小孔径单管管内两相沸腾实验平台的制作方法

本发明涉及一种两相沸腾实验装置，特别是一种可以实现制冷剂处于两相态的换热实验中试验段进、出口干度可精确控制、测量的平台。

背景技术：

近年来，高效换热器的开发、新型制冷剂的替代成为制冷空调行业关注的焦点，为寻求换热器与新型制冷剂的最佳搭配，需对新型制冷剂在不同换热器中的换热性能逐一进行测试。但对管式换热器而言，测试平台多采用蒸汽压缩式制冷系统，由于压缩机的限制而使试验台局限于一种制冷剂的测试，而对新改进的单管试验台，由于设备的局限性，无法满足对特定处于两相态的制冷剂换热性能实验工况的要求，适用性极其有限。

技术实现要素：

本发明是要解决小孔径单管管内两相态沸腾换热系数的测量，且对试验段进、出口两相态干度进行控制、测量，从而实现特定干度范围内的换热性能测试的技术问题，而提供的一种小孔径单管管内两相沸腾实验平台，该实验平台运行时，不仅蒸发温度可控，还可实现试验段进、出口两相态干度的调节。

本发明的技术方案为：一种小孔径单管管内两相沸腾实验平台，包括由由储液器RT、制冷剂泵BR1、质量流量计GR1、电加热器H2、电加热器H3、测试段T.S、后端冷凝器HE1组成的制冷剂处理系统，由换热器HE3、泵BW1、电加热器H1、流量计GW1组成的冷媒水循环系统、管道段T.S测试系统、数据控制监测系统、风冷机组R，其特点是：所述风冷机组R以乙二醇为媒介，并通过泵BW2分别连接换热器HE2、换热器HE3，由泵BW2驱动，通过阀门F1、阀门F2的启闭调节管路走向，实现与换热器HE2、换热器HE3的热量交换，其中换热器HE2依次与流量计GW2，水泵BW3，换热器HE1相连构成后端冷凝处理装置。

所述电加热器H2对经质量流量计GR1测量后的制冷剂进行加热，以实现对试验段入口过热度的调节；所述电加热器H3为过热处理器，用以实现对试验段出口制冷剂干度的间接测量，所述电加热器H2、电加热器H3加热量由系统自动调节。

所述电加热器H2、电加热器H3均为采用满液型壳体内含式电加热器，其中电加热丝布置于壳体内，制冷工质流经加热器时保证加热丝完全侵入制冷工质内，以实现电加热量与工质换热量的完全转换，提高计算精度。

在管道段T.S测试系统中，测试管道与系统管道之间采用螺纹连接，方便拆卸，用于实现对不同结构尺寸管道以及不同截面形状管道的测试。

所述制冷剂泵BR1的流量调节范围：50kg/㎡·s～750kg/㎡·s；所述风冷机组R提供的冷源温度范围为：－5℃～25℃。

本发明的有益效果在于：沸腾实验进行时,蒸发温度可控，同时实现试验段入口过热度的调节、试验段出口制冷剂干度的测量，以满足对特定干度工况下换热性能的测试。除此之外，管道段T.S测试系统中，测试管道与系统管道之间采用螺纹连接，方便拆卸，可实现对不同结构尺寸管道以及不同截面形状管道的测试。

数据控制监测系统基于力控组态软件开发，具有使用简单、兼容开放、界面直观、开发周期短等优点。

附图说明

图1是本发明的小孔径单管管内两相沸腾实验平台原理框图；

图2是电加热器结构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的小孔径单管管内两相沸腾实验平台，包括由储液器RT、制冷剂泵BR1、质量流量计GR1、电加热器H2、电加热器H3、测试段T.S、后端冷凝器HE1等组成的制冷剂处理系统、管道段T.S测试系统，冷媒水循环系统及数据控制监测系统、风冷机组R。

管道段T.S测试系统实质为一套管式换热器，内管为待测试的换热管，外管为不锈钢管，内管连接制冷剂处理系统，制冷剂在内管流动，外管与内管之间的套管连接冷媒水循环系统，冷媒水循环系统由换热器HE3、泵BW1、电加热器H1、流量计GW1组成，水在套管内流动，呈逆向流，套管的进出口水温由铂电阻T5、铂电阻T6测量，其中换热器HE3主要用于对水状态的粗调，而电加热器H1主要用于精确调节；测试段前的过冷制冷剂状态由铂电阻T3、压力变送器P3测量，测试段后的过热制冷剂状态由铂电阻T4、压力变送器P4测量，测试段制冷剂侧压力降由压力变送器P1、压力变送器P2测得的压力计算可得。视镜S1和视镜S2用于观察测试段进出口的两相态制冷剂的流型。

风冷机组R以乙二醇为媒介，由泵BW2驱动，通过阀门F1、阀门F2的启闭调节走向，实现与换热器HE2、换热器HE3的热量交换。换热器HE2依次与流量计GW2、水泵BW3、换热器HE1相连构成后端冷凝处理装置，在进行沸腾实验时，把经电加热器H3处理的过热制冷剂冷凝成具有一定过冷度的制冷剂液体。

电加热器H2对经质量流量计GR1测量后的制冷剂进行加热，根据铂电阻T3、压力变送器P3测得的制冷剂状态调节加热量，以实现对试验段入口过热度的调节；电加热器H3为过热处理器，根据试验段换热量、电加热量及由铂电阻T4、压力变送器P4测得的制冷剂状态值，间接算出试验段出口制冷剂干度值。

如图2所示，电加热器H2、电加热器H3均为采用满液式壳体内含式电加热器，电加热丝2布置于壳体1内，保证制冷工质流经加热器时使加热丝完全侵入制冷工质内，以实现电加热量与工质换热量的完全转换，壳体1内设有分子筛3，壳体1一端设有挡板4和管道进口5，另一端设有管道出口6。电加热器H2、电加热器H3的加热量由系统自动调节。

制冷剂泵BR1的流量调节范围：50kg/㎡·s～750kg/㎡·s；风冷机组R提供的冷源温度范围为：－5℃～25℃。

储液器RT具有储液功能，并可自动调节系统的制冷剂充注量。管道中的制冷剂由制冷剂泵BR1提供循环动力，质量流量由质量流量计GR1测量，制冷剂温度由铂电阻T7测量，液视镜S3、S4均用于观测制冷剂状态。

数据控制监测系统基于力控组态软件开发，具有操作简单、界面直观方便、自动化程度高等优点，可实现自动控制、数据采集、数据曲线显示、数据报表和历史数据查询等功能。