CN202008414U - 液-液换热器热工性能及流体阻力测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液-液换热器热工性能及流体阻力测试装置，其特征是热源介质容器是由分体设置的高温容器和低温容器构成，高温容器和低温容器的热源介质出口管路分别接热源三通调节阀，在热源三通调节阀的热源介质出口管路中设置热源变频泵，以热源变频泵的出口管路接被测换热器的热源介质入口；在被测换热器的热源介质出口管路中设置蒸汽换热单元，在被测换热器中完成热交换的热源介质经蒸汽换热单元升温后回流至高温容器；在高温容器中设置辅助电加热器。本实用新型可以实现快速检测、快速调节，并有效稳定控制冷热源温度波动，减小试验系统误差。

Description

液-液换热器热工性能及流体阻力测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种液-液换热器热工性能及流体阻力测试装置，更具体地说是针对广泛应用在石油、化工、动力、航空、机械等领域中的液-液换热器(如管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等)进行热工性能和流体阻力测试的试验装置。

背景技术

换热器产品的节能是高耗能特种设备节能工作中的一项重点工作，节能评价指标复杂、难度大。试验装置主要用于换热器产品传热性能和阻力降的检测。换热器热工性能和流体阻力的测定为开发高效节能产品和检验产品质量特性提供了重要的依据。

目前，针对换热器产品的工业型试验装置主要是按照图1所示建立的液-液测定系统，该系统中，热源介质储槽3中的热源介质通过电加热器4加热到试验所需温度，由泵输送到被测试件2，经换热回到热源介质储槽3中；冷源介质储槽1中的冷源介质通过泵输送到被测试件2与热源介质进行换热，换热后的冷源介质一部分经开式冷却塔5的冷却回流到冷源介质储槽1中，另一部分直接回到冷源介质储槽1中。根据介质流量、热源介质和冷源介质的进出口温差等测试数据分别进行冷热侧换热量的计算；冷热侧流体阻力特性分别由冷热侧压力或差压计进行测量。经过多个不同工作点的热工性能检测，最终给出换热设备的热工性能综合检测结果。

实际使用中，该试验系统存在以下问题：

1、一方面，在测试过程中，由于热侧介质在经过被测试件降温后，返回到热源介质储槽中，热源介质储槽中始终有回流介质的掺混，无法实现温度调节，致使系统温度不能稳定；另一方面，开式冷却塔的冷源介质降温方式，使冷源介质在经过冷却塔后的温度通常略高于当地空气湿球温度，在试验过程中工况点温度在上下变化时，无法进行温度控制；因此存在有工况点测试数据不稳定、测试数据误差偏大和测试数据失真等问题。

2、一旦因热源介质的温度被加热超过了所需要的试验温度，则降温的方式一种是通过被测试件将热源介质温度降低，另一种是自然冷却，这两种方式既浪费能源，又不利于试验的持续性，延长了测试周期；

3、已有系统中冷源介质是通过开式冷却塔进行散热，如果由于冷源介质的特殊性，不能直接使用开式冷却塔，则需要增加中间冷却器或利用中间媒介进行降温，由此增加了二次传热，增加了冷源介质的控温难度。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种液-液换热器热工性能及流体阻力测试装置，以期实现快速检测、快速调节，并有效稳定控制冷热源温度波动，减小试验系统误差。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型液-液换热器热工性能及流体阻力测试装置的结构特点是：

热源介质容器是由分体设置的高温容器和低温容器构成，高温容器与低温容器之间以管路直接连通；高温容器和低温容器的热源介质出口管路分别接热源三通调节阀，在热源三通调节阀的热源介质出口管路中设置热源变频泵，以所述热源变频泵的出口管路接被测换热器的热源介质入口；在所述被测换热器的热源介质出口管路中设置蒸汽换热单元，在被测换热器中完成热交换的热源介质经蒸汽换热单元升温后回流至高温容器；在所述高温容器中设置辅助电加热器；

冷源介质容器的冷源介质出口管路接冷源三通调节阀，在所述冷源三通调节阀的出口管路中设置冷源变频泵，以所述冷源变频泵的出口管路接被测换热器的冷源介质入口；在所述被测换热器中完成热交换的冷源介质一路经冷却塔回流至冷源介质容器，另一路直接接入冷源三通调节阀；

设置冷热源换热单元，所述冷热源换热单元是以低温容器中的热源介质和冷源容器中的冷源介质为换热介质；

所述冷却塔采用闭式冷却塔。

与现有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型针对热源介质分别设置高温容器和低温容器，分别设置热源三通调节阀和冷源三通调节阀，可以根据测试所需温度实现介质的快速温度匹配，因而可大大降低试验的准备时间，缩短测试时间；

2、本实用新型通过热源变频泵、冷源变频泵、热源三通调节阀和冷源三通调节阀的协调工作实现介质的流量控制，能确保预设被测试件工况的需要，流量稳定准确；

3、本实用新型采用蒸汽换热和电加热器加热的两种热源补给方式，一方面，蒸汽换热过程中的冷凝水可以通过回收返回锅炉进行二次利用，节能环保；另一方面，可以利用可控硅调节辅助电加热器的电加热功率，以此减少蒸汽换热单元中锅炉的高功率运作，节能效果更加显著；

