CN107462390A - 一种双流路多功能流动与换热试验装置 - Google Patents

一种双流路多功能流动与换热试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双流路多功能流动与换热试验装置，包括供气系统、加热系统、测量系统和控制系统；所述供气系统包括总供气系统、主流供气系统和次流供气系统；所述加热系统包括主流加热器和次流加热器；所述测试系统包括温度、压力和流量测量仪器仪表；所述控制系统包括风机转速控制、加热器功率控制和数据采集控制。上述双流路多功能流动与换热试验装置具有以下优点：所述供气系统包括总供气系统、主流供气系统和次流供气系统，增加了供气的独立性和可操控性，主流供气系统分为直接排气和循环回路两种供气模式，扩大了适用范围；所述加热系统包括主流加热器和次流加热器，增加了两股气流温度控制的独立性和可变性。

Description

一种双流路多功能流动与换热试验装置
技术领域
本发明涉及流动与换热试验研究领域，特别是用于航空发动机热端部件流动与换热性能研究的试验装置和方法。
背景技术
航空发动机热端部件流动与换热性能研究是航空发动机热端部件基础研究的重要部分，热端部件流动与换热性能的研究方法主要分为数值计算和试验研究两部分。目前，热端部件的流动与换热性能试验研究存在很多不足，热流温度低，气流压力低，气流工况与实际工况差别较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双流路多功能流动与换热试验装置，与传统单流路加热试验台不同，能双流路中每一流路单独加热、单独控制，可进行常压试验和高压试验，可进行常温试验和高温试验，增大了工况适用范围。
为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
一种双流路多功能流动与换热试验装置，包括供气系统、加热系统、测量系统和控制系统；所述供气系统包括总供气系统、主流供气系统和次流供气系统；所述加热系统包括主流加热器和次流加热器；所述测试系统包括温度、压力和流量测量仪器仪表；所述控制系统包括气源控制、循环风机转速控制、加热器功率控制和数据采集控制。
所述供气系统可承受最高7atm(G)压力。
所述总供气系统包括供气站、总进气阀、过滤干燥器和储气罐。
所述主流供气系统包括进气阀、减压阀、整流网、试验段、背压调节阀、消音器、回流阀和循环风机。
所述次流供气系统包括进气阀、减压阀、背压调节阀、消音器。
所述测试系统包括智能涡街流量计、温度传感器、总压传感器和压差传感器。
所述控制系统包括温度控制器、变频器和数据采集器。
所述主流供气系统包括可调节循环回路。
所述循环回路可用于获得高温气流和可变循环动压头。
所述供气站为螺杆压气机站、罗茨鼓风机站、往复压缩机站、离心压缩机站或它们之间的任意组合。
本发明的有益效果在于：采用双流路单独供气提高了供给气流的独立性和灵活多样性，可进行常压试验和高压试验，可进行常温试验和高温试验，增加了工况测试种类和范围；通过背压调节阀的设置，可以精确控制供气流量，而且该试验装置便于进一步升级改造，提高设备使用率。
附图说明
图1是本发明主流采用循环回路与次流采用直接排气组合方式装置结构示意图；
图2是主流与次流均采用直接排气组合方式试验装置结构示意图；
图3是主流与次流从同一出气口直接排气组合方式试验装置结构示意图；
附图标记说明：
1供气站；2总进气阀；3过滤器；4储气罐；5、14进气阀；6、15减压阀；7、11、16智能涡街流量计；8、17电加热器；9、18K型热电偶；10、19温度控制器；20整流网；21，22压力变送器；23试验段；12、24背压阀；13、25消音器；26回流阀；27循环风机；28变频器；29数据采集系统；
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明技术方案，以下实例只是描述性的，不能以此限定本发明的保护范围。
请参阅图1，一种双流路多功能流动与换热试验装置，包括供气系统、加热系统、测量系统和控制系统；
所述供气系统包括总供气系统、主流供气系统和次流供气系统；所述加热系统包括主流加热器和次流加热器；所述测试系统包括温度、压力和流量测量仪器仪表；所述控制系统包括风机转速控制、加热器功率控制和数据采集控制。所述供气系统可承受最高7atm(G)压力。所述总供气系统包括供气站、总进气阀、过滤干燥器和储气罐。所述主流供气系统包括进气阀、减压阀、整流网、试验段、背压调节阀、消音器、回流阀和循环风机。所述次流供气系统包括进气阀、减压阀、背压调节阀、消音器。所述测试系统包括智能涡街流量计、温度传感器、总压传感器和压差传感器。所述控制系统包括温度控制器、变频器和数据采集器。所述主流供气系统包括可调节循环回路。所述循环回路可用于获得高温气流。所述供气站为螺杆压气机站、罗茨鼓风机站、往复压缩机站、离心压缩机站或它们之间的任意组合。
