套管式换热器管内沸腾/冷凝换热性能测试平台制造技术

本实用新型专利技术涉及套管式换热器管内沸腾/冷凝实验平台，包括：制冷剂回路系统，其包括前部换热器、测试段、后部换热器、储液器、制冷剂泵；冷水机组系统，其在制冷剂回路系统的测试段处与制制冷剂回路系统连接，包括水泵、冷水机组加热器和冷水机组换热器；载冷剂循环系统，载冷剂在其中流动，且载冷剂的流向能够通过调节阀来改变，该系统能够分别与制冷剂回路系统中的前部换热器、测试段、后部换热器和储液器连接，以与制冷剂回路系统中的制冷剂进行热交换；计算机控制系统，其用于实现对套管式换热器管内沸腾/冷凝实验平台的控制。本实用新型专利技术在不更换实验设备且不增加额外成本的前提下，可对同一制冷工质、换热管道进行沸腾/冷凝试验。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及热交换领域，具体地涉及一种套管式换热器管内沸腾/冷凝换热性能测试平台。
技术介绍
近年来，随着环境问题的日趋严重，新型制冷剂的替代迫在眉睫，但原有换热设备能否适用于新型工质并且是否依旧具有高效换热性能仍是未解之谜，为此需对现有换热设备进行必要的性能测试。对于套管式换热器，性能测试系统多采用蒸汽压缩式制冷系统，但由于压缩机的限制，仅能限于对一种制冷剂进行测试，并且较难控制试验段进、出口处的状态，从而无法对针对工况进行设定。而对于某些特定的单管性能测试系统，由于设备选型的简陋，仅能满足单一换热条件，适用性有限，并不能得到广泛推广。
技术实现思路
本技术提供一种套管式换热器管内沸腾/冷凝换热性能测试平台，其能够克服现有技术中存在的某个或多个缺陷。本技术提供一种套管式换热器管内沸腾/冷凝实验平台，包括：制冷剂回路系统，制冷剂在制冷剂回路系统中流动，并且制冷剂回路系统包括前部换热器、测试段、后部换热器、储液器、制冷剂泵；冷水机组系统，冷水机组系统在制冷剂回路系统的测试段处与制冷剂回路系统连接，并且包括水泵、冷水机组加热器和冷水机组换热器；载冷剂循环系统，载冷剂在载冷剂循环系统中流动，并且载冷剂的流向能够通过调节阀来改变，该载冷剂循环系统能够分别与制冷剂回路系统中的前部换热器、测试段、后部换热器和储液器连接，以与制冷剂回路系统中的制冷剂进行热交换；以及计算机控制系统，该计算机控制系统用于实现对套管式换热器管内沸腾/冷凝实验平台的控制。根据本技术的套管式换热器管内沸腾/冷凝换热性能测试平台，在不更换实验设备且不增加额外成本的前提下，可对同一制冷工质、换热管道进行沸腾/冷凝试验。在本技术的一个具体实施例中，当载冷剂循环系统与后部换热器和储液器连接时，从储液器流出的制冷剂可以在测试段处被加热沸腾，并且被加热沸腾的制冷剂可以在后部换热器处被载冷剂循环系统中的载冷剂凝结，从而能够进行沸腾实验。在本技术的一个具体实施例中，当载冷剂循环系统与前部换热器和冷水机组换热器连接时，从储液器流出的制冷剂可以在前部换热器处被加热成气体，并且可以在测试段处被载冷剂循环系统中的载冷剂凝结，从而能够进行冷凝实验。在本技术的一个具体实施例中，制冷剂回路系统还可以包括制冷回路加热器，该制冷回路加热器位于前部换热器和测试段之间，该制冷回路加热器用于调节加热量，从而精确地供给制冷剂的流量。在本技术的一个具体实施例中，制冷剂回路系统中的前部换热器、测试段、后部换热器和储液器均可包括视液镜，以观察制冷剂所处状态，从而能够方便且直观地观测制冷剂在进出相应阶段时所处的状态。在本技术的一个具体实施例中，制冷剂回路系统中制冷剂的流量可以在18至180kg/h的范围内，水冷机组系统能够提供14.4kw的制冷量，从而能够大副度降低载冷剂的温度，例如，当载冷剂为35％的乙二醇溶液时，其温度最低可达-7℃。在本技术的一个具体实施例中，冷水机组系统还可以包括膨胀水箱，膨胀水箱用于补充系统的水循环量，通过具有该结构特征，能够使系统工作平稳。本技术提供的套管式换热器管内沸腾/冷凝换热性能测试平台可使不同实验运行时对同一设备进行重复性利用，无需搭建新实验台，并用水冷机组提供的载冷剂与系统内部换热器进行热量交换，以满足实验工况需求。附图说明附图是示出本技术的套管式换热器管内沸腾/冷凝换热性能测试平台的总体示意图。具体实施方式以下结合附图详细地描述本技术的套管式换热器管内沸腾/冷凝换热性能测试平台的具体实施方式。附图是示出本技术的套管式换热器管内沸腾/冷凝换热性能测试平台的总体示意图。该套管式换热器管内沸腾/冷凝实验平台包括：制冷剂回路系统、冷水机组系统、载冷剂循环系统和计算机控制系统。如附图所示，制冷剂回路系统包括制冷剂泵BR1、质量流量计GR1、蒸发换热器(也称为前部换热器)HE1，电加热器(制冷回路加热器)H3、热能膨胀阀EXV、实验测试段(或测试段)T.S、冷凝换热器(也称为后部换热器)HE3、储液器RT。在附图所示的管内沸腾/冷凝实验平台中，热能膨胀阀EXV为多个，包括位于测试段的进口和出口入的EXV1和EXV2。