CN107449627A - 一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，属于空调换热器技术领域。该系统包括组合空调系统、凝结水可视化测试单元、空气流量测试单元以及冷冻水系统。组合空调系统用于将入口的空气进行过滤和热湿处理后送入到样机测试段以满足实验工况需要；凝结水可视化测试单元是利用内窥镜拍摄凝结水在样机测试段的换热翅片上凝结水析出过程，并对样机测试段前后压力及温湿度进行记录；空气流量测试单元是利用流量喷嘴和电动微压计测试实验工况下的空气流量；冷冻水系统是利用循环水泵将低温恒温水浴的冷冻水输送到实验样机中以带走样机的热量。本发明能便捷实现换热通道凝结水析出过程的可视化测试及其热工特性的测试。
Description
技术领域
本发明属于空调换热器技术领域，涉及一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，该系统功能多样，测试数据准确，能便捷的实现换热通道凝结水析出过程的可视化测试及其热工特性的测试。
背景技术
翅片管换热器属于间壁式换热器，被广泛应用于空调、制冷以及化工领域。当翅片管换热器的翅片表面温度低于通过换热器空气流的露点温度时，空气中含有的水分就会在翅片表面发生结露现象，析出的凝结水将依附在翅片表面上，此过程称为析湿过程或湿工况。在析湿过程中空气与翅片表面间同时发生着热量和质量的交换，湿工况下析出的凝结水会粘附在翅片表面，造成通道面积减小，使空气侧压降增大，一方面，凝结水的存在直接影响着换热器的传热与阻力性能；另一方面，凝结水也给细菌和微生物的滋生提供了潮湿的环境，对换热器造成腐蚀并带来一系列卫生问题。如何快速地调控换热通道内的凝结水以降低换热器的换热阻力，降低系统运行的能耗、预防换热器通道内细菌滋生，强化湿工况下换热器性能已成为学术界和工业界的重要课题。
目前，研究换热通道内的凝结水析出特性主要采用高速工业CCD摄像机来拍摄换热器中凝结水的析出过程。随着换热器制造技术与工艺的进步，新型紧凑式换热被广泛的应用各个领域，研究紧凑式换热器的凝结水控制技术已成为开发高性能换热器的重要基础，而现有的高速工业CCD摄像机中镜头尺寸较大，无将其深入到紧凑式换热器的管束之间获取必要的凝结水析出过程图像，给新型紧凑式换热的研制与开发产生重要影响。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，基于可视化技术解决紧凑式换热器中凝结水析出特性测试，利用该装置也可以实现系统的热工特性测试。
本发明采用的技术方案如下。
一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，包括组合空调系统、凝结水可视化测试单元、空气流量测试单元以及冷冻水系统，其特征在于：所述的组合空调系统是由空气入口(2)、过滤段(3)、变频风机段(4)、加热段(5)、加湿段(6)、表冷段(7)、 均流段(8)以及组合空调系统控制箱(1)组成；所述的凝结水可视化测试单元是由保温风管(9)、干湿球温度计Ⅰ(10)、样机测试段(11)、干湿球温度计Ⅱ(12)、蝶阀(18)、固体吸湿器(19)、干空气风管(20)、干湿球温度计Ⅲ(21)、无影光源(22)、内窥镜(23)、防雾透明玻璃(24)、 电动微压计Ⅱ(25)、干空气体出口(26)、排水S弯(27)、集液盒(28)组成；所述的空气流量测试单元是由保温风道(13)、均流器(14)、流量喷嘴(15)、电动微压计Ⅰ(16)、空气出口(17)组成；所述的冷冻水系统是由低温恒温水浴(29)、循环水泵(30)、流量计(31)、进水温度传感器(32)、回水温度传感器(33)、调节阀(34)组成；该可视化实验系统及其装置能够方便快捷的实现换热通道内凝结水析出过程的可视化测试及其热工特性的测试。
所述的组合空调系统的作用是将空气进行过滤和热湿处理后，通过保温风管(9)送入到样机测试段(11)以满足实验工况需要。
所述的凝结水可视化测试单元的作用是把加热段(5)出来的空气通过固体吸湿器(19)进一步干燥升温处理后送入到内窥镜(23)所处的空间，防止空气在防雾透明玻璃(24)表面结露而影响可视化拍摄，在保证防雾透明玻璃(24)表面不结露的情况下，再利用内窥镜(23)拍摄凝结水在样机测试段(11)的换热翅片上凝结水析出过程，并对样机测试段(11)前后压力及温湿度进行记录，实现凝结水析出特性的可视化测试。
