CN104819993B - 一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法 - Google Patents
一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104819993B CN104819993B CN201510252349.9A CN201510252349A CN104819993B CN 104819993 B CN104819993 B CN 104819993B CN 201510252349 A CN201510252349 A CN 201510252349A CN 104819993 B CN104819993 B CN 104819993B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water pipe
- cooling water
- heat exchange
- tube wall
- exchange coefficient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
本发明公开了一种冷却水管管壁热交换系数测试装置，其特征是，包括沙箱、冷却水管、温度探头和加热棒，所述沙箱内部以蛇形均匀布置冷却水管，每两层冷却水管之间布置加热棒，冷却水管自进口间隔布置温度探头；本发明所述一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法通过沙箱、冷却水管、温度探头和加热棒的设置，可循环利用此装置得到不同材质、不同水温水及流速条件下的水管管壁的热交换系数，本装置更贴近实际；所述一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法通过冷却水管自进口间隔布置温度探头的设置，发现探头有损坏的可以及时更换，不影响试验的进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试冷却水管管壁热交换系数装置，具体涉及一种以砂子代替混凝土的测试水管管壁热交换系数试验沙箱。
背景技术
自冷却水管在上世纪30年代在美国混凝土坝—胡佛重力拱坝应用之后，发现其能显著的降低混凝土内部最高温度。之后因其灵活性、适应性及多用性等特点，在各国混凝土坝的施工中被得到广泛应用。
水管冷却效果与诸多因素有关，其中较为重要的是水管的热交换系数与其材质及冷却水的温度和流量关系，它们的取值将影响施工期混凝土应力场的大小，更为现实的是，它们将影响水管的布置，即工程的造价。
关于冷却水管的热交换系数方面取得一些研究进展，刘有志,朱岳明,张国新. 周公宅拱坝PE水管现场冷却效果反馈分析研究[J]. 水力发电,2007,03:40-43.提出“等效表面散热系数”与通水流量之间存在线性关系, 适当加大 PE 管通水流量可达到与铁质管同样的冷却效果；郑晨晖. 水管冷却等效热交换系数及参数敏感性分析[J]. 科技信息,2011,07:260-261.通过一个长宽高为50×1×1的浇筑块得到管径，壁厚和流速与热交换系数的关系图，并指出流速影响较小。可见不同水管材质的热交换系数与流量关系不一样，需要试验进一步验证。
T.G. Myers, N.D. Fowkes, Y. Ballim. Modeling the cooling of concreteby piped water. Journal of Engineering Mechanics, 135 (12) (2009), pp. 1375–1383.提出一种简易的模拟水管冷却效果的数值模型，涉及变量较多，研究热交换系数与某个变量的关系时，需要某些值为定量。J.-K. Yang, Y. Lee, J.-K. Kim. Heat transfercoefficient in flow convection of pipe-cooling system in massive concrete. JAdv Concr Technol, 9 (1) (2011), pp. 103–114.利用一新的装置计算热交换系数，水管全长只有1米，此装置使用时控制表面温度为一定值，与实际不太符合。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种测试冷却水管管壁热交换系数试验沙箱。通过对砂子加热模拟胶凝材料发热过程，可循环利用此装置得到不同材质、不同水温水及流速条件下的水管管壁的热交换系数，本装置更贴近实际。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：一种冷却水管管壁热交换系数测试装置，其特征是，包括沙箱、冷却水管、温度探头、加热棒和测温仪，所述测温仪连接温度探头，沙箱内部以蛇形均匀布置冷却水管，每两层冷却水管之间布置加热棒，冷却水管自进口间隔布置温度探头。
优选的是，所述沙箱内布置温度探头，用于测量箱体内的温度，且空气中也布置温度探头，用于测量大气温度。
优选的是，所述冷却水管和加热棒的横向和竖向间距均为同一定值。
优选的是， 沙箱内中间两排水管之间每隔2cm～3cm布置温度探头。
优选的是，沙箱内部以蛇形均匀布置5层冷却水管。
优选的是，箱体内部铺设5层温度探头。
优选的是，所述冷却水管设置流量调节装置和温度调节装置，所述冷却水管的流量和温度可调节。
优选的是，所述冷却水管的材质为钢丝内衬塑料管。
一种冷却水管管壁热交换系数测试方法,采用如下步骤：
1)将冷却水管的流量设定为某一定值不变，同时将加热棒加热；
2)砂子内部最高温度达到某一定值，加热棒停止加热；
3)从加热棒加热开始，每隔一定时间记录各个温度探头的温度；
