一種用于測量管束換熱特性的系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種用于測量管束換熱特性的系統。
【背景技術】
[0002] 在工程實踐中，換熱器在動力、化工、冶金、航天、空調、制冷、機械、輕紡、建筑等行 業都應用廣泛，換熱器根據不同的用途及換熱環境有相應的不同形式，其中換熱管束廣泛 應用于兩種介質的間接對流換熱過程。為了強化對流傳熱效果，在傳統換熱圓管的基礎上， 進行再加工，主要有涂層或多孔表面等處理表面、粗趟表面、翅片等擴展表面、擾流元件、扭 曲帶或螺旋葉片等旋流元件、螺旋管等。
[0003] 在兩種介質的間接換熱器中，單位時間內的換熱量與冷熱流體的溫度差及換熱面 積成正比，即Q = KAAt，式中，K一一換熱系數為反映換熱器傳熱效果強弱的指標。管束的 總體換熱系數K的與管束的導熱、兩種介質的對流換熱系數相關，不同的管束由于其外部 換熱面結構不同，其總體換熱系數和對流換熱系數也不同。因此，針對不同強化傳熱管束， 測定不同風速下的實驗段總體換熱系數、風側的對流換熱系數進行驗證，對指導實際工程 中不同換熱管束的設計應用十分重要。
[0004] 目前沒有能夠精確地對不同換熱管束的換熱系數進行測量的系統。主要存在的問 題有；針對不同設計工況，需要設置配套的風道及水側管道，實驗平臺沒有通用性；實驗平 臺受搭建位置限制，測量不精確；換熱影響因素較多，試驗熱平衡難W保證，試驗結果誤差 較大。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種用于測量管束換熱特 性的系統，該系統只需要更換設計換熱管束的試驗段，配套的風道及水側管道不用更換，具 有通用性。
[0006] 為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：
[0007] 一種用于測量管束換熱特性的系統，包括進風管道，所述進風管道左側為進風口， 所述進風管道內部從左至右依次設有軸流風機、風道閩口和文丘里段，所述文丘里段右側 連接滿足皮托管等測量儀表精度的一定長度的第一直管段，所述第一直管段內部設有皮托 管，皮托管與微壓計相連，所述第一直管段右側連接有可更換的換熱管束試驗段（可按照 不同工況進行更換），所述換熱管束試驗段右側接有一定長度的第二直管段，所述第二直管 段右側為排風口，所述換熱管束試驗段的左右兩側均設有溫度傳感器I，所述溫度傳感器 I與數據采集器I相連，數據采集器I逐時測定換熱管束試驗段進風口和排風口的風溫。 所述換熱管束試驗段的下端連接進水管，所述換熱管束試驗段的上端連接出水管，所述進 水管通過轉子流量計和離屯、水累與恒溫水浴相接。所述出水管與恒溫水浴相連。
[000引所述換熱管束試驗段的進水管和出水管上均設有溫度傳感器II，所述溫度傳感器 II與數據采集器II相連，數據采集器II逐時測定換熱管束試驗段的進水口和出水口水溫。
[0009] 所述進水管末端連接有放氣閥，放氣閥與換熱管束試驗段連接。
[0010] 所述恒溫水浴為可設置溫度和記錄加熱時間的電加熱恒溫水浴。恒溫水浴采用電 加熱的方式，有內置加熱管束運行計時的功能，可準確計算電加熱功率，用于熱平衡計算； 可自行調節恒溫水溫度，精度可達±0. 5°c。
[0011] 恒溫水浴、進水管、換熱管束試驗段和出水管構成水環路，其中換熱管束試驗段內 為流動的水側；進風口、軸流風機、文丘里段、第一直管段、換熱管束外側風道、第二直管段 構成空氣環路，其中換熱管束外側風道為空氣側。
[0012] 本實用新型的有益效果為；本系統只需要更換設計換熱管束的試驗段，配套的風 道及水側管道不用更換，系統有通用性；系統測點選取滿足測量裝置的使用需要，測量精 確；系統保證熱平衡，試驗結果誤差較小。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型測量管束換熱特性系統的結構示意圖；
[0014] 圖2為整體換熱系數和空氣側對流換熱系數隨風速變化趨勢圖；
[0015] 圖中，1為進風口，2為軸流風機，3為風道閩口，4為文丘里段，5為皮托管，6為微 壓計，7為換流管束試驗段，8為數據采集器，9為溫度傳感器，10為排風口，11為轉子流量 計，12為離屯、水累，13為恒溫水浴，14為第一直管段，15為第二直管段。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0017] 如圖1所示，用于測量管束換熱特性的系統，包括進風管道，所述進風管道左側為 進風口 1，進風管道1內部從左至右依次設有軸流風機2、風道閩口 3和文丘里段4,文丘里 段4右側連接滿足皮托管等測量儀表精度的一定長度的第一直管段14,第一直管段14內 部設有皮托管5,皮托管5與微壓計6相連，第一直管段14右側連接有可更換的換熱管束 試驗段7 (可按照不同工況進行更換），換熱管束試驗段7右側接有一定長度的第二直管段 15,第二直管段15右側為排風口 10,換熱管束試驗段7的左右兩側均設有溫度傳感器9,溫 度傳感器9與數據采集器8相連，數據采集器8逐時測定換熱管束試驗段7進風口 1和排 風口 10的風溫。換熱管束試驗段7的下端連接進水管，換熱管束試驗段7的上端連接出水 管，進水管通過轉子流量計11和離屯、水累12與可設置溫度和記錄加熱時間的電加熱恒溫 水浴13相接。換熱管束試驗段7的出水管與恒溫水浴13相連。
