CN114858403B - 一种连续式风洞气流温度冷却方法 - Google Patents

一种连续式风洞气流温度冷却方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高速风洞试验设备技术领域，公开了一种连续式风洞气流温度冷却方法。该冷却方法包括打开热交换设备；启动循环水系统，依次启动开式水路、闭式水路；启动连续式风洞；热气流和冷气流在洞体回路中循环往复，进行风洞试验；风洞试验结束，依次关闭循环水系统、热交换设备。该冷却方法采用开式水路与闭式水路相组合的形式，既能保证狭小水流流道的冷却要求，又能降低建设、运行和维护成本；能够满足连续式风洞大功率、宽工况、高精度的综合要求。还可为类似回流式实验设备的气流冷却提供参考方案，能够推广应用于回流壳体中高温空气的冷却与温度调节技术领域。

Description

一种连续式风洞气流温度冷却方法
技术领域
本发明属于高速风洞试验设备技术领域，具体涉及一种连续式风洞气流温度冷却方法。
背景技术
某连续式风洞是一座回流式风洞，主要由压缩机、洞体结构、测控系统、冷却水系统等组成。压缩机对空气做功产生的热能将导致风洞内的空气温度持续上升，研究科学合理、切实可行的气流温度冷却方法，避免高温空气破坏风洞洞体结构和干扰影响风洞试验结果，具有较大的科研价值和重要的工程意义。
冷却方法面临的主要技术难点包括以下三个方面：一是风洞换热量大；二是工况点多，换热需求范围宽、跨度大，各种不同工况多达几十种，控制难度大；三是精度要求高，在满足超大流量、宽工况的前提下还要将气流温度波动控制在±0.5℃，对温度的精准控制和调节提出了极为严格的要求。
当前，亟需发展一种连续式风洞气流温度冷却方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种连续式风洞气流温度冷却方法。
本发明的一种连续式风洞气流温度冷却方法，所述的连续式风洞气流温度冷却方法用于连续式风洞，在该连续式风洞的洞体回路上，沿试验气流方向设置有试验区域、压缩机和热交换设备，冷气流进入试验区域，完成风洞试验后流出，再进入压缩机压缩，形成热气流，热气流经热交换设备冷却后得到冷气流，冷气流继续进入试验区域进行风洞试验，冷气流和热气流在洞体回路循环往复；
其特点是，所述的连续式风洞气流温度冷却方法使用的冷却装置包括位于风洞内部的热交换设备和位于风洞外部的循环水系统；
循环水系统包括水池、冷却塔和板式换热器；冷却塔入水口为开式回水水路的进水管道，冷却塔出水口通向水池；板式换热器的前段为热侧，板式换热器的后段为冷侧，板式换热器的热侧和冷侧进行热量交换；
热侧与热交换设备之间通过闭式回水水路、闭式供水水路构成闭式水路，闭式水路的水流运动方向为热侧、闭式供水水路、热交换设备、闭式回水水路、热侧；
冷侧与水池、冷却塔、开式供水水路、开式回水水路构成开式水路，开式水路的水流运动方向为冷侧、开式回水水路、冷却塔、水池、开式供水水路、冷侧；
所述的连续式风洞气流温度冷却方法，包括以下步骤：
S10.打开热交换设备；
连续式风洞试验前，先启动热交换设备，进行热交换设备自检；
S20.启动循环水系统；
开启板式换热器、冷却塔，运行开式供水水路、开式回水水路、闭式供水水路和闭式回水水路；
S21.启动开式水路；
开式供水水路从水池中取冷却水Ⅱ，冷却水Ⅱ经开式供水水路进入板式换热器的冷侧，与板式换热器的热侧进行热交换，得到的热水Ⅱ经开式回水水路进入冷却塔，冷却塔冷却后进入水池；
S22.启动闭式水路；
板式换热器的热侧的冷却水Ⅰ经闭式供水水路进入热交换设备进行热气流的冷却，回流的热水Ⅰ经闭式回水水路进入板式换热器的热侧；板式换热器的热侧和冷侧开始进行内部热量交换；
S30.启动连续式风洞；
启动连续式风洞，待风洞流场稳定后，开始风洞试验；
S40.热气流和冷气流在洞体回路中循环往复，进行风洞试验；
板式换热器的热侧和冷侧持续进行内部热量交换，保证为热交换设备提供持续稳定的冷却水Ⅰ，热交换设备持续进行热气流冷却，实现风洞热气流和冷气流在洞体回路中循环往复；
S50.风洞试验结束，依次关闭循环水系统、热交换设备；