4)砂子温度降到趋于稳定，试验停止；
5)改变流量或者水温，重复步骤1)～4)；
6)后期利用这些实测数据进行数值反演或公式计算得出冷却水管的管壁热交换系数；
7)将水管换为另一个材质，重复步骤1)～6)。
本发明所达到的有益效果：本发明所述一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法通过沙箱、冷却水管、温度探头和加热棒的设置，利用砂子可以反复加热冷却的优点，以砂子加热到一定温度来模拟胶凝材料的发热过程，测得水管沿程和水管壁周围的温度梯度，利用这些实测数据来获取不同材质和管壁厚度的冷却水管的管壁热交换系数，为大体积混凝土结构施工期温度场的计算提供更精确可靠的参数取值；该发明具有结构简单、效率高、成本低、可反复操作、后期垃圾处理容易这些优点；本发明所述一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法通过冷却水管的设置，可循环利用此装置得到不同材质、不同水温水及流速条件下的水管管壁的热交换系数，本装置更贴近实际；所述一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法通过冷却水管自进口间隔布置温度探头的设置，发现探头有损坏的可以及时更换，不影响试验的进行；所述一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法，相比于用大型混凝土试块做试验，本发明效率更高，一天可以测试一个工况，且本发明更环保。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明结构示意图的水平剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，一种冷却水管管壁热交换系数测试装置，其特征是，包括沙箱1、冷却水管2、温度探头4、加热棒3和测温仪，所述沙箱1为一个长×宽×高为1.7×1.2×0.83m的标准长方体，是本装置的主体框架，所述沙箱内部60米长度的冷却水管以蛇形均匀布置5层，冷却水管横向和竖向间距均为16.5×16.5cm，所述加热棒3共24根，均匀铺设于两层水管中间，共4层，所述冷却水管和加热棒的横向和竖向间距均为同一定值；所述温度探头4从水管进口开始，每隔5米布置用来记录水管的沿程水温，所述沙箱内布置温度探头，沙箱内中间两排水管之间每隔2cm-3cm布置7个温度探头，用来测水管壁附近的温度梯度，所述冷却水管设置流量调节装置和温度调节装置，所述冷却水管的材质为钢丝内衬塑料管。
一种冷却水管管壁热交换系数测试方法,采用如下步骤：
1)将冷却水管的流量设定为某一定值不变，同时将加热棒加热；
2)砂子内部最高温度达到60℃时，加热棒停止加热；
3)从加热棒加热开始，每隔一小时记录各个温度探头的温度；
4)砂子温度下降小于1.5℃/h，试验停止；
5)改变流量或者水温，重复步骤1)～4)；
6)后期利用这些实测数据进行数值反演或公式计算得出冷却水管的管壁热交换系数；
7)将水管换为另一个材质，重复步骤1)～6)。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种冷却水管管壁热交换系数测试方法，采用冷却水管管壁热交换系数测试装置包括沙箱、冷却水管、温度探头、加热棒和测温仪，所述测温仪连接温度探头，所述沙箱内部以蛇形均匀布置冷却水管，每两层冷却水管之间布置加热棒，冷却水管自进口间隔布置温度探头,所述沙箱内布置温度探头,所述冷却水管和加热棒的横向和竖向间距均为同一定值,沙箱内中间两排水管之间每隔2cm～3cm布置温度探头，其特征是，采用如下步骤：
（1）将冷却水管的流量设定为某一定值不变，同时将加热棒加热；
（2）砂子内部最高温度达到某一定值，加热棒停止加热；
（3）从加热棒加热开始，每隔一定时间记录各个温度探头的温度；
（4）砂子温度降到趋于稳定，试验停止；
（5）改变流量或者水温，重复步骤（1)～（4)；
（6）后期利用这些实测数据进行数值反演或公式计算得出冷却水管的管壁热交换系数；
（7）将水管换为另一个材质，重复步骤（1)～（6)。
2.根据权利要求1所述的一种冷却水管管壁热交换系数测试方法，其特征在于,沙箱内部以蛇形均匀布置5层冷却水管。
3.根据权利要求1所述的一种冷却水管管壁热交换系数测试方法，其特征在于,箱体内部铺设5层温度探头。
4.根据权利要求1所述的一种冷却水管管壁热交换系数测试方法，其特征在于,所述冷却水管设置流量调节装置和温度调节装置。
5.根据权利要求4所述的一种冷却水管管壁热交换系数测试方法，其特征在于,所述冷却水管的材质为钢丝内衬塑料管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510252349.9A CN104819993B (zh) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510252349.9A CN104819993B (zh) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104819993A CN104819993A (zh) | 2015-08-05 |
| CN104819993B true CN104819993B (zh) | 2018-04-03 |
Family
