CN108267475A - 一种基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置 - Google Patents

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CN108267475A CN201810105421.9A CN201810105421A CN108267475A CN 108267475 A CN108267475 A CN 108267475A CN 201810105421 A CN201810105421 A CN 201810105421A CN 108267475 A CN108267475 A CN 108267475A
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鲁红亮
任彬
符栋良
汤晓英
薛小龙
李苏
李振华
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Shanghai Lanhai Kechuang Testing Co Ltd
Shanghai Special Equipment Supervision and Inspection Technology Institute
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Shanghai Lanhai Kechuang Testing Co Ltd
Shanghai Special Equipment Supervision and Inspection Technology Institute
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

Abstract

本发明涉及一种基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置，包括管道，所述管道内设置有翅片管，所述管道的入口侧的外部设有大气压计，内部设有第一温度计和第一湿度计；所述管道的出口侧的内部设有第二温度计、第二湿度计和风速计；所述大气压计、第一温度计、第一湿度计、第二温度计、第二湿度计和风速计通过数据采集系统与计算机相连。本发明可以有效提高翅片管测试装置的精度。

Description

一种基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置
技术领域
本发明涉及热交换器测试技术领域，特别是涉及一种基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置。
背景技术
目前，常用的空冷器翅片管空气侧传热性能测试装置是由风速传感器、入口温度探头、出口温度探头等构成，见专利CN206725483U一种翅片管单管传热性能测试装置、CN206601351U一种翅片管换热性能测试系统。上述测试装置不测试实际大气压、空气湿度和空气气流差压，不测试实际大气压会忽略海拔、时间等变化对实际大气压的影响，使得空气密度偏差大；而不考虑空气湿度的影响，使得空气比热偏差大；流经翅片管的空气气流差压是设计翅片管管束选择风机时的重要参数，必不可少。忽略这三种因素，会造成空气侧传热性能测试结果误差大，甚至严重偏离实际结果，失去测试的目的和意义。
环境大气压是随时随地而变化着的。影响环境大气压的主要因素有：海拔高度、季节和气候变化、纬度的变化、海洋和内陆等等。首先，由于海拔不同，不同地域的大气压也不同，导致大气的物性参数，尤其是密度不是常数，变化较大，同样温度条件下，以标准条件101.325kPa、20℃下的空气密度为准，随着海拔增高，空气密度逐渐降低，根据气象部门提供的历史资料，我国一些大城市的海拔高度和年平均大气压见表1。上海市、北京市、重庆市、张家口、大同、兰州、大理、拉萨等大气压下的密度为标准条件下的102.15％、101.65％、98.69％、94.05％、90.00％、85.66％、80.33％、65.33％，可见当海拔高于1000米后，大同、兰州、大理、拉萨等四城市的密度变动幅度大于10％，而拉萨市则降低了约34％，这对于空气侧换热量的影响是显著的，实际测试过程中必修予以考虑并修正。
表1不同地区大气压不同导致的空气物性参数的变化(大气温度为20℃)
季节和气候所引起的大气压的变化范围一般在±2～3kpa以内，极限的情况可达-10～+5kpa；其波动为一个标准大气压的±2～3％和-10～+5％，对应的空气密度变化分别为±2～3％和-10～+5％，显然对密度的影响是显著的，不能忽略。在一天24小时内，环境大气压也有变化，不过相对较小，大约为几百帕，对应的密度变化可以忽略。随着空气湿度的增加，空气的比热也随之增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置，可以有效提高翅片管测试装置的精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置，包括管道，所述管道内设置有翅片管，所述管道的入口侧的外部设有大气压计，内部设有第一温度计和第一湿度计；所述管道的出口侧的内部设有第二温度计、第二湿度计和风速计；所述大气压计、第一温度计、第一湿度计、第二温度计、第二湿度计和风速计通过数据采集系统与计算机相连。
所述管道的入口侧内部还设有压差计第一取压孔，所述管道出口侧内部还设有压差计第二取压孔，所述压差计第一取压孔和压差计第二取压孔构成压差测试回路，用于两个或多个差压计，所述压差计通过数据采集系统与计算机相连。
所述第一温度计和第二温度计均有两个或多个。
所述第一湿度计和第二湿度计均有两个或多个。
所述计算机根据以下计算公式计算空气侧工况下的换热量：饱和蒸气压湿空气含湿量湿空气气体常数湿空气密度湿空气焓h＝cpat+(2500+cpvt)d。其中，Pb为大气压力，即大气压计测得值；t为干球温度，该值由所述第一温度计(4)或所述第二温度计(6)获得；θ为相对湿度，θ＝Py/Ps，Py为湿空气中水蒸汽分压力，该值由所述第一湿度计(5)或第二湿度计(7)获得；cpa为干空气定压比热容，cpv为水蒸汽定压比热容。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明同时测试实际大气压和空气湿度，能够实时获取精度更高的待测空气热物性参数，可以有效提高翅片管测试装置空气侧传热量的测试精度。测试流经翅片管的气流差压，则可以获得翅片管空气侧的流阻性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置，如图1所示，包括管道1，所述管道1内设置有翅片管2，所述管道1的入口侧的外部设有大气压计3，内部设有两个第一温度计4和两个第一湿度计5；所述管道1的出口侧的内部设有两个第二温度计6、两个第二湿度计7和风速计8；所述大气压计3、两个第一温度计4、两个第一湿度计5、两个第二温度计6、两个第二湿度计7和风速计8通过数据采集系统与计算机相连。所述管道1的入口侧内部还设有压差计第一取压孔9，所述管道1出口侧内部还设有压差计第二取压孔10，所述压差计第一取压孔9和压差计第二取压孔10构成压差测试回路，也可设置两个或多个差压计，压差计通过数据采集系统与计算机相连。
当具有一定温度的空气以设定流速流经管道时，会经过温度较高的翅片管，在温差作用下进行换热，然后由风机将空气排出管道。在测试装置的管道入口处设置的大气压计可以获得入口空气的大气压，设置的温度计可以获得入口空气的温度，设置的湿度计可以获得入口空气的湿度；在测试装置的管道出口处设置湿度计可以获得出口空气的湿度，设置的温度计可以获得出口空气的温度，设置的风速计可以获得出口空气的和风速；在测试部分入口处设置的压差计用于获得入口空气气流的压降、出口处设置的差压计用于获得出口空气气流的压降。
上述大气压计、温度计、湿度计、风速计和压差计测得的参数全部通过数据采集系统进行采集，然后传输给计算机。计算机可以实时获取空气侧的温度、大气压力、气流流速和湿度，再根据预先输入的管道结构参数和翅片管参数，依据以下公式计算可以得到翅片管测试装置空气侧特定工况下的换热量。
饱和蒸气压湿空气含湿量湿空气气体常数湿空气密度湿空气焓h＝cpat+(2500+cpvt)d。其中，Pb为大气压力，即大气压计测得值；t为干球温度，该值由第一温度计4或第二温度计6分别获得；θ为相对湿度，θ＝Py/Ps，Py为湿空气中水蒸汽分压力，该值由第一湿度计5或第二湿度计7分别获得；cpa为干空气定压比热容，cpv为水蒸汽定压比热容。
不难发现，本发明同时测试实际大气压和空气湿度，能够实时获取精度更高的待测空气热物性参数，可以有效提高翅片管测试装置空气侧传热量的测试精度。测试流经翅片管的气流差压，则可以获得翅片管空气侧的流阻性能。

