水平管束及单管外制冷工质降膜蒸发、池沸腾和凝结相变换热测试装置制造方法及图纸

一种水平管束及单管外制冷工质降膜蒸发、池沸腾和凝结相变换热测试装置，该测试装置可以进行不同管束(排)及单管外的降膜蒸发、膜状凝结和满液式沸腾传热测试，还可进行传热管水侧单向强制对流流动阻力系数测试。它的特点在于测试装置包括制冷工质、加热水和冷却水三个循环系统。测试装置可以测试任意管排间距(2mm以上)，任意管排布置方式，管束(排)外的降膜蒸发和膜状凝结换热。可同时获得管束中任意一根传热管的相变传热系数。测试工况蒸发饱和温度可在‑10‑20℃、冷凝饱和温度可在30‑50℃、测试压力可在0‑2.5MPa范围内变化。可根据需求更换降膜分配器。本发明专利技术集水平单管、管束外相变换热和单管水侧压降测试为一体，可满足不同研究需求。

【技术实现步骤摘要】
水平管束及单管外制冷工质降膜蒸发、池沸腾和凝结相变换热测试装置
本专利技术涉及制冷空调领域，具体涉及一种水平管束及单管外制冷工质降膜蒸发、池沸腾和凝结相变换热测试装置。
技术介绍
降膜式蒸发器、满液式蒸发器和冷凝器在制冷空调行业中应用广泛，是大型制冷空调机组里面的关键换热部件。蒸发器和冷凝器的换热影响着整个制冷机组的运行效率，因此开发高性能的蒸发器和冷凝器是提高制冷空调系统综合性能的有效途径。卧式管壳式蒸发器和冷凝器中布置有多排管束，管排数目因系统热负荷需求而有差异。开发高效的换热管和研究新型制冷剂的换热性能都需对传热单管以及管束外的换热特性进行综合测试。因为在降膜蒸发、满液式蒸发和冷凝器中位于不同位置管排的换热性能均有差异。管束和单管的换热性能必须分别进行测试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种集水平单管、管束外相变换热和单管水侧压降测试为一体，可满足制冷空调厂商、科研院所的不同研究需求的水平管束及单管外制冷工质降膜蒸发、池沸腾和凝结相变换热测试装置。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：包括制冷剂循环、加热水和冷却水循环系统；所述的制冷剂循环系统包括带有压力传感器的冷凝器和带有压力传感器的蒸发器，在冷凝器上部布置有冷却管束、底部布置有传热管，冷凝器内存储有液相制冷剂，冷凝器底部冷媒出口通过安装有冷媒流量计及一号阀门的管路与蒸发器内的液膜分配器相连，测试管束安装在蒸发器内液膜分配器的下端，蒸发器顶部及底部冷媒出口还通过各自的管路以及安装在各自管路上的二号阀门、三号阀门与冷凝器相连；所述的加热水循环系统包括热水箱，热水箱的出口经管路及安装在管路上的电磁流量计及温度传感器与蒸发器内的测试管束入口相连，测试管束出口经管路及管路上的温度传感器与热水箱的入口相连；所述的热水箱还通过管路及安装在管路上的阀门与冷凝器传热管相连构成回路；所述的冷却水循环系统包括冷却水箱，冷却水箱的出口经管路及安装在管路上的温度传感器及阀门与冷凝器内的冷却管束及传热管的入口相连，冷却管束及传热管的出口经管路及安装在管路上的温度传感器、阀门及冷却水流量计与冷却水箱相连。所述的蒸发器的安装位置高于冷凝器。所述的冷凝器、热水箱及冷却水箱内分别安装有电加热器，所述的热水箱及冷却水箱上还连接有热水箱风冷制冷机组和热水箱风冷制冷机组。所述的蒸发器上还安装有排气阀。所述的热水箱及冷却水箱出口管路上分别安装有加热水泵和冷却水泵。所述的冷凝器上还设置有充注制冷剂入口和冷媒回收阀。所述的冷凝器的冷媒出口管路上还安装有冷媒泵，在冷媒泵入口管路上还连接有与冷凝器相连通的带有四号阀门的旁路。所述的冷却水选择冷却介质为水或乙二醇水溶液；蒸发饱和温度为-10-20℃、冷凝饱和温度为30-50℃、测试压力为0-2.5MPa。本专利技术可进行不同工况下水平管束外降膜蒸发、满液式蒸发和凝结相变换热过程传热性能的测试；可进行单管外不同工况(蒸发饱和温度-10-20℃和冷凝饱和温度30-50℃，测试压力0-2.5MPa)下降膜蒸发、满液式蒸发和凝结的换热测试；也可进行单管水侧压降和阻力系数测试。测试数据能够准确地拟合出降膜单管、管束外的传热关联式。