CN207832720U - 板式蒸发器的传热性能检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及板式蒸发器的传热性能检测领域，公开了一种板式蒸发器的传热性能检测系统，所述板式蒸发器具有海水流道和热水流道，所述传热性能检测装置包括恒温海水供给装置，该恒温海水供给装置的两端分别与所述海水流道的进出口连通；恒温热水供给装置，该恒温热水供给装置的两端分别与所述热水流道的进出口连通；测量装置，用于测量以下参数中的至少一者：所述海水流道的进出水温度、压力和流量；所述海水流道在长度方向的不同部位的温度；所述热水流道的进出水温度、压力和流量。本实用新型提供的技术方案能够提高板式蒸发器传热性能检测装置的稳定性，从而为板式蒸发器在海水淡化系统中的应用提供重要的数据支撑。

Description

板式蒸发器的传热性能检测系统

技术领域

本实用新型涉及板式蒸发器的传热性能检测领域，具体地涉及一种用于海水淡化的板式蒸发器的传热性能检测系统。

背景技术

海水淡化作为现有水源的有利补充措施，正在显示出独特的优势和良好的前景。低温多效蒸馏海水淡化技术利用汽轮机的低品位抽气，能够减少发电热损失，提高电厂热效率，是蒸馏法中最节能的方法之一，近年发展迅速，装置的规模日益扩大。

低温多效蒸馏海水淡化系统由一系列蒸发器组成，饱和海水在蒸发器内蒸发，由前一效蒸发产生的水蒸气作为下一效的热源并冷凝成淡水。由于高的传热系数、结构紧凑等优点，板式蒸发器越来越多的用于低温多效蒸馏海水淡化系统中。

海水蒸发过程涉及复杂的两相流，板式蒸发器的传热性能对海水淡化系统的能耗及造水比有很大的影响，为了选择合适的板式蒸发器以降低海水淡化系统的能耗并提高海水淡化系统的造水比，有必要对板式蒸发器的传热性能进行检测。现有技术对板式蒸发器的传热性能的研究相当有限，选择性能稳定、设计合理的板式蒸发器蒸发传热性能检测系统，对板式蒸发器在海水淡化系统中的应用有重大意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的上述问题，提供一种性能更加稳定的板式蒸发器传热性能检测系统，以为板式蒸发器在海水淡化系统中的应用提供重要的数据支撑。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种板式蒸发器的传热性能检测系统，所述板式蒸发器具有海水流道和热水流道，所述传热性能检测系统包括：

恒温海水供给装置，该恒温海水供给装置的两端分别与所述海水流道的进出口连通，用于向所述海水流道中注入恒温海水以形成海水蒸发回路；

恒温热水供给装置，该恒温热水供给装置的两端分别与所述热水流道的进出口连通，用于向所述热水流道注入恒温热水以形成用于为海水在所述海水流道中的蒸发提供热量的热水供给回路；

