CN113375919B - 一种水分离器性能测试方法及测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水分离器性能测试方法及测试装置，包括进口侧空气管路，进口侧加水管路和出口侧管路。本发明通过中压气源提供确定湿度的空气，然后经加热器将空气加热，最后在进口端加入雾化水，测量单位时间内进口侧加入的水的质量与第一出口出分离出的水的质量，通过计算得出产品分水效率。在气源处与第二出口处测量两侧湿度无明显差距，表明进入水分离器的空气中未融入液态水，即控制加入空气的水的质量可满足饱和含湿量要求，无需通入高温、高压气体，同时也无需进行饱和含湿量测试。本发明的测试装置和测试方法解决了现有试验过程中试验条件苛刻、控制难、测试准确性差等问题。

Description

一种水分离器性能测试方法及测试装置

技术领域

本发明属于水分离器性能测试试验领域，具体涉及一种水分离器性能测试装置及其测试方法。

背景技术

水分离器用于将液态水从空气中分离，该水分离器包括一个用于进气的进口，一个用于排出分离后液态水的出口和一个用于排出分离了液态水后空气的出口，饱和含湿量的空气从水分离器的进口进入后，分别从两个出口排出空气和液态水，而评价该水分离器性能的一个指标就是分水效率。

当前，对该水分离器进行性能测试的方法是向进口通入一定压力、温度、流量和饱和含湿量的空气，然后通过测量空气含湿量变化来计算分水效率。

但是，上述水分离器的性能测试方法一直面临试验条件苛刻、控制难、测试准确性差等问题，具体包括：

1、试验条件苛刻，试验时需向产品通入一定压力、温度、流量和饱和含湿量的空气，其中，饱和含湿量极难测量与控制；

2、试验控制难，上述试验条件需向产品供入200℃～300℃的高温气体以满足所要求的含湿量，且同时需要接入一个大型散热器进行冷却降温以达到要求的温度；

3、试验测试准确性差，因为试验要求的含湿量为饱和含湿量，试验时空气中存在游离水，直接测试空气含湿量测试难度大，准确性差。

发明内容

本发明旨在提供一种水分离器性能测试方法及测试装置，在测试时无需高温、高压气体以满足饱和含湿量要求，也无需使用专用设备直接测量含湿量，从而降低测试控制难度和测量难度，提高测试的准确性。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种水分离器性能测试装置，待测试的水分离器包括进口、第一出口和第二出口，性能测试装置包括，

进口侧空气管路，所述进口侧空气管路与待测试的水分离器的进口连接，进口侧空气管路上依次连接有气源、第二阀门、加热器、进口侧压力传感器、进口侧温度传感器和流量计，其中，流量计出口端与水分离器的进口相连；

进口侧加水管路，所述进口侧加水管路与待测试的水分离器的进口连接，所述进口侧加水管路上依次连接有水源、第一阀门、电动泵和雾化喷嘴，其中雾化喷嘴的出口端与流量计出口端汇集后再与水分离器的进口相连；

出口侧管路，所述出口侧管路与待测试的水分离器的第一出口连接，出口侧管路上连接有出水收集器和电子秤，其中出水收集器与水分离器的第一出口连接。

进一步，所述加热器与功率调节器电连接。

进一步，所述第一阀门和第二阀门为手动阀门，第二阀门先于第一阀门开启，且当进口的压力、流量和温度达到测试要求时，第一阀门开启。

进一步，所述进口侧空气管路上的进口侧压力传感器、进口侧温度传感器和流量计与计算机控制系统电连接。

一种水分离器性能测试方法，使用上述水分离器性能测试装置，包括以下步骤：

步骤一，将待测试水分离器进口与进口侧加水管路、进口侧空气管路连接，将待测试水分离器第二出口与大气环境连通，第一出口与出口侧管路连接；

步骤二，打开气源，调整第二阀门，使进口的空气流量、压力满足工艺规程(即测试条件)要求；

步骤三，待进口的空气流量、压力满足要求后，启动加热器，调节进口的气体温度至测试要求温度；

步骤四，当进口的各项参数满足要求后，打开第一阀门，启动电动泵，向水分离器进口通入雾化水；

步骤五，试运行时间T1后，测量气源处空气湿度与第二出口处的空气湿度；

步骤六，当气源处空气湿度与第二出口处的空气湿度差异小于设定值时，记录此时水源处的体积V1与第一出口处出水收集器的重量M1；

步骤七，稳定运行时间T2后，记录此时水源处的体积V2与第一出口处出水收集器的重量M2，即可得出水分离器的分水效率η：

式中，M1和M2为出水收集器中收集到的分离水重量，V1和V2为水的体积，ρ为水的密度。

优选的，所述步骤五中，时间T1为3～5min。

优选的，所述步骤七中，时间T2为10min。

优选的，所述步骤六中，气源处空气湿度与第二出口处空气湿度的湿度差异设定值小于等于1％，实际测试时，当二者的湿度测量值小于该取值时可认为二者的湿度无明显差异。

优选的，所述步骤二中，气源为干燥的中压空气气源。

优选的，所述气源能持续提供流量稳定的中压空气，例如能持续提供流量为600kg/h的中压空气。

本发明的性能测试装置中，第一阀门与水源相连接，第一阀门需在空气进口侧管路中各项参数达到要求后开启(此时水分离器进口的各项参数也达到要求)，向水分离器供入雾化水。加热器根据测量系统的数值进行调节，当进口侧温度传感器反馈的温度值超出设定值上、下限时，通过手动调节加热器的功率调节器来调节加热功率，从而快速将温度值控制在设定值上、下限范围内。

