专利名称：一种换热器冷热循环疲劳试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种换热器冷热循环疲劳试验装置。
背景技术：
换热器冷热循环疲劳试验装置通常采用导热油为工作介质，对试验件换热器交替通入冷热流体，在规定的循环周期内没有泄漏即为合格，用于检测换热器试验件材料及焊接部分的抗交变热疲劳强度。传统的换热器冷热循环疲劳试验装置设计方案一是将从试验件流出的油全部先冷却后再加温的方案，显然将会造成很大的能源浪费；二是设置冷、热2个回路，从试验件流出的回油按照温度的不同分别进入冷、热油罐，这样可以回收部分能量。在上述方案中，加热能量不仅用于换热器材料本身的温度变化，而且用于导热油介质的温度变化，特别是因存在冷、热串混现象将引起较大的能量浪费。由于导热油的比热容约为铝材的2. 5倍，所·以减少冷、热油的串混是节能的关键。
发明内容
本发明的思路是在冷却和加热过程之间加入一个气体驱油过程，可以避免冷、热油的串混，从而提供一种节能型的换热器冷热循环疲劳试验装置。本发明采用如下技术方案一种换热器冷热循环疲劳试验装置，所述冷热循环疲劳试验装置包括冷回路、热回路、试验件柜、控制仪表组，以及试验件换热器；控制仪表组包括温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、压力传感器和压力表；冷回路包括冷油罐、冷油泵、冷却器、制冷机、冷气动三通球阀、冷气动球阀、冷阀组、冷过滤器组、冷三通组、四通、连接管组；冷阀组包括阀A、阀B、阀C、阀D、阀E、阀F、阀G、阀H、补氮气阀和安全阀；冷过滤器组包括过滤器A、过滤器B和过滤器C ;冷三通组包括三通A、三通B、三通C、三通D、三通E和三通F ;连接管组包括试验件换热器进口连接管、试验件换热器出口连接管、上连通管和下连通管；热回路包括热油罐、热油泵、电加热器、热气动三通球阀、热气动球阀、热阀组和过滤器D ;热阀组包括阀I、阀J、阀K、阀L ;其特征在于，该冷热循环疲劳试验装置还设有气体驱油回路，包括压缩机、储气罐、驱油气动球阀、排油冷气动球阀、排油热气动球阀、止回阀和三通G ;冷油罐设有冷液位计、冷进口 A、冷进口 B、冷进口 C、冷出口、冷下连通管接口、冷上连通管接口、压力表接口、充油接口、安全阀接口和氮气接口 ；其中压力表接口接压力表，充油接口接阀H，安全阀接口接安全阀，氮气接口接补氮气阀；热油罐设有热液位计，热进口 A，热进口 B，热进口 C，热出口，热下连通管接口，热上连通管接口和热排气接口 ；热排气接口接阀L ；冷油罐的冷出口通过阀A和过滤器A与冷油泵的进口相连接，过滤器A进口处连接有用于排液的阀F，冷油泵的出口通过阀B与冷却器的油侧进口相连，冷却器的油侧出口通过三通A连接两条线路，然后汇合到三通B，其中一条线路由阀C、制冷机和阀D串联组成，另一条线路采用阀E ;三通B的出口与冷气动三通球阀的进口相连，冷气动三通球阀的左出口与冷油罐的冷进口 A相连，冷气动三通球阀的右出口与三通C的左进口相连；三通C的出口通过试验件换热器进口连接管与试验件换热器的进口相连，试验件换热器的出口通过试验件换热器出口连接管与三通D的进口相连接；试验件换热器进口连接管上设有四通、过滤器B和温度传感器A ;试验件换热器出口连接管上设有温度传感器B、过滤器C、压力传感器和三通E ;三通D的左出口通过冷气动球阀与冷油罐的冷进口 B相连；热油罐的热出口通过阀I和过滤器D与热油泵的进口相连，过滤器D进口处连接有用于排液的阀K，热油泵的出口通过阀J与电加热器进口相连，电加热器的出口与热气动三通球阀的进口相连，在电加热器出口设有温度传感器C ;热气动三通球阀的右出口与热油罐的热进口 A相连，热气动三通球阀的左出口与三通C的右进口相连；三通D的右出口通过热气动球阀与热油罐的热进口 B相连；冷油罐冷下连通管接口通过阀G和下连通管与热油罐的热下连通管接口相连；冷
