CN102359975A - 一种传热及动力输出的测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种传热及动力输出的测试装置，由蒸发器、冷凝器、溶液泵、膨胀机、旁通阀、安全阀、冷却塔、冷却泵、热水泵、热水箱、电磁流量计、涡街流量计、压差变送器、热电阻等组成，其结构紧凑、操作方便、安全性能可靠，可以进行多种制冷单工质传热和动力输出测试，该测试装置里分别设置有温度、压力和流量测量系统，以实现对研究工质在循环系统中温度、压力和流量的变化情况进行追踪监测，获得基础数据，从而实现测试装置的模块化设计和生产。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种教学、科研以及市场化的传热及动力输出的测试装置，属于余热及新能源开发利用技术领域。
【背景技术】
我国工业生产过程中产生的300℃以下、特别是150℃以下的低品位余热没有得到充分利用，造成极大的能源浪费。在建材、钢铁、有色金属、电力、石油化工、纺织及造纸等行业，生产过程中产生大量的低品位余热，包括低品位烟气、蒸汽和热水等余热，热损失高达20～40％，按2011年全年能源消费总量测算，折合4.5～9.1亿吨标准煤。国家“十二五”节能减排目标已经落实的各地区，工业领域要在“十一五”的基础上继续提高能源效率，其潜力挖掘和节能技术都面临重压，在此背景下，低品位余热余能利用无疑成为重要突破点，技术的特点将体现在更低品位利用、把低品位余热的利用途径从生产过程扩大到生活用能。
现有的专利技术中存在如下不足之处：
1，针对某种换热器，只是单一的研究换热器的传热性能，而各种制冷剂的传热实验测试几乎处于空白；
2，针对余热利用的动力输出装置，不能将传热和动力输出结合起来同时进行研究；
3，测试系统不完全，没有基础数据，很难实现规模化的设计和生产。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种传热及动力输出的测试装置，其结构紧凑、操作方便、安全性能可靠，可以进行多种制冷单工质传热和动力输出测试，该测试装置里分别设置有温度、压力和流量测量系统，以实现对研究工质在循环系统中温度、压力和流量的变化情况进行追踪监测，获得基础数据，从而实现测试装置的模块化设计和生产。
本发明的技术解决方案是：一种传热及动力输出的测试装置，包括蒸发器、冷凝器、溶液泵、膨胀机、旁通阀、安全阀、冷凝器的一端上设有冷却水出口和冷却水进口、蒸发器的一端上设有热水出口和热水进口、第一电磁流量计、涡街流量计、冷却水系统、热水系统；溶液泵入口通过管道连通冷凝器底部溶液出口，出口经过第一电磁流量计通过管道连通蒸发器底部溶液入口，蒸发器气相出口经过涡街流量计通过管道连接膨胀机进口和旁通阀进口，膨胀机气体出口经过安全阀通过管道连接冷凝器气体入口，旁通阀出口通过管道连通冷凝器气体进口；所述膨胀机和安全阀之间设有第一压差变送器；所述涡街流量计和膨胀机之间设有第二压差变送器；所述冷却水进口、冷却水出口分别通过管道连通所述冷却水系统；所述热水进口、热水出口通过管道连接所述热水系统；在所述冷凝器溶液出口、蒸发器溶液入口、蒸发器气体出口、冷凝器气体进口、冷却水出口、冷却水进口、热水进口、热水出口分别设有热电阻。所述热电阻、第一压差变送器、第二压差变送器、第一电磁流量计、第二电磁流量计、第三电磁流量计和涡街流量计通过引线和无纸记录仪连接，无纸记录仪可以观测记录各路传感器的测试值，并将数据保存在内存中
本装置同时可以完成换热器的传热和动力输出测试；
测试装置为本发明提供了基础数据，装置可实现模块化设计和生产，具有非常好的扩容能力。
测试装置可以对研究工质在循环系统中温度、压力和流量的变化情况进行追踪监测，其结构紧凑、操作方便、安全性能可靠。
