CN209783928U - 一种lng卡车用汽化器性能试验装置 - Google Patents

一种lng卡车用汽化器性能试验装置 Download PDF

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马书亮
彭罡
张庆辉
李海忠
姜军
腾鹏坤
张龙飞
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本实用新型提供了一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,以解决目前该领域专业试验装置的缺失问题,本试验装置包括以液氮为介质的开口流体测试系统和以水或冷却液为介质的闭口流体循环系统,对试验数据进行实时采集,为发动机供气系统和整车冷却系统性能开发提供数据支持;本装置安全可靠,用来测量不同流量、温度下的汽化器换热性能及水侧、气侧的阻力性能数据,为汽化器的选型、改进及整车冷却系统开发提供数据依据;不依靠发动机台架,缩短产品开发周期,降低开发成本,结果清晰准确;装置采用管路、夹箍及螺纹等标准结构连接,结构简单,使用方便,适用于多种外形尺寸汽化器,通用化强。

Description

一种LNG卡车用汽化器性能试验装置
技术领域
本实用新型属于汽车供给系统试验技术领域,涉及一种LNG卡车用汽化器性能试验装置。
背景技术
LNG(液化天然气)卡车作为一种新能源卡车,具有热效率高,排放性能好等特点,在节能减排、打赢蓝天保卫战的大背景下,应用前景日益广阔。
LNG是在-162℃存储的低温液体,供给发动机时须汽化为满足一定温度和压力要求的气体,因此,车用LNG汽化器是液化天然气卡车燃料供给系统中的一个关键部件,目前各主机厂广泛使用的是一种通过汽车冷却液加热的水浴式汽化器,这种汽化器利用管壳式换热器的对流换热原理,通过发动机高温冷却液和低温LNG与管壁进行对流换热,然后通过管壁的导热实现热量交换,最终达到对LNG汽化的目的。
LNG汽化器作为一种换热器,换热性能及阻力性能对发动机动力性、经济性及排放影响较大,同时影响发动机冷却系统的水流量分配及散热性能,目前各LNG气瓶生产厂家针对汽化器换热性能的评估基本以经验及理论计算为主,个别生产厂同发动机厂合作在发动机台架上验证汽化器的换热能力,费用高,台架复杂,准备周期长,不容易实现;而不依靠发动机台架,采用数据采集设备单独针对汽化器在不同水流量、不同燃气流量下的换热性能及阻力性能测试、国内目前还没有专门的试验装置。
实用新型内容
本实用新型针对目前汽化器性能试验领域缺少专业试验装置的问题,提供了一种LNG卡车用汽化器性能试验装置。
为解决上述技术问题,本实用新型是采用如下技术方案实现的:
一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,用于测试LNG卡车用的水浴式汽化器的性能,水浴式汽化器的外壳内有螺旋状的金属换热管,换热管的两端开口分别为水浴式汽化器的LNG侧入口和水浴式汽化器的LNG侧出口,水浴式汽化器的外壳上方开有水浴式汽化器的水侧入口和水浴式汽化器的水侧出口,其特征在于,包括以液氮为介质的开口流体测试系统和以水或冷却液为介质的闭口流体循环系统,开口流体测试系统和闭口流体循环系统均与被测的水浴式汽化器连接;
开口流体测试系统包括存储有液氮的气瓶容器,气瓶容器出口设有一个1号截止阀,水浴式汽化器的LNG侧入口通过管路与1号截止阀连接,1号截止阀与水浴式汽化器的LNG侧入口之间的连接管路上设有1号温度传感器和1号压力传感器,水浴式汽化器的LNG侧出口通过管路依次连接有2号压力传感器、2号温度传感器、1号流量计、2号截止阀和调压阀,调压阀的出口与一个放空口连接用于将空气排入到大气中;
闭口流体循环系统包括盛装有水或者冷却液的水箱,水箱内设置有对水或者冷却液加热的水电加热器,水箱的出口依次连接有1号开关阀、水泵、2号流量计、流量调节阀、3号温度传感器和3号压力传感器,水箱的入口依次连接有2号开关阀、4号温度传感器和4号压力传感器;
3号压力传感器与水浴式汽化器的水侧入口连接,同时,4号压力传感器与水浴式汽化器的水侧出口连接;或者,3号压力传感器与水浴式汽化器的水侧出口连接,同时4号压力传感器与水浴式汽化器的水侧入口连接;
1号温度传感器与1号压力传感器沿连接管路方向上的距离小于100mm;2号压力传感器与2号温度传感器沿连接管路方向上的距离为50mm-100mm,2号温度传感器与1号流量计沿连接管路方向上的距离为50mm-100mm;3号温度传感器与3号压力传感器沿连接管路方向上的距离小于100mm,4号温度传感器与4号压力传感器沿连接管路方向上的距离小于100mm;
1号温度传感器、1号压力传感器、2号温度传感器、2号压力传感器、3号温度传感器、3号压力传感器、4号温度传感器、4号压力传感器、1号流量计以及2号流量计均与数据采集设备连接,1号截止阀、2号截止阀、1号开关阀、2号开关阀以及调压阀与控制器连接。
进一步的技术方案包括:
气瓶容器固定在框架上,水浴式汽化器的LNG侧入口通过不锈钢管路和螺纹与1号截止阀连接在一起,1号温度传感器、1号压力传感器螺纹连接在1号截止阀与水浴式汽化器的LNG侧入口之间的不锈钢管路上的过渡接头上;水浴式汽化器的LNG侧出口通过不锈钢管路和螺纹依次与1号流量计、截止阀和调压阀连接,2号压力传感器和2号温度传感器螺纹连接在水浴式汽化器的LNG侧出口与1号流量计之间的不锈钢管路的过渡接头上,调压阀的出口通过一根不锈钢管与放空口连接;
水箱的出口通过EPDM橡胶管和夹箍依次与1号开关阀、水泵、2号流量计、流量调节阀、3号温度传感器和3号压力传感器连接,水箱的进水口通过EPDM橡胶管和夹箍依次与2号开关阀、4号温度传感器和4号压力传感器连接。
3号压力传感器通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器的水侧入口连接,同时,4号压力传感器通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器的水侧出口连接;或者,3号压力传感器通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器的水侧出口连接,同时4号压力传感器通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器的水侧入口连接。
气瓶容器采用容量为995升的卡车用LNG气瓶,气瓶容器内充1~1.2MPa的液氮。
1号温度传感器和2号压力传感器采用最低耐受温度为-196℃的超低温温度传感器。
1号流量计采用涡轮流量计。
2号流量计采用涡轮流量计。
与现有技术相比本实用新型的有益技术效果在于:
本实用新型提供的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置以LN2(液氮)作为替代LNG的介质,安全可靠,用来测量不同流量、温度下的汽化器换热性能及水侧、气侧的阻力性能数据,为汽化器的选型、改进及整车冷却系统开发提供数据依据,提升LNG卡车自主开发能力;该试验装置可不依靠发动机台架来测试汽化器换热性能及阻力性能指标,缩短产品开发周期,降低开发成本;该试验装置采用数据采集设备对各种性能参数进行实时采集记录,结果清晰准确;该试验装置采用管路、夹箍及螺纹等标准结构连接,结构简单,使用方便,适用于多种外形尺寸汽化器,通用化强。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
图1为本实用新型所述的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置进行顺流测试的结构示意图;
图2为本实用新型所述的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置进行逆流测试的结构示意图;
图3为本实用新型所述的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置需要测试的LNG卡车用的水浴式汽化器的结构示意图
图中:1.气瓶容器;2.水浴式汽化器;3.1号截止阀;4.1号温度传感器;5.2号压力传感器;6.2号压力传感器;7.2号温度传感器;8.1号流量计;9.2号截止阀;10.调压阀;11.放空口;12.水箱;13.水电加热器;14.水泵;15.2号流量计;16.流量调节阀;17.3号温度传感器;18.3号压力传感器;19.4号压力传感器;20.4号温度传感器;21.1号开关阀;22.2号开关阀。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述:
本实用新型提供了一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,用于测试LNG卡车用的水浴式汽化器2的性能,如图3所示,水浴式汽化器2的外壳内有螺旋状的金属换热管,换热管的两端开口分别为水浴式汽化器2的LNG侧入口和水浴式汽化器2的LNG侧出口,水浴式汽化器2的外壳上方开有水浴式汽化器2的水侧入口和水浴式汽化器2的水侧出口;
本装置包括以液氮为介质的开口流体测试系统和以水或冷却液为介质的闭口流体循环系统,开口流体测试系统和闭口流体循环系统均与被测的水浴式汽化器2连接;
如图1和图2所示,开口流体测试系统包括存储有液氮的气瓶容器1,气瓶容器1出口设有一个1号截止阀3,水浴式汽化器2的LNG侧入口通过管路与1号截止阀3连接,1号截止阀3与水浴式汽化器2的LNG侧入口之间的连接管路上设有1号温度传感器4和1号压力传感器5,水浴式汽化器2的LNG侧出口通过管路依次连接有2号压力传感器6、2号温度传感器7、1号流量计8、2号截止阀9和调压阀10,调压阀10的出口与一个放空口连接用于将空气排入到大气中;
闭口流体循环系统包括盛装有水或者冷却液的水箱12,水箱12内设置有对水或者冷却液加热的水电加热器13,水箱12的出口依次连接有1号开关阀21、水泵14、2号流量计15、流量调节阀16、3号温度传感器17和3号压力传感器18,水箱12的入口依次连接有2号开关阀22、4号温度传感器20和4号压力传感器19;