水分离器性能测试装置采用的气源为干燥中压气源，中压气源提供中压风，通过加热器加热后进入水分离器，最后在进口端加入雾化水，测量单位时间内进口侧加入的水的质量与第一出口处分离出的水的质量，通过计算得出水分离器分水效率。中压气源能持续提供流量为600kg/h左右的中压风。

进口侧压力通过测量系统监测进口侧压力传感器，手动控制第二阀门开度，进而控制待测试水分离器进口侧压力符合要求值。

进口侧温度通过测控系统监测进口侧温度传感器，手动调节加热器的加热功率，进而控制进口侧温度符合要求值。

在气源处与第二出口处测量两侧湿度，且只需测量一次，表明加入水分离器的雾化水未融入空气即可。

现有测试方法中，需要向水分离器进口处提供符合压力、温度、流量和含湿量要求的空气，而制备符合前述4个条件要求的空气非常困难，特别是含湿量，通常采用200℃～300℃的高温气体来满足含湿量要求，然后再利用换热器冷却至测试温度，并且还需要准确测量空气含湿量，空气含湿量的测量准确性会影响后续的分水效率计算。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：测试装置和测试方法解决了现有测试试验过程中试验条件苛刻、控制难、测试准确性差等问题，无需高温、高压气体以满足饱和含湿量要求，同时无需测量空气饱和含湿量的测试装置，该设备安全、简易，且操作简单，为水分离器的性能测试提供可靠的依据，保证了产品的交付。

附图说明

图1是本发明的测试装置结构示意图；

图中：1-水分离器；2-气源；3-第二阀门；4-加热器；5-进口侧压力传感器；6-进口侧温度传感器；7-流量计；8-水源；9-第一阀门；10-雾化喷嘴；11-进口；12-第一出口；13-第二出口；14-电动泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

如图1所示，本发明中的水分离器性能测试装置包括进口侧空气管路，进口侧加水管路和出口侧管路，其中进口侧空气管路与待测试的水分离器1的进口11连接，进口侧空气管路上依次连接有气源2、第二阀门3、加热器4、进口侧压力传感器5、进口侧温度传感器6和流量计7，其中，流量计7出口端与水分离器1的进口11相连；进口侧加水管路与待测试的水分离器1的进口11连接，所述进口侧加水管路上依次连接有水源8、第一阀门9、电动泵14和雾化喷嘴10，其中雾化喷嘴10的出口端与流量计7出口端汇集后再与水分离器1的进口11相连；出口侧管路与待测试的水分离器1的第一出口12连接，出口侧管路上连接有水收集器和电子秤，其中水收集器与水分离器1的第一出口12连接。

本发明通过中压气源2提供干燥的空气，然后经加热器4将空气加热，最后在进口11端加入雾化水，测量单位时间内进口11侧加入的水的质量与第一出口12分离出的水的质量，通过计算得出产品分水效率。在气源2处与第二出口13处测量两侧湿度无明显差异(测试时以湿度差异在1％以内为标准)，表明进入水分离器1的空气中未融入液态水，即控制了加入空气的水的质量可满足饱和含湿量要求。无需像现有测试方法和装置那样通入高温、高压气体并配合换热器，同时也无需进行饱和含湿量测试。水源8处加入到进口侧空气管路中的雾化水量根据进口侧空气管路中空气的温度、压力调整，既满足让进口11侧空气管路中的空气含湿量饱和(由于测试温度和压力高于水源8处温度和压力，雾化水部分汽化使得进入水分离器1的气源空气被加湿到含湿量饱和)，同时又能够让水分离器1第二出口13处的空气湿度与气源2处湿度几乎没有差距(由于水分离器1中无热源和加压装置，且第二出口13与环境大气连通，饱和含湿量的空气进入水分离器1后温度、压力下降，饱和含湿量空气析出液态水，该部分液态水与雾化水一同被水分离器1分离，空气从第二出口13排出)，从而实现进入水分离器1的空气中未融入液态水的状态，利用该状态计算分水效率，避开了测量空气含湿量。

试验时需实时观测进口侧空气管路的压力、温度、流量变化，调节第二阀门3的开度，加热器4的功率以满足控制参数要求。

以图1中所示的一种水分离器1的性能测试为例，水分离器1包括进口11、第一出口12和第二出口13，采用性能测试装置的试验方法包括以下步骤：

1、确保试验台管路干净的情况下将水分离器1安装到试验台上，开启计算机控制系统电源，确认进口侧温度传感器6、进口侧流量计7、进口侧压力传感器5以及第一出口12侧的电子秤正常；