测量装置，用于测量以下参数中的至少一者：所述海水流道的进出水温度、压力和流量；所述海水流道在长度方向的不同部位的温度；所述热水流道的进出水温度、压力和流量。

优选地，所述恒温海水供给装置包括：

海水恒温水浴，用于容纳并加热海水至恒定的温度；

输出水驱动装置，用于驱动所述海水恒温水浴中的海水注入所述板式蒸发器的海水流道内；

汽水分离器，用于分离从所述板式蒸发器的海水流道内输出的水蒸气和未蒸发海水；

冷凝器，用于接收从所述汽水分离器中输出的未蒸发海水并将所述水蒸气冷凝成液态水；

回流水驱动装置，用于驱动所述冷凝器中的未蒸发海水和液态水回流至所述海水恒温水浴。

优选地，所述汽水分离器的蒸汽输出口与所述冷凝器的蒸汽输入口之间设置有可视管段，以能够人眼观测所述汽水分离器的汽水分离效果。

优选地，所述恒温海水供给装置还包括通过抽气管路与所述冷凝器顶部连接的抽真空装置，用于使所述板式蒸发器的海水流道内的海水在负压下蒸发。

优选地，所述抽气管路上还设置有用于调节所述抽气管路的开度的流量调节阀。

优选地，所述恒温海水供给装置还包括用于调节从所述海水恒温水浴输出的海水流量的出水流量调节阀和/或用于调节回流至所述海水恒温水浴的海水流量的回水流量调节阀。

优选地，所述恒温热水供给装置包括：

恒温加热水箱，用于容纳并加热水至恒定的温度；

热水驱动泵，用于驱动所述恒温加热水箱中的热水输出至所述板式蒸发器的热水流道中。

优选地，所述恒温热水供给装置还包括用于调节所述恒温加热水箱输出的热水流量的热水流量调节阀。

优选地，所述测量装置包括：

温度传感器，该温度传感器分别安装在所述海水流道的进出口管路上、所述海水流道在长度方向上的表面不同部位、以及所述热水流道的进出口管路上；

压力传感器，该压力传感器分别安装在所述海水流道的进出口管路上以及所述热水流道的进出口管路上；

流量传感器，该流量传感器分别安装在所述海水流道的进口管路上、所述热水流道的进口管路上以及所述汽水分离器的未蒸发海水输出管路上。

优选地，所述传热性能检测系统还包括：

数据采集分析系统，用于采集所述海水恒温水浴中的海水浓度，所述海水流道的进出水温度、压力和流量，所述海水流道在长度方向上的表面不同部位的温度，以及所述热水流道的进出水温度、压力和流量，并分析不同浓度、温度和流量的海水在不同的加热量情况下，在海水流道中的蒸发传热特性。

本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

本实用新型提供的板式蒸发器的传热性能检测系统包括恒温海水供给装置、恒温热水供给装置和测量装置，通过恒温海水供给装置为板式蒸发器提供温度恒定的海水，通过恒温热水供给装置为板式蒸发器提供温度恒定的热水以加热板式蒸发器中的海水，通过测量装置测量海水和热水在板式蒸发器的进出口部位的温度、压力和流量，以及海水在板式蒸发器中蒸发时在板式蒸发器的海水流道上的温度分布情况。由于恒温海水供给装置提供的是温度恒定的海水，而恒温热水供给装置提供的是温度恒定的热水，这为海水在板式蒸发器中的蒸发创造了稳定的实验条件，使得海水能够在稳定的加热条件下蒸发，有利于提高板式蒸发器传热性能检测系统的稳定性和数据测量的准确性，从而为板式蒸发器在海水淡化系统中的应用提供重要的数据支撑。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的板式蒸发器的传热性能检测系统的结构示意图。

附图标记说明

1-海水恒温水浴 2-水泵

3-出水流量调节阀 4-板式蒸发器

5-温度传感器 6-压力传感器

7-质量流量计 8-恒温加热水箱

9-汽水分离器 10-真空泵

11-可视管段 12-截止阀

13-冷却水入口 14-冷却水出口

15-冷凝器 16-数据采集器

17-计算机

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

参阅图1，本实用新型实施例提供一种板式蒸发器的传热性能检测系统，其中，所述板式蒸发器4具有海水流道和热水流道，所述传热性能检测系统包括：恒温海水供给装置，该恒温海水供给装置的两端分别与所述海水流道的进出口连通，用于向所述海水流道中注入恒温海水以形成海水蒸发回路；恒温热水供给装置，该恒温热水供给装置的两端分别与所述热水流道的进出口连通，用于向所述热水流道注入恒温热水以形成用于为海水在所述海水流道中的蒸发提供热量的热水供给回路；测量装置，用于测量以下参数中的至少一者：所述海水流道的进出水温度、压力和流量；所述海水流道在长度方向的不同部位的温度；所述热水流道的进出水温度、压力和流量。具体地，所述恒温海水供给装置和所述海水流道均具有出水口和入水口，恒温海水供给装置的出水口通过出水管路与海水流道的入水口连通，恒温海水供给装置的入水口通过回水管路与海水流道的出水口流出；海水在恒温海水供给装置内被加热至恒温的温度，然后经由出水管路进入海水流道内，在海水流道内蒸发后，再由回水管路返回至恒温海水供给装置。同理，恒温热水供给装置和热水流道也均具有出水口和入水口，恒温热水供给装置的出水口通过另一出水管路与热水流道的入水口连通，恒温热水供给装置的入水口通过另一回水管路与热水流道的出水口连通，水在恒温热水供给装置中被加热至恒定的温度后经由出水管路被输送到热水流道中，用作蒸发海水的传热介质。

由于恒温海水供给装置提供的是温度恒定的海水，而恒温热水供给装置提供的是温度恒定的热水，这为海水在板式蒸发器4中的蒸发创造了稳定的实验条件，使得海水能够在稳定的加热条件下蒸发，有利于提高传热性能检测系统的稳定性和数据测量的准确性，从而为板式蒸发器4在海水淡化系统中的应用提供重要的数据支撑。

参阅图1，在一具体实施例中，所述恒温海水供给装置包括：海水恒温水浴1，用于容纳并加热海水至恒定的温度；输出水驱动装置，用于驱动所述海水恒温水浴1中的海水注入所述板式蒸发器4的海水流道内；汽水分离器9，用于分离从所述板式蒸发器4的海水流道内输出的水蒸气和未蒸发海水；冷凝器15，用于接收从所述汽水分离器9中输出的未蒸发海水并将所述水蒸气冷凝成液态水；回流水驱动装置，用于驱动所述冷凝器15中的未蒸发海水和液态水回流至所述海水恒温水浴1。

具体地，所述输出水驱动装置和所述回流水驱动装置一般为水泵2。所述海水恒温水浴1、所述输出水驱动装置、所述海水流道、所述汽水分离器9、所述冷凝器15和所述回流水驱动装置通过管路依次连通形成闭合的海水蒸发回路。

海水在海水恒温水浴1中被加热至恒定的温度，例如30～70℃之间的任意一恒定的温度，并在输出水驱动装置的驱动作用下进入海水流道内，在海水流道中蒸发后，一部分液态海水蒸发变成水蒸气，另一部分为未蒸发的海水，水蒸气和未蒸发海水一起流入汽水分离器9。汽水分离器9具有蒸汽输出口和未蒸发海水输出口，同时，冷凝器15具有蒸汽输入口和未蒸发海水输入口，汽水分离器9的蒸汽输出口与冷凝器15的蒸汽输入口通过气体输送管路连通，汽水分离器9的未蒸发海水输出口与冷凝器15的未蒸发海水输入口通过未蒸发海水输出管路连通。汽水分离器9将水蒸气和未蒸发海水分离，分离后的水蒸气从蒸汽输出口输出，经由气体输送管路和蒸汽输入口进入冷凝器15内冷凝变成液体水。分离后的未蒸发海水从未蒸发海水输出口输出，经由未蒸发海水输出管路进入冷凝器15内，与所述液态水混合。混合后的液态水在回流水驱动装置的驱动作用下重新进入海水恒温水浴1中，混合后的液态水的浓度与海水恒温水浴1输出的海水浓度相比，没有发生变化，有利于测量某个浓度的海水在板式蒸发器4中的蒸发特性，提高测量数据的准确性。

在一具体实施例中，冷凝器15可通过冷却水来冷凝输入的水蒸汽，为此，冷凝器15上可以设置冷却水入口13和冷却水出口14，冷却水通过冷却水入口13进入冷凝器15，在冷凝器15内与水蒸气发生热交换，将水蒸气冷凝成液态水，然后冷却水再经由冷却水出口14排出冷凝器15。

