CN117968986A - 双向定位微通道换热器异常流道检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及换热器检测领域，具体涉及一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置及检测方法，处于检测状态一时：检测工质引入组件的输出端与第一导流组件的输入端可拆卸密封连接，检测工质引出组件的输出端与第二导流组件的输出端密封连接；处于检测状态二时：检测工质引入组件的输出端与第二导流组件的输入端可拆卸密封连接，检测工质引出组件的输出端与第一导流组件的输出端密封连接；本发明通过设置在第一导流组件和第二导流组件内的导流叶对换热器输出的检测介质进行导流，通过流速检测组件获取流速异常的流层，并通过流层的重叠获得异常区域，最后通过对异常区域内的流道进行筛查获得异常流道，提升检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及换热器检测领域，具体涉及一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置及检测方法。
背景技术
换热器是调配不同物流之间能量、完成热量输运的通用工艺设备，广泛应用于发电、化工、动力、冶金等大量行业中，尤其是在以超临界二氧化碳为工质的动力循环系统中，换热器对于传递、调配工质之间的能量有着重要作用。
随着科技水平的不断提升，人们对核电站、火电站、航空发动机所涉及的动力系统的特殊应用场景越来越重视，缩小设备体积、提高效率、降低设备制造运行成本和自然资源消耗是换热器未来发展的方向之一。
近年来，随着工业制造水平的提升，以高精度化学蚀刻和真空扩散焊为工艺核心的微通道换热器逐渐走向应用阶段，其微通道尺寸小、紧凑程度高，焊接方式无焊渣、连接处强度接近母材强度，具有明显优势。然而，在超临界二氧化碳动力循环系统布置和微通道回热器样机测试的过程中发现，由于微通道换热器内的流道尺寸很小但数量巨大，一旦发生流道堵塞泄漏的情况会导致流量下降、传热能力下降，但是针对这种异常情况需要对整个换热器进行异常流道的排查，排查难度较大，无法即时的检查堵塞或泄漏流道的位置，给微通道换热器的使用寿命带来了影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是微通道换热器内流道尺寸小、数量多，检测难度大，目的在于提供一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置及检测方法，实现了对微通道换热器的异常流道的快速排查。
本发明通过下述技术方案实现：
一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，包括：检测工质引入组件、检测工质引出组件、第一导流组件、第二导流组件和流速检测组件；
处于检测状态一时：所述检测工质引入组件的输出端与所述第一导流组件的输入端可拆卸密封连接，所述检测工质引出组件的输出端与所述第二导流组件的输出端密封连接；
处于检测状态二时：所述检测工质引入组件的输出端与所述第二导流组件的输入端可拆卸密封连接，所述检测工质引出组件的输出端与所述第一导流组件的输出端密封连接；
待检测换热器可拆卸的连接在所述第一导流组件和所述第二导流组件之间，所述流速检测组件的检测端设置在所述检测工质引出组件内，且用于检测所述待检测换热器输出的检测工质的流速。
具体地，所述第一导流组件包括：第一管道和第一导流叶，所述第一管道的两端设置有用于与所述检测工质引入组件/所述检测工质引出组件和所述待检测换热器连接的第一可拆卸连接组件，多个所述第一导流叶平行设置，且固定在所述第一管道内；
所述第二导流组件包括：第二管道和第二导流叶，所述第二管道的两端设置有用于与所述检测工质引出组件/所述检测工质引入组件和所述待检测换热器连接的第二可拆卸连接组件，多个所述第二导流叶平行设置，且固定在所述第一管道内；
所述第一导流叶和所述第二导流叶在所述第二管道的横截面上的投影不平行。