可以根据不同工况调节热负荷，并根据需求更换降膜分配器。附图说明图1为本专利技术水平管束外降膜蒸发和凝结换热测试系统循环图；图2为本专利技术水平单管外满液式蒸发换热实验系统循环图；图3实验系统测试水平光管外满液式蒸发传热系数和Cooper公式对比；图4实验系统测试水平光管外膜状凝结传热系数和Nusselt理论解对比；图5实验系统测试水侧光管内阻力系数和Filonenko公式对比；图6实验系统测试管排外降膜蒸发传热系数。图中：(1)冷凝器；(2)蒸发器；(3)电磁流量计；(4)压力传感器；(5)冷媒流量计；(6)排气阀；(7)冷媒泵；(8)充注制冷剂入口；(9)加热水泵；(10)热水箱；(11)冷媒回收阀；(12)冷却水泵；(13)冷却水箱；(14)液膜分配器；(15)冷却水流量计；(16)冷凝器加热器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参见图1，2，本专利技术包括制冷剂循环、加热水和冷却水循环系统；制冷剂循环系统包括带有压力传感器和电加热器16的冷凝器1和带有压力传感器4和排气阀6的蒸发器2，蒸发器2的安装位置高于冷凝器1，在冷凝器1上部布置有冷却管束、底部布置有传热管，冷凝器1内存储有液相制冷剂，冷凝器1上还设置有充注制冷剂入口8和冷媒回收阀11，冷凝器1底部冷媒出口通过安装有冷媒流量计5及一号阀门的管路与蒸发器2内顶部的液膜分配器14相连，测试管束安装在蒸发器2内液膜分配器14的下端，蒸发器2顶部及底部冷媒出口还通过各自的管路以及安装在各自管路上的二号阀门、三号阀门与冷凝器1相连；冷凝器1的冷媒出口管路上还安装有冷媒泵7，在冷媒泵7入口管路上还连接有与冷凝器1相连通的带有四号阀门的旁路；所述的加热水循环系统包括带有电加热器的热水箱10，热水箱10的出口经管路及安装在管路上的加热水泵9、电磁流量计3及温度传感器与蒸发器2内的测试管束入口相连，测试管束出口经管路及管路上的温度传感器与热水箱10的入口相连；所述的热水箱10还通过管路及安装在管路上的阀门与冷凝器1传热管相连构成回路；所述的冷却水循环系统包括带有电加热器的冷却水箱13，冷却水箱13的出口经管路及安装在管路上的冷却水泵13、温度传感器及阀门与冷凝器1内的冷却管束及传热管的入口相连，冷却管束及传热管的出口经管路及安装在管路上的温度传感器、阀门及冷却水流量计15与冷却水箱13相连；本专利技术的冷却水选择冷却介质为水或乙二醇水溶液；蒸发饱和温度为-10-20℃、冷凝饱和温度为30-50℃、测试压力为0-2.5MPa；所述的热水箱10及冷却水箱13上还连接有热水箱风冷制冷机组和热水箱风冷制冷机组。管束外降膜蒸发传热测试冷媒循环原理：测试管束安装在蒸发器2中。液态制冷工质充灌于冷凝器1底部，经冷媒泵7加压后流入蒸发器2。经液膜分配器14后在测试传热管束外均匀降膜，测试传热管束内通入加热水，制冷工质在管束外蒸发，由液态变为气态，从顶部流入冷凝器1，未蒸发完的制冷工质从蒸发器2底部返回冷凝器1。冷凝器1中布有冷却管束，管内通入冷却水。从降膜蒸发器流入的气相制冷工质在冷凝器中的管束外凝结变成液体再次进入制冷工质的循环过程。降膜蒸发器和冷凝器中均布有两对可视化窗口，可观察降膜蒸发传热测试过程中不同位置液膜的分布情况。冷凝器上部布置冷却管束，将蒸发为气相的冷媒凝结后储存在冷凝器底部。测试过程中，系统内的饱和温度维持恒定，冷凝器的作用是维持系统内降膜蒸发所需的饱和温度和压力。满液单管池沸腾换热测试冷媒循环原理：池沸腾传热测试传热管安装在冷凝器的底部。传热管安装采用螺纹压紧密封，易于安装和拆卸。制冷工质充灌于冷凝器底部，沸腾传热管内通入热水，冷媒在传热管外沸腾传热，吸收热量，从液相变为气相。冷却管束中通入冷却水，变为气相的冷媒在管束外凝结变成液相，在重力作用下返回冷凝器底部。降膜蒸发传热和池沸腾传热共用相同的加热循环水路。在池沸腾传热测试时，冷媒泵不工作，蒸发器和冷凝器连通管路阀门关闭，不参与换热的传热管束水流阀门关闭。水平管束以及单管外膜状凝结传热测试循环原理：冷却管束安装在冷凝器中本文档来自技高网...