4、本实用新型采用闭式冷却塔，避免了冷源介质的污染，并减少二次传热。

附图说明

图1为已有技术结构示意图。

图1中标号：1冷源介质储槽；2被测试件；3热源介质储槽；4电加热器；5开式冷却塔。

图2为本实用新型结构示意图。

图2中标号：1高温容器；2低温容器；3辅助电加热器；4蒸汽换热单元；5冷热源换热单元；6热源变频泵；7热源三通调节阀；8冷源介质容器；9冷却塔；10冷源变频泵；11冷源三通调节阀；12被测试件；13冷凝水回收装置；14锅炉。

具体实施方式

参见图2，本实施例中，热源介质容器是由分体设置的高温容器1和低温容器2构成，高温容器1与低温容器2之间以管路直接连通；高温容器1和低温容器2的热源介质出口管路分别接热源三通调节阀7，在热源三通调节阀7的热源介质出口管路中设置热源变频泵6，以热源变频泵6的出口管路接被测换热器12的热源介质入口；在被测换热器12的热源介质出口管路中设置蒸汽换热单元4，在被测换热器12中完成热交换的热源介质经蒸汽换热单元4升温后回流至高温容器1；在高温容器1中设置集束式辅助电加热器3；

本实施例中，设置蒸汽换热单元4中的冷凝水通过冷凝水回收装置13返回锅炉14进行二次利用，以利节能环保；

冷源介质容器8的冷源介质出口管路接冷源三通调节阀11，在冷源三通调节阀11的出口管路中设置冷源变频泵10，以冷源变频泵10的出口管路接被测换热器12的冷源介质入口；在被测换热器12中完成热交换的冷源介质一路经冷却塔9回流至冷源介质容器8，另一路直接接入冷源三通调节阀11；

设置冷热源换热单元5，冷热源换热单元5是以低温容器2中的热源介质和冷源容器8中的冷源介质为换热介质；

冷却塔9采用闭式冷却塔。

试验过程：

首先，利用蒸汽换热单元将热源介质加热到高于被测试件热源介质的温度Ti，实际大约高于被测试件热源介质温度5℃；开启冷源系统介质循环系统。

热源循环系统温度控制：根据被测试件热源介质进口温度要求，并将热源变频泵6泵出口温度信号反馈给热源三通调节阀7的PLC控制系统，PLC控制系统根据高温热源容器和低温热源容器内的介质温度计算，合理分配热源三通调节阀7的开度大小，精确地控制热源侧被测试件进口温度。

热源循环系统流量控制：根据被测试件的热源介质流量，通过PLC控制系统将管路系统 实际测量的流量信号反馈给热源变频泵6和旁通流量调节阀，通过流量调节阀和热源变频泵6变频泵调整泵的运行频率，控制泵的运行转数，以达到调节流量要求。

冷源循环系统温度控制：根据被测试件冷源介质进口温度要求，并将冷源变频泵10泵出口温度信号反馈给冷源三通调节阀11的PLC控制系统，PLC控制系统根据冷源容器的介质温度和被测试件回路管路介质温度计算，合理分配冷源三通调节阀11的开度大小，精确地控制冷源侧被测试件进口温度。

冷源循环系统流量控制：根据被测试件的冷源介质流量，通过PLC控制系统将管路系统实际测量的流量信号反馈给冷源变频泵10和旁通调节阀，通过调节阀和冷源变频泵10变频泵调整泵的运行频率，控制泵的运行转数，以达到调节流量要求。

当热源系统循环和冷源系统循环全部开启后，试验工况稳定时，PLC采集系统分别记录热源循环系统中的流量Lh、温度Thi、温度Tho、压力Phi、压力Pho和源循环系统中的流量Lc、温度Tci、温度Tco、压力Pci、压力Pco；被测试件中的热侧换热量通过被测试件热源介质进出口温度和流量数据进行计算得出；冷侧换热量通过被测试件冷源介质进出口温度和流量数据进行计算得出；液源和热源侧流体阻力特性分别由压力压力Phi、压力Pho、压力Pci、压力Pco计算得出。作为被测试件的每一台换热器经过多个不同工作点的热工性能检测，最终给出换热器的热工性能综合检测结果。

图2中M为电磁阀控制信号、TC为温度控制信号、FC为流量反馈控制信号。

Claims (1)

1.一种液-液换热器热工性能及流体阻力测试装置，其特征是：

热源介质容器是由分体设置的高温容器(1)和低温容器(2)构成，高温容器(1)与低温容器(2)之间以管路直接连通；高温容器(1)和低温容器(2)的热源介质出口管路分别接热源三通调节阀(7)，在所述热源三通调节阀(7)的热源介质出口管路中设置热源变频泵(6)，以所述热源变频泵(6)的出口管路接被测换热器(12)的热源介质入口；在所述被测换热器(12)的热源介质出口管路中设置蒸汽换热单元(4)，在被测换热器(12)中完成热交换的热源介质经蒸汽换热单元(4)升温后回流至高温容器(1)；在所述高温容器(1)中设置辅助电加热器(3)；

冷源介质容器(8)的冷源介质出口管路接冷源三通调节阀(11)，在所述冷源三通调节阀(11)的出口管路中设置冷源变频泵(10)，以所述冷源变频泵(10)的出口管路接被测换热器(12)的冷源介质入口；在所述被测换热器(12)中完成热交换的冷源介质一路经冷却塔(9)回流至冷源介质容器(8)，另一路直接接入冷源三通调节阀(11)；

设置冷热源换热单元(5)，所述冷热源换热单元(5)是以低温容器(2)中的热源介质和冷源容器(8)中的冷源介质为换热介质；

所述冷却塔(9)采用闭式冷却塔。

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