一种模块式微通道紧凑换热实验本体、方法、设备及介质技术

本发明专利技术公开了一种模块式微通道紧凑换热实验本体、方法、设备及介质，本发明专利技术属于换热设备性能测试技术领域。实验本体包括芯体模块，用于实现流体工质流过待测流道并与边界模块进行换热，完成对流换热过程；边界模块，用于实现边界工质流过以给所述芯体模块提供不同的换热边界条件，以完成不同边界条件下的芯体模块性能测量；连接组件，将所述芯体模块和边界模块压紧固定，并引导工质的进出。本发明专利技术基于模块化设计，能够测量微通道内的热力参数，为研究微通道换热器并建立流动传热实验数据库提供数据支撑。提供数据支撑。提供数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种模块式微通道紧凑换热实验本体、方法、设备及介质


[0001]本专利技术涉及热交换设备性能测试
，具体涉及一种模块式微通道紧凑换热实验本体、方法、设备及介质。

技术介绍

[0002]换热器是进行热交换操作的通用工艺设备，广泛应用于核能、化学、动力、冶金等工业部门中。特别是在舰船、潜艇、飞行器的动力循环系统中，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、航空发动机内动力系统的环保友好性越来越重视，提高效率、降低成本和自然资源消耗是该领域未来发展的方向之一，同时为了使动力系统具备适用于各种复杂环境下的能力，小型化和模块化同样是它发展的目标。目前工业应用中在用的换热器类型主要包括管壳式换热器、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紧凑换热器受到广泛关注，其流道尺寸小、紧凑程度高、焊接方式无焊渣、连接处强度接近母材，具有明显优势。
[0004]但是在应用微通道紧凑换热器的过程中发现，由于此类换热器一体成型加工，难以测量到单个流道内的流动传热性能，仅能获得整体并不精确的性能参数，导致设计结果和实际测试结果有偏差。

