CN217237617U - 换热管积灰与磨损模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换热管积灰与磨损模拟实验装置，包括第一风机、整流装置、测试模块、除尘装置、提料装置和给料装置，所述第一风机的进风口与进风管路连通，所述除尘装置的出风口与排风管路连通，所述整流装置、测试模块和除尘装置通过输风管路串联在第一风机的出风口和除尘装置的进风口之间，所述给料装置通过给料管路连通第一风机和整流装置之间的输风管路，所述提料装置用于将除尘装置回收的物料转运至给料装置。采用以上技术方案，整个装置简单可靠，特别适用于对以丁胞管和涡节管为代表的换热管进行积灰和磨损模拟实验，并且通用性好，能够作为基础平台进行扩展，降低了模拟实验装置的开发成本。

Description

换热管积灰与磨损模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及模拟实验装置技术领域，具体涉及一种换热管积灰与磨损模拟实验装置。

背景技术

请参见中国专利CN201920862258.0，丁胞管是一种换热管，其上的圆柱螺旋形微肋可以增大内壁换热面积，球凹可进一步提高热交换效果，并且球凹选择布置在圆柱螺旋线上且球凹布置所在圆柱螺旋线与圆柱螺旋形微肋的旋向相反，可以更好地加强对管内流体的边界层扰动、破坏层流底层的作用，从而进一步提高换热系数。

请参见中国专利CN201920862259.5，涡节管同样是一种换热管，可以形成沿着轴向管子内径在缩放的效果，同时使管内介质呈螺旋形前进，从而使管内壁更不易粘结流过的介质，不易结垢，从而提高热交换效果，并且球凹选择布置在圆柱螺旋线上，加工方便。

现有的模拟实验装置并不能很好地对以丁胞管和涡节管为代表的换热管进行积灰与磨损的模拟实验，导致无法通过模拟实验的方式对以丁胞管和涡节管为代表的换热管进行积灰与磨损研究。

因此，急需设计一套专门用于换热管的积灰与磨损模拟实验装置。

实用新型内容

为解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种换热管积灰与磨损模拟实验装置。

其技术方案如下：

一种换热管积灰与磨损模拟实验装置，其要点在于，包括第一风机、整流装置、测试模块、除尘装置、提料装置和给料装置，所述第一风机的进风口与进风管路连通，所述除尘装置的出风口与排风管路连通，所述整流装置、测试模块和除尘装置通过输风管路串联在第一风机的出风口和除尘装置的进风口之间，所述给料装置通过给料管路连通第一风机和整流装置之间的输风管路，所述提料装置用于将除尘装置回收的物料转运至给料装置。

作为优选：所述进风管路的进风口与外界环境连通，所述排风管路的出风口与外界环境连通。

采用以上设计，能够实现在室温条件下，对以丁胞管和涡节管为代表的换热管进行积灰和磨损模拟实验。

作为优选：所述进风管路与排风管路通过热风再利用管路连通，从而使进风管路、输风管路、排风管路和热风再利用管路组成热风再利用循环回路，所述第一风机和整流装置之间设置有风加热装置，所述给料管路连通风加热装置和整流装置之间的输风管路。

采用以上设计，不仅能够实现在高温条件下，对以丁胞管和涡节管为代表的换热管进行积灰和磨损模拟实验，而且实现热风的循环利用，能够有效降低能耗。

作为优选：还包括冷却塔、冷水箱和冷水循环泵，所述测试模块的换热管同冷却塔、冷水箱和冷水循环泵通过冷却管路依次连通并组成冷却水循环回路。

采用以上设计，能够有效降低测试模块的出风温度，避免烧坏除尘器。

作为优选：位于测试模块和除尘装置之间的所述输风管路上设置有出风温度传感器。

采用以上设计，能够基于出风温度传感器检测到的温度，自适应启动冷却水循环回路(即：冷水循环泵)，既能够避免烧坏除尘器，又能够降低能耗。

作为优选：还包括热水箱和热水循环泵，所述测试模块中的换热管同热水箱和热水循环泵通过热水管路依次连通并组成水加热循环回路，且所述进风管路的进风口与外界环境连通，所述排风管路的出风口与外界环境连通。

采用以上设计，能够精确控制以丁胞管和涡节管为代表的换热管的管壁温度，进而实现在不同管壁温度条件下对换热管进行积灰和磨损模拟实验。

作为优选：所述热水箱上设置有水温温度传感器和排风管。

采用以上设计，既能够实现对水温的恒温控制，从而提高控制换热管管壁温度的精度。

作为优选：位于测试模块和除尘装置之间的所述输风管路上设置有出风粉尘浓度传感器，所述排风管路上设置有外排粉尘浓度传感器。

采用以上设计，既能够测得测试模块出风的粉尘浓度，又能够测得除尘装置出风的粉尘浓度，及时监控除尘装置的除尘能力，避免出现超标排放的问题。

作为优选：与第一风机出风口连接的所述输风管路上设置有进风流量计。

采用以上设计，能够精确测得输风管路中的进风流量，保证对模拟实验环境的精确控制。

作为优选：所述测试模块上设置有观察窗。

采用以上设计，能够在线观察换热管的积灰和磨损情况，从而通过观察达到预设情况时，再停机对换热管进行称重，避免反复停机，提高了实验效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

