CN211042656U - 水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置 - Google Patents
水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，包括：传热管组件：水平布置，由多个测试段和多个观察段依次交替连接成型，传热管组件两端为观察段；蒸汽回路：包括与传热管组件形成回路的储液罐、蒸汽发生器、稳压罐、气液分离器、计量罐和辅助冷凝器，所述的气液分离器分别通过计量罐和辅助冷凝器与储液罐连接，所述的传热管组件两端分别连接稳压罐和气液分离器；冷却水回路：包括与传热管组件形成回路的冷却水罐、冷却机组和辅助空冷器，所述的传热管组件两端分别连接冷却机组和辅助空冷器。与现有技术相比，本实用新型具有不浪费待测介质、冷却能力强、一次性观测等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及热交换器用管性能测试领域，尤其是涉及一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置。
背景技术
冷凝传热是指当饱和蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触后，冷凝成液体同时向壁面释放汽化潜热的热交换过程，冷凝传热过程应用十分广泛，如石化行业蒸馏塔顶气态馏出物的冷凝，电力行业汽轮机装置中的水蒸气冷凝，制冷行业空调中制冷剂的冷凝等。石化行业中涉及到冷凝传热的设备主要是管壳式冷凝器，对于大多数工况，考虑到传热效率及清扫方便的原因，多数选择在卧式冷凝器的壳程冷凝。但对一些特殊情况，如蒸汽压力过高或具有腐蚀性时，则需选择在管程冷凝。
蒸汽在卧式冷凝器管程冷凝时，沿管程方向不断凝结为冷凝液，气液两相组成和气相分率就会发生明显的改变，因而从冷凝器的进口至出口会经历不同的两相流流态，不同流态下的换热流阻性能也不相同。设计该类卧式冷凝器时一般采用分段计算，每一段的质量流速和干度已知，根据平均气相分率可以计算出该段的流型参数，进而可以判断两相流型是重力控制区、过渡区还是剪力控制区，再选用相应的换热和流阻关联式，可见准确观测到冷凝传热时的流型并测试到相应流型下的换热和流阻性能对卧式管程冷凝器的设计至关重要。
目前预测水平管内流型的主要有Baker图、Mandhane图和Taitel-Dukler图，但这些图都是利用空气-水绝热系统观测到的，对于管内冷凝不适用。针对管内冷凝，主要有Breber图、Cavallini图及Hajal图等，但这些图多适用于制冷剂冷凝流型的判断。同时在拟合不同流型的换热和流阻关联式时，往往是通过改变预冷器的热负荷进而改变测试段蒸汽干度的方式，才能得到不同干度下的流型和关联式，这样测试周期就较长，因此有必要发明一种一次性就可测得任意蒸汽在0到1干度范围内两相流型和换热流阻性能的装置。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，包括：
传热管组件：水平布置，由多个测试段和多个观察段依次交替连接成型，传热管组件两端为观察段；
蒸汽回路：包括与传热管组件形成回路的储液罐、蒸汽发生器、稳压罐、气液分离器、计量罐和辅助冷凝器，所述的气液分离器分别通过计量罐和辅助冷凝器与储液罐连接，所述的传热管组件两端分别连接稳压罐和气液分离器；
冷却水回路：包括与传热管组件形成回路的冷却水罐、冷却机组和辅助空冷器，所述的传热管组件两端分别连接冷却机组和辅助空冷器。
所述的观察段包括有机玻璃管以及设置在有机玻璃管两端用以实现密封和固定的观察段法兰板。
所述的测试段包括冷凝管、套设在冷凝管外部的套管、设置在套管两段且套设在冷凝管上的开孔盲板以及套设在套管外部的测试段法兰板。
所述的冷凝管的左右两端分别通过观察段法兰板与相邻观察段的有机玻璃管通过四氟垫片进行密封连接。
所有观察段上的观察段法兰板与所有测试段上的测试段法兰板均通过多条贯穿的全螺纹牙棒配合防松螺母进行整体固定。
相邻的两个测试段的套管之间通过冷却水入口和出口依次连通，并且与冷却水罐、冷却机组和辅助空冷器形成回路，所述的冷却水入口和出口处分别设有热电偶。
所述的观察段法兰板与开孔盲板之间通过O型圈密封，所述的开孔盲板分别与套管和测试段法兰板之间设有金属垫片。
所述的有机玻璃管上设有压力传感器和热电偶。
所述的蒸汽回路还包括设置在稳压罐出口处的涡街流量计。
所述的冷却水回路还包括设置在冷却水罐出口处的涡轮流量计以及并联在冷却机组两端的辅助加热器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型通过改变储液罐中的介质种类用来测试不同蒸汽的换热流阻性能，且蒸汽回路为闭环设计不会浪费待测介质，冷却水回路设置了冷却机组可使水温低于室温，可为测试段提供较大的冷却能力确保蒸汽全部冷凝，通过设置多个观察段和测试段可以一次性测得蒸汽在0到1干度范围内的两相流型和换热流阻性能。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为观察测试段的结构示意图。
图3为测试到的水蒸气冷凝换热系数。
图4为测试到的水蒸气冷凝单位压力降。
图中附图标记：
1、储液罐，2、蒸汽发生器，3、稳压罐，4、涡街流量计，5、气液分离器， 6、计量罐，7、辅助冷凝器，8、测试段，9、观察段，10、传热管组件，11、冷却水罐，12、涡轮流量计，13、冷却机组，14、辅助加热器，15、辅助空冷器，16、冷凝管，17、套管，18、有机玻璃管，19、全螺纹牙棒，20、防松螺母，21、O型圈，22、金属垫片，23、四氟垫片，24、热电偶，25、压力传感器，26、热电偶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例：
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例：
如图1所示，本实用新型提供一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，由蒸汽回路、冷却水回路和传热管组件组成。蒸汽回路包括储液罐1、蒸汽发生器2、稳压罐3、涡街流量计4、气液分离器5、计量罐6、辅助冷凝器7。冷却水回路包括冷却水罐11、涡轮流量计12、冷却机组13、辅助加热器14、辅助空冷器15。传热管组件10由11根观察段9和10根测试段8依次交替连接组成。
在本例中，传热管组件10采用水平布置，观察段9和测试段8之间通过全螺纹牙棒19和防松螺母20进行整体连接。