利用上述双流路多功能流动与换热试验装置，本发明为航空发动机热端部件流动与换热特性研究提供以下试验方法。
该方法步骤如下：
(1)明确试验需要的气体压力和温度，确定供气系统的运行方式，如：高温、高压试验，确定后将试验对象安装在该装置的试验段位置，保证连接的密封性良好。
(2)调节供气系统：试验装置初始状态为所有阀门全部关闭。打开主、次流背压调节阀(25、13)、回流阀26，使供气管道内气压恢复到当地大气压状态，关闭主、次流背压调节阀。
(3)启动供气站螺杆压气机1，打开总进气阀2，气体流经过滤干燥器3进入储气罐4。
(4)打开主流进气阀14，缓慢调节主流减压阀15，向主流密闭管路中充气加压，当压力满足试验所需静压时，锁紧主流减压阀调节螺杆，打开循环风机27，调节变频器28，观察智能涡街流量计16的示数，当示数满足规定流量时，调节完成，开启主流电加热器17，通过温度控制器19设定试验所需温度，由温度控制器自动调节电加热器输出功率，待温度达到设定值时，温度控制器通过PID自动调节模式保持供气温度恒定不变。
(5)打开次流进气阀5，缓慢调节次流减压阀6，向次流密闭管路中充气加压，当压力满足试验所需总压时，锁紧次流减压阀调节螺杆，缓慢打开次流背压调节阀12，观察智能涡街流量计7的示数，当示数满足规定流量时，调节完成，如需为次流气体进行加热，可以开启次流电加热器8，通过温度控制器10设定试验所需温度，由温度控制器自动调节电加热器输出功率，待温度达到设定值时，温度控制器通过PID自动调节模式保持供气温度恒定不变。
(6)至此，试验工况全部建立完成，打开测试系统，测量并采集数据。
(7)试验结束后，关闭电加热器电源，关闭循环风机电源，打开主、次流背压调节阀，通冷气冷却电加热器。
(8)最后，关闭供气站，待储气罐中气体完全排出后，关闭主、次流进口减压阀、进气阀和总进气阀。
本发明为一种双流路多功能流动与换热试验装置，以上实例只是阐述了本发明的一种组合形式及其基本操作原理，在不脱离本发明原理和范围的前提之下，本发明还有各种变化组合形式，这些形式都落入要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种双流路多功能流动与换热试验装置，包括供气系统、加热系统、测量系统和控制系统；所述供气系统包括总供气系统、主流供气系统和次流供气系统；所述加热系统包括主流加热器(17)和次流加热器(8)；所述测试系统包括温度、压力和流量测量仪器仪表；所述控制系统包括风机转速控制、加热器功率控制和数据采集控制。
2.根据权利要求1所述的双流路多功能流动与换热试验装置，其特征在于，所述供气系统可承受最高7atm(G)压力。
3.根据权利要求1所述的双流路多功能流动与换热试验装置，其特征在于，所述总供气系统包括供气站(1)、总进气阀(2)、过滤干燥器(3)和储气罐(4)。
4.根据权利要求1所述的双流路多功能流动与换热试验装置，其特征在于，所述主流供气系统包括进气阀(14)、减压阀(15)、整流网(20)、试验段(23)、背压调节阀(24)、消音器(25)、回流阀(26)和循环风机(27)。
5.根据权利要求1所述的双流路多功能流动与换热试验装置，其特征在于，所述次流供气系统包括进气阀(5)、减压阀(6)、背压调节阀(12)、消音器(13)。
6.根据权利要求1所述的双流路多功能流动与换热试验装置，其特征在于，所述测试系统包括智能涡街流量计(7、11、16)、温度传感器(9、18)、总压传感器(21)和压差传感器(22)。
7.根据权利要求1所述的双流路多功能流动与换热试验装置，其特征在于，所述控制系统包括温度控制器(10、19)、变频器(28)和数据采集器(29)。
8.根据权利要求4所述的双流路多功能流动与换热试验装置，其特征在于，所述主流供气系统包括可调节循环回路。
9.根据权利要求8所述的双流路多功能流动与换热试验装置，其特征在于，所述循环回路可用于获得高温气流和可变循环动压头。
10.根据权利要求3所述的双流路多功能流动与换热试验装置，其特征在于，所述供气站为螺杆压气机站、罗茨鼓风机站、往复压缩机站、离心压缩机站或它们之间的任意组合。
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