CN112268924A - 热管换热器检测方法及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热管换热器检测方法及检测系统。热管换热器检测方法，将热管换热器的热管与热源模拟装置导热接触，将热管换热器接入热交换管路中，使热源模拟装置温度升高至热管的工作启动温度以上，测量热管换热器的热管上至少两点的温度。通过测量热管换热器上多点温度，判断热管换热器内真空状况，当真空失效时，热管内有不凝气体不参与蒸发‑冷凝循环，导致热管部分区域温度低，部分区域温度高，温差较大，如果热管上其中两点温度的差值始终大于设定的真空失效温差值，则可以判断热管换热器的热管真空失效，检测效率高，不需要拆开热管进行检测，解决了目前的热管换热器通过拆开进行检测热管换热器的热管真空度造成的检测效率低的技术问题。

Description

热管换热器检测方法及检测系统

技术领域

本发明涉及热管换热器检测方法及检测系统。

背景技术

热管换热器属于热管与换热器的复合装置，在出厂前需要进行性能测试，而且在使用一段时间后热管换热器会存在泄漏、破损、真空环境损坏的问题，真空环境损坏后，内部不凝气体增多，导热效果下降。热管内真空环境损坏的情况不容易检测，通常出现这种问题后只有通过移除并且拆开换热器检查热管换热器内部才能发现，而热管换热器的使用量很大，拆开热管换热器进行检测的效率极低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热管换热器的检测方法，用于解决目前的热管换热器通过拆开进行检测热管换热器的热管真空度造成的检测效率低的技术问题，另外，本发明的目的还在于提供一种实现上述检测方法的检测系统。

本发明的热管换热器检测方法采用如下技术方案：

热管换热器检测方法，将热管换热器的热管与热源模拟装置导热接触，将热管换热器接入热交换管路中，使热源模拟装置温度升高至热管的工作启动温度以上，测量热管换热器的热管上至少两点的温度，如果热管上其中两点温度的差值始终大于设定的真空失效温差值，则可以判断热管换热器的热管真空失效。

有益效果：热管内真空失效时传热效果变差，通过测量热管上至少两点的温度，判断热管换热器内真空状况，当热管换热器热管真空完好时，热管温度较为均匀，各点的温差较小，当真空失效时，热管部分区域温度低，部分区域温度高，温差较大，如果热管工作状态下其上两点温度的差值始终大于设定的真空失效温差值，则可以判断热管真空失效，检测方法简单，检测效率高，不需要拆开热管换热器进行检查，解决了目前的热管换热器通过拆开进行检测热管换热器的热管真空度造成的检测效率低的技术问题。

进一步的，热交换管路中与热管换热器换热的换热介质为导热油，在热源模拟装置温度升高至热管的工作启动温度以上之前，首先使热交换管路中导热油温度保持在98℃以下设定时间，直到导热油中的水汽通过串在热交换管路中的膨胀油箱排出。避免导热油从油箱喷出。

进一步的，通过在热管换热器的热管表面安装热电偶，在热管达到工作启动温度以后测量热管上至少两点的温度。热电偶结构简单，成本低。

进一步的，所述真空失效温差值根据对带有真空失效热管的模拟热管换热器进行模拟工作试验后获得。通过对带有真空失效热管的模拟热管换热器进行模拟试验，获得真空失效温差结果更准确。

本发明热管换热器检测系统的技术方案：

热管换热器检测系统包括：

热交换管路，具有用于与热管换热器中换热器的介质进口连接的第一接口，和用于与换热器的介质出口连接的第二接口；

冷却装置，串在热交换管路上用于对从热管换热器中流出的换热介质降温；

动力泵，串在热交换管路上，用于提供在热交换过程中热交换介质流动的动力；

热源模拟装置，包括传热件和加热件，传热件上设有用于与热管换热器的热管导热接触的热管接触面；

温度检测装置，用于在热源模拟装置温度升高至热管的工作启动温度以上时检测热管上至少两点的温度。

本发明的有益效果：热管内真空失效时传热效果变差，通过温度检测装置测量热管上多点温度，判断热管内真空状况，当热管换热器的热管真空完好时，热管换热器温度较为均匀，各点的温差较小，当真空失效时，热管换热器部分区域温度低，部分区域温度高，温差较大，如果热管工作状态下其上两点温度的差值始终大于设定的真空失效温差值，则可以判断热管换热器的热管真空失效，检测方法简单，检测效率高，不需要拆开热管进行检测，解决了目前的热管换热器通过拆开进行检测热管换热器的热管真空度造成的检测效率低的技术问题。

