管壳式换热器两相换热实验测试平台以及测试方法技术

本发明专利技术公开了一种管壳式换热器两相换热实验测试平台，包括锅炉，锅炉分别连接压缩空气加热器和热水加热器，热水加热器连接热水分水器，压缩空气加热器和热水分水器均连接混合器，混合器连接实验元件，实验元件依次连接冷却水水箱、冷却塔和冷却水分水器，冷却水分水器再连接实验元件形成回路，实验元件还依次连接分离器、热水水箱和热水加热器；本发明专利技术以空气和水为工作介质，壳侧通过热水与空气的混合物，管侧通入冷却水，完成换热器热工性能与流动阻力特性试验。搭建测试平台来完成管壳式换热器两相实验，操作方便，灵活调节，可以通过改变热水与冷却水流速，不凝性气体的含量及介质的流通空间对换热效率进行多方面研究。

【技术实现步骤摘要】
管壳式换热器两相换热实验测试平台以及测试方法
本专利技术属于换热器测试
，特别涉及一种管壳式换热器两相换热实验测试平台以及测试方法。
技术介绍
随着现代科学技术包括计算机技术、通信技术、传感技术、现代控制理论等的发展，现代检测技术的逐渐成熟，全新的测试技术具有高精度、实时性高、界面友好、易操作等优点，被广泛应用于实际生产及实验室研究中；近年来，随着工业生产对于换热器精准度要求的不断提高，换热器性能测试平台开发研究工作发展的很快。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种管壳式换热器两相换热实验测试平台以及测试方法，以解决现有技术中的问题。技术方案：为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种管壳式换热器两相换热实验测试平台，包括锅炉5，所述锅炉5分别连接压缩空气加热器4和热水加热器6，所述热水加热器6连接热水分水器7，所述压缩空气加热器4和热水分水器7均连接混合器8，所述混合器8连接实验元件11，所述实验元件11依次连接冷却水水箱12、冷却塔13和冷却水分水器14，冷却水分水器14再连接实验元件11形成回路，所述实验元件11还依次连接分离器10、热水水箱9和热水加热器6；所述压缩空气加热器4还连接储气罐3，所述储气罐3依次连接有空干机2和空压机1；所述分离器10上还设置有排气装置。进一步的，所述压缩空气加热器4和热水加热器6上还分别设置有疏水器。进一步的，所述空干机2和储气罐3、锅炉5和压缩空气加热器4、锅炉5和热水加热器6、混合器8和实验元件11、实验元件11和分离器10、冷却塔13和冷却水分水器14之间均设置有球阀；所述实验元件11和冷却水水箱12之间设置有单向阀；所述冷却塔13上还设置有冷却塔循环泵。进一步的，所述热水水箱9和热水加热器6之间并联有两组球阀、两个流量范围不同的水泵和两个单向阀；所述热水加热器6上还设置有热水循环泵。进一步的，所述压缩空气加热器4和混合器8之间并联有两组开度范围不同的调节阀、两个流量计和两个球阀，又串联一个球阀和一个单向阀。进一步的，所述热水分水器7和混合器8之间并联有两组开度范围不同的调节阀、两个流量计和两个球阀，又串联一个单向阀。进一步的，所述冷却水水箱12和冷却塔13之间并联有两组球阀、两个流量范围不同的水泵和两个单向阀，又串联一个球阀；所述冷却水分水器14和实验元件11之间并联有两个两组开度范围不同的调节阀、两个流量计和两个球阀，再串联一个单向阀和一个球阀。进一步的，所述储气罐3、热水水箱9和冷却水水箱12上均设置有测温口和压力测口；所述实验元件11的进出管道口均设置有测温口和压力测口。进一步的，所述调节阀均连接储气罐3的气动阀口。一种管壳式换热器两相换热实验测试方法，包括压缩空气系统、蒸汽系统、冷却水系统和测试系统，包括以下步骤：启动空压机1和空干机2，调节供气压力，一部分对调节阀进行供气，另一部分经过压缩空气加热器4到混合器8进入到实验元件11。