可选地，所述第一管道和所述第二管道同轴设置，且所述第一管道的尺寸和所述第二管道的尺寸均与所述待检测换热器的尺寸相同。
可选地，所述第一导流叶和所述第二导流叶均为金属薄片，所述第一导流叶的两端均与所述第一管道的内壁固定连接，所述第二导流叶的两端均与所述第二管道的内壁固定连接；
多个所述第一导流叶等间距设置，多个所述第二导流叶等间距设置。
可选地，所述第一可拆卸连接组件/所述第二可拆卸连接组件包括：连接法兰和螺栓螺母；
所述连接法兰设置在所述检测工质引入组件、检测工质引出组件和所述待检测换热器上，所述连接法兰通过所述螺栓螺母可拆卸密封连接。
可选地，所述检测工质引入组件包括：引入长筒和喇叭形的介质进口，所述引入长筒的第一端与所述第一导流组件/所述第二导流组件可拆卸连接，所述引入长筒的第二端与所述介质进口的小径端固定连接；
所述检测工质引出组件包括：引出长筒和驱动装置，所述引出长筒的第一端与所述第二导流组件/所述第一导流组件可拆卸连接，所述引出长筒的第二端与所述驱动装置固定连接，所述驱动装置对检测工质提供由所述引入长筒指向所述引出长筒的驱动力。
可选地，若所述检测工质为气态工质，则所述驱动装置为引风机；若所述检测工质为液态工质，则所述驱动装置为泵机。
具体地，所述流速检测组件包括测速仪和上位机，所述测速仪的数据输出端与所述上位机电连接，所述测速仪的检测端设置在所述引出长筒内，且所述测速仪的检测端可在所述引出长筒内移动，且所述测速仪的检测端的移动平面垂直于所述引出长筒内检测工质的流向。
可选地，所述测速仪为热线风速仪、激光多普勒测速仪或者粒子成像测速仪。
一种双向定位微通道换热器异常流道检测方法，方法包括：
按照检测工质的流向依次连接：检测工质引入组件、第一导流组件、待检测换热器、第二导流组件和检测工质引出组件；
启动装置，并通过流速检测组件检测出第一低速流体流层，第一低速流层与第二导流组件内的第二导流叶平行；
关闭装置；
按照检测工质的流向依次连接：检测工质引入组件、第二导流组件、待检测换热器、第一导流组件和检测工质引出组件；
启动装置，并通过流速检测组件检测出第二低速流体流层，第一低速流层与第一导流组件内的第一导流叶平行；
获得第一低速流体流层和第二低速流体流层的重合区域，即为异常区域；
对异常区域内的换热器流道进行筛查，获得异常流道。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明通过设置位置可更换的第一导流组件和第二导流组件，并通过设置在第一导流组件和第二导流组件内的导流叶对换热器输出的检测介质进行导流，通过流速检测组件获取流速异常的流层，并通过流层的重叠获得异常区域，最后通过对异常区域内的流道进行筛查获得异常流道；可以避免使用内窥镜对流道进行逐个检查，大幅度提升检测效率。
附图说明
附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是根据本发明所述的一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置的结构示意图。
图2是根据本发明所述的一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置的安装示意图。
图3是根据本发明所述的种双向定位微通道换热器异常流道检测方法的定位示意图。
附图标记：1-介质进口、2a-第一导流组件、2b-第二导流组件、3-引入长筒、4-待检测换热器、5-测速仪、6-驱动装置、7-上位机、8-引出长筒。
21-第一管道、22-第一导流叶、23-第二管道，24-第二导流叶。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
待检测换热器4为经过化学蚀刻和真空扩散焊制成的微通道换热器，并且由于长时间使用出现了某个流道的堵塞使整体换热效率下降，需要排查异常流道具体位置。现阶段，如果需要对微通道紧凑型换热器进行流道检测的方法一般是停止系统后，使用内窥镜对流道进行逐一排查，因为微通道换热器内流道尺寸小、数量多，其带来检测难度大，如果进行异常流道排查则耗费较多的人工成本，如果更换新的微通道换热器则会增加使用成本，如果继续使用则会缩减换热器的使用寿命导致成本增加。