所述的空气流量测试单元是利用流量喷嘴(15)和电动微压计Ⅰ(16)以测试实验工况下的空气流量。
所述的冷冻水系统是利用循环水泵(30)将低温恒温水浴(29)的冷冻水输送到样机测试段(11)中以带走样机的热量。
所述的内窥镜(23)固定在定位格支架上，通过定位格支架的调节来实现内窥镜(23)的准确定位。
所述的组合空调系统、凝结水可视化测试单元、空气流量测试单元以及冷冻水系统需要协同工作，采集数据要同步进行，该系统的开启先后顺序依次为组合空调系统、空气流量测试单元、冷冻水系统和凝结水可视化测试单元，关闭的顺序与开启顺序相反。
与现有的换热器通道凝结水析出特性测试技术相比，本发明具有如下优点。
(1)所发明的可视化实验系统及其装置适用面广、功能多样，采用成熟的内窥镜技术替代现有的高速工业CCD摄像机，实验系统可适用于较小管间距换热凝结水可视化析出过程的测试，同时也可以实现换热器热工性能的测试。
(2)所发明的可视化实验系统及其装置，将内窥镜固定在定位格支架上，实现内窥镜的准确定位，确保了测试数据准确性。
(3)所发明的可视化实验系统及其装置采用计算机采集数据，可高效的实现获取数据的同步性。
附图说明
图1 本发明的一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置图。
图2 本发明的现场实验某工况测试结果图。
图1中：1. 组合空调系统控制箱 2. 空气入口 3. 过滤段 4. 变频风机段5. 加热段 6. 加湿段7. 表冷段 8. 均流段 9 保温风管 10. 干湿球温度计Ⅰ 11.样机测试段 12. 干湿球温度计Ⅱ 13.保温风道 14. 均流器 15. 流量喷嘴 16. 电动微压计Ⅰ 17. 空气出口 18. 蝶阀 19. 固体吸湿器 20. 干空气风管 21. 干湿球温度计Ⅲ 22. 无影光源 23. 内窥镜 24. 防雾透明玻璃 25. 电动微压计Ⅱ 26.干空气体出口 27. 排水S弯 28. 集液盒 29. 低温恒温水浴 30. 循环水泵 31. 流量计 32. 进水温度传感器 33. 回水温度传感器 34. 调节阀。
具体实施方式
下面结合附图1和图2对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，该可视化实验系统及其装置，包括组合空调系统、凝结水可视化测试单元、空气流量测试单元以及冷冻水系统。其中组合空调系统是由空气入口(2)、过滤段(3)、变频风机段(4)、加热段(5)、加湿段(6)、表冷段(7)、 均流段(8)以及组合空调系统控制箱(1)组成；凝结水可视化测试单元是由保温风管(9)、干湿球温度计Ⅰ(10)、样机测试段(11)、干湿球温度计Ⅱ(12)、蝶阀(18)、固体吸湿器(19)、干空气风管(20)、干湿球温度计Ⅲ(21)、无影光源(22)、内窥镜(23)、防雾透明玻璃(24)、 电动微压计Ⅱ(25)、干空气体出口(26)、排水S弯(27)、集液盒(28)组成；空气流量测试单元是由保温风道(13)、均流器(14)、流量喷嘴(15)、电动微压计Ⅰ(16)、空气出口(17)组成；冷冻水系统是由低温恒温水浴(29)、循环水泵(30)、流量计(31)、进水温度传感器(32)、回水温度传感器(33)、调节阀(34)组成；该可视化实验系统及其装置能够方便快捷的实现换热通道内凝结水析出过程的可视化测试及其热工特性的测试。
组合空调系统的作用是将空气进行过滤和热湿处理后，通过保温风管(9)送入到样机测试段(11)以满足实验工况需要。
凝结水可视化测试单元的作用是把加热段(5)出来的空气通过固体吸湿器(19)进一步干燥升温处理后送入到内窥镜(23)所处的空间，防止空气在防雾透明玻璃(24)表面结露而影响可视化拍摄，在保证防雾透明玻璃(24)表面不结露的情况下，再利用内窥镜(23)拍摄凝结水在样机测试段(11)的换热翅片上凝结水析出过程，并对样机测试段(11)前后压力及温湿度进行记录，实现凝结水析出特性的可视化测试。内窥镜(23)固定在定位格支架上，通过定位格支架的调节来实现内窥镜(23)的准确定位。