油罐冷上连通管接口通过三通F和上连通管与热油罐的热上连通管接口相连；三通F的出口通过止回阀与压缩机的进口相连，压缩机的出口通过三通G—路与储气罐的接口相连，另一路通过驱油气动球阀与试验件换热器出口连接管上的三通E的上端相连；试验件换热器进口连接管之四通的左端出口通过驱油冷气动球阀与冷油罐的冷进口 D相连，四通的右端出口通过驱油热气动球阀与热油罐的热进口 D相连。与现有技术相比，本发明具有如下优点①在冷却油回路与加热油回路的基础上加上了气体驱油回路，即在交替的冷却和加热过程之间加入了一个气体驱油过程，把换热器试验件内的剩油排空到对应的冷油罐或热油罐内，是一种简便可行的避免冷、热油串混的方法，也是一种十分节能的方案；②针对换热器试验件加热和冷却过程的工作介质采用下进上出连接方式，而为了达到良好的驱油效果，驱油回路的气体需要采用上进下出，所以在试验件换热器进口连接管设置四通，使换热器试验件内的剩油尽量排空，通过驱油冷气动球阀和驱油热气动球阀分别流向冷油罐和热油罐；③驱油的气体来源于本装置系统冷油罐和热油罐上方覆盖的氮气，可以维持系统内的压力平衡；覆盖氮气是为了实现可控的工作压力；由于气体的传热性能较差，所以气体驱油过程并不会影响换热器材料对冷热循环疲劳的耐受状况。
图I是本发明实施例的流程示意图。
具体实施例方式实施例参见图1，一种换热器冷热循环疲劳试验装置，所述冷热循环疲劳试验装置包括冷回路I、热回路2、试验件柜4、控制仪表组5，以及试验件换热器6 ;控制仪表组5包括温度传感器A5-1、温度传感器B5-2、温度传感器C5-3、压力传感器5_4和压力表5_5 ;冷回路I包括冷油罐1-1、冷油泵1-2、冷却器1-3、制冷机1-4、冷气动三通球阀1-5、冷气动球阀1_6、冷阀组1-7、冷过滤器组1-8、冷三通组1-9、四通1-10、连接管组1-11 ;冷阀组1_7包括阀A1-7-1、阀 B1-7-2、阀 C1-7-3、阀 D1-7-4、阀 E1-7-5、阀 F1-7-6、阀 G1-7-7、阀 H1-7-8、补氮气阀1-7-9和安全阀1-7-10 ;冷过滤器组1-8包括过滤器A1-8-1、过滤器B1-8-2和过滤器C1-8-3 ;冷三通组1-9包括三通A1-9-1、三通B1-9-2、三通C1-9-3、三通D1-9-4、三通E1-9-5和三通F1-9-6 ;连接管组1_11包括试验件换热器进口连接管1_11_1、试验件换热器出口连接管1-11-2、上连通管1-11-3和下连通管1-11-4 ;热回路2包括热油罐2_1、热油泵2-2、电加热器2-3、热气动三通球阀2-5、热气动球阀2-6、热阀组2_7和过滤器D2-8 ；热阀组 2-7 包括阀 12-7-1、阀 J2-7-2、阀 K2-7-3、阀 L2-7-4 ；其特征在于，该冷热循环疲劳试验装置还设有气体驱油回路3，包括压缩机3-1、储气罐3-2、驱油气动球阀3-3、排油冷气动球阀3-4、排油热气动球阀3-5、止回阀3_6和三通 G3-7 ；冷油罐1-1设有冷液位计1-1-1、冷进口 A1-1-2、冷进口冷进口 Cl_l_4、冷出口 1-1-5、冷下连通管接口 1-1-6、冷上连通管接口 1-1-7、压力表接口 1-1-8、充油接口 1-1-9、安全阀接口 1-1-10和氮气接口 1-1-11 ;其中压力表接口 1-1-8接压力表5-5，充油接口 1-1-9接阀H1-7-8，安全阀接口 1-1-10接安全阀1-7-10，氮气接口 1-1-11接补氮气阀 1-7-9 ；热油罐2-1设有热液位计2-1-1，热进口 A2-1-2，热进口 B2_l_3，热进口 C2_l_4，热出口 2-1-5，热下连通管接口 2-1-6，热上连通管接口 2-1-7和热排气接口 2_1_8 ;热排气接口 2-1-8 接阀 L2-7-4 ；冷油罐1-1的冷出口 