如图1所示,需要对水浴式汽化器进行顺流测试时,3号压力传感器18与水浴式汽化器2的水侧入口连接,同时,4号压力传感器19与水浴式汽化器2的水侧出口连接;
如图2所示,需要对水浴式汽化器进行逆流测试时,3号压力传感器18与水浴式汽化器2的水侧出口连接,同时4号压力传感器19与水浴式汽化器2的水侧入口连接;
1号温度传感器4与1号压力传感器5沿连接管路方向上的距离小于100mm;2号压力传感器6与2号温度传感器7沿连接管路方向上的距离为50mm-100mm,2号温度传感器7与1号流量计8沿连接管路方向上的距离为50mm-100mm;3号温度传感器17与3号压力传感器18沿连接管路方向上的距离小于100mm,4号温度传感器20与4号压力传感器19沿连接管路方向上的距离小于100mm;
1号温度传感器4、1号压力传感器5、2号温度传感器7、2号压力传感器6、3号温度传感器17、3号压力传感器18、4号温度传感器20、4号压力传感器19、1号流量计8以及2号流量计15均与数据采集设备连接,数据采集设备选用Fluke数据采集仪。1号截止阀3、2号截止阀9、1号开关阀21、2号开关阀22以及调压阀10与控制器连接。
气瓶容器1固定在框架上,水浴式汽化器2的LNG侧入口通过不锈钢管路和螺纹与1号截止阀3连接在一起,1号温度传感器4、1号压力传感器5螺纹连接在1号截止阀3与水浴式汽化器2的LNG侧入口之间的不锈钢管路上的过渡接头上;水浴式汽化器2的LNG侧出口通过不锈钢管路和螺纹依次与1号流量计8、截止阀9和调压阀10连接,2号压力传感器6和2号温度传感器7螺纹连接在水浴式汽化器2的LNG侧出口与1号流量计8之间的不锈钢管路的过渡接头上,调压阀10的出口通过一根不锈钢管与放空口11连接;
水箱12的出口通过EPDM橡胶管和夹箍依次与1号开关阀21、水泵14、2号流量计15、流量调节阀16、3号温度传感器17和3号压力传感器18连接,水箱12的进水口通过EPDM橡胶管和夹箍依次与2号开关阀22、4号温度传感器20和4号压力传感器19连接。
3号压力传感器18通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器2的水侧入口连接,同时,4号压力传感器19通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器2的水侧出口连接;或者,3号压力传感器18通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器2的水侧出口连接,同时4号压力传感器19通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器2的水侧入口连接。
气瓶容器1采用容量为995升的卡车用LNG气瓶,气瓶容器1内充1~1.2MPa的液氮。
1号温度传感器4和2号压力传感器5采用最低耐受温度为-196℃的超低温温度传感器。
1号流量计8采用涡轮流量计。2号流量计15采用涡轮流量计。
如图1、2所示,虚线一侧为以水或冷却液为介质的闭口流体循环系统,试验完毕后或者更换不同的水浴式汽化器2测试时,将第一开关阀21、和第二开关阀22关闭,以防止介质浪费。
根据实际使用需要,在做性能试验时,通过水电加热器13调节水温,通过流量控制阀16控制水流量变化,测试水浴式汽化器2在不同进水温度及水流量下的换热性能及阻力性能数据,同时通过调压阀10控制LN2侧的流量变化,测试水浴式汽化器2在不同氮气流量下的换热性能及阻力性能数据;通过数据采集设备对各温度传感器检测的温度、各压力传感器检测的压力以及各流量计检测的流量实时采集,试验后对数据进行处理转化并输出相关曲线,对汽化器的选型、改进及整车冷却系统开发提供数据依据;本试验装置以LN2(液氮)作为替代介质,安全可靠,可不依靠发动机台架来测试汽化器换热性能及阻力性能指标,缩短产品开发周期,降低开发成本;本试验装置采用数据采集设备对各种性能参数进行实时采集记录,结果清晰准确;本试验装置采用管路、夹箍及螺纹等标准结构连接,结构简单,使用方便,通用化强,便与推广应用。

Claims (8)

1.一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,用于测试LNG卡车用的水浴式汽化器(2)的性能,水浴式汽化器(2)的外壳内有螺旋状的金属换热管,换热管的两端开口分别为水浴式汽化器(2)的LNG侧入口和水浴式汽化器(2)的LNG侧出口,水浴式汽化器(2)的外壳上方开有水浴式汽化器(2)的水侧入口和水浴式汽化器(2)的水侧出口,其特征在于,包括以液氮为介质的开口流体测试系统和以水或冷却液为介质的闭口流体循环系统,开口流体测试系统和闭口流体循环系统均与被测的水浴式汽化器(2)连接;
