CN205333553U - 热管换热器件的性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热管换热器件的性能测试装置，包括设置在热管蒸发段侧的第一测试单元，和设置在热管冷凝段侧的第二测试单元，所述第一测试单元和第二测试单元具有相同的结构，且均包括：通风换热管路，将蒸发段或冷凝段囊括在内；风机，设置在所述通风换热管路的一侧，并向通风换热管路中送入可横掠蒸发段或冷凝段的换热气流；工况设置单元，为所述通风换热管路内流通的换热气流设置不同的换热工况；换热验证单元，包括设置在通风换热管路中用以检测换热气流风速的风速传感器，以及设置在通风换热管路中位于蒸发段或冷凝段前、后的一组第一温度传感器。本实用新型提出的测试装置可有效测定余热回收或空气干燥用热管换热器件的换热性能。

Description

热管换热器件的性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及热管测量技术领域，具体涉及一种热管换热器件的性能测试装置。

背景技术

热管是一种利用工质相变进行热量传递的高效传热器件，其传热效率和输热能力是一般传热器件的100～1000倍，并誉为热的“超导体”，具有导热性好、结构简单、工作可靠、温度均匀等优点，可用于传热、变换热通量以及热控制等方面。热管通常包括有蒸发段和冷凝段，其中蒸发段内的工质从外部热流体吸收热量后汽化为蒸汽，蒸汽进入到冷凝段放出热量给外部冷流体，进而使冷流体得以变热，而热流体则降温。流体可以是液态的水，也可以是气态的空气。现有热管换热器件测试装置为蒸发段设置恒热流加热工况，冷凝段为水冷夹套通入冷却水，测定其换热能力和效果。而对于空调系统余热回收或干燥应用环境下的热管换热装置，蒸发段及冷凝段处于空气对流换热条件，因而急需针对气流横掠条件下开发热管换热器件传热性能测试装置。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种热管换热器件的性能测试装置，其针对热管换热器件蒸发段、冷凝段分别设置换热工况调节条件，可有效准确地获得热管换热器件在变化工况条件下的性能综合测定结果。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种热管换热器件的性能测试装置，包括设置在热管蒸发段侧的第一测试单元，和设置在热管冷凝段侧的第二测试单元，所述第一测试单元和第二测试单元具有相同的结构，且均包括：

通风换热管路，将蒸发段或冷凝段囊括在内；

风机，设置在所述通风换热管路的一侧，并向通风换热管路中送入可横掠蒸发段或冷凝段的换热气流；

工况设置单元，为所述通风换热管路内流通的换热气流设置不同的换热工况；

换热验证单元，包括设置在通风换热管路中用以检测换热气流风速的风速传感器，以及设置在通风换热管路中位于蒸发段或冷凝段前、后的一组第一温度传感器。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型所述热管换热器件的性能测试装置通过分别对蒸发段和冷凝段设置相同的测试单元(包括通风换热管路、风机、工况设置单元和换热验证单元)，可有效校验蒸发段和冷凝段的换热量，以此确定热管换热器件的换热能力，特别适合于余热回收或空气干燥用热管换热器件的性能测定。

附图说明

图1为本实用新型所述热管换热器件的性能测试装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述：

参见图1，本实用新型提出了一种热管换热器件的性能测试装置，包括设置在热管蒸发段侧的第一测试单元，和设置在热管冷凝段侧的第二测试单元，所述第一测试单元和第二测试单元具有相同的结构，且均包括：

通风换热管路10、20，将蒸发段A或冷凝段B囊括在内；

风机，设置在所述通风换热管路10、20的一侧，并向通风换热管路10、20中送入可横掠(即横向掠过)蒸发段A或冷凝段B的换热气流；

工况设置单元，为所述通风换热管路10、20内流通的换热气流设置不同的换热工况；

换热验证单元，包括设置在通风换热管路10、20中用以检测换热气流风速的风速传感器，以及设置在通风换热管路10、20中位于蒸发段A或冷凝段B前、后的一组第一温度传感器A1、A2和B1、B2(即前、后各一个第一温度传感器)。

上述方案中，本实用新型为热管蒸发段A和冷凝段B均设置了相同结构的测试单元，即第一测试单元和第二测试单元，以分别测定二者的换热性能。具体来说：首先，通过风机向通风换热管路10、20中送入换热气流；然后，通过工况设置单元对换热气流设置不同的换热工况，即主要通过工况设置单元控制换热气流的空气温度，比如说在冷凝段B的测试中，通过工况设置单元让换热气流在横掠冷凝段B前处于低温状态(可通过冷凝段B前的第一温度传感器B1获知)，而在蒸发段A的测试中，通过工况设置单元让换热气流在横掠蒸发段A前处于高温状态(可通过蒸发段A前的第一温度传感器A1获知)；接着，通过换热验证单元验证冷凝段B通风换热管路10的换热气流在横掠冷凝段B后是否吸热而升温(可通过冷凝段B后的第一温度传感器B2获知)，或是验证蒸发段A通风换热管路20的换热气流在横掠蒸发段A后是否放热而降温(可通过蒸发段A后的第一温度传感器A2获知)，进而获得换热气流的换热量(基于风量和温差)；最后，基于工况设置单元给换热气流预设的工况条件来验证该换热量，从而确定热管换热器件的换热能力(具体参见如下分析)。