在一优选实施例中，为了便于观察汽水分离器9的汽水分离的效果，所述汽水分离器9的蒸汽输出口与所述冷凝器15的蒸汽输入口之间设有可视管段11，即所述气体输送管路的部分管段或全部管路为可视管段11。透过可视管段11，人眼可观测汽水分离效果，例如，当汽水分离器9的汽水分离效果比较好时，汽水分离器9的可视管段11中将没有液态水。通过设置可视管段11，可在汽水分离效果不佳时能够即时调整或更换汽水分离器9，以保证检测系统的测量准确度。

在海水淡化系统中，产水量的大小取决于被加热海水的蒸发量，而被加热海水的蒸发量与真空度大小和传热量大小等因素有关；为了研究海水在不同真空度条件下的蒸发特性，所述恒温海水供给装置还包括通过抽气管路与所述冷凝器15顶部连接的抽真空装置，例如真空泵10。通过所述抽真空装置对冷凝器15抽真空，由于冷凝器15与板式蒸发器4连通，因此，可以使得板式蒸发器4中的海水在负压条件下蒸发。同时，保证海水在负压条件下蒸发，还可以减轻海水在板式蒸发器4的内表面上的结垢现象，提高测量数据的准确度。

另外，冷凝器15中的水蒸气在冷凝过程中，会有不凝气体，将抽真空装置安装在冷凝器15顶部可以在为海水蒸发创造负压环境的同时，将冷凝器15中的不凝气体抽出，以便于水蒸气冷凝，进而提高检测系统的测量准确度。

本实施例提供的板式蒸发器4的传热性能检测系统一般适合海水在30℃～70℃范围内蒸发，海水在不同温度蒸发时，对应的蒸发压力不同。在一优选实施例中，为了将板式蒸发器4维持在需要的真空度下，可以调节真空泵10的输出功率。优选地，为了辅助调节抽真空装置的抽力，所述抽真空管路上还设置有用于调节所述抽气管路的开度的流量调节阀3。例如，当冷凝器15需要维持的真空度小，而真空泵10的最小运行功率较大时，为了防止抽力过大，可减小流量调节阀的开度，缓慢抽真空。当然，如果真空泵10的功率调节范围较宽，还可以省去流量调节阀。

在一优选实施例中，所述抽气管路上还设置有截止阀12，这样，在需要卸除抽真空装置时，可以关闭截止阀12，以维持冷凝器15内的真空度，并防止冷凝器15内的水蒸气排出。

在一优选实施例中，为了检测不同流量的海水在板式蒸发器4中的传热特性，所述恒温海水供给装置还包括用于调节从所述海水恒温水浴1输出的海水流量的出水流量调节阀3和/或用于调节回流至所述海水恒温水浴1的海水流量的回水流量调节阀。

在一具体实施例中，所述恒温热水供给装置包括：恒温加热水箱8，用于容纳并加热水至恒定的温度；热水驱动泵，用于驱动所述恒温加热水箱8中的热水输出至所述板式蒸发器4的热水流道中。具体地，所述恒温加热水箱8以及板式蒸发器4的热水流道均具有出水口和入水口，其中，所述恒温加热水箱8的出水口通过出水管路与所述热水流道的入水口连通，所述恒温加热水箱8的入水口通过回水管路与所述热水流道的出水口连通，出水管路上安装所述热水驱动泵。恒温加热水箱8内设置有温度控制器，水在恒温加热水箱8中被加热至恒定的温度，例如60～100℃，并长时间维持在某个固定的温度下。在恒温加热水箱8中被加热后的水在热水驱动泵的驱动作用下经出水管路进入板式蒸发器4的热水流道中，用作加热蒸发海水的热源，并经由回水管路回流到恒温加热水箱8中。