空气流量测试单元是利用流量喷嘴(15)和电动微压计Ⅰ(16)以测试实验工况下的空气流量。
冷冻水系统是利循环水泵(30)将低温恒温水浴(29)的冷冻水输送到样机测试段(11)中以带走样机的热量。
组合空调系统、凝结水可视化测试单元、空气流量测试单元以及冷冻水系统需要协同工作，采集数据要同步进行，该系统的开启先后顺序依次为组合空调系统、空气流量测试单元、冷冻水系统和凝结水可视化测试单元，关闭的顺序与开启顺序相反。
运用上述具体实施方式搭建了实验台进行现场测试，得到了如图2所示的某工况下的测试结果。
以上对本发明的可视化实验系统与其装置以及实施方法进行了说明，但本发明的实施不限于此，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，包括组合空调系统、凝结水可视化测试单元、空气流量测试单元以及冷冻水系统，其特征在于：所述的组合空调系统是由空气入口(2)、过滤段(3)、变频风机段(4)、加热段(5)、加湿段(6)、表冷段(7)、 均流段(8)以及组合空调系统控制箱(1)组成；所述的凝结水可视化测试单元是由保温风管(9)、干湿球温度计Ⅰ(10)、样机测试段(11)、干湿球温度计Ⅱ(12)、蝶阀(18)、固体吸湿器(19)、干空气风管(20)、干湿球温度计Ⅲ(21)、无影光源(22)、内窥镜(23)、防雾透明玻璃(24)、 电动微压计Ⅱ(25)、干空气体出口(26)、排水S弯(27)、集液盒(28)组成；所述的空气流量测试单元是由保温风道(13)、均流器(14)、流量喷嘴(15)、电动微压计Ⅰ(16)、空气出口(17)组成；所述的冷冻水系统是由低温恒温水浴(29)、循环水泵(30)、流量计(31)、进水温度传感器(32)、回水温度传感器(33)、调节阀(34)组成；该可视化实验系统及其装置能够方便快捷的实现换热通道内凝结水析出过程的可视化测试及其热工特性的测试。
2.根据权利要求1所述的一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，其特征在于：所述的组合空调系统的作用是将空气进行过滤和热湿处理后，通过保温风管(9)送入到样机测试段(11)以满足实验工况需要。
3.根据权利要求1所述的一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，其特征在于：所述的凝结水可视化测试单元的作用是把加热段(5)出来的空气通过固体吸湿器(19)进一步干燥升温处理后送入到内窥镜(23)所处的空间，防止空气在防雾透明玻璃(24)表面结露而影响可视化拍摄，在保证防雾透明玻璃(24)表面不结露的情况下，再利用内窥镜(23)拍摄凝结水在样机测试段(11)的换热翅片上凝结水析出过程，并对样机测试段(11)前后压力及温湿度进行记录，实现凝结水析出特性的可视化测试。
4.根据权利要求1所述的一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，其特征在于：所述的空气流量测试单元是利用流量喷嘴(15)和电动微压计Ⅰ(16)以测试实验工况下的空气流量。
5.根据权利要求1所述的一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，其特征在于：所述的冷冻水系统是利用循环水泵(30)将低温恒温水浴(29)的冷冻水输送到样机测试段(11)中以带走样机的热量。
6.根据权利要求3所述的一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，其特征在于：所述的内窥镜(23) 固定在定位格支架上，通过定位格支架的调节来实现内窥镜(23)的准确定位。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种凝结水析出特性测试的可视化实验系统及其装置，其特征在于：所述的组合空调系统、凝结水可视化测试单元、空气流量测试单元以及冷冻水系统需要协同工作，采集数据要同步进行，该系统的开启先后顺序依次为组合空调系统、空气流量测试单元、冷冻水系统和凝结水可视化测试单元，关闭的顺序与开启顺序相反。
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