CN201034833Y - 气-气换热器传热性能试验系统 - Google Patents

气-气换热器传热性能试验系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种气－气换热器传热性能试验系统，由常气回路系统和带压热气回路系统构成，其特点是：常气回路系统为开式循环系统，由稳压箱输出端经第一常气流量计和第一常气气动蝶阀和或第二流量计和第二常气气电蝶阀与高压离心风机的进口相连；带压热气回路系统为正压送风闭式循环系统，由罗茨高压风机的出口连接逆止阀，经电加热装置进被测试件后，通过第一热气流量计和第一热气气动蝶阀或第二热气流量计和第二热气气动蝶阀进入气－水冷却器再与罗茨高压风机的进口连接形成闭式循环。本实用新型具有系统简单，操作方便，人为因素少，试验工况稳定、试验数据可靠，能摸拟气－气回热气及中冷器实际工作的工况条件等优点。

Description

气-气换热器传热性能试验系统
技术领域
本实用新型涉及一种换热器传热性能试验系统，尤其是一种能模拟换热设备在应用中实际工况条件下的气-气换热器传热性能试验系统。
背景技术
目前，检测气-气换热设备的传热性能，通常采用小样试验的方法且不模拟换热设备在实际使用场合的工况条件下进行试验，但随着社会的发展、节能降耗、减少汽车尾气污染等，对微型燃气轮机中的回热器、机车内燃机中增压涡轮系统中使用的中间冷却器的传热性能和阻力性能试验要求，往往需在实际运行工况条件下进行传热性能和阻力性能试验，因此，需要一种能在系统中考虑实际运行工况中的流量、温度、压力、数据采集以及人为干扰等问题(其可对600℃、0.4MPa以下要求的换热设备进行传热性能和阻力性能试验)，使得到的试验数据更接近于实际应用条件的换热器传热性能试验系统。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有气-气传热性能只能进行样品和温度、压力较低的条件下进行传热性能试验的缺陷，提供一种能模拟换热设备在应用中实际工况条件下进行试验的气-气换热器传热性能试验系统。
本实用新型的技术方案是：一种气-气换热器传热性能试验系统，由常气回路系统和带压热气回路系统构成，其特点是：常气回路系统为开式循环系统，由稳压箱输出端经第一常气流量计和第一常气气动蝶阀和或第二流量计和第二常气气电蝶阀与高压离心风机的进口相连，其中，高压离心风机的进出口之间连接常气旁通电动调节阀，在稳压箱连接被测试件的两侧设有常气出口温度计和常气进口温度计，稳压箱上面设有压力传感器；
带压热气回路系统为正压送风闭式循环系统，由罗茨高压风机的出口连接逆止阀，经电加热装置进被测试件后，通过第一热气流量计和第一热气气动蝶阀或第二热气流量计和第二热气气动蝶阀进入气-水冷却器再与罗茨高压风机的进口连接形成闭式循环，其中，在电加热装置与被测试件之间的管道中设有带压热气进口温度传感器、热气进口压力传感器；被测试件出口管道中设有带压热气出口温度传感器、热气出口压力传感器；热气旁通电动调节阀与罗茨高压风机的进出口连接，空压机的出气口与储气罐相连，而储气罐的出口与电动压力控制阀连接，再经管路接于罗茨高压风机的出口。
该系统可调压力范围为0～0.4MPa，热气流量在0.03～1.0kg/s，温度在常温～600℃；常气流量在0.03～12kg/s。
本实用新型具有系统简单，操作方便，人为因素少，试验工况稳定、试验数据可靠，能摸拟气-气回热气及中冷器实际工作的工况条件等优点。
本实用新型在两回路中，当试验流量较小时，可通过设立的旁通电动调节阀来微调流量，保证了试验时流量的稳定性；其二，在系统中增设了气-水冷却器，防止了在高温试验工况条件下，由于回流温度过高而损坏动力设备；其三是为保持系统压力稳定，在系统中增设了储气罐和空压机，其四，在系统设计时，考虑了自动控制、调节和数据采集，自动化程度和数据准确率较高，避免了人为因素的干扰。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的结构和工作原理做进一步的详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
参照附图1，本实用新型为自动控制检测带压热气-常气换热器传热性能试验系统，系统主要包括：
一、常气回路
由稳压箱10、高压离心风机3、第一常气流量计6和第二流量计7(第一小流量、第二为大流量)、常气进口温度21、常气出口温度13、大气压力24、稳压箱压力15、第一常气气动蝶阀4、第二常气气电蝶阀5、常气旁通电动调节阀2、被测试件14、消声器1、连接气管路等组成。
常气回路为开式循环，由稳压箱10输出端经第一常气流量计6和第一常气气动蝶阀4和或第二流量计7和第二常气气电蝶阀5与高压离心风机3的进口相连，最后连接消声器1机管路。附图中高压离心风机3的进出口之间连接的常气旁通电动调节阀2，是为了避免由于高压离心风机3的电机由于调频而导致转速较低，造成小流量时流量测量数据的不稳定。附图中的常气出口温度计13、常气进口温度计21、稳压箱压力传感器15、被测试件14连接在稳压箱10上，大气压力传感器24设置再接近稳压箱10附近。
二、带压热气回路
由罗茨高压风机16、逆止阀17、电加热装置18、热气旁通电动调节阀19、带压热气进口温度12、热气进口压力20、带压热气出口温度22、热气出口压力25、第一热气流量计29和第二热气流量计28(第一小流量、第二为大流量)、第一热气气动蝶阀27、第二热气气电蝶阀26、气-水冷却器23、空压机8、储气罐9、压力控制阀11、连接气管路等组成。
该回路由罗茨高压风机16的出口连接逆止阀17，经电加热装置18进被测试件14后，通过第一热气流量计29和第一热气气动蝶阀27或第二热气流量计28和第二热气气动蝶阀26进入气-水冷却器23再与罗茨高压风机16的进口连接形成闭式循环，其中，在电加热装置18与被测试件14之间的管道中设有带压热气进口温度传感器12、热气进口压力传感器20；被测试件14出口管道中设有带压热气出口温度传感器22、热气出口压力传感器25；热气旁通电动调节阀19与罗茨高压风机16的进出口连接，空压机8的出气口与储气罐9相连，而储气罐9的出口与电动压力控制阀11连接，再经管路接于罗茨高压风机16的出口。
本实用新型系统的可调压力范围为0~0.4MPa，热气流量在0.03~1.0kg/s，温度在常温~600℃；常气流量在0.03~12kg/s。
本实用新型的工作流程为：
一、常气回路，
环境空气通过被测试件14进入到稳压箱10，通过第一常气流量计6和第二流量计7、第一常气气动蝶阀4、第二常气气电蝶阀，由高压离心风机3吸入，经消声器1排至大气。当在小流量的工况条件下，微调节常气旁通电动调节阀2的开度，使流过第一常气流量计6的流量稳定在误差规定的范围。
常温气体在此流动过程中，由计算机分别测得流体的常气进口温度21、常气出口温度13、大气压力24、稳压箱压力15、第一常气流量计6或第二流量计7的流量等，由计算机进行处理并输出结果。
二、带压热气回路
首先由空压机8将压缩空气罐9中的气压升至规定范围，依靠电器控制系统维持储气罐9压力在误差允许的设定范围内。将储气罐9中的气体通过压力控制阀11被充入带压热气回路中，使带压热气回路中的压力维持在设定压力范围内。启动罗茨高压风机16，气体通过逆止阀17、电加热装置18，进入被测试件14的高压一侧，放出热量，其体到达第一热气流量计29或第二热气流量计28、第一热气气动蝶阀27、第二热气气电蝶阀26、气-水冷却器23再被吸入罗茨高压风机16。当热气流量较小时，微调节热气旁通电动调节阀19的开度，部分热气体进入到气-水冷却器23入口处再被罗茨高压风机16。以此来稳定流经第一热气流量计29的流量，使其稳定在误差允许的范围内。值得指出，则其旁同时，为了不使高温热气流直接被罗茨高压风机16吸入，流经热气旁通电动调节阀19热气流必须进入气-水冷却器23的入口处。
热气体在此流动过程中，由计算机分别测得流体的带压热气进口温度12、带压热气出口温度22、热气进口压力20、热气出口压力25、第一热气流量计29或2#热气流量计28，由计算机进行处理并输出结果。
本实用新型工作时，所有的运动部件和设备，均通过计算机发出指令，由可编程控制器进行实时控制和调节(如流量、带压热空气侧的温度、压力等)，并通过由Labview编程的计算机检测系统，实时取得各被测参量的试验数据和最终计算结果。

