专利名称：一种带有焓调节模块的流体管内换热系数测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管内换热系数测试装置，通过焓调节模块调节和稳定系统内测试
段入口的状态，属于能源利用的检测装置领域，该装置尤其适用于制冷工质的管内凝结和 沸腾换热系数测试。
背景技术：
臭氧层的破坏和全球气候变化，是当今世界所面临的主要环境问题，在制冷与空 调领域，各国相继开展寻找替代物的研究，理想的替代工质应该对环境友好，还应具有良好 的实验安全性、经济性和优良的热物理性质等。管内对流换热是制冷、空调设备、以及其它 许多工业设备中非常重要的换热过程，工质与设备间的换热性能直接关系到设备的经济性 和可靠性。因此，开发一种替代工质，需要对新工质的管内传热性能做系统的和细致的研 究。目前，对管内流体换热的实验装置中，流体在测试管内流动时，系统内测试段入口的状 态变化范围比较窄，焓值控制精度低，稳定性差，这将影响对流体管内流动规律的正确认 识，也影响到流体管内换热系数实验回归关联式的使用范围和预测精度。因此，有必要设计 一种能测定管内对流换热，试验测试段的入口状态能在较大范围内任意可调，控制精度高， 且稳定性好的实验装置。
发明内容
本发明提供一种带有焓调节模块的流体管内换热系数测量装置，系统内被测流体 焓值能在较大范围内任意可调且精确控制，从而测定流体在测试段入口不同状态下的换热 系数。 —种带有焓调节模块的流体管内换热系数测量装置，包括由试验测试段、过冷器、 储液桶、干燥过滤器、屏蔽泵和流量计依次管路连接组成的流体管内换热系数测量装置；流 量计和试验测试段之间设有焓调节模块，所述的焓调节模块包括外槽，外槽内设有内槽，外 槽和内槽之间设有支撑；外槽内设外槽加热器和外槽循环泵，内槽内设内槽加热器和内槽 循环泵，流量计和试验测试段之间的管路在内槽内形成盘管。 所述的屏蔽泵和流量计之间设有一管路作为旁通回路，该管路通过视液镜和节流 阀后返回试验测试段和过冷器之间，通过调节旁通回路中的节流阀改变被测流体的流量。
所述的试验检测段、流体管路和内、外槽均包裹保温材料，以避免热传递损失。
在工作过程中，内槽和外槽中充满工作液体，内槽浸没在外槽中，被测流体通过放 置在内槽中的盘管和工作流体进行换热。通过控制内槽和外槽的加热器调节工作流体的温 度。如内、外槽顶部保温层厚度足够时，则可忽略内、外槽顶部和周围环境的热损失，因此当 控制内槽和外槽中的工作流体温度相等且高于被测流体入口温度时，则被测流体和内槽工 作流体的换热量等于内槽加热器和内槽循环泵的功率之和。过冷液体经过焓调节模块后， 可通过温度、压力、功率测量和相关热力计算，被测流体的出口状态，包括干度，可以精确计 算得出。
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在试验时，当试验测试段入口状态已经达到，内、外槽的温度将相等并保持稳定不 变，由于焓调节模块的接入，无论外界条件如何改变，换热系数测试装置中的试验测试段入 口状态将始终保持不变。通过精确调节和控制焓调节模块，并合理选择测试段入口的焓值 范围，可以较大范围内精确控制和调节试验测试段入口状态。 本发明具有的有益效果装置通过焓调节模块，测试段入口的焓值能在较大范围 内任意可调，从而测定流体在不同入口状态下的凝结和沸腾换热系数；流体焓值控制精度 高，并且稳定性好。
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是焓调节模块的结构示意图。
具体实施例方式
如图1、图2所示，本发明装置由焓调节模块1、试验测试段2、过冷器3、储液桶4、 干燥过滤器5、屏蔽泵6、流量计7依次管路连接；焓调节模块1包括外槽18，外槽18内设 有内槽17，外槽18和内槽17之间设有支撑12 ;外槽18内设外槽加热器13和外槽循环泵 11a，内槽17内设内槽加热器14和内槽循环泵llb，流量计7和试验测试段2之间的管路在 内槽17内形成盘管16。 测量装置设有旁通回路，通过调节旁通回路中的节流阀9改变被测流体的流量， 通过视液镜8可以观察经过屏蔽泵6后被测流体的状态。 为了避免热传递损失，试验检测段2、装置内的管路、内槽17和外槽18均包裹保温 材料。 在工作过程中，内槽17和外槽18中充满工作液体，内槽17浸没在外槽18中，被 测流体通过放置在内槽18中的盘管16和工作流体进行换热。通过控制外槽加热器13和 内槽加热器14调节工作流体的温度。如内槽17和外槽18顶部保温层厚度足够时，则可忽 略内槽17和外槽18顶部与周围环境的热损失，因此当控制内槽17和外槽18中的工作流 体温度相等且高于内槽17上被测流体入口 15温度时，则被测流体和内槽17工作流体的换 热量等于内槽加热器14和内槽循环泵lib的功率之和。过冷液体经过焓调节模块1后，可 通过温度、压力、功率测量和相关热力计算，被测流体的出口状态，包括干度，可以精确计算 得出。 在试验时，当试验测试段2入口状态已经达到，内槽17和外槽18的温度将相等并 保持稳定不变，由于焓调节模块1的接入，无论外界条件如何改变，换热系数测试装置中的 试验测试段2入口状态将始终保持不变。通过精确调节和控制焓调节模块1，并合理选择测 试段2入口的焓值范围，可以较大范围内精确控制和调节试验测试段2入口状态，流体焓值
控制精度高，并且稳定性好。
应用例 测定R600a(异丁烷，分子式CH(CH3)3)在试验测试段2入口压力为1.0867Mpa，温 度为7(TC，干度为0.9时(焓值为619.48kJ/kg)的管内凝结换热系数。如图所示，选用工 质质量流量计7的量程为10-100kg/h，试验检测段2为①8X 1. 5的铜管，采用厚30mm的发泡橡塑保温，压力传感器的量程为0-3. 5Mpa，采用①0. 2mm铜-康铜热电偶作为温度传感元 件。工质循环管路采用①8X1.5的铜管连接，铜管件采用胀管插焊连接。按图安装完成后 对管路系统进行检漏、抽真空，充入R600a，调节旁通回路中的节流阀9使通过流量计7的流 量等于22. 29kg/h时，如果通过过冷器3后被测流体进口 15温度为7(TC，压力为1. 1Mpa， R600a处于过冷状态(焓值为377. 24kJ/kg)，控制内槽加热器14和内槽循环泵11的功率 之和等于1. 5kW，同时控制槽17和外槽18中的工作流体温度相等并高于被测流体进口 15 温度，当R600a在试验测试段2入口的状态要求达到时，就可以进行冷凝换热系数测试工作 了。
权利要求
一种带有焓调节模块的流体管内换热系数测量装置，包括由试验测试段(2)、过冷器(3)、储液桶(4)、干燥过滤器(5)、屏蔽泵(6)和流量计(7)依次管路连接组成的流体管内换热系数测量装置；其特征在于流量计(7)和试验测试段(2)之间设有焓调节模块(1)，所述的焓调节模块(1)包括外槽(18)，外槽(18)内设有内槽(17)，外槽(18)和内槽(17)之间设有支撑(12)；外槽(18)内设外槽加热器(13)和外槽循环泵(11a)，内槽(17)内设内槽加热器(14)和内槽循环泵(11b)，流量计(7)和试验测试段(2)之间的管路在内槽(17)内形成盘管(16)。
2. 如权利要求1所述的带有焓调节模块的流体管内换热系数测量装置，其特征在于 屏蔽泵(6)和流量计(7)之间设有一管路，该管路通过视液镜(8)和节流阀(9)后返回试 验测试段(2)和过冷器(3)之间。
3. 如权利要求1所述的带有焓调节模块的流体管内换热系数测量装置，其特征在于 试验检测段(2)、装置内的管路、内槽(17)和外槽(18)均包裹保温材料。
全文摘要
本发明公开了一种带有焓调节模块的流体管内换热系数测量装置，包括由试验测试段、过冷器、储液桶、干燥过滤器、屏蔽泵和流量计依次管路连接组成的流体管内换热系数测量装置；流量计和试验测试段之间设有焓调节模块，所述的焓调节模块包括外槽，外槽内设有内槽，外槽和内槽之间设有支撑；外槽内设外槽加热器和外槽循环泵，内槽内设内槽加热器和内槽循环泵，流量计和试验测试段之间的管路在内槽内形成盘管。本发明装置通过焓调节模块，系统内流体焓值在较大范围内任意可调，从而测定流体在不同入口状态下的换热系数；焓值控制精度高，并且稳定性好。
文档编号G01N25/18GK101776629SQ20101011802
公开日2010年7月14日 申请日期2010年3月4日 优先权日2010年3月4日
发明者唐黎明, 陈光明, 陈琪 申请人:浙江大学