本发明专利技术公开了一种微通道换热器流量分配特性测量装置、方法、设备和介质，本发明专利技术属于流量测量技术领域，装置包括控制机构、夹持机构、摄像机构和稳压机构；控制机构，用于控制热工参量以保证待测换热器进口处在设计工况；夹持机构，用于固定待测换热器，并进行可视化流量分配测量；摄像机构，用于拍摄待测换热器下游示踪粒子运动情况并计算待测换热器流量分配情况；控制机构和夹持机构通过管路连接构成回路，作为实验支路；稳压机构作为充气支路，连接到实验支路，为实验支路提供工质并稳定实验支路的整体压力。本发明专利技术通过测量并得到微通道换热器不同位置的流量分配情况，为微通道换热器的传热性能的研究提供了技术支撑。的传热性能的研究提供了技术支撑。的传热性能的研究提供了技术支撑。
【技术实现步骤摘要】
微通道换热器流量分配特性测量装置、方法、设备和介质
[0001]本专利技术涉及流量测量
，具体涉及一种微通道换热器流量分配特性测量装置、方法、设备和介质。
技术介绍
[0002]换热器是调配不同物流之间能量、完成热量输运的通用工艺设备，广泛应用于发电、化工、动力、冶金等大量行业中，尤其是在以超临界二氧化碳为工质的动力循环系统中，换热器对于传递、调配工质之间的能量有着重要作用。
[0003]随着科技水平的不断提升，人们对核电站、火电站、航空发动机所涉及的动力系统的特殊应用场景越来越重视，缩小设备体积、提高效率、降低设备制造运行成本和自然资源消耗是换热器未来发展的方向之一。目前在常规工业领域在用的换热器主要包括管壳式换热器、套管式换热器、板式换热器、板翅式换热器等，它们不能同时满足换热比表面积大、焊接强度高、体积小的要求。近年来，随着工业制造水平的提升，以高精度化学蚀刻和真空扩散焊为工艺核心的微通道换热器逐渐走向应用阶段，其微通道尺寸小、紧凑程度高，焊接方式无焊渣、连接处强度接近母材强度，具有明显优势。但是在实际测试微通道换热器的过程中发现，由于此类换热器通道微小且数量庞大，运行工况下工质流速较高，可以观察到工质对换热器的磨损程度与位置有关，可见不同位置的流量分配并不均匀，甚至会影响传热性能。
[0004]然而，微通道紧凑换热器通过扩散焊接一体成型，往往截面积较大、微通道数量非常多，现有出现的实验装置仅能测量汇总后的流量，无法实现对不同位置流量的测量。
技术实现思路
[0005]为了研究微通道换热器不同位置的流量分配对传热性能的影响，从而提高微通道换热器的传热性能，本专利技术提供了一种微通道换热器流量分配特性测量装置。本专利技术通过测量并得到微通道换热器不同位置的流量分配情况，为微通道换热器的传热性能的研究提供了技术支撑。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：一种微通道换热器流量分配特性测量装置，包括控制机构、夹持机构、摄像机构和稳压机构；所述控制机构，用于控制热工参量以保证待测换热器进口处在设计工况；所述夹持机构，用于固定待测换热器，并进行可视化流量分配测量；所述摄像机构，用于拍摄待测换热器下游示踪粒子运动情况并计算待测换热器流量分配情况；所述控制机构和夹持机构通过管路连接构成回路，作为实验支路；所述稳压机构作为充气支路，连接到所述实验支路，为所述实验支路提供工质并稳定实验支路的整体压力。
[0007]相较于传统的总流量测量装置，本专利技术提出的测量装置通过模块化设计、可视化流量分配测量技术，能够实现不同结构的微通道换热器流量分配特性测量。同时本专利技术采用模块化设计，便于安装和维护。本专利技术通过夹持机构，可实现不同种类待测本体的快速更换，能够适用于多种类型微通道换热器的流量分配特性测量，适用范围广；另外，仅通过拆装夹持机构，即可实现待测换热器本体的更换，而其他模块装置无需重新拆装，从而提高了测量效率。
[0008]作为优选实施方式，本专利技术的控制机构包括冷却器、驱动泵、粒子发生器、预热器、调节阀和截止阀；所述冷却器、驱动泵、粒子发生器和预热器通过管道连接；所述调节阀安装在所述预热器的下游位置；所述截止阀安装在所述冷却器和驱动泵之间以控制实验支路开关；所述冷却器还通过管道连接冷却液体；所述粒子发生器用于向实验支路管路中投入示踪粒子；所述预热器用于对流经的工质进行加热。
[0009]本专利技术通过设置包括预热器、调节阀等设备的控制机构，能够实现工质温度、压力等参数可调，提高了测量装置的可控性，从而保证测量的准确性和可靠性。
[0010]作为优选实施方式，本专利技术的夹持机构包括待测换热器、可视化夹持装置和夹持螺栓螺母；所述可视化夹持装置为采用透明材料制成的空腔容器，由上游部分和下游部分组成，其中，所述上游部分模拟换热器封头呈半圆形，所述下游部分的长度大于湍流影响距离，且两部分和待测换热器的截面大小相同；所述夹持螺栓螺母将待测换热器和可视化夹持装置固定为整体，该整体的上游部分通过管道连接所述控制机构的下游，该整体的下游部分通过管道连接所述控制机构的上游。
[0011]本专利技术通过设置可拆卸的夹持机构，便于待测换热器本体的拆装，可根据实际要求更换不同种类的待测换热器本体，可广泛应用多种类型结构的换热器流量分配测量。
[0012]作为优选实施方式，本专利技术的摄像机构包括光源和摄像机；所述光源和摄像机分别设置在所述夹持机构的相对两侧；所述光源用于产生脉冲激光，脉冲激光通过光学反射系统后形成片光源照射所述夹持机构；所述摄像机用于拍摄所述夹持机构下游待测截面上的粒子位置，从而得到待测换热器下游流体的运动速度场以及流量分配情况。