【技术保护点】
水平管束及单管外制冷工质降膜蒸发、池沸腾和凝结相变换热测试装置，其特征在于：包括制冷剂循环、加热水和冷却水循环系统；所述的制冷剂循环系统包括带有压力传感器的冷凝器(1)和带有压力传感器的蒸发器(2)，在冷凝器(1)上部布置有冷却管束、底部布置有传热管，冷凝器(1)内存储有液相制冷剂，冷凝器(1)底部冷媒出口通过安装有冷媒流量计(5)及一号阀门的管路与蒸发器(2)内顶部的液膜分配器(14)相连，测试管束安装在蒸发器(2)内液膜分配器(14)的下端，蒸发器(2)顶部及底部冷媒出口还通过各自的管路以及安装在各自管路上的二号阀门、三号阀门与冷凝器(1)相连；所述的加热水循环系统包括热水箱(10)，热水箱(10)的出口经管路及安装在管路上的电磁流量计(3)及温度传感器与蒸发器(2)内的测试管束入口相连，测试管束出口经管路及管路上的温度传感器与热水箱(10)的入口相连；所述的热水箱(10)还通过管路及安装在管路上的阀门与冷凝器(1)传热管相连构成回路；所述的冷却水循环系统包括冷却水箱(13)，冷却水箱(13)的出口经管路及安装在管路上的温度传感器及阀门与冷凝器(1)内的冷却管束及传热管的入口相连，冷却管束及传热管的出口经管路及安装在管路上的温度传感器、阀门及冷却水流量计(15)与冷却水箱(13)相连。...

【技术特征摘要】
1.水平管束及单管外制冷工质降膜蒸发、池沸腾和凝结相变换热测试装置，其特征在于：包括制冷剂循环、加热水和冷却水循环系统；所述的制冷剂循环系统包括带有压力传感器的冷凝器(1)和带有压力传感器的蒸发器(2)，在冷凝器(1)上部布置有冷却管束、底部布置有传热管，冷凝器(1)内存储有液相制冷剂，冷凝器(1)底部冷媒出口通过安装有冷媒流量计(5)及一号阀门的管路与蒸发器(2)内顶部的液膜分配器(14)相连，测试管束安装在蒸发器(2)内液膜分配器(14)的下端，蒸发器(2)顶部及底部冷媒出口还通过各自的管路以及安装在各自管路上的二号阀门、三号阀门与冷凝器(1)相连；所述的加热水循环系统包括热水箱(10)，热水箱(10)的出口经管路及安装在管路上的电磁流量计(3)及温度传感器与蒸发器(2)内的测试管束入口相连，测试管束出口经管路及管路上的温度传感器与热水箱(10)的入口相连；所述的热水箱(10)还通过管路及安装在管路上的阀门与冷凝器(1)传热管相连构成回路；所述的冷却水循环系统包括冷却水箱(13)，冷却水箱(13)的出口经管路及安装在管路上的温度传感器及阀门与冷凝器(1)内的冷却管束及传热管的入口相连，冷却管束及传热管的出口经管路及安装在管路上的温度传感器、阀门及冷却水流量计(15)与冷却水箱(13)相连。2.根据权利要求1所述的水平管束及单管外制冷工质降膜蒸发、池沸腾和凝结相变换热测试装置，其特征在于：所述的蒸发器(2)的安装位置高...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀文涛，李增耀，陶文铨，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61