水平管内制冷工质相变可视化测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水平管内制冷工质相变可视化测试系统，旨在提供一种充分接近应用实际的情况下，对制冷工质在水平内换热管内的相变进行相关数据测试和分段可视化的系统。高压工质罐的出口通过第一阀门、电加热器与第一气液分离器的进口连接，第一气液分离器的气体出口通过制冷工质流量计与换热观测单元中首端的内换热管进口连接，换热观测单元中末端的内换热管出口与第二气液分离器的进口连接，第二气液分离器的液体出口与密封量杯的进口连接，组成制冷工质回路；恒温水箱的出口通过第二阀门、水泵与换热观测单元末端的套管换热单元外壳上的进水口连接，恒温水箱的进口与换热观测单元首端的套管换热单元外壳上的出水口连接，组成水回路。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及制冷
，特别是涉及一种水平管内制冷工质相变可视化测试系统。
技术介绍
通常，对制冷工质换热性能的研究主要有以下几方面:管内冷凝、管外冷凝、管内沸腾和管外沸腾。其中水平管内的凝结和沸腾的相变过程一直是研究者关注的内容。首先，管内相变换热现象在工业中广泛存在，如制冷设备的蒸发器和冷凝器，化学工业中的各种相变换热器等。而在上述这些设备中，管子采用水平布置又十分常见。由于水平管内相变换热问题的复杂性和多样性，到目前为止，实验依然是对各种工质管内流动相变换热研究的主要手段，而且实验研究是理论分析的重要基础。目前，对制冷工质水平管内相变换热的实验研究主要分为两种，一种是采用石英玻璃管代替铜管，观察管内流型变化，虽然可视化效果良好，但是与实际换热效果相差很大；另一种是通过测试铜管内的温度和压力变化来推测相变过程，对于相变的具体过程并不能很好地进行分析研究。两种方法均存在严重不足。因此，亟待开发接近实际、设计方便、观测清楚的管内制冷剂相变过程的测试装置。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有管内相变研究存在的技术缺陷，提供一种在充分接近换热器内制冷工质实际换热的情况下，进行制冷工质相变的观测，分段可视化的水平管内制冷工质相变可视化测试系统。`本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:—种水平管内制冷工质相变可视化测试系统，包括高压工质罐、第一阀门、电加热器、第一气液分离器、储液罐、至少两个套管换热单元、石英玻璃管、第二气液分离器、密封量杯、制冷工质流量计、恒温水箱、第二阀门、水泵；每个所述套管换热单元包括内换热管和外壳，所述外壳上设置有进水口和出水口，所述外壳和内换热管的两端分别通过橡胶塞密封连接；相邻两个套管换热单元的进水口和出水口串联连接，且相邻两个套管换热单元的内换热管通过所述石英玻璃管密封串联连接组成换热观测单元；所述高压工质罐的出口通过所述第一阀门、电加热器与所述第一气液分离器的进口连接，所述第一气液分离器的气体出口通过所述制冷工质流量计与所述换热观测单元中首端的套管换热单元中的内换热管进口连接，所述换热观测单元中末端的套管换热单元中的内换热管出口与所述第二气液分离器的进口连接，所述第一气液分离器的液体出口与所述储液罐连接，所述第二气液分离器的液体出口与所述密封量杯的进口连接，组成制冷工质回路；所述恒温水箱的出口通过所述第二阀门、水泵与所述换热观测单元末端的所述套管换热单元外壳上的进水口连接，所述恒温水箱的进口与所述换热观测单元首端的所述套管换热单元外壳上的出水口连接，组成水回路；所述电加热器用于对制冷工质进行加热，控制内换热管内蒸气的温度；所述内换热管为铜管。所述石英玻璃管插入相应的所述橡胶塞内，所述石英玻璃管两端的内壁上分别设置有内换热管安装槽，所述内换热管安装于所述内换热管安装槽内，并通过密封垫密封。所述恒温水箱的出水管路上安装有水流量计。与现有技术相比，本技术的有益效果是:1、本技术的水平管内制冷工质相变可视化测试系统，采用制冷工质铜管内相变换热、分段可视化，在充分接近应用实际的情况下，使制冷工质在管内充分相变换热，并分段观察其流型，集管内相变换热和可视化于一体，使得对管内相变过程的研究更加充分、直观，为提高换热设备的传热效率和系统优化提供便利。2、本技术的水平管内制冷工质相变可视化测试系统，套管换热单元采用可拆式连接，操作简单、安装方便 、并可更换铜管进行多组实验研究。3、本技术的水平管内制冷工质相变可视化测试系统结构简单、安装测试方便、观测清楚。附图说明图1所示为本技术水平管内制冷工质相变可视化测试系统图；图2所示为套管换热单元的剖面图。图中:1.高压工质罐，2.第一阀门，3.电加热器，4.第一气液分离器，5.储液罐，6.套管换热单元，7.石英玻璃管，8.第二气液分离器，9.密封量杯，10.恒温水箱，11.第二阀门，12.水泵，13.内换热管，14.出水口，15.外壳，16.进水口，17.