2、启动中压风设备，打开第二阀门3将气源2所在的进口侧空气管路供气流量调至600kg/h；

3、调节第二阀门3的开度，将进口11侧流量调至50±2kg/h，将进口11侧压力调节至750±20KPa(绝压)；

4、待进口11空气侧压力和温度稳定后，启动加热器4电源，控制温度至45±2℃；

5、空气侧(即进口11或进口侧空气管路)各项参数稳定后，启动进口侧加水管路上水源8的第一阀门9，即打开第一阀门9，启动电动泵14的电源，通过雾化喷嘴10向水分离器1的进口11加入雾化水，调整雾化水加入量；

6、待试验预运行3～5min后，测量气源2处空气湿度与第二出口13处空气湿度，待两处的湿度相差小于等于1％时，记录第一出口12侧出水收集器中水的重量M1与水源8处的水的体积V1，同时开始在第一出口12处收集分离水，计时开始试验；

7、累计运行10min后，关闭第一阀门9，停止供水，同时停止在第一出口12处收集分离水；

8、称取此时第一出口12侧水收集器重量M2与水源8处的水的体积V2，即可得出分水效率η：

当默认水的密度为10³千克/立方米时，分水效率η计算公式简化为：

9、试验结束后，依次关闭加热器4电源、进口侧加水管路中电动泵14电源、关闭第一阀门9、第二阀门3，最后关闭水源8、气源2。

Claims (9)

1.一种水分离器性能测试方法，其特征在于，待测试的水分离器(1)包括进口(11)、第一出口(12)和第二出口(13)，采用的水分离器性能测试装置包括，

进口侧空气管路，所述进口侧空气管路与待测试的水分离器(1)的进口(11)连接，进口侧空气管路上依次连接有气源(2)、第二阀门(3)、加热器(4)、进口侧压力传感器(5)、进口侧温度传感器(6)和流量计(7)，其中，流量计(7)出口端与水分离器(1)的进口(11)相连；

进口侧加水管路，所述进口侧加水管路与待测试的水分离器(1)的进口(11)连接，所述进口侧加水管路上依次连接有水源(8)、第一阀门(9)、电动泵(14)和雾化喷嘴(10)，其中雾化喷嘴(10)的出口端与流量计(7)出口端汇集后再与水分离器(1)的进口(11)相连；

出口侧管路，所述出口侧管路与待测试的水分离器(1)的第一出口(12)连接，出口侧管路上连接有出水收集器和电子秤，其中出水收集器与水分离器(1)的第一出口(12)连接；

测试方法包括以下步骤：

步骤一，将待测试水分离器进口(11)与进口侧加水管路、进口侧空气管路连接，将待测试水分离器第二出口(13)与大气环境连通，第一出口(12)与出口侧管路连接；

步骤二，打开气源(2)，调整第二阀门(3)，使进口(11)的空气流量、压力满足工艺规程要求；

步骤三，待进口(11)的空气流量、压力满足要求后，启动加热器(4)，调节进口(11)的气体温度至测试要求温度；

步骤四，当进口(11)的各项参数满足要求后，打开第一阀门(9)，启动电动泵(14)，向水分离器进口(11)通入雾化水；

步骤五，试运行时间T1后，测量气源(2)处空气湿度与第二出口(13)处的空气湿度；

步骤六，当气源(2)处空气湿度与第二出口(13)处的空气湿度差异小于设定值时，表明进入水分离器的空气中未融入液态水，记录此时水源(8)处水的体积V1与第一出口(12)处出水收集器的重量M1；

步骤七，稳定运行时间T2后，记录此时水源(8)处水的体积V2与第一出口(12)处出水收集器的重量M2，即可得出水分离器的分水效率η：

式中，M1和M2为水的重量，V1和V2为水的体积，ρ为水的密度。

2.根据权利要求1所述的一种水分离器性能测试方法，其特征在于：所述步骤五中，时间T1为3～5min。

3.根据权利要求1所述的一种水分离器性能测试方法，其特征在于：所述步骤七中，时间T2为10min。

4.根据权利要求1所述的一种水分离器性能测试方法，其特征在于：所述步骤六中，气源(2)处空气湿度与第二出口(13)处空气湿度的湿度差异设定值小于等于1％。

5.根据权利要求1所述的一种水分离器性能测试方法，其特征在于：所述步骤二中，气源(2)为干燥的空气气源。

6.根据权利要求5所述的一种水分离器性能测试方法，其特征在于：所述气源(2)能持续提供流量稳定的中压空气。

7.根据权利要求1所述的一种水分离器性能测试方法，其特征在于：所述加热器(4)与功率调节器电连接。

8.根据权利要求1所述的一种水分离器性能测试方法，其特征在于：所述第一阀门(9)和第二阀门(3)为手动阀门，第二阀门(3)先于第一阀门(9)开启，且当进口(11)的压力、流量和温度达到测试要求时，第一阀门(9)开启。

9.根据权利要求1所述的一种水分离器性能测试方法，其特征在于：所述进口侧空气管路上的进口侧压力传感器(5)、进口侧温度传感器(6)和流量计(7)与计算机控制系统电连接。

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