对于上述的工况设置单元，主要有：加热单元，包括设置在所述通风换热管路10、20中的加热执行单元和设置在所述通风换热管路10、20外的加热设置单元，加热设置单元控制加热执行单元对换热气流的加热量；冷却单元，包括设置在所述通风换热管路10、20中的冷却执行单元和设置在所述通风换热管路10、20外的冷却设置单元，冷却设置单元调整冷却执行单元对换热气流的冷却量；其中，所述工况设置单元通过加热单元和冷却单元为通风换热管路10、20中流通的换热气流设置不同的换热工况。换句话说，通过加热单元和冷却单元协同控制通风换热管路10、20中换热气流在经过相应的蒸发段A或冷凝段B之前的空气温度。

参见图1，更具体的是，所述加热单元为电加热装置，其中所述加热执行单元为设置在通风换热管路10、20中的电加热器(图1中的加热器)，所述加热设置单元为设置在通风换热管路10、20外的调压器，调压器连接电加热器。通过调压器可以调整流入到电加热器中的电流，以及施加在电加热器两端的端电压，而根据电压和电流即可获得电加热器的功率大小，通过该功率与加热时间的乘积便可获得电加热装置对换热气流的加热量。电加热器可以为电加热盘管，盘管通电放热，便可让与之接触的换热气流得以加热。

参见图1，更具体的是，所述冷却单元为水冷装置，其中所述冷却执行单元为设置在通风换热管路10、20中的水冷却器(图1中的冷却器)，所述冷却设置单元为设置在通风换热管路10、20外的恒温水浴，且恒温水浴通过设置有调节阀的进水管路连通水冷却器的进水端，通过设置有循环泵的出水管路连通水冷却器的出水端。这里的水冷却器可以是冷却水管，通过向冷却水管中送入冷却水，便可让与之接触的换热气流得以冷却。其中根据调节阀可以调整进入到冷却水管的供水流量，循环泵可以让进入到冷却水管中的水回流到恒温水浴中，以此调整水冷却器对换热气流的冷却量。

其中，所述冷却单元还包括一组第二温度传感器C1、C2和D1、D2，该组第二温度传感器分成两个且各设置于进水管路(C1、D1)和出水管路(C2、D2)上，其中进水管路的第二温度传感器与调节阀之间还设置有流量计，出水管路的第二温度传感器位于循环泵的进水侧，如图1所示。通过流量计可以测得通过调节阀设置后的进水管路上的供水流量，通过两个第二温度传感器可以获得冷却水进出水冷却器时的温度，根据供水流量和进出口的温度差，可以获得水冷却器对换热气流的冷却量。

因此，本实用新型上述工况设置单元中，主要是通过加热单元和冷却单元综合调节使得能够给通风换热管路10、20中的换热气流具有低温状态或是高温状态。由于加热单元的加热量，冷却单元的冷却量均可通过数据采集知晓，因此换热气流在横掠蒸发段A或是冷凝段B之前的热冷量之差或冷热量之差是可以知晓的。

如果需验证蒸发段A(吸收换热气流的热量)的换热能力，可以通过工况设置单元将换热气流在横掠蒸发段A前处于高温状态，然后换热气流横掠蒸发段A，根据风速传感器及蒸发段A前后的第一温度传感器测得的数据可以计算出换热气流在经过蒸发段A时的换热量，如果该换热量与工况设置单元中获得的热冷量之差接近相同，就可以判定该热管换热器件的蒸发段A换热性能优异，反之性能差。

如果需验证冷凝段B(向换热气流发出热量)的换热能力，可以通过工况设置单元将换热气流在横掠冷凝段B前处于低温状态，然后换热气流横掠冷凝段B，根据风速传感器及冷凝段B前后的第一温度传感器测得的数据可以计算出换热气流在经过冷凝段B时的换热量，如果该换热量与工况设置单元中获得的冷热量之差接近相同，就可以判定该热管换热器件的冷凝段B换热性能优异，反之性能差。换热量的计算公式为Q＝c*m*△t＝c*pv*△t，其中△t为换热气流经过蒸发段A或是冷凝段B时的温差(通过两个第一温度传感器可以测得)，v为换热气流的体积，p为空气密度(已知)，c为空气的比热容(已知)。其中换热气流的体积可以由风量求得，而风量可由风速换算得出(通风换热管路10、20的直径是可以知晓的)。