1-1-5通过阀A1-7-1和过滤器Al_8_l与冷油泵1_2的进口相连接，过滤器A1-8-1进口处连接有阀F1-7-6，冷油泵1-2的出口通过阀B1-7-2与冷却器1-3的油侧进口相连，冷却器1-3的油侧出口通过三通A1-9-1连接两条线路，然后汇合到三通B1-9-2，其中一条线路由阀C1-7-3、制冷机1-4和阀D1-7-4串联组成，另一条线路采用阀E1-7-5 ;三通B1-9-2的出口与冷气动三通球阀1_5的进口相连，冷气动三通球阀1-5的左出口与冷油罐1-1的冷进口 A1-1-2相连，冷气动三通球阀1-5的右出口与三通C1-9-3的左进口相连；三通C1-9-3的出口通过试验件换热器进口连接管1-11-1与试验件换热器6的进口 6-1相连，试验件换热器6的出口 6-2通过试验件换热器出口连接管1-11-2与三通D1-9-4的进口相连接；试验件换热器进口连接管1-11-1上设有四通1-10、过滤器B1-8-2和温度传感器A5-1 ;试验件换热器出口连接管1-11-2上设有温度传感器B5-2、过滤器C1-8-3、压力传感器5-4和三通E1-9-5 ;三通D1-9-4的左出口通过冷气动球阀1_6与冷油罐1-1的冷进口 B1-1-3相连；热油罐2-1的热出口 2-1-5通过阀12_7_1和过滤器D2_8与热油泵2_2的进口相连，过滤器D2-8进口处连接有用于排液的阀K2-7-3，热油泵2-2的出口通过阀J2-7-2与电加热器2-3进口相连，电加热器2-3的出口与热气动三通球阀2-5的进口相连，在电加热器出口设有温度传感器C5-3 ;热气动三通球阀2-5的右出口与热油罐2-1的热进口 A2-1-2相连，热气动三通球阀2-5的左出口与三通C1-9-3的右进口相连；三通D1-9-4的右出口通过热气动球阀2-6与热油罐2-1的热进口 B2-1-3相连；冷油罐冷下连通管接口 1-1-6通过阀G1-7-7和下连通管1-11-4与热油罐的热下连通管接口 2-1-6相连；冷油罐冷上连通管接口 1-1-7通过三通F1-9-6和上连通管1-11-3与热油罐的热上连通管接口 2-1-7相连；三通F1-9-6的出口通过止回阀3-6与压缩机3-1的进口相连，压缩机3_1的出口通过三通G3-7—路与储气罐3-2的接口 3-2-1相连，另一路通过驱油气动球阀3_3与试验件换热器出口连接管1-11-2上的三通E1-9-5的上端相连；试验件换热器进口连接管1-11-1之四通1-10的左端出口通过驱油冷气动球阀3-4与冷油罐的冷进口 D1-1-4相连，四通1-10的右端出口通过驱油热气动球阀3-5与热油罐的热进口 D2-1-4相连。所述换热器冷热循环疲劳试验装置的工作流程如下从冷油罐1-1来的冷油经冷油泵1-2升压后，经冷却器1-3、制冷机1_4单独或串联冷却，流至冷气动三通球阀1-5的入口 ；当换热器试验件的冷却过程时，冷油沿冷气动三通球阀1-5的右出口，经三通C1-9-3和试验件换热器进口连接管1-11-1进入试验件换热器，然后沿试验件换热器出口连接管1-11-2、三通D1-9-4和冷气动球阀1-6返回冷油罐；
而当换热器试验件的非冷却过程时，沿冷气动三通球阀1-5的左出口直接返回冷油罐。从热油罐2-1来的热油经热油泵2-2升压后，经电加热器2-3加热升温，流至热气动三通球阀2-5的入口 ；当换热器试验件的加热过程时，沿热气动三通球阀2-5的左出口，经三通C1-9-3和试验件换热器进口连接管1-11-1进入试验件换热器，然后沿试验件换热器出口连接管1-11-2、三通D1-9-4和热气动球阀2-6返回热油罐；而当换热器试验件的非加热过程时，热油沿热气动三通球阀1-5的右出口直接返回热油罐。冷油罐和热油罐上方覆盖氮气以获得试验件换热器的试验压力，并用上连通管1-11-3使2个油罐的压力平衡，用下连通管1-11-4使2个油罐的液位平衡。在交替进行的冷却过程和加热过程之间设置驱油过程。