在蒸发和冷凝循环系统内充有研究工质溶液，工质溶液经溶液泵和电磁流量计送入蒸发器溶液入口，蒸发器为满液式蒸发器，工质溶液被蒸发器换热管中的热水加热，在蒸发器上部形成蒸汽，蒸汽由经过涡街流量计和膨胀机后通过管道冷凝器，进入冷凝器的蒸汽质量和进入蒸发器的工质溶液质量相等时，蒸发和冷凝的循环系统处于平衡态；冷却水系统是由冷却水泵、电磁流量计、冷却塔组成的一个封闭循环系统，冷却水在冷凝器中的换热管中流动，吸收蒸汽冷凝成液体放出的热量；热水系统是由热水箱、电磁流量计、热水泵组成的一个封闭循环系统，热水在蒸发器的换热管中流动，加热蒸发器中的工质。工质溶液在蒸发器和冷凝器之间形成一个封闭的循环，使用该测试装置不仅可以研究工质的在满液式蒸发器和冷凝器中的传热特性，还可以研究膨胀机的动力输出功率。在循环系统里分别设置有温度、压力和流量测量系统，以实现对研究工质在循环系统中温度、压力和流量的变化情况进行追踪监测，热电阻、压差变送器、电磁流量计和涡街流量计通过引线和无纸记录仪连接，无纸记录仪可以观测记录各路传感器的测试值，并将数据保存在内存中。
所述蒸发器为满液式蒸发器，所述冷凝器为满液式冷凝器。
所述蒸发和冷凝系统中的循环工质为单工质。
与工质接触的管道和设备使用0Cr18Ni9不锈钢制成，可以提高防腐能力。
所述进入冷凝器的蒸汽质量和进入蒸发器的工质溶液质量相等时，蒸发和冷凝的循环系统处于平衡状态。
在所述膨胀机气体进出口处分别设有压差变送器，便于观察工质溶液在循环系统中的压强变化。
本发明的优点是：通过蒸发器、冷凝器、研究工质的连接管道等组成一个密闭连通的循环系统，测量系统可以实现对研究工质在循环系统中温度、压力和流量的变化情况进行追踪监测，获得基础数据，从而实现测试装置的模块化设计和生产，可以进行多种单工质的传热特性和动力输出功率测试研究，结构紧凑、操作方便、安全性能可靠。
【附图说明】
附图1为本发明实施例的一种传热及动力输出的测试装置示意图；
附图2为本发明实施例中温度、压力、流量测量系统示意图；
附图标记说明：1，蒸发器；2，冷凝器；3，溶液泵；4，膨胀机；5，旁通阀；6，安全阀；7，冷却水出口；8，冷却水进口；9，热水出口；10，热水进口；11，冷却塔；12，冷却泵；13，热水泵；14，热水箱；15，第一电磁流量计；16，涡街流量计；17，第二电磁流量计；18，第三电磁流量计；19，第一压差变送器；20，第二压差变送器；21，热电阻；22，热电阻；23，热电阻；24，热电阻；25，热电阻；26，热电阻；27，热电阻；28，热电阻，29，无纸记录仪。
【具体实施方式】
参阅图1：一种传热及动力输出的测试装置，包括蒸发器1、冷凝器2、溶液泵3、膨胀机4、旁通阀5、安全阀6、冷凝器2的一端上设有冷却水出口7和冷却水进口8、蒸发器1的一端上设有热水出口9和热水进口10、第一电磁流量计15、涡街流量计16、冷却水系统、热水系统；溶液泵3入口通过管道连通冷凝器2底部溶液出口，出口经过第一电磁流量计15通过管道连通蒸发器1底部溶液入口，蒸发器1气相出口经过涡街流量计16通过管道连接膨胀机4进口和旁通阀5进口，膨胀机4气体出口经过安全阀6通过管道连接冷凝器2气体入口，旁通阀5出口通过管道连通冷凝器2气体进口；膨胀机4和安全阀6之间设有第一压差变送器19；涡街流量计16和膨胀机4之间设有第二压差变送器20；冷却水进口8、冷却水出口7分别通过管道连通冷却水系统；热水进口10、热水出口9通过管道连接所述热水系统；在冷凝器2溶液出口、蒸发器1溶液入口、蒸发器1气体出口、冷凝器2气体进口、冷却水出口7、冷却水进口8、热水进口10、热水出口9分别设有热电阻(21、22、23、24、25、26、27、28)。
本实施例的冷却水系统包括冷却塔11、冷却泵12、第二电磁流量计17，冷却泵12入口通过管道连通冷却塔11，出口经过第二电磁流量计17连接冷却水进口8，冷却水出口7通过管道连通冷却塔11。
热水系统包括热水泵13、热水箱14、第三电磁流量计18，热水泵13入口通过管道连通热水箱14，出口经过第三电磁流量计18通过管道连接热水进口10，热水出口9通过管道连接热水箱14
溶液循环是由蒸发器1、冷凝器2、溶液泵3、膨胀机4、旁通阀5、安全阀6、第一电磁流量计15、涡街流量计16、第一压差变送器19、第二压差变送器20几个基本部件组成的一个密闭循环系统，膨胀机4的排汽压力过大时，安全阀6自动开启，膨胀机4和安全阀6需要维修时，启用旁通阀5，第一电磁流量计15用于测量冷凝器2送入蒸发器1的工质体积流量，涡街流量计16用于测量蒸发器1蒸发的气体进入冷凝器2的体积流量，第二压差变送器20用于测量进入膨胀机4的气体压力，第一压差变送器19用于测量膨胀机4的排汽压力；热电阻21，22，23，24分别安装冷凝器2溶液出口，蒸发器1溶液入口，蒸发器1气体出口和冷凝器2气体进口，用于测量工质在循环系统中的温度；