由制冷剂泵BR1代替压缩机提供整个回路的动力。质量流量计GR1测量制冷剂的流量。具有储液功能的储液器RT可根据实验要求自动调节系统中制冷剂的充注量，并对该储液器RT中的制冷剂进行过冷处理，通过视液镜S1观察制冷剂所处状态，确保质量流量计GR1所测数据的精确度。冷水机组系统在制冷剂回路系统的测试段处与制制冷剂回路系统连接。冷水机组系统(水循环)包括膨胀水箱ET、水泵BW2、电加热器(冷水机组加热器)H2、电磁流量计GW1、板式换热器(冷水机组换热器)HE2。膨胀水箱ET主要用于补充系统水循环量，电加热器H2主要用于沸腾实验加热，且可根据板式换热器HE2的换热效果与设定工况间的差距对水循环进行修正加热。试验测试段内管为待测铜管，外管为不锈钢管,制冷剂在内管流动，水在环形管道内流动，并且二者呈逆向流，从而能够进行热交换。制冷剂测试前的状态由参数T5、P3确定，测试后的状态由T4、P4确定，从而可由P3、P4计算得到测试端的压降，并且水循环中水的进出口水温由铂电阻T1、T2测量，进口压力由P1获得。该冷水机组系统还包括视液镜S3和S4，视液镜S3和S4位于试验测试段的进出口处，用于观测制冷剂在进出试验测试段所处的状态。载冷剂在载冷剂循环系统中流动，该载冷剂循环系统能够分别与制冷剂回路系统中的前部换热器HE1、测试段T.S、后部换热器HE3和储液器RT连接，以与制冷剂回路系统中的制冷剂进行热交换，并且通过调节电磁阀、球阀等改变载冷剂在管路中的流向，满足实验工况要求。由附图可知，前部加热器由蒸发换热器HE1、电加热器H1、泵BW1、电磁流量计GW3组成。从恒温水箱CTT流出的载冷剂(在本实施例中为乙二醇)在泵BW1的驱动下，分别流经电加热器H1、蒸发换热器HE1和电磁流量计GW3，从而在进行冷凝实验时，对制冷工质进行加热处理。后部冷凝器的主要元件为冷凝换热器HE3，由恒温水箱CTT流出的乙二醇在泵BW3的驱动下流进冷凝换热器HE3，在进行沸腾实验时对制冷剂蒸汽进行冷凝，其中回路中的乙二醇流量由质量流量计GW2测得。通过调节阀门改变乙二醇流向，使其分别进入板式换热器HE2、储液器RT，这样，一方面可以对试验测试段水回路的热量进行排除，另一方面可以对储液器RT中的制冷剂进行过冷处理。以下描述载冷剂回路系统的工作过程。在进行沸腾实验时，蒸发换热器HE1、板式换热器HE2无热量交换，电加热器H2为试验段提供热量，液态制冷剂从储液器RT流出，在制冷剂泵BR1的驱动下进入试验段进行沸腾换热实验，被加热的制冷剂在冷凝换热器HE3中进行冷凝，经冷凝后的液体制冷剂回到储液器RT进入下一循环。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种套管式换热器管内沸腾/冷凝实验平台，其特征在于，包括：制冷剂回路系统，制冷剂在制冷剂回路系统中流动，并且制冷剂回路系统包括前部换热器、测试段、后部换热器、储液器、制冷剂泵；冷水机组系统，冷水机组系统在制冷剂回路系统的测试段处与制冷剂回路系统连接，并且包括水泵、冷水机组加热器和冷水机组换热器；载冷剂循环系统，载冷剂在载冷剂循环系统中流动，并且载冷剂的流向能够通过调节阀来改变，该载冷剂循环系统能够分别与制冷剂回路系统中的前部换热器、测试段、后部换热器和储液器连接，以与制冷剂回路系统中的制冷剂进行热交换；以及计算机控制系统，该计算机控制系统用于实现对套管式换热器管内沸腾/冷凝实验平台的控制。

【技术特征摘要】
1.一种套管式换热器管内沸腾/冷凝实验平台，其特征在于，包括：
制冷剂回路系统，制冷剂在制冷剂回路系统中流动，并且制冷剂回路系统包括前部换热器、测试段、后部换热器、储液器、制冷剂泵；
冷水机组系统，冷水机组系统在制冷剂回路系统的测试段处与制冷剂回路系统连接，并且包括水泵、冷水机组加热器和冷水机组换热器；
载冷剂循环系统，载冷剂在载冷剂循环系统中流动，并且载冷剂的流向能够通过调节阀来改变，该载冷剂循环系统能够分别与制冷剂回路系统中的前部换热器、测试段、后部换热器和储液器连接，以与制冷剂回路系统中的制冷剂进行热交换；以及
计算机控制系统，该计算机控制系统用于实现对套管式换热器管内沸腾/冷凝实验平台的控制。
2.根据权利要求1所述的套管式换热器管内沸腾/冷凝实验平台，其特征在于，当载冷剂循环系统与后部换热器和储液器连接时，从储液器流出的制冷剂在测试段处被加热沸腾，并且被加热沸腾的制冷剂在后部换热器处被载冷剂循环系统中的载冷剂凝结，从而能够进行沸腾实验。
3.根据权利要求1所述的套管式换热器管内沸腾/冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆普，陶乐仁，耿亮，胡永攀，王艳江，王通，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：新型
国别省市：上海;31