通过冷油罐侧与上连通管相连接的三通F1-9-6抽取气体经止回阀3-6进入压缩机3-1 ;当换热器试验件的非驱油过程时(即冷却过程或加热过程)，驱油气动球阀3-3关闭，压缩机3-1出口气体向储气罐3-2排气；在换热器试验件的驱油过程时，驱油气动球阀3-3开启，来自压缩机3-1和储气罐3-2的气体经三通E1-9-5进入位置较高的试验件换热器出口连接管1-11-2，将试验件换热器6内的剩油沿位置较低的试验件换热器进口连接管1-11-1，通过四通1-10经排油冷气动球阀3-4或排油热气动球阀3-5排入冷油罐或热油罐。冷回路、热回路和驱油回路的切换是根据试验件换热器出口连接管上的温度传感器信号实施的；而电加热器出口温度传感器则是用于对电加热器的超温保护。设置过滤器B1-8-2和过滤器C1-8-3是为了避免将试验件换热器中的铝屑杂物带入系统。设置过滤器A1-8-1和过滤器D2-8则是为了保证冷、热油泵和各阀门的正常运行。
权利要求
1.一种换热器冷热循环疲劳试验装置，所述冷热循环疲劳试验装置包括冷回路(I)、热回路(2)、试验件柜(4)、控制仪表组(5)，以及试验件换热器￠);控制仪表组(5)包括温度传感器A(5-1)、温度传感器B (5-2)、温度传感器C(5-3)、压力传感器(5_4)和压力表(5-5);冷回路⑴包括冷油罐(1-1)、冷油泵(1-2)、冷却器(1-3)、制冷机(1-4)、冷气动三通球阀(1-5)、冷气动球阀(1-6)、冷阀组(1-7)、冷过滤器组(1-8)、冷三通组(1-9)、四通(1-10)、连接管组(1-11);冷阀组(1-7)包括阀 A (1-7-1)、阀 B(l_7_2)、阀C(1-7-3)、阀 D(1-7-4)、阀 E(1-7-5)、阀 F(1-7-6)、阀 G(1-7-7)、阀 H(1-7-8)、补氮气阀(1-7-9)和安全阀(1-7-10);冷过滤器组(1-8)包括过滤器A(l-8-l)、过滤器B(l-8-2)和过滤器C(l-8-3);冷三通组(1-9)包括三通A(1-9-1)、三通B(1-9-2)、三通C(1-9-3)、三通D(1-9-4)、三通E(1-9-5)和三通F(l_9_6);连接管组(1_11)包括试验件换热器进口连接管(1-11-1)、试验件换热器出口连接管(1-11-2)、上连通管(1-11-3)和下连通管(1-11-4);热回路(2)包括热油罐(2-1)、热油泵(2-2)、电加热器(2_3)、热气动三通球阀(2-5)、热气动球阀(2-6)、热阀组(2-7)和过滤器D(2-8);热阀组(2_7)包括阀1(2_7_1)、阀 J (2-7-2)、阀 K (2-7-3)、阀 L (2-7-4)； 其特征在于，该冷热循环疲劳试验装置还设有气体驱油回路(3)，包括压缩机(3-1)、储气罐(3-2)、驱油气动球阀(3-3)、排油冷气动球阀(3-4)、排油热气动球阀(3-5)、止回阀(3-6)和三通 G (3-7)； 冷油罐(1-1)设有冷液位计(1-1-1)、冷进口 A(l-l-2)、冷进口 B(l-l-3)、冷进口C(l-l-4)、冷出口(1-1-5)、冷下连通管接口(1-1-6)、冷上连通管接口(1-1-7)、压力表接口(1-1-8)、充油接口(1-1-9)、安全阀接口(1-1-10)和氮气接口(1-1-11);其中压力表接口(1-1-8)接压力表(5-5)，充油接口(1-1-9)接阀H(l-7-8)，安全阀接口(1_1_10)接安全阀(1-7-10)，氮气接口 (1-1-11)接补氮气阀(1-7-9)； 热油罐(2-1)设有热液位计(2-1-1)，热进口 A(2-1-2)，热进口 B(2_l_3)，热进口C (2-1-4)，热出口(2-1-5)，热下连通管接口(2-1-6)，热上连通管接口(2_1_7)和热排气接口(2-1-8);热排气接口(2-1-8)接阀 L(2-7-4)； 冷油罐(1-1)的冷出口(1-1-5)通过阀A (1-7-1)和过滤器A (1-8-1)与冷油泵(1_2)的进口相连接，过滤器A(1-8-1)进口处连接有阀F(1-7-6)，冷油泵(1-2)的出口通过阀B(1-7-2)与冷却器(1-3)的油侧进口相连，冷却器(1-3)的油侧出口通过三通A(l-9-l)连接两条线路，然后汇合到三通B(l-9-2)，其中一条线路由阀C(l-7-3)、制冷机(1-4)和阀D (1-7-4)串联组成，另一条线路采用阀E (1-7-5);三通B(l_9_2)的出口与冷气动三通球阀(1-5)的进口相连，冷气动三通球阀(1-5)的左出口与冷油罐(1-1)的冷进口 A(l-l-2)相连，冷气动三通球阀(1-5)的右出口与三通C (1-9-3)的左进口相连；三通C (1-9-3)的出口通过试验件换热器进口连接管(1-11-1)与试验件换热器(6)的进口(6-1)相连，试验件换热器(6)的出口(6-2)通过试验件换热器出口连接管(1-11-2)与三通D(l-9-4)的进口相连接；试验件换热器进口连接管(1-11-1)上设有四通(1-10)、过滤器B(1-8-2)和温度传感器A (5-1);试验件换热器出口连接管(1-11-2)上设有温度传感器B (5-2)、过滤器C (1-8-3)、压力传感器(5-4)和三通E (1-9-5);三通D(l_9_4)的左出口通过冷气动球阀(1-6)与冷油罐(1-1)的冷进口 B (1-1-3)相连； 热油罐(2-1)的热出口(2-1-5)通过阀1(2-7-1)和过滤器D(2_8)与热油泵(2_2)的进口相连，过滤器D (2-8)进口处连接有用于排液的阀K (2-7-3)，热油泵(2-2)的出口通过阀J(2-7-2)与电加热器(2-3)进口相连，电加热器(2-3)的出口与热气动三通球阀(2_5)的进口相连，在电加热器出口设有温度传感器C(5-3);热气动三通球阀(2-5)的右出口与热油罐(2-1)的热进口 A(2-l-2)相连，热气动三通球阀(2-5)的左出口与三通C(1_9_3)的右进口相连；三通D (1-9-4)的右出口通过热气动球阀(2-6)与热油罐(2-1)的热进口B (2-1-3)相连； 冷油罐冷下连通管接口(1-1-6)通过阀G(l-7-7)和下连通管(1-11-4)与热油罐的热下连通管接口(2-1-6)相连；冷油罐冷上连通管接口(1-1-7)通过三通F (1-9-6)和上连通管(1-11-3)与热油罐的热上连通管接口(2-1-7)相连； 三通F (1-9-6)的出口通过止回阀(3-6)与压缩机(3-1)的进口相连，压缩机(3_1)的·出口通过三通G(3-7) —路与储气罐(3-2)的接口(3-2-1)相连，另一路通过驱油气动球阀(3-3)与试验件换热器出口连接管(1-11-2)上的三通E(l-9-5)的上端相连；试验件换热器进口连接管(1-11-1)之四通(1-10)的左端出口通过驱油冷气动球阀(3-4)与冷油罐的冷进口 D(l-l-4)相连，四通(1-10)的右端出口通过驱油热气动球阀(3-5)与热油罐的热进口 D(2-1-4)相连。
全文摘要
一种带有气体驱油回路的换热器冷热循环疲劳试验装置，该装置包括冷回路、热回路和气体驱油回路，后者包括压缩机、储气罐、驱油气动球阀、排油冷气动球阀、排油热气动球阀等；压缩机的进口与冷油罐与热油罐之间的上连通管相连；压缩机的出口通过三通分别与储气罐和驱油气动球阀相连，后者与试验件换热器出口连接管的三通相连；试验件换热器进口连接管通过四通和驱油冷气动球阀或驱油热气动球阀分别与冷油罐或热油罐相连。本发明在交替的冷却和加热过程之间插入气体驱油过程，将试验件换热器中的剩油排空到对应的冷油罐或热油罐内，可以避免冷、热油的串混，与传统方案相比可节省大量电能。
文档编号G01M99/00GK102944439SQ20121045248
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者陈亚平, 张治 , 倪明龙, 陈世玉 申请人:东南大学