采用以上技术方案的换热管积灰与磨损模拟实验装置，当给料装置通过给料管路向输风管路输送细小的灰尘时，按设定时间运行模拟实验装置以后，对测试模块中的换热管进行视觉检查和称重，能够得到换热管的积灰情况，从而能够对换热管的抗积灰能力进行评价；当给料装置通过给料管路向输风管路输送粗硬的颗粒时，按设定时间运行模拟实验装置以后，对测试模块中的换热管进行视觉检查和称重，能够得到换热管的磨损情况，从而能够对换热管的抗磨损能力进行评价；整个装置简单可靠，特别适用于对以丁胞管和涡节管为代表的换热管进行积灰和磨损模拟实验，并且通用性好，能够作为基础平台进行扩展，降低了模拟实验装置的开发成本。

附图说明

图1为换热管积灰与磨损模拟实验装置的原理图；

图2为室温条件下，换热管积灰与磨损模拟实验装置的原理图；

图3为高温条件下，换热管积灰与磨损模拟实验装置的原理图；

图4为不同管壁温度条件下，换热管积灰与磨损模拟实验装置的原理图；

图5为换热管积灰与磨损模拟实验装置的核心部件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-图5所示，一种换热管积灰与磨损模拟实验装置，其主要包括第一风机W001、整流装置W004、测试模块W005、除尘装置W006、提料装置 W008和给料装置W003。

其中，第一风机W001优选采用变频风机，全压3000pa，最大工况流量 5000m³/h，配变频电机，既能够提供大风压，又能够有效降低能耗。

整流装置W004为整流格栅，既能够对输风管路A002中的送风进行整流，又稳定可靠，经久耐用。

除尘装置W006为布袋除尘器，最大风量6000m³/h，既能够可靠地滤除细小的灰尘和粗硬的颗粒，通用性好，又能够承受大风量，可靠性高，且成本较为低廉。

提料装置W008为提料机或桁车，垂直起降的运载能力强。

给料装置W003为料斗配螺旋输送机，能够精确控制物料的输送量。

换热管积灰与磨损模拟实验装置的核心结构的连接和配合关系如下：

第一风机W001的进风口与进风管路A001连通，除尘装置W006的出风口与排风管路A003连通，整流装置W004、测试模块W005和除尘装置W006 通过输风管路A002串联在第一风机W001的出风口和除尘装置W006的进风口之间，给料装置W003通过给料管路A004连通第一风机W001和整流装置 W004之间的输风管路A002，提料装置W008用于将除尘装置W006回收的物料转运至给料装置W003。

第一风机W001将风送向整流装置W004时，给料装置W003将物料(细小的灰尘或者粗硬的颗粒)混入该段输风管路A002中，混有物料的风经整流装置W004整流后送向测试模块W005上安装的换热管(例如丁胞管或涡节管)，作用于换热管后的风经除尘装置W006滤除物料后排向排风管路A003。

当给料装置W003通过给料管路A004向输风管路A002输送细小的灰尘时，按设定时间运行模拟实验装置以后，对测试模块W005中的换热管进行视觉检查和称重，能够得到换热管的积灰情况，从而能够对换热管的抗积灰能力进行评价。

当给料装置W003通过给料管路A004向输风管路A002输送粗硬的颗粒时，按设定时间运行模拟实验装置以后，对测试模块W005中的换热管进行视觉检查和称重，能够得到换热管的磨损情况，从而能够对换热管的抗磨损能力进行评价。

进一步地，测试模块W005上设置有观察窗，能够在线观察换热管的积灰和磨损情况，从而通过观察达到预设情况时，再停机对换热管进行称重，避免反复停机，提高了实验效率。

换热管积灰与磨损模拟实验装置有以下三个实施例：

实施例1

请参见图2，进风管路A001的进风口与外界环境连通，排风管路A003 的出风口与外界环境连通。通过这样的设计，进入测试模块W005的风为常温风，从而能够实现在室温条件下，对以丁胞管和涡节管为代表的换热管进行积灰和磨损模拟实验。

实施例2

请参见图3，进风管路A001与排风管路A003通过热风再利用管路A005 连通，从而使进风管路A001、输风管路A002、排风管路A003和热风再利用管路A005组成热风再利用循环回路，第一风机W001和整流装置W004之间设置有风加热装置W002，给料管路A004连通风加热装置W002和整流装置 W004之间的输风管路A002。通过这样的设计，利用风加热装置W002对输风管路A002中的风进行快速加热，进入测试模块W005的风为高温风，不仅能够实现在高温条件下，对以丁胞管和涡节管为代表的换热管进行积灰和磨损模拟实验，而且通过设计的热风再利用循环回路，实现热风的循环利用，能够有效降低能耗。