实施例一，为了解决上述问题，如图1所示，本实施例提供一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，包括：检测工质引入组件、检测工质引出组件、第一导流组件2a、第二导流组件2b和流速检测组件；具有两种不同的连接结构来适配不同的检测状态。
处于检测状态一时：检测工质引入组件的输出端与第一导流组件2a的输入端可拆卸密封连接，检测工质引出组件的输出端与第二导流组件2b的输出端密封连接；
处于检测状态二时：检测工质引入组件的输出端与第二导流组件2b的输入端可拆卸密封连接，检测工质引出组件的输出端与第一导流组件2a的输出端密封连接；
待检测换热器4可拆卸的连接在第一导流组件2a和第二导流组件2b之间，流速检测组件的检测端设置在检测工质引出组件内，且用于检测待检测换热器4输出的检测工质的流速。
在进行检测时，检测工质从检测工质引入组件引入，并进入到待检测换热器4，如果待检测换热器4中有流道出现堵塞，则会导致输出的检测工质流速降低，然后通过流速检测组件可以检测获得低流速的区域，从而在通过内窥镜对低流速区域内的流道进行检测，则可以提升检测效率。
但是在实际中，无法确定具体的异常区域，且会因为流体的影响，导致范围过大，为了提升检测精度，如图2所示，提供第一导流组件2a和第二导流组件2b的结构。
第一导流组件2a包括：第一管道21和第一导流叶22，第一管道21的两端设置有用于与检测工质引入组件/检测工质引出组件和待检测换热器4连接的第一可拆卸连接组件，多个第一导流叶22平行设置，且固定在第一管道21内；
第二导流组件2b包括：第二管道23和第二导流叶24，第二管道23的两端设置有用于与检测工质引出组件/检测工质引入组件和待检测换热器4连接的第二可拆卸连接组件，多个第二导流叶24平行设置，且固定在第一管道21内；
第一导流叶22和第二导流叶24在第二管道23的横截面上的投影不平行。
为了便于描述，以检测状态一的结构进行描述。
第一导流组件2a用于对通入待检测换热器4的检测介质进行均流，使得从检测介质引入组件进入的检测介质可以均匀的通入导待检测换热器4内。
第二导流组件2b用于对待检测换热器4输出的检测介质进行流层划分，从而获得多个平行于第二导流叶24的流层。
为了避免管道对检测介质造成干扰，第一管道21和第二管道23同轴设置，且第一管道21的尺寸和第二管道23的尺寸均与待检测换热器4的尺寸相同。
第一导流叶22和第二导流叶24均为金属薄片，第一导流叶22的两端均与第一管道21的内壁固定连接，第二导流叶24的两端均与第二管道23的内壁固定连接；多个第一导流叶22等间距设置，多个第二导流叶24等间距设置。
例如：第一导流叶22可以等间距的水平设置，第二导流叶24可以等间距竖直设置，导流叶之间排列间距并不限定，可在2mm-20mm之间任意选择，主要影响最后定为异常区域的面积大小。
另外，导流叶不限定为水平和竖直方向排布，可以是斜向排布，两种导流叶方向之间的夹角也不限定为90°，只要是两个不相同的方向，即可定位出异常区域；因此导流叶长度并不限定，可在50mm-200mm之间任意选择。
实施例二，第一可拆卸连接组件/第二可拆卸连接组件包括：连接法兰和螺栓螺母；
连接法兰设置在检测工质引入组件、检测工质引出组件和待检测换热器4上，连接法兰通过螺栓螺母可拆卸密封连接。
检测工质引入组件包括：引入长筒3和喇叭形的介质进口1，引入长筒3的第一端与第一导流组件2a/第二导流组件2b可拆卸连接，引入长筒3的第二端与介质进口1的小径端固定连接；
检测工质引出组件包括：引出长筒8和驱动装置6，引出长筒8的第一端与第二导流组件2b/第一导流组件2a可拆卸连接，引出长筒8的第二端与驱动装置6固定连接，驱动装置6对检测工质提供由引入长筒3指向引出长筒8的驱动力。
引入长筒3、引出长筒8、第一管道21以及第二管道23的截面形状随待检测换热器4截面形状而定，并不固定，例如微通道紧凑式换热器为方形、管壳式换热器为圆形。
同时，尽量延长引入长筒3和引出长筒8的长度，通过较长的直管段来展平流量，使得进入到待检测换热器4内的检测工质在任意位置的流速相同。