Claims (5)

1.一种基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置，包括管道(1)，所述管道(1)内设置有翅片管(2)，其特征在于，所述管道(1)的入口侧的外部设有大气压计(3)，内部设有第一温度计(4)和第一湿度计(5)；所述管道(1)的出口侧的内部设有第二温度计(6)、第二湿度计(7)和风速计(8)；所述大气压计(3)、第一温度计(4)、第一湿度计(5)、第二温度计(6)、第二湿度计(7)和风速计(8)通过数据采集系统与计算机相连。
2.根据权利要求1所述的基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置，其特征在于，所述管道(1)的入口侧内部还设有压差计第一取压孔(9)，所述管道(1)出口侧内部还设有压差计第二取压孔(10)，所述压差计第一取压孔(9)和压差计第二取压孔(10)构成压差测试回路，用于两个或多个差压计，所述压差计通过数据采集系统与计算机相连。
3.根据权利要求1所述的基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置，其特征在于，所述第一温度计(4)和第二温度(6)计均有两个或多个。
4.根据权利要求1所述的基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置，其特征在于，所述第一湿度计(5)和第二湿度计(7)均有两个或多个。
5.根据权利要求1所述的基于实时大气湿度和压力的翅片管传热性能测试装置，其特征在于，所述计算机根据以下计算公式计算空气侧工况下的换热量：饱和蒸气压湿空气含湿量湿空气气体常数湿空气密度湿空气焓h＝cpat+(2500+cpvt)d。其中，Pb为大气压力，即大气压计测得值；t为干球温度，该值由所述第一温度计(4)或所述第二温度计(6)获得；θ为相对湿度，θ＝Py/Ps，Py为湿空气中水蒸汽分压力，该值由所述第一湿度计(5)或第二湿度计(7)获得；cpa为干空气定压比热容，cpv为水蒸汽定压比热容。
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