[001引換熱管束試驗段7的進水管和出水管上均設有溫度傳感器，溫度傳感器與數據采 集器相連，數據采集器逐時測定換熱管束試驗段的進水口和出水口水溫。
[0019] 進水管末端連接有放氣閥，放氣閥與換熱管束試驗段7連接。恒溫水浴13、進水 管、換熱管束試驗段7和出水管構成水環路，其中換熱管束試驗段7內為流動的水側；進風 口 1、軸流風機2、文丘里段4、第一直管段14、換熱管束外側風道、第二直管段15構成空氣 環路，其中換熱管束外側風道為空氣側。
[0020] 可更換的換熱管束試驗段與風道進行法蘭連接，采用"九宮格"法，用皮托管和微 壓計測量得到取得穩流橫截面的平均風速，并在換熱管束試驗段先后兩側設置溫度傳感 器，用數據采集器逐時測定試驗段進、出口風溫。
[0021] "九宮格"法，即對被測管束前后穩流的矩形風道橫截面進行十六等分，分別在橫 向四等分、縱向四等分定點，進行9個定點的測量。矩形風道橫截面上的風速不均勻，單點 的測量誤差較大，為了減小測量誤差，采用"九宮格"法進行測量，得到橫截面的平均風速。
[0022] 可設置溫度和記錄加熱時間的自制電加熱恒溫水浴與換熱管束相連并經過離屯、 水累、轉子流量計向所述換熱管束供水，在恒溫水浴于換熱管束之間的連接進出水管上安 裝進水、出水溫度傳感器，用數據采集器逐時測定試驗段進、出口水溫。
[0023] 恒溫水浴采用電加熱的方式，有內置加熱管束運行計時的功能，可準確計算電加 熱功率，用于熱平衡計算；可自行調節恒溫水溫度，精度可達±0. 5°C。
[0024] 實施例1 :
[0025] 直接測量包括8排8列并聯的矩形楠圓翅片管束的冷卻水流量、進水溫度、出水溫 度、空氣進口溫度、出口溫度、矩形風道的風速。
[0026] 矩形楠圓翅片管束的基本尺寸如表1所示。
[0027]
【主權項】
1. 一種用于測量管束換熱特性的系統，其特征是，包括進風管道，所述進風管道左側為 進風口，所述進風管道內部從左至右依次設有軸流風機、風道閘門和文丘里段，所述文丘里 段右側連接第一直管段，所述第一直管段內部設有皮托管，皮托管與微壓計相連，所述第一 直管段右側連接有可更換的換熱管束試驗段，所述換熱管束試驗段右側接有第二直管段， 所述第二直管段右側為排風口。
2. 如權利要求1所述的測量管束換熱特性的系統，其特征是，所述換熱管束試驗段的 左右兩側均設有溫度傳感器I。
3. 如權利要求2所述的測量管束換熱特性的系統，其特征是，所述溫度傳感器I與數 據采集器I相連，數據采集器I逐時測定換熱管束試驗段進風口和排風口的風溫。
4. 如權利要求1所述的測量管束換熱特性的系統，其特征是，所述換熱管束試驗段的 下端連接進水管，所述換熱管束試驗段的上端連接出水管。
5. 如權利要求4所述的測量管束換熱特性的系統，其特征是，所述進水管通過轉子流 量計和離心水泵與恒溫水浴相接，所述出水管與恒溫水浴相連。
6. 如權利要求4所述的測量管束換熱特性的系統，其特征是，所述換熱管束試驗段的 進水管和出水管上均設有溫度傳感器II。
7. 如權利要求6所述的測量管束換熱特性的系統，其特征是，所述溫度傳感器II與數 據采集器II相連，數據采集器II逐時測定換熱管束試驗段的進水口和出水口水溫。
8. 如權利要求4所述的測量管束換熱特性的系統，其特征是，所述進水管末端連接有 放氣閥，放氣閥與換熱管束試驗段連接。
9. 如權利要求5所述的測量管束換熱特性的系統，其特征是，所述恒溫水浴為可設置 溫度和記錄加熱時間的電加熱恒溫水浴。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于測量管束換熱特性的系統，包括進風管道，進風管道左側為進風口，進風管道內部從左至右依次設有軸流風機、風道閘門和文丘里段，文丘里段右側連接第一直管段，第一直管段內部設有皮托管，皮托管與微壓計相連，第一直管段右側連接有可更換的換熱管束試驗段，換熱管束試驗段右側接有第二直管段，第二直管段右側為排風口，換熱管束試驗段的左右兩側均設有溫度傳感器Ⅰ，溫度傳感器Ⅰ與數據采集器Ⅰ相連。本系統只需要更換設計換熱管束的試驗段，配套的風道及水側管道不用更換，系統有通用性；系統測點選取滿足測量裝置的使用需要，測量精確；保證熱平衡，試驗結果誤差較小。
【IPC分類】G01N25-20
【公開號】CN204330647
【申請號】CN201420813513
【發明人】魏偉, 孫奉仲, 董沛鑫, 程屾
【申請人】山東大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月19日