若检测工质为气态工质，则驱动装置6为引风机；若检测工质为液态工质，则驱动装置6为泵机。液态工质可以搭建循环系统。
流速检测组件包括测速仪5和上位机7，测速仪5的数据输出端与上位机7电连接，两者通过数据传输线缆连接，测速仪5的检测端设置在引出长筒8内，且测速仪5的检测端可在引出长筒8内移动，且测速仪5的检测端的移动平面垂直于引出长筒8内检测工质的流向。
测速仪5为热线风速仪、激光多普勒测速仪5或者粒子成像测速仪5。
热线风速仪为测量流场中任意位置点流量的专用仪表，并且热线风速仪可以通过移动改变测点位置，它通过数据传输线和上位机7连接，上位机7负责采集和处理测量的数据结果，并寻找一组流量测量值中，流量最小的数据。
本实施例中的部件材质不仅是不锈钢，还可以是碳钢、钛合金等金属材料和陶瓷等非金属材料。
实施例三，一种双向定位微通道换热器异常流道检测方法，方法包括：
按照检测工质的流向依次连接：检测工质引入组件、第一导流组件2a、待检测换热器4、第二导流组件2b和检测工质引出组件；
启动装置，并通过流速检测组件检测出第一低速流体流层，第一低速流层与第二导流组件2b内的第二导流叶24平行；
关闭装置；
按照检测工质的流向依次连接：检测工质引入组件、第二导流组件2b、待检测换热器4、第一导流组件2a和检测工质引出组件；
启动装置，并通过流速检测组件检测出第二低速流体流层，第一低速流层与第一导流组件2a内的第一导流叶22平行；
如图3所示，获得第一低速流体流层和第二低速流体流层的重合区域，即为异常区域；
对异常区域内的换热器流道进行筛查，获得异常流道。
以第一流道叶水平第二导流叶24竖直为例，首先根据图2中I方向连接各部件，箭头为检测工质流向，将各个设备连接完毕置于实验环境内；随后开启驱动装置6，使检测工质依次通过介质进口1、第一导流组件2a、待检测换热器4、第二导流组件2b、测速仪5和驱动装置6，当系统达到稳定后，移动测速仪5在不同纵列上测量第二导流组件2b尾部不同列流道内的流量大小，寻找流量最小的列。
下一步将第一导流组件2a和第二导流组件2b位置互换，如图2中II方向连接各部件，箭头为检测工质流向，即检测工质先流入第二导流组件2b再流出第一导流组件2a，当系统达到稳定后在不同横行移动测速仪5，测量第一导流组件2a尾部不同行流道内的流道大小，寻找流量最小的行。
如图3所示，最终通过上位机7记录的测量结果即可通过寻找的横行与纵列定位出异常流道位置，即I方向获得的流量最小列和II方向获得的流量最小行的交叉位置。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，其特征在于，包括：检测工质引入组件、检测工质引出组件、第一导流组件（2a）、第二导流组件（2b）和流速检测组件；
处于检测状态一时：所述检测工质引入组件的输出端与所述第一导流组件（2a）的输入端可拆卸密封连接，所述检测工质引出组件的输出端与所述第二导流组件（2b）的输出端密封连接；
处于检测状态二时：所述检测工质引入组件的输出端与所述第二导流组件（2b）的输入端可拆卸密封连接，所述检测工质引出组件的输出端与所述第一导流组件（2a）的输出端密封连接；
待检测换热器（4）可拆卸的连接在所述第一导流组件（2a）和所述第二导流组件（2b）之间，所述流速检测组件的检测端设置在所述检测工质引出组件内，且用于检测所述待检测换热器（4）输出的检测工质的流速。
2.根据权利要求1所述的一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，其特征在于，所述第一导流组件（2a）包括：第一管道（21）和第一导流叶（22），所述第一管道（21）的两端设置有用于与所述检测工质引入组件/所述检测工质引出组件和所述待检测换热器（4）连接的第一可拆卸连接组件，多个所述第一导流叶（22）平行设置，且固定在所述第一管道（21）内；
所述第二导流组件（2b）包括：第二管道（23）和第二导流叶（24），所述第二管道（23）的两端设置有用于与所述检测工质引出组件/所述检测工质引入组件和所述待检测换热器（4）连接的第二可拆卸连接组件，多个所述第二导流叶（24）平行设置，且固定在所述第一管道（21）内；
