CN111289563A - 研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置及方法，其中研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置包括实验储罐、矩形腔体、PIV装置、数据采集控制系统、加热箱，实验储罐、矩形腔体材质相同且透明，实验储罐置于矩形腔体内，实验介质充满矩形腔体与实验储罐之间；罐底可拆卸地设置多组加热管；储罐进出口、多组加热管进口均与相应的支管路连接，各支管路均温度传感器和流量传感器；PIV装置通过拍摄预先混合在实验介质中的示踪粒子与温度显影剂，拍摄实验储罐内的三维温度场和速度场，对实验储罐内实验介质的三维温度场与三维速度场进行监测。本发明可以模拟不同加热条件下管式加热的加热效率，优化管式加热方式。

Description

研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置及方法

技术领域：

本发明涉及的是采用管式加热储存原油或成品油的储罐内的传热和流动规律的研究技术领域，具体涉及的是研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置及方法。

背景技术：

随着我国对原油的需求不断提高，我国原油储备量持续增加。我国北方地区冬季温度可低至-30℃，在原油储存过程中罐内原油会因为析蜡在罐顶、罐壁和罐底形成胶凝结构。为保证收发油的正常运行，对储罐内原油加热是油品储存过程中必要的手段。

管式加热是对储罐内油品进行加热的主要方式。目前加热管主要安装在罐底附近，排列方式采用环状以及蛇形排列等，在某些储罐内加热管存在竖直放置现象，不同类型与规格的加热管、加热管内加热介质流量与温度等都对管式加热的效率存在较大的影响。因此明确不同因素对加热效率的影响，对管式加热过程的经济型与工程安全具有重要作用。

目前，针对储油罐管式加热过程中传热与流动的规律研究，部分研究采用现场测试的方法，通过在储罐内部安装温度传感装置测试罐内油品的温度变化，但由于实际生产过程中的工况复杂，测试过程初始条件定义不明确，测试结果很难准确表征管式加热过程的加热效率，同时储罐内加热管规格与排列方式固定，不能测试不同规格与不同排列方式作用下对加热效果的影响。对于室内研究，已有建立室内模拟罐进行原油温降研究的文献报道，但其加热管规格固定，缺少对管式加热的优化过程。采用数值模拟方法对管式加热过程进行研究也是常用的方法，本申请的第一作者采用数值模拟的方式对管式加热作用下的传热与流动的耦合规律进行研究，并提出实际的改进方法，但并没有通过实验的方式进行验证，结论需进行进一步的提炼总结。综上所述，目前没有较为成型的探究不同类型与规格加热管内不同加热介质温度与流量对实验储罐内介质温度场与速度场影响程度的实验装置与方法。

因此，建立一套针对储油罐内管式加热方式，实现在不同的加热管内加热介质的温度与流量条件下，采用不同类型与规格的加热管，测试实验储罐内介质的温度场与速度场变化的实验装置与方法是十分必要的。

发明内容：

本发明的目的是提供研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置，这种研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置用于模拟介质在储油罐内管式加热过程的实验装置，记录介质的三维温度场以及速度场的实时变化情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置包括实验储罐、矩形腔体、PIV装置、数据采集控制系统、加热箱，实验储罐、矩形腔体均为透明的，且二者材质相同，实验储罐设置于矩形腔体内，实验介质充满矩形腔体与实验储罐之间；实验储罐具有浮顶，浮顶布置多个测试孔，测试管穿过测试孔伸入实验储罐内，伸出浮顶部分通过导线与数据采集控制系统相连，测试管安装多个温度传感器；罐壁底部设置有储罐进口和储罐出口，罐底可拆卸地设置多组加热管；储罐进口、储罐出口、多组加热管进口均与相应的支管路连接，各支管路均设置阀门、温度传感器和流量传感器，并构成实验管路，实验管路的另一端与一组加热箱相连，在加热箱和实验储罐之间安装有一组离心泵，通过切换阀门，切换实验流程；PIV装置通过拍摄预先混合在实验介质中的示踪粒子与温度显影剂，拍摄实验储罐内的三维温度场和速度场，对实验储罐内实验介质的三维温度场与三维速度场进行监测。

上述方案中PIV装置由双腔激光器、高分辨率跨帧相机、电脑以及配套软件、同步器、电源配置器、导光臂与对应光源透镜组成，可以对实验储罐内三维温度场与速度场数据进行实时收集。

上述方案中测试管安装多个温度传感器的方式为：测试管上具有多个小孔，温度传感器头部通过测试管上的小孔伸出，温度传感器与小孔间采用与测试管相同材质的塑料密封，测试管伸出浮顶外部分的表面涂覆有保温涂料，越靠近罐底和罐顶的测试管处，温度传感器越密集，浮顶距离罐壁越近，测试孔间距越小。

上述方案中实验介质是由有机溶剂与石蜡调制而成的模拟油，有机溶剂为异辛烷或变压器油，实验介质透明且化学组成可调以便于对试验介质的物性进行调制。

上述方案中使用PIV装置对实验储罐内介质的三维温度场与三维速度场进行监测的方法，首先打开同步器使拍照时间与激光发射时间在同一时刻，打开电脑上安装的配套软件，在导光臂安装光源透镜，调整高分辨率跨帧相机与导光臂方向至所在平面垂直，调整高分辨率跨帧相机焦距与光圈直至在电脑中出现清晰图像；打开电源配置器，双腔激光器开始运行，在实验储罐内放置示踪粒子与温度显影剂，使用电脑设置合适的激光发射时间与发射频率，开始进行拍摄。

上述研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置的实验方法：

一、在实验储罐内安装若干组预定类型与规格的加热管；

二、使用加热箱将实验介质加热至预定温度；

三、调整浮顶至预定高度，使实验储罐的储液空间固定；

四、打开储罐进口阀门，通过第一离心泵输送第一加热箱中达到预定温度的实验介质，实验介质途经温度传感器与流量传感器进入实验储罐；

五、打开储罐出口阀门，实验介质在第二离心泵的作用下，通过流量传感器和温度传感器后回到第一加热箱，期间保持实验储罐内液位稳定；

六、在实验储罐内油温分布均匀后，关闭储罐进口阀门和储罐出口阀门，每个加热管均设置有加热进口阀门和加热出口阀门，将对应若干组加热管的加热进口阀门和加热出口阀门均打开，第二加热箱中达到预定温度的实验介质在第一离心泵作用下，途经温度传感器和流量传感器进入加热管中开始管式加热过程；

七、利用测试管上的温度传感器实时监测实验储罐径向、轴向不同位置的实验介质的温度；采用PIV装置测得管式加热作用下实验储罐中实验介质三维温度场与三维速度场，基于场协同理论计算实验介质的协同角，来判断管式加热效果，基于均匀度理论计算实验介质温度与速度分布的均匀度；

八、通过第二离心泵将实验储罐内实验介质排入第一加热箱内；通过排液口排净罐内剩余实验介质。

本发明具有以下有益效果：

（一）本发明符合储油罐的结构和传热特性，实现对不同初始温度下介质的管式加热过程进行模拟，配合PIV装置测得介质的三维速度场与温度场实时变化数据，分析速度场与温度场的耦合情况，计算管式加热下协同度与均匀度等相关参数评价其加热效率。

（二）本发明加热管可拆卸，可以按照实验要求，安装不同规格以及倾斜角度的加热管，还可以测试盘管的加热效果，可以进行多方案的比较和选择，配合正交实验可以优化管式加热方式。

（三）本发明有PIV装置，可测得管式加热过程不同工况下介质的三维速度场和温度场，实现对实验储罐内流场和温度场可视化，并且将PIV装置测得温度场与温度传感器测得温度场相互修正，得到准确的温度分布情况。

（四）本发明浮顶可移动，罐顶存在测试孔，测试孔的排列不规律，越靠近罐壁越密集，可以将测试管通过测试孔插入实验储罐内，更加方便操作与处理。

（五）本发明管路形成一套复杂的管网，可以通过改变阀门的开关切换管网的流程，从而实现单加热管加热、多加热管共同加热以及不同流量加热等工况。

（六）本发明安装多个温度传感器，并且传感器位置是根据数值模拟的结果设计的，可以对温度梯度变化剧烈的位置进行着重监测，同时测试管上温度传感器的位置也是根据数值模拟结果设计的，在罐顶与罐底处更加密集。

（七）本发明在实验储罐的周围增加了一个矩形方腔，实验介质充满矩形方腔和实验储罐壁之间和实验储罐内，避免了激光射入不同介质时会发生偏折，同时增加了实验储罐壁的保温效果，大大减少了实验的误差。

（八）本发明使用的溶剂是模拟油，采用有机溶剂和石蜡配置，可根据实验要求配置符合实验物性的介质，并且该介质透明，可配合PIV装置。

（九）本发明可以模拟不同加热条件下管式加热的加热效率，通过PIV装置测得三维空间内的速度场与温度场并配合实验储罐内安装的多个温度传感器校正温度场，通过数学方法计算如协同度、均匀度等表示加热效果。具有结构合理、设计精巧，实验条件易于控制，测试数据丰富、测试点布置方便、测量结果准确等特点，并结合PIV装置实现了对储罐内速度场和温度场演变规律可视化，有利于深入研究管式加热过程的传热与流动特性。

附图说明：

图1：为本发明实验装置工艺图。

图2：为本发明测试管结构图。

图3：为不同尺寸及不同形式的加热管示意图；其中图3a为不同直径的加热盘管；图3b为同一切斜角度不同直径的加热盘管；图3c为蛇形加热管和U型加热管。

图4为图1中Ⅰ处的放大图。

1矩形腔体 2实验储罐 3测试管 4数据采集系统 5第一加热箱 6第二加热箱 7第二加热箱出口阀门 8第一加热箱出口阀门 9电源配置器 10第二离心泵 11第一离心泵 12双腔激光器 13光源透镜 14导光臂 15电脑 16高分辨率跨帧相机 17同步器 18浮顶 19加热管 20测试孔 21小孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

本发明可以模拟储油罐的管式加热过程，并通过在罐内安装不同类型与规格的加热管，以及调整加热管内传热工质的流量和温度等参数，对不同条件下实验介质被加热过程中的温度场和速度场进行记录，计算协同角和温度场均匀度等参数，研究不同加热管结构和几何尺寸以及加热参数对管式加热效果的影响。该实验装置结构合理，实验条件易于控制，测试工况多，测试数据准确，并且能够实现实验储罐内介质被加热过程的温度场和速度场的可视化。

如图1所示，这种研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置包括一圆柱形的实验储罐2，浮顶18可移动，与实验油样紧密接触，与罐壁间通过密封结构相连，浮顶18与罐壁的材料与实验储罐相同；浮顶18布置多个贯穿的测试孔20，封装了多个温度传感器的测试管3穿过测试孔20伸入实验储罐内，伸出浮顶部分通过导线与数据采集控制系统相连；实验储罐的罐壁设置有进出口，其与向罐内流进流出实验介质的管路相连；距罐底一定高度处安装若干组可替换的加热管19，加热管19具有不同的类型与规格，罐壁还设置有多组加热管的进出口，其与向罐内流进流出被加热的实验介质的管路相连；实验储罐外安装一组阀门，将输送被加实验介质和实验介质的管路相连，通过切换阀门的开关方式，使得不同管路间可以相互连通，切换实验流程，构建不同的实验工况。在各管路上都安装有温度和流量传感器，以便实时采集数据。实验管路的另一端与一组加热箱相连，在加热箱和实验储罐之间安装有一组离心泵，用于泵送实验介质，加热箱与实验储罐的容积之差为正数。实验设备可以通过操控管路阀门实现单管加热、多管自由组合加热以及控制加热管内流量，不同加热管内流量可以不同。实验储罐2嵌入一相同材质的矩形腔体1内，壁面、罐顶及罐壁均使用透明有机玻璃且介质透明，可通过PIV装置测得管式加热过程中三维的温度场以及速度场。实验介质充满矩形腔体1与实验储罐2之间，以避免光线发生偏折，且实验储罐外的介质对实验储罐壁起到一定的保温作用。数据采集控制系统同时收集加热管温度、流量、加热箱温度以及离心泵转速等数据并实时显示。粒子图像测速(PIV)装置由双腔激光器12、高分辨率跨帧相机16、电脑15以及配套软件、同步器17、电源配置器9、导光臂14与对应光源透镜13组成，可以对实验储罐内三维温度场与速度场数据进行实时收集。

实验储罐2按照实际浮顶储罐的结构特点设计而成，高径比参照真实储罐高径比例设计，是进行对管式加热结构方案优化的主体设备，放置于同样材料的方腔内。在进液过程第二加热箱6内达到预定温度的介质通过第二加热箱出口阀门7，在第二离心泵10的作用下通过储罐进口阀门并通过温度传感器与流量传感器到达储罐进口，同时打开储罐出口阀门，在第一离心泵11的作用下抽取实验储罐内介质通过储罐出口途径温度传感器与流量传感器到达第一离心泵11回至第二加热箱6，这一过程是将第二加热箱6内预定温度介质输至实验储罐内，回流的目的是保证实验储罐内介质温度分布均匀。

实验储罐罐顶的测试孔20位置是参考数值模拟的结果设置的，在温度变化幅度大的地方测试孔20设置越密集，在罐顶体现为距罐壁越近，测试孔20间距越小。

所述封装多个温度传感装置的测试管3通过测试孔20深入实验储罐内，纵向上温度测试装置的安装位置是参考数值模拟结果设置的，在温度变化幅度大的地方温度测试装置越密集，在纵向上体现为越靠近罐底和罐顶，温度测试装置越密集。测试管小孔伸出的温度传感器表面覆盖保温涂料，导线通过测试管3伸出与数据采集装置相连。多个位置的温度传感器测得温度与PIV装置测得温度显影剂温度场彼此校正，得到更加准确的三维温度场。

加热箱有2个，第一加热箱5通过离心泵向实验储罐入口输送实验介质，第二加热箱6实验介质通过离心泵进入加热管19的流量可控，可以配合不同规格加热管探究不同流速、加热管直径下管式加热的加热效果。第二加热箱6介质在通过加热管19前后途径温度传感器，可以比较通过加热管19前后温度变化计算加热管向实验储罐内介质能量扩散情况。

当测试管3显示实验储罐内介质温度分布大致均匀后，关闭两个离心泵，对应若干组加热管19的进出阀门打开，可按照实验目的开启对应阀门进行多管、单管加热，此时再开启两个离心泵，第一加热箱出口阀门8已被打开，第一加热箱5内加热至预定温度的加热实验介质通过第二离心泵10途径温度传感器与流量传感器进入加热管19，并通过温度传感器回至第一离心泵11输送回第一加热箱5，实现管式加热过程。此处的温度传感器、流量传感器为加热管入口前、出口后对应设置的温度传感器、流量传感器。

在管式加热过程中，使用PIV装置对实验储罐内介质的三维温度场与三维速度场进行监测。首先打开同步器17使拍照时间与激光发射时间在同一时刻，打开电脑15并打开对应软件，在导光臂14安装符合实验预期的光源透镜13，调整高分辨率跨帧相机16与导光臂14方向至所在平面垂直并，调整高分辨率跨帧相机16焦距与光圈直至在电脑15中出现清晰图像。打开电源配置器9，双腔激光器12开始运行。在实验储罐2内放置合适的示踪粒子与温度显影剂，使用电脑15设置合适的激光发射时间与发射频率，开始进行拍摄。

如图1所示为实验储罐的结构示意图，实验储罐内有可移动式浮顶18。浮顶18开有多个贯穿的测试孔20，封装了温度传感器和导线的测试管3（如图2所示）穿过测试孔20伸入罐内。为了分析介质温度场分布，可以在实验储罐径向从中心到罐壁不同位置处布置多个测试孔20，在每个测试孔20内安装一组测试管3。测试孔20位置根据实验目的和数值模拟结果优化布置，距离罐壁越近，相邻测试孔间距越小。由于罐顶可移动，提供了对不同液位下介质传热传质特性研究的实验条件。实验过程可以通过PIV装置观察到罐内三维温度场和速度场分布情况，实现介质温度场与速度场的可视化。

如图2所示为测试管3的结构示意图，测试管3内间隔不同距离封装了多个温度传感装置，测试管3对热电偶起到一定的保护作用，并将其固定在指定位置上，测试储罐轴向温度分布，并且测试管上的温度传感装置的安装位置，靠近罐顶和罐底处安装密集。测试管上与热电偶头部对应位置处开有小孔，热电偶头部通过小孔稍微伸出测试管3，与介质直接接触，热电偶和小孔间采用与测试管相同材质的塑料密封。测试管上方存在一小孔21，数据线从小孔21引出与数据采集系统4相连，数据采集装置内置数据处理软件，可以实时查看实验数据。

为获得管式加热过程中的准确温度分布情况，可以配合PIV装置测得三维温度云图与测试管3所测得温度分布情况进行对照，对三维温度场内突变位置的温度进行校正，得到实验储罐内准确的温度分布情况。

如图3所示为该管式加热结构的加热管，储罐内加热管19可拆卸，可以更换不同形状不同尺寸的加热管进行管式加热模拟，以验证不同类型、规格的加热管的加热情况。加热管19有不同的尺寸，切斜不同角度以及不同的盘管形式。

本发明进行管式加热过程传热与流动的实验方法可以分为实验前检测、预热介质、注入介质、管式加热等实验步骤，具体过程如下：

实验前检测：检查实验装置是否处于正常运作状态，包括：温度、流量传感器测试数据是否准确、稳定，数据采集系统4及软件读数是否稳定、数据存储是否正常，离心泵运转是否正常，加热箱工作是否正常，阀门是否处于正常开关状态，管路是否正确连接，接口是否牢固。

预热介质：将实验介质注入两个加热箱，分别调节温度控制系统，使加热箱开始工作将介质加热至预定温度。预热的目的是消除介质的热历史和剪切历史影响，并使介质中的不同成分充分溶解，使介质温度保持恒定。预热温度由实验要求决定。

注入介质：将罐顶调至预定位置，保证储罐内部空间保持不变，开启对应管路阀门，在第二离心泵10的作用下第二加热箱6内的介质被输送至实验储罐内，然后开启对应管路阀门，开启第一离心泵11，将实验储罐内冷却的介质送回至第二加热箱6继续加热，直至实验储罐内充满温度均匀的介质，此时关闭两个离心泵，并关闭对应阀门。将介质通过第一离心泵11送回至第一加热箱5是为了使介质温度分布均匀，避免由于输送过程过长导致温度下降以及温度分布不均匀。

管式加热：开启对应阀门，开启两个离心泵，将第一加热箱5中达到预定温度的加热介质通过离心泵输送至加热管内并输送回第一加热箱5，第一加热箱5持续运作，保证输送加热介质温度恒定。在管式加热过程中，开启PIV装置，对管式加热过程的介质温度场与速度场进行监测，并将温度场与温度传感装置得到温度相对应，得到准确的罐内温度分布。

本发明研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置的实验方法具体如下：

在实验储罐内安装若干组预定类型与规格的加热管；

使用加热箱将介质加热至预定温度；

调整罐顶至预定高度，使实验储罐的储液空间固定；

打开进口阀门，通过第一离心泵11将第一加热箱5中达到预定温度的介质，途径温度传感器与流量传感器进入实验储罐；

打开出口阀门，介质通过流量仪和温度测量设备在第二离心泵10的作用下回到第一加热箱5，期间保持实验储罐内液位稳定；

实验储罐内油温分布均匀后，关闭进口阀门和出口阀门，将对应若干组加热管的进出阀门打开，第二加热箱6中达到预定温度的介质在第一离心泵11作用下途径温度传感器和流量传感器进入加热管中开始管式加热过程；

利用多个温度传感器实时监测实验储罐径向、轴向不同位置的介质温度；

采用PIV装置测得管式加热作用下实验储罐中介质三维温度场与三维速度场；

通过第二离心泵10将实验储罐内介质排入第一加热箱5内；

通过排液口排净罐内剩余介质。

综上所述，本发明的一种用于研究储油罐管式加热过程传热与流动的实验装置可以模拟介质在储油罐内的管式加热过程，具有结构合理、设计精巧，实验条件易于控制，测试数据丰富、测试点布置方便、测量结果准确等特点，并且实现了对储油罐内温度场与速度场可视化。

Claims (6)

1.一种研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置，其特征在于：这种研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置包括实验储罐、矩形腔体（1）、PIV装置、数据采集控制系统、加热箱，实验储罐(2)、矩形腔体（1）均为透明的，且二者材质相同，实验储罐(2)设置于矩形腔体（1）内，实验介质充满矩形腔体（1）与实验储罐(2)之间；实验储罐具有浮顶（18），浮顶（18）布置多个测试孔（20），测试管（3）穿过测试孔（20）伸入实验储罐内，伸出浮顶（18）部分通过导线与数据采集控制系统相连，测试管（3）安装多个温度传感器；罐壁底部设置有储罐进口和储罐出口，罐底可拆卸地设置多组加热管（19）；储罐进口、储罐出口、多组加热管进口均与相应的支管路连接，各支管路均设置阀门、温度传感器和流量传感器，并构成实验管路，实验管路的另一端与一组加热箱相连，在加热箱和实验储罐(2)之间安装有一组离心泵，通过切换阀门，切换实验流程；PIV装置通过拍摄预先混合在实验介质中的示踪粒子与温度显影剂，拍摄实验储罐(2)内的三维温度场和速度场，对实验储罐(2)内实验介质的三维温度场与三维速度场进行监测。

2.根据权利要求1所述的研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置，其特征在于：所述的PIV装置由双腔激光器（12）、高分辨率跨帧相机（16）、电脑以及配套软件、同步器（17）、电源配置器（9）、导光臂（14）与对应光源透镜（13）组成，可以对实验储罐内三维温度场与速度场数据进行实时收集。

3.根据权利要求2所述的研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置，其特征在于：所述的测试管（3）安装多个温度传感器的方式为：测试管（3）上具有多个小孔，温度传感器头部通过测试管上的小孔伸出，温度传感器与小孔间采用与测试管（3）相同材质的塑料密封，测试管伸出浮顶（18）外部分的表面涂覆有保温涂料，越靠近罐底和罐顶的测试管（3）处，温度传感器越密集，浮顶（18）距离罐壁越近，测试孔（20）间距越小。

4.根据权利要求3所述的研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置，其特征在于：所述的实验介质是由有机溶剂与石蜡调制而成的模拟油，有机溶剂为异辛烷或变压器油，实验介质透明且化学组成可调以便于对试验介质的物性进行调制。

5.根据权利要求4所述的研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置，其特征在于：所述的使用PIV装置对实验储罐内介质的三维温度场与三维速度场进行监测的方法，首先打开同步器（17）使拍照时间与激光发射时间在同一时刻，打开电脑上安装的配套软件，在导光臂（14）安装光源透镜（13），调整高分辨率跨帧相机（16）与导光臂（14）方向至所在平面垂直，调整高分辨率跨帧相机（16）焦距与光圈直至在电脑中出现清晰图像；打开电源配置器（9），双腔激光器（12）开始运行，在实验储罐内放置示踪粒子与温度显影剂，使用电脑设置合适的激光发射时间与发射频率，开始进行拍摄。

6.一种权利要求5所述的研究储油罐管式加热过程传热与流动规律的装置的实验方法，其特征在于：

一、在实验储罐内可拆卸安装若干组预定类型与规格的加热管；

二、使用加热箱将实验介质加热至预定温度；

三、调整浮顶至预定高度，使实验储罐的储液空间固定；

四、打开储罐进口阀门，通过第一离心泵（11）输送第一加热箱（5）中达到预定温度的实验介质，实验介质途经温度传感器与流量传感器进入实验储罐；

五、打开储罐出口阀门，实验介质在第二离心泵（10）的作用下，通过流量传感器和温度传感器后回到第一加热箱（5），期间保持实验储罐内液位稳定；

六、在实验储罐内油温分布均匀后，关闭储罐进口阀门和储罐出口阀门，每个加热管（19）均设置有加热进口阀门和加热出口阀门，将对应若干组加热管的加热进口阀门和加热出口阀门均打开，第二加热箱（6）中达到预定温度的实验介质在第一离心泵（11）作用下，途经温度传感器和流量传感器进入加热管中开始管式加热过程；

七、利用测试管上的温度传感器实时监测实验储罐径向、轴向不同位置的实验介质的温度；采用PIV装置测得管式加热作用下实验储罐中实验介质三维温度场与三维速度场，基于场协同理论计算实验介质的协同角，来判断管式加热效果，基于均匀度理论计算实验介质温度与速度分布的均匀度；

八、通过第二离心泵（10）将实验储罐内实验介质排入第一加热箱（5）内；通过排液口排净罐内剩余实验介质。

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