铝制板翅式换热器性能测试用的芯体装置的制作方法

本发明涉及板翅式换热器技术领域，具体是一种铝制板翅式换热器性能测试用的芯体装置。

背景技术：

板翅式换热器，作为一种高效节能的紧凑型换热器，被广泛地应用在航天航空、石油化工、天然气液化、空气分离、低温工程等领域。为了使换热器的设计更加合理高效，制造费用更低，近些年来世界各国不断地对其不同结构规格的板翅表面进行了传热流动性能研究。而我国很多工厂和设计单位多沿用由日本神钢“alex”引进的平直形、锯齿形、打孔型翅片性能曲线数据，但由于生产加工精度、不同形状参数翅片的性能、以及不同流通介质产生的差异，现有的翅片性能数据仍需得到充分考量。

1945年，kays和london教授采取稳态法对紧凑式表面进行了性能研究，并总结了56种板翅式表面试验数据。这种稳态试验法多采用分离法分离一侧热阻从而得到待测端的换热系数，空气常被用于表面性能未知侧，而蒸汽、热水、冷却水或油（热阻仅占总热阻的一小部分）常被用于已知侧。但这种方法会在性能结果中引入另外一侧热阻及分离法产生的计算误差；传统的换热器性能实验台多采用多层流通通道组成的板束体作为实验芯体，并在进出口位置采取相应的整流和流体均布手段。但由于导流段的结构设计和制造精度而导致的各层通道间发生流体分布不均现象，从而使各层通道间的换热和流动情况不同，最终影响性能测试结果。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的局限性，本发明的目的是提供一种铝制板翅式换热器性能测试用的芯体装置，本发明采用单层翅片通道作为实验芯体，从而避免了多层换热通道间的流动分布不均现象；能对空气、氮气、氦气、水、油等诸多工作介质流经翅片通道的传热流动性能进行研究；测试芯体的上下端面处采用电加热的方式直接测定表面特性；能削弱非主翅片区的换热影响；能直接测量待测翅片进出口处的压力，从而避免受导流段压降的影响。

本发明的技术方案如下：

一种铝制板翅式换热器性能测试用的芯体装置，包括有经轧制剪裁的待测翅片、经裁剪打磨的二组导流翅片和由四根封条围成的框架，其特征在于：所述的待测翅片设置于所述框架内，所述的二组导流翅片分别包括有具有不同流通方向的三块翅片，二组导流翅片分别设置于所述框架内，并分别位于所述待测翅片的两侧，所述待测翅片的两端与所述二组导流翅片的端面之间分别具有间距，并分别形成二个热阻断空腔，所述的框架上在所述二个热阻断空腔的两侧分别通过双金属接头连接有与其相连通的取压管接头和测温管接头，所述的取压管接头分别通过细长管道连接压力传感器，所述的测温管接头中分别插入有热电阻温度传感器，所述二组导流翅片的进/出口分别连接有接管。

所述的铝制板翅式换热器性能测试用的芯体装置，其特征在于：所述的待测翅片和二组导流翅片分别通过焊接若干组敷设有焊料的隔板和盖板固定在所述框架内，所述盖板在对应于所述待测翅片的表面放置有覆盖有电加热片的均热板，均热板的同一高度处分别设有多个测温通孔，并分别插入有涂抹导热脂的铂电阻温度传感器。

所述的铝制板翅式换热器性能测试用的芯体装置，其特征在于：所述的待测翅片、二组导流翅片、框架、双金属接头和接管组成测试芯体，测试芯体的外部采用裁剪拼接的绝热板材包围，并采用四块c型卡钳进行压紧和固定，整体外围采用多层铝箔包裹。

所述的铝制板翅式换热器性能测试用的芯体装置，其特征在于：所述框架、隔板和盖板的表面分别敷设有焊料，框架、隔板和盖板安装固定好位置后通过真空钎焊组装在一起。

所述的铝制板翅式换热器性能测试用的芯体装置，其特征在于：所述的取压管接头、测温管接头和接管通过氩弧焊的方式分别固定焊接在所述双金属接头和框架上。

本发明装置在焊接加工完毕后，需通过水压试验、氦检漏试验才能进行实验。

本发明是由翅片芯体、均热板、电加热片、绝热板材装配而成的堆叠结构，通过电加热的方式直接测定表面特性；通过调节流体入口流量、电加热功率，计算出传热因子、摩擦因子与雷诺数的性能曲线。