为了研究海水在不同加热量情况下，在板式蒸发器4中的传热特性，所述恒温热水供给装置还包括用于调节所述恒温加热水箱8输出的热水流量的热水流量调节阀。

如前文所述，本实用新型实施例通过测量装置来测量所述海水流道的进出水温度、压力和流量；所述海水流道在长度方向的不同部位的温度；所述热水流道的进出水温度、压力和流量。其中，海水流道的长度方向与海水在海水流道中的流动方向相同。在一具体实施例中，为了测量上述参数，所述测量装置包括温度传感器5、压力传感器6和流量传感器7。其中，温度传感器5具有多个，具体包括安装在海水流道的进口管路上的温度传感器，该温度传感器可以测量海水流道的进水温度；安装在海水流道的出口管路上的温度传感器，该温度传感器可以测量海水流道的出水温度；安装在热水流道的进口管路上的温度传感器，该温度传感器可以测量热水流道的进水温度；安装在热水流道的出口管路上的温度传感器，该温度传感器可以测量热水流道的出水温度；沿着海水流道的长度方向均匀布置在海水流道表面的温度传感器，该温度传感器可以获得海水在蒸发过程中在海水流道表面上的温度分布情况。对于板式蒸发器4而言，其海水流道和热水流道均由波纹板围成。压力传感器6也具有多个，具体包括：安装在海水流道的进口管路上的压力传感器，该压力传感器用于测量海水流道的进水压力；安装在海水流道的出口管路上的压力传感器，该压力传感器用于测量海水流道的出水压力；安装在热水流道的进口管路上的压力传感器，该压力传感器用于测量热水流道的进水压力；以及安装在热水流道的出口管路上的压力传感器，该压力传感器用于测量热水流道的出水压力。流量传感器例如可以为质量流量计7，流量传感器也具有多个，具体包括安装在海水流道的进口管路上的流量传感器，该流量传感器用于测量海水流道的进水流量；安装在汽水分离器9的未蒸发海水输出管路上的流量传感器，该流量传感器用于测量汽水分离器9的未蒸发海水输出流量，该输出流量等于海水流道的出水流量；安装在热水流道的进口管路上的流量传感器，该流量传感器可以测量热水流道的进水流量，在热水流道的进出水管路管径相同的情况下，热水流道的进水流量等于其出水流量。

在一优选实施中，为了能够自动分析海水在板式蒸发器4中的传热特性，所述传热性能检测系统还包括数据采集分析系统，具体包括数据采集器16和计算机17，其中数据采集器16分别信号连接上述温度传感器5、压力传感器6和流量传感器7，用于实时采集温度传感器5、压力传感器6和流量传感器7检测到的温度、压力和流量信号，并将采集到的信号上传给计算机17，通过计算机17来分析和显示不同浓度、温度和流量的海水在不同的加热量情况下，在海水流道中的蒸发传热特性。

在一具体实施例中，采用上述检测系统检测板式蒸发器4的传热特性。检测过程中，恒温加热水箱8将水加热到95℃保持恒温，热水进入板式蒸发器4作为加热介质。在海水恒温水浴1中将海水加热到30℃保持恒温，加热后的海水进入板式蒸发器4进行蒸发。真空泵10控制海水的蒸发压力，使30℃的饱和海水在负压下蒸发。

在检测系统稳定运行20～30分钟后，再进行温度、压力和流量等相关数据采集。在60～100℃范围内改变热水的温度，重复以上检测过程，可获得30℃的饱和海水在不同的加热量的情况下，在板式蒸发器4内的蒸发传热特性。

在30～70℃范围内改变饱和海水的温度，重复以上检测过程，可获得不同温度的饱和海水在板式蒸发器4中的蒸发传热特性。

改变海水的浓度，利用该实验系统，重复以上检测过程，可以获得不同浓度的海水在板式蒸发器4中的蒸发传热特性。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种板式蒸发器的传热性能检测系统，其特征在于，所述板式蒸发器(4)具有海水流道和热水流道，所述传热性能检测系统包括：

