一种基于piv系统的换热器流场监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于换热器流场检测领域，尤其涉及一种基于Piv系统的换热器流场监测装置。
【背景技术】
[0002]PIV是在20世纪70年代由固体力学散斑点发展的一种技术，其原理为:首先在流场中散布示踪粒子并用脉冲激光片光源照射所要研究的流场区域，通过连续两次或者多次曝光的PIV胶片，采用杨氏条纹法或者自相关法逐点处理胶片，从而得到全场的二维速度分布O
[0003]实际上，PIV就是通过测量示踪粒子两次曝光图像之间的距离Λ X来测量该点的速度，因而也就要求在两次曝光之间，粒子的轨迹必须接近直线，且速度基本恒定，即要求Δ T足够小。根据测量的位移与已知的时间间隔相除，就得到粒子的Lagrange速度，当时间间隔趋近于零，可以近似认为等于Euler速度。若在整个测试区域得到各点的速度矢量，就获得了整场的流动ig息。
[0004]换热器是化工、石油、制药及能源等行业中应用相当广泛的单元设备之一，不仅能够合理调节工艺介质的温度以满足工艺流程的需要，也是余热废热回收利用的有效装置。而管壳式换热器由于结构可靠、技术成熟、适用面广等优势，成为了目前热力系统中最为常用的换热设备结构形式，其用量占全部换热器用量的70%。
[0005]现阶段对于换热器壳程的实验研究，往往只局限于三维仿真软件的模拟，由于缺少实验的方法加以验证而导致结果具有很大的不确定性，这极不利于科研人员在关于换热器方面的进一步研究及发展。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型针对现有技术中的问题，提供一种基于PIV系统的换热器流场监测装置，可以用于现场检测换热器流动状态的实验装置，提高测试的准确性。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种基于PIV系统的换热器流场监测装置，包括回路冷水段、换热器实验段、测试系统，回路冷水段与换热器实验段相互连接，形成密封回路，回路冷水段位于密封回路的上部，换热器实验段位于密封回路的下部，测试系统对换热器实验段拍摄流场图以及涡量图；其中回路冷水段包括通过PLV管道及接头进行连通的水箱、水栗、液位计，换热器实验段包括筒体、若干换热管、若干折流板，换热管、折流板固定在筒体内部并且相互间隔设置。
[0008]按上述技术方案，筒体的两端与回路冷水段的两端PLV管道采用螺纹连接，两端连接处使用密封圈进行密封，并填充塑料进行密封，利用四根双头螺柱实现连接。
[0009]按上述技术方案，换热管设置在折流板的上半部分区域，且呈三角形分布，相邻2根换热管中心距为13?15mm。
[0010]按上述技术方案，筒体采用亚克力板材。
[0011]按上述技术方案，测试系统包括，PIV光路检测系统，图像采集系统，同步控制系统以及数据分析系统。
[0012]本实用新型产生的有益效果是:可以用于现场检测换热器流动状态，为今后实验科研人员提供可靠方便的装置，便于提高测试的准确性。
【附图说明】
[0013]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0014]图1是本实用新型实施例基于PIV系统的换热器流场监测装置的结构示意图；
[0015]图2是本实用新型实施例中换热器实验段的示意图；
[0016]图3是折流板及换热管开孔排列方式示意图；
[0017]其中:1_液位计；2-PLV管道；4_换热器壳程；5_换热器管程；6_CCD照相机；7-计算机；8_支撑架；9_水箱；10_调速器；11_水栗；12_截止阀；21_不锈钢接管；22_筒体；23-换热管；24_开孔折流板；31_换热管孔；32_折流板孔。
【具体实施方式】
[0018]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0019]本实用新型实施例中，提供一种基于PIV (粒子成像测速)系统的换热器流场监测装置，包括回路冷水段、换热器实验段、测试系统，回路冷水段与换热器实验段相互连接，形成密封回路，回路冷水段位于密封回路的上部，换热器实验段位于密封回路的下部，测试系统对换热器实验段拍摄流场图以及涡量图；其中回路冷水段包括通过PLV管道及接头进行连通的水箱、水栗、液位计，换热器实验段包括筒体、若干换热管、若干折流板，换热管、折流板固定在筒体内部并且相互间隔设置。
[0020]其中，筒体的两端与回路冷水段的两端PLV管道采用螺纹连接，两端连接处使用密封圈进行密封，并填充塑料进行密封，利用四根双头螺柱实现连接。
[0021]进一步地，换热管设置在折流板的上半部分区域，且呈三角形分布，相邻2根换热管中心距为13?15mm。
[0022]进一步地，筒体采用亚克力板材。
[0023]其中，测试系统包括，PIV光路检测系统，图像采集系统，同步控制系统以及数据分析系统。