本发明的有益效果：

本发明结合现有成熟的铝制板翅式换热器焊接加工工艺，制作简单；考虑测试元件的承压、防泄漏能力，设计合理；设置了热阻断空腔，削弱非主翅片区的换热影响；在空腔处测试流体流经主翅片区的进出口温度，提高了传热因子测试精度；在空腔处测试流体流经主翅片区的进出口压力，提高了摩擦因子的测试精度；实验芯体为单层翅片通道，避免了多层换热通道间的流动分布不均现象。

附图说明

图1为本发明结构主视图。

图2为本发明结构侧视图。

具体实施方式

参见图1、2，一种铝制板翅式换热器性能测试用的芯体装置，包括有经轧制剪裁的待测翅片10、经裁剪打磨的二组导流翅片3和由四根封条围成的框架2，待测翅片10设置于框架2内，二组导流翅片3分别包括有具有不同流通方向的三块翅片，二组导流翅片3分别设置于框架2内，并分别位于待测翅片10的两侧，待测翅片10的两端与二组导流翅片3的端面之间分别具有间距，并分别形成二个热阻断空腔4，框架2上在二个热阻断空腔4的两侧分别通过双金属接头5连接有与其相连通的取压管接头8和测温管接头6，取压管接头8分别通过细长管道连接压力传感器9，测温管接头6中分别插入有热电阻温度传感器7，二组导流翅片3的进/出口分别连接有接管1。

本发明中，待测翅片10和二组导流翅片3分别通过焊接若干组敷设有焊料的隔板15和盖板12固定在框架2内，盖板12在对应于待测翅片10的表面放置有覆盖有电加热片14的均热板13，均热板13的同一高度处分别设有八个测温通孔，并分别插入有涂抹导热脂的铂电阻温度传感器。

待测翅片10、二组导流翅片3、框架2、双金属接头5和接管1组成测试芯体，测试芯体的外部采用裁剪拼接的绝热板材7包围，并采用四块c型卡钳进行压紧和固定，整体外围采用多层铝箔包裹。

框架2、隔板15和盖板12的表面分别敷设有焊料，框架2、隔板15和盖板12安装固定好位置后通过真空钎焊组装在一起。

取压管接头8、测温管接头6和接管1通过氩弧焊的方式分别固定焊接在双金属接头5和框架2上。

本发明装置在焊接加工完毕后，需通过水压试验、氦检漏试验才能进行实验。

本发明的工作原理为：

待测流体经一组导流翅片的进/出口连接的接管进入测试芯体，在该组导流翅片的引导下，流体横向方向上分布均匀；流体经过一个热阻断空腔后，流入待测翅片10进行换热；热电阻温度传感器和压力传感器分别测定进出待测翅片10的流体的温度和压力；覆盖在均热板13上的电加热片14通过电加热的方式直接测定待测翅片10的性能特性。

二个热阻断空腔4的作用为：一方面，预留一定空间直接与取压管接头5相通；另一方面，二个热阻断空腔4中没有可作为二次传热面的翅片，传热面积小，能削弱非主翅片区的换热影响，提高了待测翅片6传热因子测试精度。

待测翅片10和二组导流翅片3分别通过焊接若干组敷设有焊料的隔板15和盖板12固定在框架2内，来增强测试芯体在加工过程中抗变形能力和承压、防泄漏能力。

均热板13的同一高度处分别设有八个测温通孔，并分别插入有涂抹导热脂的铂电阻温度传感器，测量结果作为待测翅片10的壁面温度；调节流体的入口流量、电加热功率，根据流体进出待测翅片10的温度、压力计算出流体焓值变化；根据金属材料和待测翅片的物性和几何结构，计算出待测翅片10的传热压降性能。

尽管上文对本发明的具体实施方式通过实例进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，本领域的技术人员可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和权力要求所记载的范围。