风洞试验结束后，冷却装置继续工作，直至热气流温度降至预先设置的温度后，依次关闭循环水系统、热交换设备。
进一步地，所述的热交换设备采用液-气换热的方式。
进一步地，所述的闭式回水水路和闭式供水水路均采用不锈钢管路。
进一步地，所述的开式供水水路和开式回水水路均采用碳钢管路。
本发明的连续式风洞气流温度冷却方法，采用开式水路与闭式水路相组合的形式，既能保证狭小水流流道的冷却要求，又能降低建设、运行和维护成本；能够满足连续式风洞大功率、宽工况、高精度的综合要求，为连续式风洞结构运行安全以及风洞试验的顺利开展提供科学、新颖、合理的技术储备。还可为类似回流式实验设备的气流冷却提供参考方案，能够推广应用于回流壳体中高温空气的冷却与温度调节技术领域。
附图说明
图1为本发明的连续式风洞气流温度冷却方法使用的冷却装置的结构示意图；
图2为本发明的连续式风洞气流温度冷却方法的流程图。
图中，1.压缩机；2.试验区域；3.冷气流；4.洞体回路；5.热交换设备；6.闭式回水水路；7.闭式供水水路；8.板式换热器；9.开式供水水路；10.冷却塔；11.水池；12.循环水系统；13.开式回水水路；14.热气流。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1所示，本发明的连续式风洞气流温度冷却方法，用于连续式风洞，在某连续式风洞的洞体回路4上，沿试验气流方向设置有试验区域2、压缩机1和热交换设备5，冷气流3进入试验区域2，完成风洞试验后流出，再进入压缩机1压缩，形成热气流14，热气流14经热交换设备5冷却后得到冷气流3，冷气流3继续进入试验区域2进行风洞试验，冷气流3和热气流14在洞体回路4循环往复；
所述的连续式风洞气流温度冷却方法使用的冷却装置包括位于风洞内部的热交换设备5和位于风洞外部的循环水系统12；
循环水系统12包括水池11、冷却塔10和板式换热器8；冷却塔10入水口为开式回水水路13的进水管道，冷却塔10出水口通向水池11；板式换热器8的前段为热侧，板式换热器8的后段为冷侧，板式换热器8的热侧和冷侧进行热量交换；
热侧与热交换设备5之间通过闭式回水水路6、闭式供水水路7构成闭式水路，闭式水路的水流运动方向为热侧、闭式供水水路7、热交换设备5、闭式回水水路6、热侧；
冷侧与水池11、冷却塔10、开式供水水路9、开式回水水路13构成开式水路，开式水路的水流运动方向为冷侧、开式回水水路13、冷却塔10、水池11、开式供水水路9、冷侧；
如图2所示，所述的连续式风洞气流温度冷却方法，包括以下步骤：
S10.打开热交换设备；
连续式风洞试验前，先启动热交换设备5，进行热交换设备5自检；
S20.启动循环水系统；
开启板式换热器8、冷却塔10，运行开式供水水路9、开式回水水路13、闭式供水水路7和闭式回水水路6；
S21.启动开式水路；
开式供水水路9从水池11中取冷却水Ⅱ，冷却水Ⅱ经开式供水水路9进入板式换热器8的冷侧，与板式换热器8的热侧进行热交换，得到的热水Ⅱ经开式回水水路13进入冷却塔10，冷却塔10冷却后进入水池11；
S22.启动闭式水路；
板式换热器8的热侧的冷却水Ⅰ经闭式供水水路7进入热交换设备5进行热气流14的冷却，回流的热水Ⅰ经闭式回水水路6进入板式换热器8的热侧；板式换热器8的热侧和冷侧开始进行内部热量交换；
S30.启动连续式风洞；
启动连续式风洞，待风洞流场稳定后，开始风洞试验；
S40.热气流和冷气流在洞体回路中循环往复，进行风洞试验；
板式换热器8的热侧和冷侧持续进行内部热量交换，保证为热交换设备5提供持续稳定的冷却水Ⅰ，热交换设备5持续进行热气流14冷却，实现风洞热气流14和冷气流3在洞体回路4中循环往复；
S50.风洞试验结束，依次关闭循环水系统、热交换设备；
风洞试验结束后，冷却装置继续工作，直至热气流14温度降至预先设置的温度后，依次关闭循环水系统12、热交换设备5。
进一步地，所述的热交换设备5采用液-气换热的方式。
进一步地，所述的闭式回水水路6和闭式供水水路7均采用不锈钢管路。
进一步地，所述的开式供水水路9和开式回水水路13均采用碳钢管路。
实施例1