开口流体测试系统包括存储有液氮的气瓶容器(1),气瓶容器(1)出口设有一个1号截止阀(3),水浴式汽化器(2)的LNG侧入口通过管路与1号截止阀(3)连接,1号截止阀(3)与水浴式汽化器(2)的LNG侧入口之间的连接管路上设有1号温度传感器(4)和1号压力传感器(5),水浴式汽化器(2)的LNG侧出口通过管路依次连接有2号压力传感器(6)、2号温度传感器(7)、1号流量计(8)、2号截止阀(9)和调压阀(10),调压阀(10)的出口与一个放空口连接用于将空气排入到大气中;
闭口流体循环系统包括盛装有水或者冷却液的水箱(12),水箱(12)内设置有对水或者冷却液加热的水电加热器(13),水箱(12)的出口依次连接有1号开关阀(21)、水泵(14)、2号流量计(15)、流量调节阀(16)、3号温度传感器(17)和3号压力传感器(18),水箱(12)的入口依次连接有2号开关阀(22)、4号温度传感器(20)和4号压力传感器(19);
3号压力传感器(18)与水浴式汽化器(2)的水侧入口连接,同时,4号压力传感器(19)与水浴式汽化器(2)的水侧出口连接;或者,3号压力传感器(18)与水浴式汽化器(2)的水侧出口连接,同时4号压力传感器(19)与水浴式汽化器(2)的水侧入口连接;
1号温度传感器(4)与1号压力传感器(5)沿连接管路方向上的距离小于100mm;2号压力传感器(6)与2号温度传感器(7)沿连接管路方向上的距离为50mm-100mm,2号温度传感器(7)与1号流量计(8)沿连接管路方向上的距离为50mm-100mm;3号温度传感器(17)与3号压力传感器(18)沿连接管路方向上的距离小于100mm,4号温度传感器(20)与4号压力传感器(19)沿连接管路方向上的距离小于100mm;
1号温度传感器(4)、1号压力传感器(5)、2号温度传感器(7)、2号压力传感器(6)、3号温度传感器(17)、3号压力传感器(18)、4号温度传感器(20)、4号压力传感器(19)、1号流量计(8)以及2号流量计(15)均与数据采集设备连接,1号截止阀(3)、2号截止阀(9)、1号开关阀(21)、2号开关阀(22)以及调压阀(10)与控制器连接。
2.按照权利要求1所述的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,其特征在于,气瓶容器(1)固定在框架上,水浴式汽化器(2)的LNG侧入口通过不锈钢管路和螺纹与1号截止阀(3)连接在一起,1号温度传感器(4)、1号压力传感器(5)螺纹连接在1号截止阀(3)与水浴式汽化器(2)的LNG侧入口之间的不锈钢管路上的过渡接头上;水浴式汽化器(2)的LNG侧出口通过不锈钢管路和螺纹依次与1号流量计(8)、截止阀(9)和调压阀(10)连接,2号压力传感器(6)和2号温度传感器(7)螺纹连接在水浴式汽化器(2)的LNG侧出口与1号流量计(8)之间的不锈钢管路的过渡接头上,调压阀(10)的出口通过一根不锈钢管与放空口(11)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,其特征在于,水箱(12)的出口通过EPDM橡胶管和夹箍依次与1号开关阀(21)、水泵(14)、2号流量计(15)、流量调节阀(16)、3号温度传感器(17)和3号压力传感器(18)连接,水箱(12)的进水口通过EPDM橡胶管和夹箍依次与2号开关阀(22)、4号温度传感器(20)和4号压力传感器(19)连接。
4.根据权利要求3所述的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,其特征在于,3号压力传感器(18)通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器(2)的水侧入口连接,同时,4号压力传感器(19)通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器(2)的水侧出口连接;或者,3号压力传感器(18)通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器(2)的水侧出口连接,同时4号压力传感器(19)通过螺纹连接在过渡接头上,过渡接头通过EPDM橡胶管和夹箍与水浴式汽化器(2)的水侧入口连接。
5.根据权利要求1所述的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,其特征在于,气瓶容器(1)采用容量为995升的卡车用LNG气瓶,气瓶容器(1)内充1~1.2MPa的液氮。
6.根据权利要求1所述的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,其特征在于,1号温度传感器(4)和2号压力传感器(5)采用最低耐受温度为-196℃的超低温温度传感器。
7.根据权利要求1所述的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,其特征在于,1号流量计(8)采用涡轮流量计。
8.根据权利要求1所述的一种LNG卡车用汽化器性能试验装置,其特征在于,2号流量计(15)采用涡轮流量计。
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