进一步的，热交换管路上串接有流量计和用于调节热交换管路流量的流量调节阀。通过调节流量还可以适应不同流量的热管换热器。

进一步的，热交换管路上串接有第一测温仪和第二测温仪，第一测温仪处于第一接口与冷却装置之间，第二测温仪处于第二接口与动力泵之间。通过测温仪可以测试不同温度下热管换热器的热管性能。

进一步的，所述热交换管路中串接有膨胀油箱。膨胀油箱可以将热交换管路中的气体及时排出。

进一步的，所述热交换管路上连接有分流管路，分流管路的进口处于动力泵的下游，分流管路的出口处于冷却装置的下游，分流管路上设有分流截断阀。分流管路能够分流，使动力泵泵出的部分换热介质直接流回，在动力泵适用更小流量的热管换热器。

进一步的，所述传热件为热源模拟装置的外壳，加热件设置在外壳内。通过外壳可以对加热件进行防护，避免误触。

附图说明

图1是本发明热管换热器检测系统具体实施例1中的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图中：1-热管换热器；11-热管；12-换热器；2-热交换管路；21-主管路；22-冷介质软管；23-热介质软管；3-冷却装置；4-油箱；41-主油箱；42-膨胀油箱；5-动力泵；6-热源模拟装置；61-外壳；7-流量计；81-第一测温仪；82-第二测温仪；91-第一压力表；92-第二压力表；10-分流管路；101-分流截断阀；102-流量调节阀；103-第三测温仪。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明热管换热器检测系统的具体实施例1：

如图1和图2所示，本实施例中以平板式热管换热器举例说明，热管换热器1包括平板式的热管11和换热器12，换热器12固定在热管11的板面上，换热器12具有介质进口和介质出口。

热管换热器检测系统包括热交换管路2、冷却装置3、油箱4、动力泵5和热源模拟装置6。

热交换管路2具有用于与换热器12的介质出口连接的第二接口。热交换管路2包括主管路21、冷介质软管22和热介质软管23，冷介质软管22与换热器12的介质进口连接，冷介质软管22与换热器12连接的接口构成用于与换热器12的介质进口连接的第一接口，热介质软管23与换热器12的介质出口连接，热介质软管23与换热器12连接的接口构成用于与换热器12的介质出口连接的第二接口。

冷却装置3、油箱4、动力泵5均串在热交换管路2的主管路21上，其中冷却装置3用于对从热管换热器中流出的换热介质降温，动力泵5用于提供在热交换过程中热交换介质流动的动力，油箱4用于存储导热油，导热油作为换热介质在热交换管路2中循环。

热源模拟装置6包括外壳61和加热件（图中未示出），外壳61上设有用于与热管11导热接触的热管接触面。本实施例中加热件采用电加热丝，其他实施例中，加热件可以是加热棒，或者也可以是电磁加热件。

由于破损、泄露或长时间使用，使得热管内部产生大量不凝气体，导致热管真空度下降，热管传热效率下降。由于不凝气体温度较高，造成热管内部温度不均匀现象。为了便于检测热管真空度，热管换热器检测系统还包括温度检测装置，温度检测装置包括多个用于对热管换热器1表面测温的热电偶（图中未示出），通过热电偶同时测量热管表面多点的温度，其中有两个热电偶测得数值超过真空失效温差值时，热管内真空度被破坏。本实施例中的热管换热器用于电解铝槽的热交换，真空失效温差值根据模拟试验确定，本实施例中真空失效温差值为10摄氏度，当然其他实施例中，根据热管的参数不同，模拟试验出的真空失效温差值也不同。

通过模拟试验可以确定真空失效温差值的大小。模拟试验采用设定规格参数的模拟热管换热器，模拟热管换热器的热管真空失效，使模拟热管换热器的热管升温至工作启动温度以后，测量热管上多点的温度，其中模拟热管换热器的热管上温差较大的两点的温差值可以作为真空失效温差值。真空失效温差值确定后，即可对该真空失效温差值对应的设定规格参数的热管换热器进行批量检测，极大的提高了工作效率。其他实施例中，真空失效温差值还可以依据经验值选取。

本发明热管的工作启动温度是指热管能够正常工作的温度，热管的温度达到工作启动温度后，热管内的传热介质开始进行蒸发-冷凝循环，而热管低于工作启动温度时，热管内的传热介质不正常工作。

在检测到热管正常后，通过本发明的热管换热器检测系统还可以用于检测热管换热器1的换热效率。

本实施例中，热交换管路2上串接有流量计7，流量计7处于第一接口与动力泵5之间，热交换管路2上还接有第一测温仪81、第一压力表91、第二测温仪82、第二压力表92，第一测温仪81和第一压力表91均处于第一接口与冷却装置3之间，第二测温仪82和第二压力表92均处于第二接口与动力泵5之间。记录流量计7读数，同时记录各流量读数下对应的测温仪读数、各流量读数下对应压力表读数；根据导热油各温度下密度、比热，即可计算热管换热器1换热系数、换热功率。

本实施例中，油箱4包括主油箱41和处于主油箱41上方的膨胀油箱42，膨胀油箱42串在热交换管路2上，本实施例中，膨胀油箱42处于冷却装置3与动力泵5之间，热管换热器1流出的换热介质通过冷却装置3降温后进入膨胀油箱42，然后通过动力泵5的抽吸作用再次泵入热管换热器1，如此循环。

为了便于调整热交换管路2中的流量，热交换管路2上连接有分流管路10，分流管路10的进口处于动力泵5的下游，分流管路10的出口处于冷却装置3的下游，分流管路10上设有分流截断阀101，在需要流量较小时，可以打开分流截断阀101，动力泵5泵出的换热介质一部分通过分流管路10直接回到油箱4。使得动力泵5能够满足小流量的换热需求，不需要另外更换小动力的泵。其他实施例中，也可以通过更换不同功率的泵满足小流量的要求，此时可以不设置分流管路。其他实施例中，分流管路还可以设置多个。

本实施例中，热交换管路2上设置流量调节阀102，流量调节阀102处于动力泵5与第一接口之间，并且处于分流管路10进口的下游。通过调节流量调节阀102可以调节主管路21中的流量。

为了检测冷却装置3的运行情况，冷却装置3与油箱4之间设置有第三测温仪103，通过第三测温仪103可以检测经过冷却后换热介质的温度，监测冷却装置3的运行情况。经过冷却装置3吸热后的流体可以直接外排或者循环利用。

本发明热管换热器检测系统对热管换热器1检测步骤是：

1）连接好各个元件及装置后；将多个热电偶安装在热管11表面，当然，热管11与外壳61导热接触的外壳导热面上不能安装热电偶，以避免外壳61温度影响检测结果。通过计算机实时读取记录热电偶数据；本实施例中热管的工作启动温度低于150℃。

2）关闭分流截断阀101，打开热交换管路2上的其他阀门，启动动力泵5，热管换热器1内开始注入换热介质，即导热油；

3）使导热油在管路中循环一段时间，直到管路中气体排干净；

4）启动热源模拟装置6和冷却装置3，使外壳61温度按照升温曲线升到150℃左右，即升到热管的工作启动温度以上，同时注意调节热交换管路2中流量，使热交换管路2中导热油温度保持在98℃以下设定时间，直到导热油中的水分从膨胀油箱42排干净，以避免膨胀油箱42中喷油；

5）加大热源模拟装置6的功率，使外壳61外侧温度升到300℃，并保持功率恒定；

此时，在热管11上热电偶升温至150℃~300℃过程时，如果温差ΔT＞10℃，可判定此热管11的真空失效。

如果热管真空度没有问题，调节流量调节阀102和分流截断阀101，记录流量计7读数；同时记录各流量读数下对应的各温度仪的读数，各流量读数下对应的各压力表读数，根据导热油各温度下密度、比热，即可计算平板热管换热器换热系数、换热功率。

本发明热管换热器检测系统具体实施例2，本实施例中的热管换热器检测系统与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，温度检测装置为电子测温仪，其他实施例中，电子测温仪仅设置一个，通过人工对热管进行多次测量即可得到热管多点的温度，其他实施例中还可以采用激光测温仪。

本发明热管换热器检测系统具体实施例3，本实施例中的热管换热器检测系统与上述实施例的区别仅在于：本实施例中热管换热器检测系统仅用于检测热管的真空度，此时热交换管路上没有流量计。

本发明热管换热器检测系统具体实施例4，本实施例中的热管换热器检测系统与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，热源模拟装置的外壳为保温外壳，外壳内设置导热块，加热件为加热棒，通过加热棒对导热块加热，热管换热器与导热块导热接触。

本发明热管换热器检测方法的具体实施例，将热管换热器的热管与热源模拟装置导热接触，将热管换热器接入热交换管路中，使热源模拟装置温度升高至热管的工作启动温度以上，测量热管换热器的热管上至少两点的温度，如果热管上其中两点温度的差值始终大于设定的真空失效温差值，则可以判断热管换热器的热管真空失效。

该方法中使用的热管换热器检测系统可以是上述任意一个热管换热器检测系统的具体实施例中所述的热管换热器检测系统。

其他实施例中，换热介质也可是纯水或去离子水等。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.热管换热器检测方法，其特征在于，将热管换热器的热管与热源模拟装置导热接触，将热管换热器接入热交换管路中，使热源模拟装置温度升高至热管的工作启动温度以上，测量热管换热器的热管上至少两点的温度，如果热管上其中两点温度的差值始终大于设定的真空失效温差值，则可以判断热管换热器的热管真空失效。

2.根据权利要求1所述的热管换热器检测方法，其特征在于，热交换管路中与热管换热器换热的换热介质为导热油，在热源模拟装置温度升高至热管的工作启动温度以上之前，首先使热交换管路中导热油温度保持在98℃以下设定时间，直到导热油中的水汽通过串在热交换管路中的膨胀油箱排出。

3.根据权利要求1或2所述的热管换热器检测方法，其特征在于，通过在热管换热器的热管表面安装热电偶，在热管达到工作启动温度以后测量热管上至少两点的温度。

4.根据权利要求1或2所述的热管换热器检测方法，其特征在于，所述真空失效温差值根据对带有真空失效热管的模拟热管换热器进行模拟工作试验后获得。

5.热管换热器检测系统，其特征在于，包括：

热交换管路，具有用于与热管换热器中换热器的介质进口连接的第一接口，和用于与换热器的介质出口连接的第二接口；

冷却装置，串在热交换管路上用于对从热管换热器中流出的换热介质降温；

动力泵，串在热交换管路上，用于提供在热交换过程中热交换介质流动的动力；

热源模拟装置，包括传热件和加热件，传热件上设有用于与热管换热器的热管导热接触的热管接触面；

温度检测装置，用于在热源模拟装置温度升高至热管的工作启动温度以上时检测热管上至少两点的温度。

6.根据权利要求5所述的热管换热器检测系统，其特征在于，热交换管路上串接有流量计和用于调节热交换管路流量的流量调节阀。

7.根据权利要求5或6或所述的热管换热器检测系统，其特征在于，热交换管路上串接有第一测温仪和第二测温仪，第一测温仪处于第一接口与冷却装置之间，第二测温仪处于第二接口与动力泵之间。

8.根据权利要求5或6所述的热管换热器检测系统，其特征在于，所述热交换管路中串接有膨胀油箱。

9.根据权利要求5或6所述的热管换热器检测系统，其特征在于，所述热交换管路上连接有分流管路，分流管路的进口处于动力泵的下游，分流管路的出口处于冷却装置的下游，分流管路上设有分流截断阀。

10.根据权利要求5或6所述的热管换热器检测系统，其特征在于，所述传热件为热源模拟装置的外壳，加热件设置在外壳内。

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