本实施例的循环水系统12采用开式水路与闭式水路相组合的形式，开式水路为普通工业用水，水量约为28000m3/h，管路材质为碳钢，在满足使用需求的前提下，可有效降低建设成本和运行成本；闭式水路为经过特殊处理的除盐水，水量约为22000m3/h，管路材质为不锈钢，确保水流在狭小流道内不会出现锈蚀、结垢和卡阻等现象，保证设备安全。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，可容易地实现另外的改进和润饰，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种连续式风洞气流温度冷却方法，所述的连续式风洞气流温度冷却方法用于连续式风洞，在该连续式风洞的洞体回路（4）上，沿试验气流方向设置有试验区域（2）、压缩机（1）和热交换设备（5），冷气流（3）进入试验区域（2），完成风洞试验后流出，再进入压缩机（1）压缩，形成热气流（14），热气流（14）经热交换设备（5）冷却后得到冷气流（3），冷气流（3）继续进入试验区域（2）进行风洞试验，冷气流（3）和热气流（14）在洞体回路（4）循环往复；
其特征在于，所述的连续式风洞气流温度冷却方法使用的冷却装置包括位于风洞内部的热交换设备（5）和位于风洞外部的循环水系统（12）；
循环水系统（12）包括水池（11）、冷却塔（10）和板式换热器（8）；冷却塔（10）入水口为开式回水水路（13）的进水管道，冷却塔（10）出水口通向水池（11）；板式换热器（8）的前段为热侧，板式换热器（8）的后段为冷侧，板式换热器（8）的热侧和冷侧进行热量交换；
热侧与热交换设备（5）之间通过闭式回水水路（6）、闭式供水水路（7）构成闭式水路，闭式水路的水流运动方向为热侧、闭式供水水路（7）、热交换设备（5）、闭式回水水路（6）、热侧；
冷侧与水池（11）、冷却塔（10）、开式供水水路（9）、开式回水水路（13）构成开式水路，开式水路的水流运动方向为冷侧、开式回水水路（13）、冷却塔（10）、水池（11）、开式供水水路（9）、冷侧；
所述的连续式风洞气流温度冷却方法，包括以下步骤：
S10.打开热交换设备；
连续式风洞试验前，先启动热交换设备（5），进行热交换设备（5）自检；
S20.启动循环水系统；
开启板式换热器（8）、冷却塔（10），运行开式供水水路（9）、开式回水水路（13）、闭式供水水路（7）和闭式回水水路（6）；
S21.启动开式水路；
开式供水水路（9）从水池（11）中取冷却水Ⅱ，冷却水Ⅱ经开式供水水路（9）进入板式换热器（8）的冷侧，与板式换热器（8）的热侧进行热交换，得到的热水Ⅱ经开式回水水路（13）进入冷却塔（10），冷却塔（10）冷却后进入水池（11）；
S22.启动闭式水路；
板式换热器（8）的热侧的冷却水Ⅰ经闭式供水水路（7）进入热交换设备（5）进行热气流（14）的冷却，回流的热水Ⅰ经闭式回水水路（6）进入板式换热器（8）的热侧；板式换热器（8）的热侧和冷侧开始进行内部热量交换；
S30.启动连续式风洞；
启动连续式风洞，待风洞流场稳定后，开始风洞试验；
S40.热气流和冷气流在洞体回路中循环往复，进行风洞试验；
板式换热器（8）的热侧和冷侧持续进行内部热量交换，保证为热交换设备（5）提供持续稳定的冷却水Ⅰ，热交换设备（5）持续进行热气流（14）冷却，实现风洞热气流（14）和冷气流（3）在洞体回路（4）中循环往复；
S50.风洞试验结束，依次关闭循环水系统、热交换设备；
风洞试验结束后，冷却装置继续工作，直至热气流（14）温度降至预先设置的温度后，依次关闭循环水系统（12）、热交换设备（5）。
2.根据权利要求1所述的一种连续式风洞气流温度冷却方法，其特征在于，所述的热交换设备（5）采用液-气换热的方式。
3.根据权利要求1所述的一种连续式风洞气流温度冷却方法，其特征在于，所述的闭式回水水路（6）和闭式供水水路（7）均采用不锈钢管路。
4.根据权利要求1所述的一种连续式风洞气流温度冷却方法，其特征在于，所述的开式供水水路（9）和开式回水水路（13）均采用碳钢管路。
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