如图2所示，测试段8包括冷凝管16和套管17，材质均为不锈钢，长度1000mm，通过金属垫片22和O型圈21进行密封，并且通过设置热电偶24测量套管17内冷却水的进出口温度，观察段9包括有机玻璃管18，长度为100mm，通过四氟垫片23进行密封，并且通过设置热电偶26测量蒸汽温度，通过设置压力传感器25 测量蒸汽压力。
利用本实用新型的装置对水蒸气的冷凝传热进行测试，可同步得到换热和流阻性能，分别如图3和图4所示，可见本实用新型能够准确便捷地测试出水平管内冷凝传热的两相流流型和换热流阻性能。
Claims (10)
1.一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，其特征在于，包括：
传热管组件(10)：水平布置，由多个测试段(8)和多个观察段(9)依次交替连接成型，传热管组件(10)两端为观察段(9)；
蒸汽回路：包括与传热管组件(10)形成回路的储液罐(1)、蒸汽发生器(2)、稳压罐(3)、气液分离器(5)、计量罐(6)和辅助冷凝器(7)，所述的气液分离器(5)分别通过计量罐(6)和辅助冷凝器(7)与储液罐(1)连接，所述的传热管组件(10)两端分别连接稳压罐(3)和气液分离器(5)；
冷却水回路：包括与传热管组件(10)形成回路的冷却水罐(11)、冷却机组(13)和辅助空冷器(15)，所述的传热管组件(10)两端分别连接冷却机组(13)和辅助空冷器(15)。
2.根据权利要求1所述的一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，其特征在于，所述的观察段(9)包括有机玻璃管(18)以及设置在有机玻璃管(18)两端用以实现密封和固定的观察段法兰板。
3.根据权利要求2所述的一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，其特征在于，所述的测试段(8)包括冷凝管(16)、套设在冷凝管(16)外部的套管(17)、设置在套管(17)两段且套设在冷凝管(16)上的开孔盲板以及套设在套管(17)外部的测试段法兰板。
4.根据权利要求3所述的一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，其特征在于，所述的冷凝管(16)的左右两端分别通过观察段法兰板与相邻观察段(9)的有机玻璃管(18)通过四氟垫片(23)进行密封连接。
5.根据权利要求3所述的一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，其特征在于，所有观察段(9)上的观察段法兰板与所有测试段(8)上的测试段法兰板均通过多条贯穿的全螺纹牙棒(19)配合防松螺母(20)进行整体固定。
6.根据权利要求3所述的一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，其特征在于，相邻的两个测试段(8)的套管(17)之间通过冷却水入口和出口依次连通，并且与冷却水罐(11)、冷却机组(13)和辅助空冷器(15)形成回路，所述的冷却水入口和出口处分别设有热电偶。
7.根据权利要求3所述的一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，其特征在于，所述的观察段法兰板与开孔盲板之间通过O型圈(21)密封，所述的开孔盲板分别与套管(17)和测试段法兰板之间设有金属垫片(22)。
8.根据权利要求3所述的一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，其特征在于，所述的有机玻璃管(18)上设有压力传感器(25)和热电偶。
9.根据权利要求1所述的一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，其特征在于，所述的蒸汽回路还包括设置在稳压罐(3)出口处的涡街流量计(4)。
10.根据权利要求1所述的一种水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置，其特征在于，所述的冷却水回路还包括设置在冷却水罐(11)出口处的涡轮流量计(12)以及并联在冷却机组(13)两端的辅助加热器(14)。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020034281.3U CN211042656U (zh) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | 水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202020034281.3U CN211042656U (zh) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | 水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN211042656U true CN211042656U (zh) | 2020-07-17 |
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| CN202020034281.3U Active CN211042656U (zh) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | 水平管内冷凝传热两相流型和换热流阻性能的测试装置 |
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|---|---|
| CN (1) | CN211042656U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113624524A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种汽液-液换热器换热效率测定的实验装置及方法 |
| CN114624284A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-06-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种可拆卸的周向多测点式纯蒸汽冷凝换热实验装置 |
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2020
- 2020-01-08 CN CN202020034281.3U patent/CN211042656U/zh active Active
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