橡胶塞，18.水流量计，19.制冷工质流量计。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。本技术一种制冷工质水平管内相变可视化测试系统的示意图如图1-图2所示，包括高压工质罐1、第一阀门2、电加热器3、第一气液分离器4、储液罐5、至少两个套管换热单元6、石英玻璃管7、第二气液分离器8、密封量杯9、制冷工质流量计19、恒温水箱10、第二阀门11、水泵12。每个所述套管换热单元6包括内换热管13和外壳15，所述外壳15上设置有进水口 16和出水口 14，所述外壳15和内换热管13的两端分别通过橡胶塞17密封连接。相邻两个套管换热单元6的进水口 16和出水口 14串联连接，且相邻两个套管换热单元的内换热管13通过所述石英玻璃管7密封串联连接组成换热观测单元。所述高压工质罐I的出口通过所述第一阀门2、电加热器3与所述第一气液分离器4的进口连接，所述第一气液分离器4的气体出口通过所述制冷工质流量计19与所述换热观测单元中首端的套管换热单元6中的内换热管13进口连接，所述换热观测单元中末端的套管换热单元中的内换热管13出口与所述第二气液分离器8的进口连接，所述第一气液分离器4的液体出口与所述储液罐5连接，所述第二气液分离器8的液体出口与所述密封量杯9的进口连接，组成制冷工质回路。所述恒温水箱10的出口通过所述第二阀门11、水泵12与所述换热观测单元末端的所述套管换热单元外壳15上的进水口连接，所述恒温水箱10的进口与所述换热观测单元首端的所述套管换热单元外壳15上的出水口连接，组成水回路。所述电加热器3用于对制冷工质进行加热，控制内换热管内蒸气的温度。所述内换热管13为铜管。所述恒温水箱10的出水管路上安装有水流量计18。本实施例中，所述石英玻璃管7与套管换热单元6的连接方式为:所述石英玻璃管7插入相应的所述橡胶塞17内，所述石英玻璃管7两端的内壁上分别设置有内换热管安装槽，所述内换热管13安装于所述内换热管安装槽内，并通过密封垫密封。组装时，将两个橡胶塞17反方向分别套在石英玻璃管7的两端外，将橡胶塞17套在内换热管13外，将内换热管13沿着外壳15的轴向穿过外壳15的内部，插入石英玻璃管7的一端内换热管安装槽内，通过聚四氟乙烯材料的密封垫密封，用橡胶塞17压紧石英玻璃管7，并与橡胶塞17顶紧密封外壳15的两端，完成石英玻璃管一端与套管换热单元的连接。另一端采用相同方法安装。根据观测要求的不同，确定套管换热单元6的数量，相邻套管换热单元之间通过石英玻璃管7连接，对管内相变换热进行充分的数据测试和可视化观察。实验测试制冷工质的冷凝相变过程时，打开第二阀门11，开启水泵12，启动水回路，将一定温度的水从恒温水箱10以一定流速进入换热观测单元中各个套管换热单元的内换热管与外壳间的通道内，达到稳定。打开高压工质罐I上的第一阀门2，接通电加热器3，制冷工质进入第一气液分离器4内，经过第一气液分离器4分离出的液体进入储液罐5，分离出的干饱和蒸气进入换热观测单元首端的套管换热单元6内，在套管换热单元6内制冷工质与水热交换发生相变，制冷工质从首端的套管换热单元流出，经过石英玻璃管和其他套管换热单元，再流经末端的套管换热单元进入第二气液分离器8，经过第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平管内制冷工质相变可视化测试系统，其特征在于，包括高压工质罐、第一阀门、电加热器、第一气液分离器、储液罐、至少两个套管换热单元、石英玻璃管、第二气液分离器、密封量杯、制冷工质流量计、恒温水箱、第二阀门、水泵；每个所述套管换热单元包括内换热管和外壳，所述外壳上设置有进水口和出水口，所述外壳和内换热管的两端分别通过橡胶塞密封连接；相邻两个套管换热单元的进水口和出水口串联连接，且相邻两个套管换热单元的内换热管通过所述石英玻璃管密封串联连接组成换热观测单元；所述高压工质罐的出口通过所述第一阀门、电加热器与所述第一气液分离器的进口连接，所述第一气液分离器的气体出口通过所述制冷工质流量计与所述换热观测单元中首端的套管换热单元中的内换热管进口连接，所述换热观测单元中末端的套管换热单元中的内换热管出口与所述第二气液分离器的进口连接，所述第一气液分离器的液体出口与所述储液罐连接，所述第二气液分离器的液体出口与所述密封量杯的进口连接，组成制冷工质回路；所述恒温水箱的出口通过所述第二阀门、水泵与所述换热观测单元末端的所述套管换热单元外壳上的进水口连接，所述恒温水箱的进口与所述换热观测单元首端的所述套管换热单元外壳上的出水口连接，组成水回路；所述电加热器用于对制冷工质进行加热，控制内换热管内蒸气的温度;所述内换热管为铜管。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁静红，刘敬坤，刘圣春，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：实用新型
国别省市：