作为本实用新型一种优选的实施方案，所述热管换热器件的性能测试装置还包括：数据采集器；其中，所述数据采集器连接调压器，以采集调压器的电压、电流输出，进而获得电加热器的加热功率，进一步知晓电加热器对换热气流的加热量；所述数据采集器连接第二温度传感器和流量计，以分别采集水冷却器进、出水温度，和供水流量，进而获得水冷却器对换热气流的冷却量。同时，所述数据采集器还连接风速传感器和第一温度传感器，以分别采集通风换热管路10、20中的换热气流风速和换热气流经过蒸发段A或冷凝段B前、后的气流温度，从而获得换热气流在横掠蒸发段A或冷凝段B时的换热量。

总的说来，本实用新型所述热管换热器件的性能测试装置中，首先为蒸发段A和冷凝段B分别设置通风换热管路10、20；通风换热管路10、20中设置空气加热器和冷却器；空气加热器为电加热装置，通过调压器控制加热量；空气冷却器为水冷装置，有恒温水浴制备冷却水，通过水温和流量调节控制冷却效果；空气加热器和空气冷却器协调控制通风管路空气温度；通过管路送风机变频或设置风阀调节风量；根据电加热器的电压、电流，冷却器供水流量、进出口温度，可用于校验蒸发段A、冷凝段B换热量；通过蒸发段A、冷凝段B所处通风管路内流经试件之前的温度、风速调整，可设定多个工况，用于确定变工况下热管换热器件的性能；热管试件蒸发段A、冷凝段B前后设置温度传感器、风速传感器，可确定热管换热器件的传热性能。

本实用新型测试装置的测试基础是为热管换热器件蒸发段A、冷凝段B分别设置换热工况调节条件，即在通风换热管路10、20中设置空气加热、冷却调节装置，调控通道中空气温度(即工况设置单元)。进一步的，在通风换热管路10、20中通过风机变频或风阀调节改变流通风速，调整对流换热工况。再一个关键点是，根据电加热器的供热量(即前述的“加热量”)和水冷却器的制冷量(即前述的“冷却量”)来校验蒸发段A及冷凝段B的换热量；监测蒸发段A、冷凝段B前后空气温度变化及通风换热管路10、20的平均温差，确定热管试件换热能力。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种热管换热器件的性能测试装置，其特征在于，包括设置在热管蒸发段侧的第一测试单元，和设置在热管冷凝段侧的第二测试单元，所述第一测试单元和第二测试单元具有相同的结构，且均包括：

通风换热管路，将蒸发段或冷凝段囊括在内；

风机，设置在所述通风换热管路的一侧，并向通风换热管路中送入可横掠蒸发段或冷凝段的换热气流；

工况设置单元，为所述通风换热管路内流通的换热气流设置不同的换热工况；

换热验证单元，包括设置在通风换热管路中用以检测换热气流风速的风速传感器，以及设置在通风换热管路中位于蒸发段或冷凝段前、后的一组第一温度传感器。

2.如权利要求1所述的热管换热器件的性能测试装置，其特征在于，所述工况设置单元包括：

加热单元，包括设置在所述通风换热管路中的加热执行单元和设置在所述通风换热管路外的加热设置单元，加热设置单元控制加热执行单元对换热气流的加热量；

冷却单元，包括设置在所述通风换热管路中的冷却执行单元和设置在所述通风换热管路外的冷却设置单元，冷却设置单元调整冷却执行单元对换热气流的冷却量；

其中，所述工况设置单元通过加热单元和冷却单元为通风换热管路中流通的换热气流设置不同的换热工况。

3.如权利要求2所述的热管换热器件的性能测试装置，其特征在于，所述加热单元为电加热装置，其中所述加热执行单元为设置在通风换热管路中的电加热器，所述加热设置单元为设置在通风换热管路外的调压器，调压器连接电加热器。

4.如权利要求2或3所述的热管换热器件的性能测试装置，其特征在于，所述冷却单元为水冷装置，其中所述冷却执行单元为设置在通风换热管路中的水冷却器，所述冷却设置单元为设置在通风换热管路外的恒温水浴，且恒温水浴通过设置有调节阀的进水管路连通水冷却器的进水端，通过设置有循环泵的出水管路连通水冷却器的出水端。

5.如权利要求4所述的热管换热器件的性能测试装置，其特征在于，所述冷却单元还包括一组第二温度传感器，该组第二温度传感器分成两个且各设置于进水管路和出水管路上，其中进水管路的第二温度传感器与调节阀之间还设置有流量计，出水管路的第二温度传感器位于循环泵的进水侧。

6.如权利要求5所述的热管换热器件的性能测试装置，其特征在于，还包括：数据采集器；其中，

所述数据采集器连接调压器，以采集调压器的电压、电流输出；

所述数据采集器连接第二温度传感器和流量计，以分别采集水冷却器进、出水温度，和供水流量。

7.如权利要求6所述的热管换热器件的性能测试装置，其特征在于，所述数据采集器还连接风速传感器和第一温度传感器，以分别采集通风换热管路中的换热气流风速和换热气流经过蒸发段或冷凝段前、后的气流温度。