[0024]本实用新型的较佳实施例中，基于PIV系统的换热器流场监测装置，如图1-图3所示，包括回路冷水段、换热器实验段、测试系统，回路冷水段与换热器实验段相互连接，形成密封回路，测试系统对换热器实验段拍摄流场图以及涡量图；其中回路冷水段包括通过PLV管道2及接头进行连通的水箱9、液位计1、水栗11，换热器实验段包括筒体、换热管、折流板，换热管、折流板固定在筒体内部并且相互间隔设置，换热器实验段由内外两部分构成，其中外部为一个横截面为正方形的筒体22，内部由8根换热管23以及7个折流板24组成。换热器实验段的外部为换热器壳程4，内部为换热器管程5。换热器实验段的换热管材料为亚克力板材，相邻换热管中心距为14mm，排列方式为正三角形排列。换热器实验段的进口通过不锈钢接管21与调速器10调节后的PLV管道相连，换热器实验段的出口直接通入循环下路的水箱，回路冷水段置于测试平台上，换热器实验段的筒体两端分别通过支撑架8固定在测试平台上，水箱壳体长宽尺寸为60 X 160mm。其中，筒体的两端与回路冷水段的两端PLV管道采用螺纹连接，两端连接处使用密封圈进行密封，并填充塑料进行密封，利用四根双头螺柱实现连接。测试系统包括，PIV光路检测系统，图像采集系统，同步控制系统以及数据分析系统。回路冷水段还包括截止阀12，设置在液位计与水栗11之间。调速器10采用旋钮方式调节流量，液位计与换热器之间采用螺纹连接，螺纹上缠绕生胶带并与PLV塑料管路相连接。光路系统采用大功率集成化ND:YGA双激光器作为光源，照射换热器实验段，采用C⑶照相机6进行拍照，计算机7采用LaVison软件作为数据分析系统。图3所示是折流板及换热管开孔排列方式示意图包括换热管孔31和折流板孔32。
[0025]本实施例中，基于PIV系统的换热器流场监测装置工作流程如下:
[0026](I)检测密封回路的各个连接部位的密封性能，确保无漏水情况发生，检查各个设备接线情况。组装换热器，清洗换热管及筒体的内壁，内壁容易附着灰尘，如果不及时清洗容易产生气泡，影响实验效果。利用清洁剂将筒体的内壁、换热管以及折流板洗净，按照实验实现设计好的尺寸参数进行组装，利用双头螺柱连接来固定筒体的两端与回路冷水段的两端PLV管道，以保证密封性能。将筒体的中空部分注入水，保证激光能够直射到筒体的内部。
[0027](2)将水箱注满水，确保液面高于水箱的出口孔，这样能够使整个密封回路处于密封状态。将示踪粒子倒入水箱内，充分搅拌后盖上水箱盖。
[0028](3)打开水栗，将水箱中的水抽离到换热器实验段，其中要利用液位计进行调节，将水注满换热器实验段。由于换热器实验段在安装时带入了部分空气，在整个系统运行时，还需保证水箱的充满状态，使整个密封回路更好地处于密闭状态。
[0029](4)打开LaVison系统，即PIV光路检测系统，调整CXD照相机位置，利用标定板，在换热器实验段中选择观测截面，标定完成后将CCD照相机盖子盖上，以防激光打坏CCD照相机芯片，打开激光器，做好防护措施，并调整激光发射器方向使光照入至需要观测截面。
[0030](5)调整液位计，控制换热器实验段入口的流速，每个流速值进行一次观测。
[0031]在实验时启动测量系统，对观测截面拍摄流场图以及涡量图。当一组实验做完时，要将水箱重新换水以及重新添加示踪粒子。重复以上步骤。
[0032]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种基于PIV系统的换热器流场监测装置，其特征在于，包括回路冷水段、换热器实验段、测试系统，回路冷水段与换热器实验段相互连接，形成密封回路，回路冷水段位于密封回路的上部，换热器实验段位于密封回路的下部，测试系统对换热器实验段拍摄流场图以及涡量图；其中回路冷水段包括通过PLV管道及接头进行连通的水箱、水栗、液位计，换热器实验段包括筒体、若干换热管、若干折流板，换热管、折流板固定在筒体内部并且相互间隔设置。2.根据权利要求1所述的基于PIV系统的换热器流场监测装置，其特征在于，筒体的两端与回路冷水段的两端PLV管道采用螺纹连接，两端连接处使用密封圈进行密封。3.根据权利要求1或2所述的基于PIV系统的换热器流场监测装置，其特征在于，换热管设置在折流板的上半部分区域，且呈三角形分布，相邻2根换热管中心距为13?15mm。4.根据权利要求1或2所述的基于PIV系统的换热器流场监测装置，其特征在于，筒体采用亚克力板材。5.根据权利要求1或2所述的基于PIV系统的换热器流场监测装置，其特征在于，测试系统包括，PIV光路检测系统，图像采集系统，同步控制系统以及数据分析系统。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于PIV系统的换热器流场监测装置，包括回路冷水段、换热器实验段、测试系统，回路冷水段与换热器实验段相互连接，形成密封回路，测试系统对换热器实验段拍摄流场图以及涡量图；其中回路冷水段包括通过PLV管道及接头进行连通的水箱、水泵、液位计，换热器实验段包括筒体、若干换热管、若干折流板，换热管、折流板固定在筒体内部并且相互间隔设置。本实用新型基于PIV系统的换热器流场监测装置用于现场检测换热器流动状态，为今后实验科研人员提供可靠方便的装置，便于提高测试的准确性。
【IPC分类】G01M10/00
【公开号】CN204731000
【申请号】CN201520439974
【发明人】秦襄培, 吴丽, 郭亚娟, 鄢宁波, 刘莉
【申请人】武汉工程大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月24日