一种用于测量管束换热特性的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种用于测量管束换热特性的系统。
【背景技术】
[0002] 在工程实践中，换热器在动力、化工、冶金、航天、空调、制冷、机械、轻纺、建筑等行 业都应用广泛，换热器根据不同的用途及换热环境有相应的不同形式，其中换热管束广泛 应用于两种介质的间接对流换热过程。为了强化对流传热效果，在传统换热圆管的基础上， 进行再加工，主要有涂层或多孔表面等处理表面、粗趟表面、翅片等扩展表面、扰流元件、扭 曲带或螺旋叶片等旋流元件、螺旋管等。
[0003] 在两种介质的间接换热器中，单位时间内的换热量与冷热流体的温度差及换热面 积成正比，即Q = KAAt，式中，K一一换热系数为反映换热器传热效果强弱的指标。管束的 总体换热系数K的与管束的导热、两种介质的对流换热系数相关，不同的管束由于其外部 换热面结构不同，其总体换热系数和对流换热系数也不同。因此，针对不同强化传热管束， 测定不同风速下的实验段总体换热系数、风侧的对流换热系数进行验证，对指导实际工程 中不同换热管束的设计应用十分重要。
[0004] 目前没有能够精确地对不同换热管束的换热系数进行测量的系统。主要存在的问 题有；针对不同设计工况，需要设置配套的风道及水侧管道，实验平台没有通用性；实验平 台受搭建位置限制，测量不精确；换热影响因素较多，试验热平衡难W保证，试验结果误差 较大。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于测量管束换热特 性的系统，该系统只需要更换设计换热管束的试验段，配套的风道及水侧管道不用更换，具 有通用性。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
[0007] 一种用于测量管束换热特性的系统，包括进风管道，所述进风管道左侧为进风口， 所述进风管道内部从左至右依次设有轴流风机、风道闽口和文丘里段，所述文丘里段右侧 连接满足皮托管等测量仪表精度的一定长度的第一直管段，所述第一直管段内部设有皮托 管，皮托管与微压计相连，所述第一直管段右侧连接有可更换的换热管束试验段（可按照 不同工况进行更换），所述换热管束试验段右侧接有一定长度的第二直管段，所述第二直管 段右侧为排风口，所述换热管束试验段的左右两侧均设有温度传感器I，所述温度传感器 I与数据采集器I相连，数据采集器I逐时测定换热管束试验段进风口和排风口的风温。 所述换热管束试验段的下端连接进水管，所述换热管束试验段的上端连接出水管，所述进 水管通过转子流量计和离屯、水累与恒温水浴相接。所述出水管与恒温水浴相连。
[000引所述换热管束试验段的进水管和出水管上均设有温度传感器II，所述温度传感器 II与数据采集器II相连，数据采集器II逐时测定换热管束试验段的进水口和出水口水温。
[0009] 所述进水管末端连接有放气阀，放气阀与换热管束试验段连接。
[0010] 所述恒温水浴为可设置温度和记录加热时间的电加热恒温水浴。恒温水浴采用电 加热的方式，有内置加热管束运行计时的功能，可准确计算电加热功率，用于热平衡计算； 可自行调节恒温水温度，精度可达±0. 5°c。
[0011] 恒温水浴、进水管、换热管束试验段和出水管构成水环路，其中换热管束试验段内 为流动的水侧；进风口、轴流风机、文丘里段、第一直管段、换热管束外侧风道、第二直管段 构成空气环路，其中换热管束外侧风道为空气侧。
[0012] 本实用新型的有益效果为；本系统只需要更换设计换热管束的试验段，配套的风 道及水侧管道不用更换，系统有通用性；系统测点选取满足测量装置的使用需要，测量精 确；系统保证热平衡，试验结果误差较小。
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型测量管束换热特性系统的结构示意图；
[0014] 图2为整体换热系数和空气侧对流换热系数随风速变化趋势图；
[0015] 图中，1为进风口，2为轴流风机，3为风道闽口，4为文丘里段，5为皮托管，6为微 压计，7为换流管束试验段，8为数据采集器，9为温度传感器，10为排风口，11为转子流量 计，12为离屯、水累，13为恒温水浴，14为第一直管段，15为第二直管段。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0017] 如图1所示，用于测量管束换热特性的系统，包括进风管道，所述进风管道左侧为 进风口 1，进风管道1内部从左至右依次设有轴流风机2、风道闽口 3和文丘里段4,文丘里 段4右侧连接满足皮托管等测量仪表精度的一定长度的第一直管段14,第一直管段14内 部设有皮托管5,皮托管5与微压计6相连，第一直管段14右侧连接有可更换的换热管束 试验段7 (可按照不同工况进行更换），换热管束试验段7右侧接有一定长度的第二直管段 15,第二直管段15右侧为排风口 10,换热管束试验段7的左右两侧均设有温度传感器9,温 度传感器9与数据采集器8相连，数据采集器8逐时测定换热管束试验段7进风口 1和排 风口 10的风温。换热管束试验段7的下端连接进水管，换热管束试验段7的上端连接出水 管，进水管通过转子流量计11和离屯、水累12与可设置温度和记录加热时间的电加热恒温 水浴13相接。换热管束试验段7的出水管与恒温水浴13相连。
