CN103837568B - 一种多管土壤-空气对流换热试验装置 - Google Patents

一种多管土壤-空气对流换热试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多管土壤-空气对流换热试验装置，包括恒温恒湿箱和恒温水箱，恒温水箱内设置土箱，恒温恒湿箱出风口通过前段风机与第一通风管进风口相连，第一通风管出风口通过第一接头与若干个第二通风管进风口相连，第二通风管中部埋设于土箱内，第二通风管出风口通过第二接头与第三通风管进风口相连，第三通风管出风口与恒温恒湿箱进风口相连；所述第三通风管设置风速仪，在第三通风管的出风口设置温湿度测试仪，在土箱内的第二通风管周围设置热电偶，所述热电偶通过数据线与数据采集仪相连。本发明能够测试地道风多管运行对换热效果的影响；通过调节试验参数的变化，可以模拟不同运行工况，可重复性好，使用灵活。

Description

一种多管土壤-空气对流换热试验装置
技术领域
本发明涉及一种多管土壤-空气对流换热试验装置，属于热工试验领域。
背景技术
在测试空气与土壤间对流换热的过程中，涉及非常复杂的传热学和流体力学问题，这些问题的分析求解，需要联立连续方程、动量和能量方程、对流换热方程的微分方程组。一般情况下，在给定单值条件后，求解此方程组理论上是可行的，但是对于实际情况的换热过程，不管是数值求解还是分析求解都有较大的难度。因此，在求解对流换热问题的时候经常要借助试验进行求解。而常规的对流换热试验装置，一般是单管换热，没有考虑多管运行对换热效果的影响，与地道风空调工程严重不符，并且试验中的进口空气多采用室内空气，温湿度难以控制，试验结论不准确。
发明内容
发明目的：本发明的目的是克服上述计算方法和模拟试验的不足，提供一种多管土壤-空气对流换热试验装置，可以实现多种运行工况的土壤-空气对流换热模拟试验。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种多管土壤-空气对流换热试验装置，包括恒温恒湿箱和恒温水箱，所述恒温水箱内设置土箱，所述恒温恒湿箱的出风口通过前段风机与第一通风管的进风口相连，第一通风管的出风口通过第一接头与若干个第二通风管的进风口相连，第二通风管的中部埋设于土箱内，第二通风管的出风口通过第二接头与第三通风管的进风口相连，第三通风管的出风口与恒温恒湿箱进风口相连；所述第三通风管设置风速仪，在第三通风管的出风口设置温湿度测试仪，在土箱内的第二通风管周围设置热电偶，所述热电偶通过数据线与数据采集仪相连。
在本发明中，进一步的，所述第二通风管的数量大于等于2，第二通风管之间相互平行且间隔相等。
在本发明中，进一步的，所述第二通风管设置气流调节阀。
在本发明中，进一步的，所述第一通风管、第二通风管和第三通风管均为钢管。
与常规的对流换热试验装置相比，本发明具有以下优点：
1)该装置安装完成后，通过恒温恒湿箱能够准确控制进口空气的温湿度；
2)该装置多管运行时能够测试地道风多管运行对换热效果的影响；
3)该装置通过调节试验参数的变化，可以模拟不同运行工况，可重复性好，使用灵活。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为恒温水箱和土箱的立体视图。
图中：1-恒温恒湿箱，2-前段风机，3-第一通风管，4-第一接头，5-恒温水箱，6-土箱，7-第二通风管，8-第二接头，9-第三通风管，10-风速仪，11-温湿度测试仪，12-热电偶，13-气流调节阀。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1和2所示，本发明多管土壤-空气对流换热试验装置包括恒温恒湿箱1、恒温水箱5、通风管路和数据采集装置。恒温水箱5内设置土箱6，通风管路包括前段风机2、第一通风管3、第二通风管7和第三通风管9，数据采集装置包括风速仪10、温湿度测试仪11和热电偶12。
恒温恒湿箱1为装置提供恒温恒湿空气，恒温恒湿箱1的出风口通过前段风机2与第一通风管3的进风口相连，第一通风管3的出风口通过第一接头4与若干个第二通风管7的进风口相连，第二通风管7的数量大于等于2，第二通风管7之间相互平行且间隔相等，第二通风管7的中部埋设于土箱6内，用于完成土壤-空气换热，第二通风管7的出风口通过第二接头8与第三通风管9的进风口相连，第三通风管9的出风口与恒温恒湿箱1进风口相连。在每个第二通风管7上均设置气流调节阀13，用于调节第二通风管7内气流大小，在第三通风管9靠近出风口的尾段设置风速仪10，在第三通风管9的出风口设置温湿度测试仪11，在土箱6内的第二通风管7周围不同位置埋设多个用于采集土壤温度的热电偶12，热电偶12通过数据线与数据采集仪相连。
在本实施例中，恒温水箱5尺寸为：长×宽×高＝2000mm×800mm×500mm；土箱6的尺寸为：长×宽×高＝1800mm×600mm×300mm，与恒温水箱5相比，长宽高分别少200mm，各个外壁距离水箱的外壁均为100mm；第一通风管3、第二通风管7和第三通风管9均为钢管，管径为DN80；风速仪10为Swema3000热线风速仪；湿度测试仪11为SHT11数字温湿度传感器，热电偶12为K型热电偶，可检测温度范围为-20℃～350℃，误差±0.4℃；数据采集仪为30通道的DATATAKER615数据采集记录仪。
本发明的具体试验过程为：
1)按照试验方案选择第二通风管7数量，根据试验要求的最大通风量选择第一通风管3、第二通风管7和第三通风管9的管道直径和长度、恒温恒湿箱尺寸、制作试验装置；
2)根据试验设计，打开恒温恒湿箱1，调节第一通风管3进气口空气的温湿度；
3)然后调节恒温水箱5温度，打开前段风机2进行送风，利用风速仪10和温湿度测试仪11采集第三通风管9出风口空气的风速和温湿度，通过热电偶12采集土壤温度；
4)一个工况试验完成后，调节恒温恒湿箱1和恒温水箱5温度，重复试验2)、3)步骤，进行下一工况测试。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种多管土壤-空气对流换热试验装置，其特征在于：包括恒温恒湿箱(1)和恒温水箱(5)，所述恒温水箱(5)内设置土箱(6)，所述恒温恒湿箱(1)的出风口通过前段风机(2)与第一通风管(3)的进风口相连，第一通风管(3)的出风口通过第一接头(4)与若干个第二通风管(7)的进风口相连，第二通风管(7)的中部埋设于土箱(6)内，第二通风管(7)的出风口通过第二接头(8)与第三通风管(9)的进风口相连，第三通风管(9)的出风口与恒温恒湿箱(1)进风口相连；所述第三通风管(9)设置风速仪(10)，在第三通风管(9)的出风口设置温湿度测试仪(11)，在土箱(6)内的第二通风管(7)周围设置热电偶(12)，所述热电偶(12)通过数据线与数据采集仪相连。
2.根据权利要求1所述的一种多管土壤-空气对流换热试验装置，其特征在于：所述第二通风管(7)的数量大于等于2，第二通风管(7)之间相互平行且间隔相等。
3.根据权利要求1所述的一种多管土壤-空气对流换热试验装置，其特征在于：所述第二通风管(7)设置气流调节阀(13)。
4.根据权利要求1所述的一种多管土壤-空气对流换热试验装置，其特征在于：所述第一通风管(3)、第二通风管(7)和第三通风管(9)均为钢管。
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