启动冷却塔13和冷却塔循环泵，冷却水通过冷却水分水器14再到实验元件11；启动热水循环泵，热水从热水水箱9进入热水加热器6，再经热水分水器7随管道进入混合器8与空气混合后，最后进入实验元件11；最后启动锅炉5，蒸汽进入到热水加热器6和压缩空气加热器4，对水和空气进行加热，蒸汽凝结成水，从疏水器排出；待流量、温度、压力稳定后，开始数据采集，管内换热结束之后，热水送入到分离器10再回到热水水箱9，冷却水回到冷却水水箱12，空气放空。有益效果：本专利技术以空气和水为工作介质，壳侧通过热水与空气的混合物，管侧通入冷却水，完成换热器热工性能与流动阻力特性试验。搭建测试平台来完成管壳式换热器两相实验，操作方便，灵活调节，可以通过改变热水与冷却水流速，不凝性气体的含量及介质的流通空间对换热效率进行多方面研究。在两相换热实验时，保持热水流量不变，通过改变空气的流量，得出空气含量对两相换热系数、摩擦压力降的影响，找出质量含气率管壳式换热器壳程换热系数、摩擦压力降的关系；由于微量含气率可以增强流体的扰动有促进换热的效果，使换热器的性能系数增加，但达到一定程度，压降的增速大于换热系数的增速，就会使性能系数下降，本实验可以找出特定工况下使换热器达到最大性能系数的含气率，对强化壳侧传热有重要意义。保持含气率不变，通过改变热水的流量，得出热水流量对两相换热系数、摩擦压力降的影响，找出热水流量与管壳式换热器壳程换热系数、摩擦压力降的关系；保持气液混合物的流量不变，通过改变冷却水的流量，找出冷却水流量的变化与管束中换热系数的关系。由于冷却水、热水和压缩空气都配有两个不同流量范围的水泵和装有两个开度范围不同的启动调节阀的并联流路，所以可供调节的工况范围很宽，能适应各种不同额定工况不同范围的管壳式换热器，也可以提供含气率变化范围较大的两相换热实验研究。此外，本实验可以通过各温度计、压力表和流量计所测的温度、压力和流量、冷却水箱和热水水箱的水位以及锅炉、冷却塔和各循环水泵的开关情况，并且能够在监控室进行实时显示并保存和处理相关的数据，方便及时发现并处理系统中出现的问题。此外该系统可以直接在监控室调节各个气动阀的开度从而达到调节流量改变工况的目的，操作灵活简单，安全可靠。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1是简化图；其中：1-空压机，2-空干机，3-储气罐，4-压缩空气加热器，5-锅炉，6-热水加热器，7-热水分水器，8-混合器，9-热水水箱，10-分离器，11-实验元件，12-冷却水水箱，13-冷却塔，14-冷却水分水器。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示，一种管壳式换热器两相换热实验测试平台，包括锅炉5，所述锅炉5分别连接压缩空气加热器4和热水加热器6，所述热水加热器6连接热水分水器7，所述压缩空气加热器4和热水分水器7均连接混合器8，所述混合器8连接实验元件11，所述实验元件11依次连接冷却水水箱12、冷却塔13和冷却水分水器14，冷却水分水器14再连接实验元件11形成回路，所述实验元件11还依次连接分离器10、热水水箱9和热水加热器6；所述压缩空气加热器4还连接储气罐3，所述储气罐3依次连接有空干机2和空压机1；所述空压机1为螺杆空压机；所述分离器10上还设置有排气装置。所述压缩空气加热器4和热水加热器6上还分别设置有疏水器。所述空干机2和储气罐3、锅炉5和压缩空气加热器4、锅炉5和热水加热器6、混合器8和实验元件11、实验元件11和分离器10、冷却塔13和冷却水分水器14之间均设置有球阀；所述实验元件11和冷却水水箱12之间设置有单向阀；所述冷却塔13上还设置有冷却塔循环泵。所述锅炉5为电热蒸汽锅炉。所述热水水箱9和热水加热器6之间并联有两组球阀、两个流量范围不同的水泵和两个单向阀；所述热水加热器6上还设置有热水循环泵。所述压缩空气加热器4和混合器8之间并联有两组开度范围不同的调节阀、两个流量计和两个球阀，又串联一个球阀和一个单向阀。所述热水分水器7和混合器8之间并联有两组开度范围不同的调节阀、两个流量计和两个球阀，又串联一个单向阀。所述冷却水水箱12和冷却塔13之间并联有两组球阀、两个流量范围不同的水泵和两个单向阀，又串联一个球阀；所述冷却水分水器14和实验元件11之间并联有两组开度范围不同的调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管壳式换热器两相换热实验测试平台，其特征在于：包括锅炉（5），所述锅炉（5）分别连接压缩空气加热器（4）和热水加热器（6），所述热水加热器（6）连接热水分水器（7），所述压缩空气加热器（4）和热水分水器（7）均连接混合器（8），所述混合器（8）连接实验元件（11），所述实验元件（11）依次连接冷却水水箱（12）、冷却塔（13）和冷却水分水器（14），冷却水分水器（14）再连接实验元件（11）形成回路，所述实验元件（11）还依次连接分离器（10）、热水水箱（9）和热水加热器（6）；所述压缩空气加热器（4）还连接储气罐（3），所述储气罐（3）依次连接有空干机（2）和空压机（1）；所述分离器（10）上还设置有排气装置。

【技术特征摘要】
1.一种管壳式换热器两相换热实验测试平台，其特征在于：包括锅炉（5），所述锅炉（5）分别连接压缩空气加热器（4）和热水加热器（6），所述热水加热器（6）连接热水分水器（7），所述压缩空气加热器（4）和热水分水器（7）均连接混合器（8），所述混合器（8）连接实验元件（11），所述实验元件（11）依次连接冷却水水箱（12）、冷却塔（13）和冷却水分水器（14），冷却水分水器（14）再连接实验元件（11）形成回路，所述实验元件（11）还依次连接分离器（10）、热水水箱（9）和热水加热器（6）；所述压缩空气加热器（4）还连接储气罐（3），所述储气罐（3）依次连接有空干机（2）和空压机（1）；所述分离器（10）上还设置有排气装置。2.根据权利要求1所述的管壳式换热器两相换热实验测试平台，其特征在于：所述压缩空气加热器（4）和热水加热器（6）上还分别设置有疏水器。3.根据权利要求1所述的管壳式换热器两相换热实验测试平台，其特征在于：所述空干机（2）和储气罐（3）、锅炉（5）和压缩空气加热器（4）、锅炉（5）和热水加热器（6）、混合器（8）和实验元件（11）、实验元件（11）和分离器（10）、冷却塔（13）和冷却水分水器（14）之间均设置有球阀；所述实验元件（11）和冷却水水箱（12）之间设置有单向阀；所述冷却塔（13）上还设置有冷却塔循环泵。4.根据权利要求1所述的管壳式换热器两相换热实验测试平台，其特征在于：所述热水水箱（9）和热水加热器（6）之间并联有两组球阀、两个流量范围不同的水泵和两个单向阀；所述热水加热器（6）上还设置有热水循环泵。5.根据权利要求1所述的管壳式换热器两相换热实验测试平台，其特征在于：所述压缩空气加热器（4）和混合器（8）之间并联有两组开度范围不同的调节阀、两个流量计和两个球阀，又串联一个球阀和一个单向阀。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐航，李维，黄煌，钱益昊，刘志成，吴尚鹏，张丹丹，汤思益，熊婉玉，顾青青，胡屹康，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32