[001引换热管束试验段7的进水管和出水管上均设有温度传感器，温度传感器与数据采 集器相连，数据采集器逐时测定换热管束试验段的进水口和出水口水温。
[0019] 进水管末端连接有放气阀，放气阀与换热管束试验段7连接。恒温水浴13、进水 管、换热管束试验段7和出水管构成水环路，其中换热管束试验段7内为流动的水侧；进风 口 1、轴流风机2、文丘里段4、第一直管段14、换热管束外侧风道、第二直管段15构成空气 环路，其中换热管束外侧风道为空气侧。
[0020] 可更换的换热管束试验段与风道进行法兰连接，采用"九宫格"法，用皮托管和微 压计测量得到取得稳流横截面的平均风速，并在换热管束试验段先后两侧设置温度传感 器，用数据采集器逐时测定试验段进、出口风温。
[0021] "九宫格"法，即对被测管束前后稳流的矩形风道横截面进行十六等分，分别在横 向四等分、纵向四等分定点，进行9个定点的测量。矩形风道横截面上的风速不均匀，单点 的测量误差较大，为了减小测量误差，采用"九宫格"法进行测量，得到横截面的平均风速。
[0022] 可设置温度和记录加热时间的自制电加热恒温水浴与换热管束相连并经过离屯、 水累、转子流量计向所述换热管束供水，在恒温水浴于换热管束之间的连接进出水管上安 装进水、出水温度传感器，用数据采集器逐时测定试验段进、出口水温。
[0023] 恒温水浴采用电加热的方式，有内置加热管束运行计时的功能，可准确计算电加 热功率，用于热平衡计算；可自行调节恒温水温度，精度可达±0. 5°C。
[0024] 实施例1 :
[0025] 直接测量包括8排8列并联的矩形楠圆翅片管束的冷却水流量、进水温度、出水温 度、空气进口温度、出口温度、矩形风道的风速。
[0026] 矩形楠圆翅片管束的基本尺寸如表1所示。
[0027]
【主权项】
1. 一种用于测量管束换热特性的系统，其特征是，包括进风管道，所述进风管道左侧为 进风口，所述进风管道内部从左至右依次设有轴流风机、风道闸门和文丘里段，所述文丘里 段右侧连接第一直管段，所述第一直管段内部设有皮托管，皮托管与微压计相连，所述第一 直管段右侧连接有可更换的换热管束试验段，所述换热管束试验段右侧接有第二直管段， 所述第二直管段右侧为排风口。
2. 如权利要求1所述的测量管束换热特性的系统，其特征是，所述换热管束试验段的 左右两侧均设有温度传感器I。
3. 如权利要求2所述的测量管束换热特性的系统，其特征是，所述温度传感器I与数 据采集器I相连，数据采集器I逐时测定换热管束试验段进风口和排风口的风温。
4. 如权利要求1所述的测量管束换热特性的系统，其特征是，所述换热管束试验段的 下端连接进水管，所述换热管束试验段的上端连接出水管。
5. 如权利要求4所述的测量管束换热特性的系统，其特征是，所述进水管通过转子流 量计和离心水泵与恒温水浴相接，所述出水管与恒温水浴相连。
6. 如权利要求4所述的测量管束换热特性的系统，其特征是，所述换热管束试验段的 进水管和出水管上均设有温度传感器II。
7. 如权利要求6所述的测量管束换热特性的系统，其特征是，所述温度传感器II与数 据采集器II相连，数据采集器II逐时测定换热管束试验段的进水口和出水口水温。
8. 如权利要求4所述的测量管束换热特性的系统，其特征是，所述进水管末端连接有 放气阀，放气阀与换热管束试验段连接。
9. 如权利要求5所述的测量管束换热特性的系统，其特征是，所述恒温水浴为可设置 温度和记录加热时间的电加热恒温水浴。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于测量管束换热特性的系统，包括进风管道，进风管道左侧为进风口，进风管道内部从左至右依次设有轴流风机、风道闸门和文丘里段，文丘里段右侧连接第一直管段，第一直管段内部设有皮托管，皮托管与微压计相连，第一直管段右侧连接有可更换的换热管束试验段，换热管束试验段右侧接有第二直管段，第二直管段右侧为排风口，换热管束试验段的左右两侧均设有温度传感器Ⅰ，温度传感器Ⅰ与数据采集器Ⅰ相连。本系统只需要更换设计换热管束的试验段，配套的风道及水侧管道不用更换，系统有通用性；系统测点选取满足测量装置的使用需要，测量精确；保证热平衡，试验结果误差较小。
【IPC分类】G01N25-20
【公开号】CN204330647
【申请号】CN201420813513
【发明人】魏伟, 孙奉仲, 董沛鑫, 程屾
【申请人】山东大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月19日