Claims (2)

1.一种气-气换热器传热性能试验系统，由常气回路系统和带压热气回路系统构成，其特征在于，所述常气回路系统为开式循环系统，由稳压箱(10)输出端经第一常气流量计(6)和第一常气气动蝶阀(4)和或第二流量计(7)和第二常气气电蝶阀(5)与高压离心风机(3)的进口相连，其中，高压离心风机(3)的进出口之间连接常气旁通电动调节阀(2)，在稳压箱(10)连接被测试件(14)的两侧设有常气出口温度计(13)和常气进口温度计(21)，稳压箱(10)上面设有压力传感器(15)；
所述带压热气回路系统为正压送风闭式循环系统，由罗茨高压风机(16)的出口连接逆止阀(17)，经电加热装置(18)进被测试件(14)后，通过第一热气流量计(29)和第一热气气动蝶阀(27)或第二热气流量计(28)和第二热气气动蝶阀(26)进入气-水冷却器(23)再与罗茨高压风机(16)的进口连接形成闭式循环，其中，在电加热装置(18)与被测试件(14)之间的管道中设有带压热气进口温度传感器(12)、热气进口压力传感器(20)；被测试件(14)出口管道中设有带压热气出口温度传感器(22)、热气出口压力传感器(25)；热气旁通电动调节阀(19)与罗茨高压风机(16)的进出口连接，空压机(8)的出气口与储气罐(9)相连，而储气罐(9)的出口与电动压力控制阀(11)连接，再经管路接于罗茨高压风机(16)的出口。
2.根据权利要求1所述的气-气换热器传热性能试验系统，其特征在于，该系统可调压力范围为0～0.4MPa，热气流量在0.03～1.0kg/s，温度在常温～600℃；常气流量在0.03～12kg/s。
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