[0013]本专利技术采用高速摄像技术，能够获取更加准确可靠的流体运动速度场，进而提高测量的准确性和可靠性。
[0014]作为优选实施方式，本专利技术的稳压机构包括顺次连接的稳压器、稳压气瓶和截止阀；所述稳压机构通过所述截止阀接入所述实验支路；所述稳压气瓶用于为所述稳压器提供稳压气体。
[0015]本专利技术实施例通过稳压装置，保证了系统内部压力的稳定性，保证测量的准确性
和可靠性。
[0016]作为优选实施方式，本专利技术的工质采用二氧化碳、氦气、氩气、水、血液或氯化钠。
[0017]作为优选实施方式，本专利技术的夹持机构至少部分采用透明材料制成，所述透明材料为亚克力或玻璃。
[0018]作为优选实施方式，本专利技术的示踪粒子采用玻璃微珠或烟尘颗粒，且直径为1μm
‑
1mm。
[0019]第二方面，本专利技术还提出了基于上述测量装置的测量方法，该方法包括：通过充气支路向所述实验支路充入工质后，再充入稳压气体使工质达到预设压力；启动所述控制机构，控制工质在所述夹持机构入口的温度、压力、流量和示踪粒子浓度达到预设值；启动所述摄像机构，对所述夹持机构内工质中示踪粒子的运动状态进行拍摄；通过拍摄结果得到待测换热器下游粒子速度分布，从而计算得到待测换热器的流量分配情况。
[0020]作为优选实施方式，本专利技术在充入工质步骤之前还包括：对所述测量装置进行密封性检查：检测所述测量装置的密封性是否符合要求；对所述摄像机构进行标定试验：检测所述摄像机构各设备是否正常运行；对所述控制机构进行功能性测试：确定所述控制机构各设备的基本功能是否完好，是否满足试验中的运转要求。
[0021]第三方面，本专利技术提出了基于上述测量装置的数据处理方法，该方法包括：通过摄像机构获取待测截面上所有区域的流量；根据所有区域的平均流量计算得到待测截面的平均流量；根据待测截面上所有区域的流量以及计算得到的待测截面的平均流量，计算得到流量分配系数；通过改变试验参数，能够得到待测换热器的流量分配特性曲线。
[0022]作为优选实施方式，本专利技术通过下式计算得到一种待测换热器结构的流量分配系数：式中，LF（Re，μ）为Re和μ下的流量分配系数；为待测截面的流量平均值；q(i,j)为小区域(i,j)的流量大小，Re代表流体湍流程度大小；μ代表流体粘性大小；其本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微通道换热器流量分配特性测量装置，其特征在于，包括控制机构、夹持机构、摄像机构和稳压机构；所述控制机构，用于控制热工参量以保证待测换热器进口处在设计工况；所述夹持机构，用于固定待测换热器，并进行可视化流量分配测量；所述摄像机构，用于拍摄待测换热器下游示踪粒子运动情况并计算待测换热器流量分配情况；所述控制机构和夹持机构通过管路连接构成回路，作为实验支路；所述稳压机构作为充气支路，连接到所述实验支路，为所述实验支路提供工质并稳定实验支路的整体压力。2.根据权利要求1所述的一种微通道换热器流量分配特性测量装置，其特征在于，所述控制机构包括冷却器、驱动泵、粒子发生器、预热器、调节阀和截止阀；所述冷却器、驱动泵、粒子发生器和预热器通过管道连接；所述调节阀安装在所述预热器的下游位置；所述截止阀安装在所述冷却器和驱动泵之间以控制实验支路开关；所述冷却器还通过管道连接冷却液体；所述粒子发生器用于向实验支路管路中投入示踪粒子；所述预热器用于对流经的工质进行加热。3.根据权利要求1所述的一种微通道换热器流量分配特性测量装置，其特征在于，所述夹持机构包括待测换热器、可视化夹持装置和夹持螺栓螺母；所述可视化夹持装置为采用透明材料制成的空腔容器，由上游部分和下游部分组成，其中，所述上游部分模拟换热器封头呈半圆形，所述下游部分的长度大于湍流影响距离，且两部分和待测换热器的截面大小相同；所述夹持螺栓螺母将待测换热器和可视化夹持装置固定为整体，该整体的上游部分通过管道连接所述控制机构的下游，该整体的下游部分通过管道连接所述控制机构的上游。4.根据权利要求1所述的一种微通道换热器流量分配特性测量装置，其特征在于，所述摄像机构包括光源和摄像机；所述光源和摄像机分别设置在所述夹持机构的相对两侧；所述光源用于产生脉冲激光，脉冲激光通过光学反射系统后形成片光源照射所述夹持机构；所述摄像机用于拍摄所述夹持机构下游待测截面上的粒子位置，从而得到待测换热器下游流体的运动速度场以及流量分配情况。5.根据权利要求1所述的一种微通道换热器流量分配特性测量装置，其特征在于，所述稳压机构包括顺次连接的稳压器、稳压气瓶和截止阀；所述稳压机构通过所述截止阀接入所述实验支路；所述稳压气瓶用于为所述稳压器提供稳压气体。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的一种微通道换热器流量分配特性测量装置，其特征在于，所述工质采用二氧化碳、氦气、氩气、水、血液或氯化钠。7.根据权利要求1
‑
5任一项所述的一种微通道换热器流量分配特性测量装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘睿龙，黄彦平，刘光旭，臧金光，唐佳，卓文彬，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
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