冷却水系统是由冷却水泵12、第二电磁流量计17、冷却塔11几个基本部件组成的一个封闭循环系统，冷却水在冷凝器中的换热管中流动，吸收蒸汽冷凝成液体放出的热量，第二电磁流量计17用于测量进入冷凝器2的冷却水体积流量，热电阻25和26分别安装在冷凝器2的冷却水出口7和冷却水进口8，用于测量冷凝器2的冷却水出口7和进口8的温度；
热水系统是由热水箱14、电磁流量计18、热水泵13组成的一个封闭循环系统，热水在蒸发器的换热管中流动，加热蒸发器中的工质，第三电磁流量计18用于测量进入蒸发器1的热水体积流量，热电阻27和28分别安装在蒸发器1的热水出口9和热水进口10，用于测量蒸发器1的热水出口9和进口10的温度。
参见图2：第一电磁流量计15、第二电磁流量计17、第三电磁流量计18，涡街流量计16，第一压差变送器19、第二压差变送器20以及热电阻21、22、23、24、25、26、27、28通过引线和无纸记录仪29连接，无纸记录仪29可以观测记录各路传感器的测试值，并将数据保存在内存中。
本实施例中蒸发器和冷凝器均采用满液式换热器，溶液循环工质为单工质。
本实施例不仅同时实现了传热和动力输出的测试，而且可以为测试装置的规模化设计和生产提供基础数据。本发明的优点是：
1，本装置同时可以完成换热器的传热和动力输出测试；
2，测试装置为本发明提供了基础数据，装置可实现模块化设计和生产，具有非常好的扩容能力；
3，测试装置可以对研究工质在循环系统中温度、压力和流量的变化情况进行追踪监测，其结构紧凑、操作方便、安全性能可靠。
上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (4)
1.一种传热及动力输出的测试装置，其特征是：包括蒸发器(1)、冷凝器(2)、溶液泵(3)、膨胀机(4)、旁通阀(5)、安全阀(6)、冷凝器(2)的一端上设有冷却水出口(7)和冷却水进口(8)、蒸发器(1)的一端上设有热水出口(9)和热水进口(10)、第一电磁流量计(15)、涡街流量计(16)、冷却水系统、热水系统；所述溶液泵(3)入口通过管道连通冷凝器(2)底部溶液出口，出口经过第一电磁流量计(15)通过管道连通蒸发器(1)底部溶液入口，蒸发器(1)气相出口经过涡街流量计(16)通过管道连接膨胀机(4)进口和旁通阀(5)进口，膨胀机(4)气体出口经过安全阀(6)通过管道连接冷凝器(2)气体入口，旁通阀(5)出口通过管道连通冷凝器(2)气体进口；
所述膨胀机(4)和安全阀(6)之间设有第一压差变送器(19)；
所述涡街流量计(16)和膨胀机(4)之间设有第二压差变送器(20)；
所述冷却水进口(8)、冷却水出口(7)分别通过管道连通所述冷却水系统；
所述热水进口(10)、热水出口(9)通过管道连接所述热水系统；
在所述冷凝器(2)溶液出口、蒸发器(1)溶液入口、蒸发器(1)气体出口、冷凝器(2)气体进口、冷却水出口(7)、冷却水进口(8)、热水进口(10)、热水出口(9)分别设有热电阻(21、22、23、24、25、26、27、28)。
2.根据权利要求1所述的传热及动力输出的测试装置，其特征是：所述冷却水系统包括冷却塔(11)、冷却泵(12)、第二电磁流量计(17)，冷却泵(12)入口通过管道连通冷却塔(11)，出口经过第二电磁流量计(17)连接所述冷却水进口(8)，所述冷却水出口(7)通过管道连通冷却塔(11)。
3.根据权利要求2所述的传热及动力输出的测试装置，其特征是：所述热水系统包括热水泵(13)、热水箱(14)、第三电磁流量计(18)，热水泵(13)入口通过管道连通热水箱(14)，出口经过第三电磁流量计(18)通过管道连接所述热水进口(10)，所述热水出口(9)通过管道连接热水箱(14)。
4.根据权利要求3所述的传热及动力输出的测试装置，其特征是：所述热电阻(21、22、23、24、25、26、27、28)、第一压差变送器(19)、第二压差变送器(20)、第一电磁流量计(15)、第二电磁流量计(17)、第三电磁流量计(18)、涡街流量计(16)通过引线与无纸记录仪(29)连接。
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