ID=53730349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510252349.9A Expired - Fee Related CN104819993B (zh) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104819993B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106841286B (zh) * | 2017-03-10 | 2019-04-12 | 华北水利水电大学 | 一种混凝土与冷却水管换热试验方法 |
| CN111279145B (zh) | 2017-09-19 | 2022-05-27 | 埃科莱布美国股份有限公司 | 冷却水监测和控制系统 |
| CN111051806B (zh) | 2017-11-10 | 2022-10-25 | 埃科莱布美国股份有限公司 | 冷却水监测和控制系统 |
| CN109655286A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-04-19 | 南通盛立德金属材料科技有限公司 | 汽车冷却器冷却速率检测装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008241520A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Tokyo Institute Of Technology | 断熱熱量計およびそれを利用したセメント、コンクリートの品質管理方法 |
| CN101339149B (zh) * | 2008-07-02 | 2010-09-15 | 河海大学 | 测定早期混凝土导热系数、导温系数的测试装置及测试方法 |
| CN202204791U (zh) * | 2011-08-31 | 2012-04-25 | 天津中油现代石油设备有限公司 | 加热炉换热管传热系数测定装置 |
-
2015
- 2015-05-18 CN CN201510252349.9A patent/CN104819993B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104819993A (zh) | 2015-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104819993B (zh) | 一种冷却水管管壁热交换系数测试装置及测试方法 | |
| CN104596852B (zh) | 一种岩土体温控动力特性试验方法 | |
| Wang et al. | A generalized simple model for predicting frost growth on cold flat plate | |
| CN105045307B (zh) | 一种大体积混凝土全过程智能温度控制系统及方法 | |
| CN103161458B (zh) | 模拟稠油油藏气体辅助蒸汽热力采油的实验装置及其专用模型系统 | |
| Li et al. | Modeling and parametric studies for convective heat transfer in large, long and rough circular cross-sectional underground tunnels | |
| CN105178605B (zh) | 大体积混凝土智能通水系统 | |
| CN105675450B (zh) | 浮顶原油储罐传热传质过程实验装置及其实验方法 | |
| CN104237301B (zh) | 一种岩土分层热物性原位热响应测试方法 | |
| CN102721480B (zh) | 基于冷却通水监测的计算大体积混凝土等效温度场的方法 | |
| CN105651812B (zh) | 一种基于dts检测灌注桩完整性的检测系统设计方法 | |
| CN103454186B (zh) | 一种颗粒性腐蚀产物在管道内迁移和沉积测量的实验系统 | |
| CN107167409A (zh) | 多重试验工况耦合作用下3d打印分形单裂隙渗流实验系统及实验方法 | |
| CN105911092B (zh) | 研究地下空间顶部土体蓄放热演化规律的实验装置 | |
| CN109086560A (zh) | 变工况下地源热泵竖直单u型地埋管流体温度分布预测方法 | |
| CN204662448U (zh) | 在建大体积混凝土的智能水冷系统 | |
| CN103114842A (zh) | 模拟稠油蒸汽吞吐采油的实验装置及其模型系统 | |
| CN107748273A (zh) | 一种基于管流试验环道的管道压力波速测试装置及方法 | |
| CN109460605B (zh) | 一种预测大型低扬程水泵流量的方法 | |
| CN205879561U (zh) | 一种u型地埋管换热器热湿传递性能模拟测试装置 | |
| CN204662991U (zh) | 一种大体积混凝土水冷管道系统 | |
| CN110031508A (zh) | 一种立式水热耦合模型试验装置与试验方法 | |
| CN102607658B (zh) | 一种基于浓度法的复杂结构通道内气体流量测量方法 | |
| CN101936704A (zh) | 模拟检测混凝土自生体积变形的方法及其装置 | |
| CN206594036U (zh) | 一种沥青与粗集料黏附性测定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180403 Termination date: 20210518 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |