一种油垢热阻测量装置及油垢热阻计算方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种油垢热阻测量装置，包括供油管（13），所述供油管（13）的进油口与油泵（14）的出油口相连，所述油泵（14）的进油口与油冷器（18）的出油口相连，所述油冷器（18）的进油口与回油管（17）的出油口相连，所述回油管（17）进油口与所述供油管（13）的出油口之间并联有上通道测量段和下通道测量段，所述供油管（13）上设置有过滤器（12）和总调节阀；所述回油管（17）上设置有截止阀（16）。本发明专利技术还公开了一种油垢热阻测量装置的油垢热阻计算方法。本发明专利技术依据传热学原理，可模拟水平管、弯管、垂直管工况，测量精度高。

A Measuring Device of Oil Scale Thermal Resistance and Calculating Method of Oil Scale Thermal Resistance

The invention discloses an oil scale thermal resistance measuring device, which comprises an oil supply pipe (13), the oil inlet of the oil supply pipe (13) is connected with the oil outlet of the oil pump (14), the oil inlet of the oil pump (14) is connected with the oil outlet of the oil cooler (18), the oil inlet of the oil cooler (18) is connected with the oil outlet of the oil return pipe (17), and the oil inlet of the oil return pipe (17) is connected with the oil outlet of the oil supply pipe. (13) An upper channel measuring section and a lower channel measuring section are connected in parallel between the oil outlets, and a filter (12) and a general regulating valve are arranged on the oil supply pipe (13), and a cut-off valve (16) is arranged on the oil return pipe (17). The invention also discloses a method for calculating the thermal resistance of oil scale of a measuring device. According to the principle of heat transfer, the invention can simulate the working conditions of horizontal pipe, elbow pipe and vertical pipe, and has high measuring accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种油垢热阻测量装置及油垢热阻计算方法
本专利技术涉及一种油垢热阻测量装置及油垢热阻计算方法，属于热阻测量

技术介绍
在燃油供应及润滑系统中涉及各种换热器，由于油垢的存在及随时间的积累影响传热系数，进而影响换热量，轻则导致油温偏差、泵耗加大、影响生产设备正常工作，重则导致金属超温、影响设备寿命、甚至引发严重事故。油垢热阻测量有直接测量法和间接测量法。直接测量法即测量油垢厚度，然后根据油垢的导热系数来计算油垢热阻，具体方法有光学法、放射法、脉冲反射法等，但数据不理想、代价高；间接测量法常用传热系数法，目前的测量系统精度较差、数据稳定性不好、未充分考虑油速影响、过于复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种依据传热学原理，可模拟水平管、弯管、垂直管工况，测量精度高的油垢热阻测量装置；本专利技术还提供一种油垢热阻测量装置的油垢热阻计算方法，该法考虑了油速对油垢热阻测量精度的影响，并且可模拟水平管、弯管、垂直管工况，测量精度高。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种油垢热阻测量装置，包括供油管，所述供油管的进油口与油泵的出油口相连，所述油泵的进油口与油冷器的出油口相连，所述油冷器的进油口与回油管的出油口相连，所述回油管进油口与所述供油管的出油口之间并联有上通道测量段和下通道测量段；所述供油管上设置有过滤器和总调节阀；所述回油管上设置有截止阀；所述上通道测量段和下通道测量段均包括与所述总调节阀相连的分支调节阀，所述分支调节阀与入口管相连，所述入口管与流量计相连，所述流量计与L型弯管相连，所述L型弯管包括一体连接的水平段、弯管段和垂直段，所述水平段与所述流量计相连；所述水平段、弯管段和垂直段均由内到外依次包括油管、保温层和保护层；所述水平段、弯管段和垂直段的油管中部均设置有加热器，所述加热器两端的所述水平段和垂直段的油管上均设置有热电偶和热电阻；两所述垂直段均通过止回阀与回油管相连；所述流量计、热电偶、加热器、热电阻、截止阀、油泵均与显示仪的控制器相连；所述显示仪上设置有液晶屏，所述液晶屏与所述控制器相连。液晶屏显示质量流量(kg/min)、油速c(m/s)、油垢热阻Rx(m2℃/W)。流量计测得的是体积流量，即流量计读数流量V，单位为L/min，本专利技术显示质量流量更有实用性，质量流量依据流量计的体积流量、油密度计算而来。所述热电偶和热电阻布置在油管直径方向的两侧，即相同位置的所述热电偶和热电阻位置相对应。热电偶插入油管内部，用于测量油温，热电偶采用东台鑫瑞仪表公司生产的铠装热电偶，型号WRPK，分度号S，测量范围0～1350℃，允许误差±0.5℃，外径2mm。热电阻贴在油管表面，用于测量油管壁温，热电阻采用上海双旭薄膜型铜电阻，型号WZC，测量范围-50～150℃，允许误差±(0.30+0.006t)℃。所述截止阀通过三通接头分别与所述上通道测量段和下通道测量段的止回阀连接。所述总调节阀通过三通接头分别与所述上通道测量段和下通道测量段的分支调节阀相连。所述供油管、回油管和油管均为DN25钢管。除水平段、弯管段、垂直段外，其他油管部分均不保温，供油管、回油管和油管组成一个过油通路。所述保温层的材质为发泡聚氨酯。所述油冷器为蛇形管式换热器，圆柱形，常压，所述蛇形管式换热器顶端设置有用于插入所述回油管的进油孔，所述油冷器内设置有冷水管，所述冷水管接自来水。供油管从油冷器底部引出，配有油泵，过滤器，总调节阀，通过三通接头分别与上通道测量段、下通道测量段的分支调节阀连接。回油管配有截止阀，通过三通接头分别连接上通道测量段、下通道测量段的止回阀，最后进入油冷器的上部空间。在油冷器中，油被冷水管冷却降温。所述流量计采用合肥仪表总厂生产的椭圆齿轮流量传感器，型号LC，远传，精度±0.5％，DN25，介质温度-20～80℃，最高承压1.6MPa。加热器采用绝缘电热丝，缠绕在油管表面，由显示仪控制加热及测量电热功率。油泵采用泉达泵阀制造有限公司生产的齿轮油泵，型号WCB-75P，不锈钢材质，流量75L/min，压头30m，电功率750W，工作油温不高于80℃。截止阀采用上海泰通波纹管截止阀，-29～350℃，最高承压1.6MPa，口径25mm。分支调节阀采用上海北四特T40柱塞式手动调节阀，-29～150℃，最高承压1.6MPa，口径25mm。根据流量计读数及其后的热电偶读数，可得到油的质量流量；测量水平段的加热器的电热功率，油温升，油管外壁平均温度，可以计算出总热阻、对流换热热阻，由于导热热阻一定，最终计算出油垢热阻。弯管段、垂直段与水平段测量原理一样。一种油垢热阻测量装置的油垢热阻计算方法，包括以下步骤：以上通道测量段的水平段为例，上通道测量段的水平段的油垢热阻的计算方法为：调整上通道测量段的水平段上的加热器的电流，控制加热器前后的油温升Δt＝t2-t1，其中t2代表升温后的温度，其中t1代表升温前的温度，Δt代表传热温差，Δt不超过10℃，测出加热器的电热功率N；加热器前后的油管的管外壁温度分别由热电阻测量，分别为tW1、tW2，管外壁平均温度为tW，tW＝0.5(tW1+tW2)；此时水平段的对数平均温差为：式(1)中，下标lm代表对数平均，Δt代表传热温差，(Δt)lm代表对数平均传热温差，简称对数平均温差，对数平均温差比算术平均温差更符合工程实际；由于水平段的长度和加热面积A一定，故水平段的导热热阻R0一定，水平段的传热系数为K一定，则可以算出传热总热阻R：式(2)中，R代表水平段的传热总热阻；N代表加热器的电热功率；Rx代表油垢热阻；Rα代表水平段的对流换热热阻；从式(2)可知，只要算出R、Rα，便可知道油垢热阻Rx；R＝1/K；下面计算Rα；根据流量计读数流量V，单位为L/min，油管内径d，单位为mm，计算油速c，单位为m/s：油平均温度t＝0.5(t1+t2)，根据t从油物性参数表查得油密度ρ，ρ单位为kg/L、导热系数λ、运动粘度、Pr数；上通道测量段的通道流量m采用m＝ρV公式计算，m的单位为kg/min；根据已知数据可算出雷诺数Re，采用下式(4)可算出努氏数Nu：Nu＝0.023Re0.8Pr0.4(4)由于Nu＝αd/λ，其中，α代表对流换热系数；故对流换热热阻Rα用下式(5)计算：式(5)中，α代表对流换热系数；最后可得，油垢热阻Rx＝R-R0-Rα。相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：1.