技术实现思路

[0005]为了解决现有微通道换热器一体成型加工，难以测量到单个流道内的流动传热性能，本专利技术提供了一种模块式微通道紧凑换热实验本体。本专利技术基于模块化设计，能够测量微通道内的热力参数，为研究微通道换热器并建立流动传热实验数据库提供数据支撑。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：一种模块式微通道紧凑换热实验本体，包括：芯体模块，用于实现流体工质流过待测流道并与边界模块进行换热，完成对流换热过程；边界模块，用于实现边界工质流过以给所述芯体模块提供不同的换热边界条件，以完成不同边界条件下的芯体模块性能测量；连接组件，将所述芯体模块和边界模块压紧固定，并引导工质的进出。
[0007]作为优选实施方式，本专利技术的芯体模块包括待测密封板和待测流道板；所述待测密封板上沿工质流动方式加工有多个测温槽，且所述测温槽的深度不超过所述待测密封板的厚度；所述待测流道板上沿工质流动方向加工有待测流道，且所述待测流道的深度不超过所述待测流道板的厚度；所述待测密封板和待测流道板上加工有固定孔和工质进出口。
[0008]作为优选实施方式，本专利技术的待测流道板的上下表面分别叠放一个所述待测密封板并焊接为一体，且两个所述待测密封板带有测温槽的一侧远离所述待测流道板。
[0009]作为优选实施方式，本专利技术的测温槽端部在所述待测密封板的中心，所述测温槽的截面直径为1
‑
5mm，截面形状为半圆形、矩形或梯形；所述待测流道的截面直径在1
‑
5mm，截面形状为半圆形、矩形或梯形；所述待测流道在工质流动方向上的形状包括直线型、折线形、流线型或S翅片型。
[0010]作为优选实施方式，本专利技术的边界模块包括边界密封板、边界流道板和压紧套筒；所述边界流道板上加工有边界流道，且所述边界流道的深度不超过所述边界流道板的厚度；所述边界密封板和边界流道板上开设工质进出口；所述边界密封板和边界流道板叠放并焊接为一体，且边界流道板带有边界流道的一侧与边界密封板相接触；四个所述压紧套筒通过不同高度的弯曲金属棒焊接固定在所述边界密封板外表面的四角位置，其中对角方向的两个所述压紧套筒为一组，属于相同高度。
[0011]作为优选实施方式，本专利技术的边界模块整体呈正方形，边长等于所述芯体模块的宽度但小于所述芯体模块的长度；若干个所述边界模块覆盖所述芯体模块的上下两表面，且相邻两个所述边界模块上的高度不同的两个压紧套筒相互对齐。
[0012]作为优选实施方式，本专利技术的每个所述边界模块能够以预设角度旋转安装从而形成不同边界条件。
[0013]作为优选实施方式，本专利技术的边界流道的界面直径为1
‑
5mm，截面形状为半圆形、矩形或梯形。
[0014]作为优选实施方式，本专利技术的连接组件包括压紧螺柱、压紧螺母、接管和软管；所述芯体模块和边界模块的进出口孔焊接接管；通过软管依次连接若干个所述边界模块通过在进出口接管，将若干个所述边界模块依次串联；所述压紧螺柱穿过所述边界模块和芯体模块，通过在所述压紧螺柱两端拧紧压紧螺母从而将所述边界模块和芯体模块压紧固定。
[0015]第二方面，本专利技术提出了基于上述模块式微通道紧凑换热实验本体的性能测量方法，包括：在所述芯体模块和边界模块设置温度传感器，在所述芯体模块流体工质和所述边界模块边界工质两侧的进出口位置设置压力传感器；将带有测量传感器的实验本体整体放入一个闭式循环回路并设置流量计；启动回路并调节使回路达到设计工况且稳定之后，通过测量传感器获得所述芯体模块内流体工质的进出口温度、运行压力、运行流量、沿程不同位置处的金属壁面温度，以及每个边界模块的进出口温度；根据测量得到的数据计算得到所述实验本体沿程多个位置流动传热特性。
[0016]作为优选实施方式，本专利技术的方法还包括：通过调整所述边界模块的安装位置，从而实现不同边界条件下的微通道换热性能测量。
[0017]第三方面，本专利技术提出了基于上述模块式微通道紧凑换热实验本体的数据处理方法，包括：获取所述芯体模块内流体工质的进出口温度、运行压力、运行流量、沿程不同位置处的金属壁面温度，以及每个所述边界模块的进出口温度；根据两侧流体之间换热的能量守恒，计算得到所述芯体模块中流体工质在对应边界模块覆盖范围内的出口流体温度；根据所述芯体模块中流体工质在对应边界模块覆盖范围内的进出口流体问题，得到所述芯体模块内流体的沿程温度分布；根据所述芯体模块内流体的沿程温度分布以及对应的金属壁面温度，计算得到所述芯体模块上沿程多个位置的对流换热系数。
[0018]第四方面，本专利技术提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述数据处理方法的步骤。
[0019]第五方面，本专利技术提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述数据处理方法的步骤。
[0020]本专利技术具有如下的优点和有益效果：传统的微通道紧凑换热本体由于微通道大量堆叠，无法测量微通道内部温度和压力等热工参数，且加工比较复杂。本专利技术提供的实验本体与之相比，既可测量微通道内的温度、压力，同时便于加工组装，还能提供不同的冷却边界，提高了微通道换热性能测量的准确性，拓展了测量范围，广泛适用于微通道换热器使用环境。
附图说明
[0021]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术实施例的实验本体各部件示意图。
[0022]图2为本专利技术实施例的实验本体组装剖视图。
[0023]图3为本专利技术实施例的边界模块和芯体模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块式微通道紧凑换热实验本体，其特征在于，包括：芯体模块，用于实现流体工质流过待测流道并与边界模块进行换热，完成对流换热过程；边界模块，用于实现边界工质流过以给所述芯体模块提供不同的换热边界条件，以完成不同边界条件下的芯体模块性能测量；连接组件，将所述芯体模块和边界模块压紧固定，并引导工质的进出。2.根据权利要求1所述的一种模块式微通道紧凑换热实验本体，其特征在于，所述芯体模块包括待测密封板和待测流道板；所述待测密封板上沿工质流动方式加工有多个测温槽，且所述测温槽的深度不超过所述待测密封板的厚度；所述待测流道板上沿工质流动方向加工有待测流道，且所述待测流道的深度不超过所述待测流道板的厚度；所述待测密封板和待测流道板上加工有固定孔和工质进出口。3.根据权利要求2所述的一种模块式微通道紧凑换热实验本体，其特征在于，所述待测流道板的上下表面分别叠放一个所述待测密封板并焊接为一体，且两个所述待测密封板带有测温槽的一侧远离所述待测流道板。4.根据权利要求2所述的一种模块式微通道紧凑换热实验本体，其特征在于，所述测温槽端部在所述待测密封板的中心，所述测温槽的截面直径为1
‑
5mm，截面形状为半圆形、矩形或梯形；所述待测流道的截面直径在1
‑
5mm，截面形状为半圆形、矩形或梯形；所述待测流道在工质流动方向上的形状包括直线型、折线形、流线型或S翅片型。5.根据权利要求1所述的一种模块式微通道紧凑换热实验本体，其特征在于，所述边界模块包括边界密封板、边界流道板和压紧套筒；所述边界流道板上加工有边界流道，且所述边界流道的深度不超过所述边界流道板的厚度；所述边界密封板和边界流道板上开设工质进出口；所述边界密封板和边界流道板叠放并焊接为一体，且边界流道板带有边界流道的一侧与边界密封板相接触；四个所述压紧套筒通过不同高度的弯曲金属棒焊接固定在所述边界密封板外表面的四角位置，其中对角方向的两个所述压紧套筒为一组，属于相同高度。6.根据权利要求5所述的一种模块式微通道紧凑换热实验本体，其特征在于，所述边界模块整体呈正方形，边长等于所述芯体模块的宽度但小于所述芯体模块的长度；若干个所述边界模块覆盖所述芯体模块的上下两表面，且相邻两个所述边界模块上的高度不同的两个压紧套筒相互对齐。7.根据权利要求5所述的一种模块式微通道紧凑换热实验本体，其特征在于，每个所述边界模块能够以预设角度旋转安装从而形成不同边界条件。8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘睿龙，黄彦平，刘光旭，唐佳，刘旻昀，费俊杰，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：