所述第一导流叶（22）和所述第二导流叶（24）在所述第二管道（23）的横截面上的投影不平行。
3.根据权利要求2所述的一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，其特征在于，所述第一管道（21）和所述第二管道（23）同轴设置，且所述第一管道（21）的尺寸和所述第二管道（23）的尺寸均与所述待检测换热器（4）的尺寸相同。
4.根据权利要求2所述的一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，其特征在于，所述第一导流叶（22）和所述第二导流叶（24）均为金属薄片，所述第一导流叶（22）的两端均与所述第一管道（21）的内壁固定连接，所述第二导流叶（24）的两端均与所述第二管道（23）的内壁固定连接；
多个所述第一导流叶（22）等间距设置，多个所述第二导流叶（24）等间距设置。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，其特征在于，所述第一可拆卸连接组件/所述第二可拆卸连接组件包括：连接法兰和螺栓螺母；
所述连接法兰设置在所述检测工质引入组件、检测工质引出组件和所述待检测换热器（4）上，所述连接法兰通过所述螺栓螺母可拆卸密封连接。
6.根据权利要求1所述的一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，其特征在于，所述检测工质引入组件包括：引入长筒（3）和喇叭形的介质进口（1），所述引入长筒（3）的第一端与所述第一导流组件（2a）/所述第二导流组件（2b）可拆卸连接，所述引入长筒（3）的第二端与所述介质进口（1）的小径端固定连接；
所述检测工质引出组件包括：引出长筒（8）和驱动装置（6），所述引出长筒（8）的第一端与所述第二导流组件（2b）/所述第一导流组件（2a）可拆卸连接，所述引出长筒（8）的第二端与所述驱动装置（6）固定连接，所述驱动装置（6）对检测工质提供由所述引入长筒（3）指向所述引出长筒（8）的驱动力。
7.根据权利要求6所述的一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，其特征在于，若所述检测工质为气态工质，则所述驱动装置（6）为引风机；若所述检测工质为液态工质，则所述驱动装置（6）为泵机。
8.根据权利要求6所述的一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，其特征在于，所述流速检测组件包括测速仪（5）和上位机（7），所述测速仪（5）的数据输出端与所述上位机（7）电连接，所述测速仪（5）的检测端设置在所述引出长筒（8）内，且所述测速仪（5）的检测端可在所述引出长筒（8）内移动，且所述测速仪（5）的检测端的移动平面垂直于所述引出长筒（8）内检测工质的流向。
9.根据权利要求8所述的一种双向定位微通道换热器异常流道检测装置，其特征在于，所述测速仪（5）为热线风速仪、激光多普勒测速仪（5）或者粒子成像测速仪（5）。
10.一种双向定位微通道换热器异常流道检测方法，其特征在于，方法包括：
按照检测工质的流向依次连接：检测工质引入组件、第一导流组件（2a）、待检测换热器（4）、第二导流组件（2b）和检测工质引出组件；
启动装置，并通过流速检测组件检测出第一低速流体流层，第一低速流层与第二导流组件（2b）内的第二导流叶（24）平行；
关闭装置；
按照检测工质的流向依次连接：检测工质引入组件、第二导流组件（2b）、待检测换热器（4）、第一导流组件（2a）和检测工质引出组件；
启动装置，并通过流速检测组件检测出第二低速流体流层，第一低速流层与第一导流组件（2a）内的第一导流叶（22）平行；
获得第一低速流体流层和第二低速流体流层的重合区域，即为异常区域；
对异常区域内的换热器流道进行筛查，获得异常流道。
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