可在线测量油垢热阻，模拟水平管、弯管、垂直管工况，测量精度较高。2.可采用实际油速或其它油速来测量油垢热阻，研究其随时间的变化规律。3.选用精密传感器，多方面采取措施限制测量误差，测量方法得当。4.在油垢热阻测量装置首次使用时，油垢热阻为0，可用来标定显示仪。本测量装置及其方法可测量不同流速下水平管、弯管、垂直管的油垢热阻，可用来研究油垢热阻随时间的增加规律，由于测量方法得当，又采取了多种措施限制测量误差，因而油垢热阻测量精度比较高，可以满足热工设备的测量与控制需要。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；其中，1-分支调节阀；2-流量计；3-热电偶；4-水平段；5-垂直段；6-止回阀；7-加热器；8-弯管段；9-入口管；10-保护层；11-热电阻；12-过滤器；13-供油管；14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油垢热阻测量装置，其特征在于：包括供油管(13)，所述供油管(13)的进油口与油泵(14)的出油口相连，所述油泵(14)的进油口与油冷器(18)的出油口相连，所述油冷器(18)的进油口与回油管(17)的出油口相连，所述回油管(17)进油口与所述供油管(13)的出油口之间并联有上通道测量段和下通道测量段；所述供油管(13)上设置有过滤器(12)和总调节阀；所述回油管(17)上设置有截止阀(16)；所述上通道测量段和下通道测量段均包括与所述总调节阀相连的分支调节阀(1)，所述分支调节阀(1)与入口管(9)相连，所述入口管(9)与流量计(2)相连，所述流量计(2)与L型弯管相连，所述L型弯管包括一体连接的水平段(4)、弯管段(8)和垂直段(5)，所述水平段(4)与所述流量计(2)相连；所述水平段(4)、弯管段(8)和垂直段(5)均由内到外依次包括油管、保温层和保护层(10)；所述水平段(4)、弯管段(8)和垂直段(5)的油管中部均设置有加热器(7)，所述加热器(7)两端的所述水平段(4)和垂直段(5)的油管上均设置有热电偶(3)和热电阻(11)；两所述垂直段(5)均通过止回阀(6)与回油管(17)相连；所述流量计(2)、热电偶(3)、加热器(7)、热电阻(11)、截止阀(16)、油泵(14)均与显示仪(19)的控制器相连；所述显示仪(19)上设置有液晶屏(22)，所述液晶屏(22)与所述控制器相连。...

【技术特征摘要】
1.一种油垢热阻测量装置，其特征在于：包括供油管(13)，所述供油管(13)的进油口与油泵(14)的出油口相连，所述油泵(14)的进油口与油冷器(18)的出油口相连，所述油冷器(18)的进油口与回油管(17)的出油口相连，所述回油管(17)进油口与所述供油管(13)的出油口之间并联有上通道测量段和下通道测量段；所述供油管(13)上设置有过滤器(12)和总调节阀；所述回油管(17)上设置有截止阀(16)；所述上通道测量段和下通道测量段均包括与所述总调节阀相连的分支调节阀(1)，所述分支调节阀(1)与入口管(9)相连，所述入口管(9)与流量计(2)相连，所述流量计(2)与L型弯管相连，所述L型弯管包括一体连接的水平段(4)、弯管段(8)和垂直段(5)，所述水平段(4)与所述流量计(2)相连；所述水平段(4)、弯管段(8)和垂直段(5)均由内到外依次包括油管、保温层和保护层(10)；所述水平段(4)、弯管段(8)和垂直段(5)的油管中部均设置有加热器(7)，所述加热器(7)两端的所述水平段(4)和垂直段(5)的油管上均设置有热电偶(3)和热电阻(11)；两所述垂直段(5)均通过止回阀(6)与回油管(17)相连；所述流量计(2)、热电偶(3)、加热器(7)、热电阻(11)、截止阀(16)、油泵(14)均与显示仪(19)的控制器相连；所述显示仪(19)上设置有液晶屏(22)，所述液晶屏(22)与所述控制器相连。2.根据权利要求1所述的一种油垢热阻测量装置，其特征在于：所述热电偶(3)和热电阻(11)布置在油管直径方向的两侧，即相同位置的所述热电偶(3)和热电阻(11)位置相对应。3.根据权利要求1所述的一种油垢热阻测量装置，其特征在于：所述截止阀(16)通过三通接头分别与所述上通道测量段和下通道测量段的止回阀(6)连接。4.根据权利要求1所述的一种油垢热阻测量装置，其特征在于：所述总调节阀通过三通接头分别与所述上通道测量段和下通道测量段的分支调节阀(1)相连。5.根据权利要求1所述的一种油垢热阻测量装置，其特征在于：所述供油管(13)、回油管(17)和油管均为DN25钢管。6.根据权利要求1所述的一种油垢热阻测量装置，其特征在于：所述保温层的材质为发泡聚氨酯。7.根据权利要求1所述的一种油垢热阻测量装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志和，缪高健，王盛阳，赵亮，陈松，李红岩，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32