并共用恒温水槽加 热器，所述管道为加热水管道，所述加热水管道在换热器处形成加热水的进、出水口，分别 为加热水进水管道接口三、加热水出水管道接口四；恒温水槽加热器上连接有三通管，其中 三通管的两根分管道分别与两路通道的换热器连通，另一根分管道与恒温水槽加热器连 通，与恒温水槽加热器连通的分管道形成出水管道，出水管道分别通过管道接口三与两路 通道的各自对应的换热器相连接，恒温水槽加热器加热后的高纯度蒸馏水在加热水栗驱动 下通过三通管 分流，通过管道接口三分别进入到两路通道的换热器中； 其中换热器中，加热后的加热水分别与换热铜管中的循环冷却水进行热量交换，交换 热量后的加热水通过各自的管道接口四经回水管道返回恒温水槽加热器中； 恒温水槽加热器与换热器之间的管道形成加热水管路。4. 根据权利要求1所述的双通道工业循环冷却水动态模拟试验台，其特征在于:所述自 动补水系统包括补水槽，其中补水槽位于集水池上方，补水槽底部连通有补充水的进水管 道，为管道五，补水槽底部通过管道五与集水池连通，管道五与集水池连接处设置有进水 阀，集水池内设置进水浮漂;补水槽端面处装有刻度尺，通过刻度尺直观读出补充水液面降 低的数值。5. 根据权利要求1所述的双通道工业循环冷却水动态模拟试验台，其特征在于:所述自 动补药系统包括补药桶、蠕动栗、硅胶管。补药桶内能够盛装化学药剂，补药桶与蠕动栗之 间连通，同时蠕动栗通过硅胶管与集水池连通，蠕动栗将补药桶内的化学药剂抽出，通过硅 胶管流入集水池内；蠕动栗的流量范围在0.002~380mL/min之间；硅胶管的出口端通过固 定夹固定在集水池内壁上，硅胶管为耐腐蚀抗磨硅胶管。6. 根据权利要求1所述的双通道工业循环冷却水动态模拟试验台，其特征在于:所述数 据采集系统包括一体化温度传感器、采集器和计算机，其中采集器通过数据采集屏蔽线分 别与一体化温度传感器和计算机连接，一体化温度传感器通过采集器将采集的温度信号值 传递给计算机。7. 根据权利要求1双通道工业循环冷却水动态模拟试验台，其特征在于:所述冷却塔顶 具有端轴流风机，加大空气流动量，起到辅助降温作用，并且冷却塔内部设有填料层，填料 层为球状多面空心聚丙烯填料层。8. 根据权利要求1双通道工业循环冷却水动态模拟试验台，其特征在于:所述换热器内 的换热铜管为能够拆卸更换式铜管。9. 双通道工业循环冷却水动态模拟试验台的工作方法，其特征在于：首先循环冷却水 由循环水栗栗出集水池，经循环冷却水流量电动调节阀、电磁流量计后到达换热器的换热 铜管，之后换热铜管内的水与来自恒温水槽的加热水进行热量交换，交换热量后的循环冷 却水再经冷却塔喷头喷淋、填料层冷却后回到集水池中形成循环。
【文档编号】G01D21/02GK105953840SQ201610475904
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】刘智安, 赵巨东, 贾建军, 刘建林, 陈江平
【申请人】内蒙古工业大学