恒温海水供给装置，该恒温海水供给装置的两端分别与所述海水流道的进出口连通，用于向所述海水流道中注入恒温海水以形成海水蒸发回路；

恒温热水供给装置，该恒温热水供给装置的两端分别与所述热水流道的进出口连通，用于向所述热水流道注入恒温热水以形成用于为海水在所述海水流道中的蒸发提供热量的热水供给回路；

测量装置，用于测量以下参数中的至少一者：所述海水流道的进出水温度、压力和流量；所述海水流道在长度方向的不同部位的温度；所述热水流道的进出水温度、压力和流量。

2.根据权利要求1所述的板式蒸发器的传热性能检测系统，其特征在于，所述恒温海水供给装置包括：

海水恒温水浴(1)，用于容纳并加热海水至恒定的温度；

输出水驱动装置(2)，用于驱动所述海水恒温水浴(1)中的海水注入所述板式蒸发器(4)的海水流道内；

汽水分离器(9)，用于分离从所述板式蒸发器(4)的海水流道内输出的水蒸气和未蒸发海水；

冷凝器(15)，用于接收从所述汽水分离器(9)中输出的未蒸发海水并将所述水蒸气冷凝成液态水；

回流水驱动装置，用于驱动所述冷凝器(15)中的未蒸发海水和液态水回流至所述海水恒温水浴(1)。

3.根据权利要求2所述的板式蒸发器的传热性能检测系统，其特征在于，所述汽水分离器(9)的蒸汽输出口与所述冷凝器(15)的蒸汽输入口之间设置有可视管段(11)，以能够人眼观测所述汽水分离器(9)的汽水分离效果。

4.根据权利要求2所述的板式蒸发器的传热性能检测系统，其特征在于，所述恒温海水供给装置还包括通过抽气管路与所述冷凝器(15)顶部连接的抽真空装置，用于使所述板式蒸发器(4)的海水流道内的海水在负压下蒸发。

5.根据权利要求4所述的板式蒸发器的传热性能检测系统，其特征在于，所述抽气管路上还设置有用于调节所述抽气管路的开度的流量调节阀。

6.根据权利要求2所述的板式蒸发器的传热性能检测系统，其特征在于，所述恒温海水供给装置还包括用于调节从所述海水恒温水浴(1)输出的海水流量的出水流量调节阀(3)和/或用于调节回流至所述海水恒温水浴(1)的海水流量的回水流量调节阀。

7.根据权利要求1所述的板式蒸发器的传热性能检测系统，其特征在于，所述恒温热水供给装置包括：

恒温加热水箱(8)，用于容纳并加热水至恒定的温度；

热水驱动泵，用于驱动所述恒温加热水箱(8)中的热水输出至所述板式蒸发器(4)的热水流道中。

8.根据权利要求7所述的板式蒸发器的传热性能检测系统，其特征在于，所述恒温热水供给装置还包括用于调节所述恒温加热水箱(8)输出的热水流量的热水流量调节阀。

9.根据权利要求2所述的板式蒸发器的传热性能检测系统，其特征在于，所述测量装置包括：

温度传感器(5)，该温度传感器(5)分别安装在所述海水流道的进出口管路上、所述海水流道在长度方向上的表面不同部位、以及所述热水流道的进出口管路上；

压力传感器(6)，该压力传感器(6)分别安装在所述海水流道的进出口管路上以及所述热水流道的进出口管路上；

流量传感器(7)，该流量传感器(7)分别安装在所述海水流道的进口管路上、所述热水流道的进口管路上以及所述汽水分离器(9)的未蒸发海水输出管路上。

10.根据权利要求2所述的板式蒸发器的传热性能检测系统，其特征在于，所述传热性能检测系统还包括：

数据采集分析系统，用于采集所述海水恒温水浴(1)中的海水浓度，所述海水流道的进出水温度、压力和流量，所述海水流道在长度方向上的表面不同部位的温度，以及所述热水流道的进出水温度、压力和流量，并分析不同浓度、温度和流量的海水在不同的加热量情况下，在海水流道中的蒸发传热特性。