本实施例中，还包括冷却塔WA005、冷水箱WA004和冷水循环泵WA003，测试模块W005的换热管同冷却塔WA005、冷水箱WA004和冷水循环泵 WA003通过冷却管路A006依次连通并组成冷却水循环回路。即：换热管外为热风，换热管内为冷却水，通过这样的设计，能够有效降低测试模块W005 的出风温度，避免烧坏除尘器W006。尤其除尘器W006优选采用布袋除尘器时，需要将热风降低至110℃以下，以避免烧坏布袋除尘器的核心部件。

进一步地，位于测试模块W005和除尘装置W006之间的输风管路A002 上设置有出风温度传感器T2，能够基于出风温度传感器T2检测到的温度，自适应启动冷却水循环回路(即：冷水循环泵WA003)，既能够避免烧坏除尘器W006，又能够降低能耗。

本实施例中，风加热装置W002优选采用热风炉，功率100kW，设置10 组加热管，简单可靠，对风的加热效率高。冷水箱WA004优选采用冷水恒温水箱，对水的冷却效率高。

本实施例中，风加热装置W002和整流装置W004之间的输风管路A002 上设置有热风温度传感器T1，通过设置热风温度传感器T1，能够测得风加热装置W002的出风温度，从而精确控制风加热装置W002的启停，降低风加热装置W002的能耗。

实施例3

请参见图4，本实施例中，还包括热水箱WA001和热水循环泵WA002，测试模块W005的换热管同热水箱WA001和热水循环泵WA002通过热水管路A007依次连通并组成水加热循环回路，且进风管路A001的进风口与外界环境连通，排风管路A003的出风口与外界环境连通。通过水加热循环回路中的水对换热管的管壁进行加热，即：换热管外为室温风，换热管内为热水，通过这样的设计，能够精确控制以丁胞管和涡节管为代表的换热管的管壁温度，进而实现在不同管壁温度条件下对换热管进行积灰和磨损模拟实验。

本实施例中，热水箱WA001上设置有水温温度传感器T3，热水箱WA001 优选采用热水恒温水箱，带50kW的加热器，10组加热管，配合水温温度传感器T3，能够实现对水温的恒温控制，从而提高控制换热管管壁温度的精度。同时，热水箱WA001上设置有排风管WA006，能够有效导出热水箱WA001 中的压力，提升整体的安全性。

实施例1-3中，位于测试模块W005和除尘装置W006之间的输风管路A002上设置有出风粉尘浓度传感器D1，能够测得测试模块W005出风的粉尘浓度，从而适应性调节给料装置W003的输送速度。实施例1和实施例3中，排风管路A003上设置有外排粉尘浓度传感器D2，能够测得除尘装置W006 出风的粉尘浓度，及时监控除尘装置W006的除尘能力，避免出现超标排放的问题。

实施例1-3中，与第一风机W001出风口连接的输风管路A002上设置有进风流量计F1，能够精确测得输风管路A002中的进风流量，保证对模拟实验环境的精确控制。实施例1和实施例3中，排风管路A003上设置有出风流量计F2，能够在进风流量计F1不工作时启动，保证对模拟实验环境的精确控制。

需要指出的是，请参见图1，测试模块W005中换热管的进水口和出水口分别为换热管水出口和换热管水进口。换热管水出口通过三通阀连通冷却管路A006和热水管路A007，从而能够通过三通阀进行控制，将水循环回冷却塔WA005或热水箱WA001。同样的，换热管水进口也通过三通阀连通冷却管路A006和热水管路A007，从而能够通过三通阀进行控制，将冷却管路A006 或热水管路A007的水循环回测试模块W005。进风管路A001、排风管路A003和热风再利用管路A005上均设置有阀门，通过调节各个阀门，既能够使排风管路A003连通外界环境或热风再利用管路A005，又能够使进风管路A001 连通外界环境或热风再利用管路A005。

进一步地，位于测试模块W005和除尘装置W006之间的输风管路A002 通过直排管路A008与排风管路A003连通，并且直排管路A008上设置有阀门，位于直排管路A008进风口和除尘装置W006之间的输风管路A002上也设置有阀门，通过调节这两个阀门，能够控制从测试模块W005出来的风体是直接外排到外界环境还是输送到除尘装置W006。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热管积灰与磨损模拟实验装置，其特征在于：包括第一风机、整流装置、测试模块、除尘装置、提料装置和给料装置，所述第一风机的进风口与进风管路连通，所述除尘装置的出风口与排风管路连通，所述整流装置、测试模块和除尘装置通过输风管路串联在第一风机的出风口和除尘装置的进风口之间，所述给料装置通过给料管路连通第一风机和整流装置之间的输风管路，所述提料装置用于将除尘装置回收的物料转运至给料装置。

2.根据权利要求1所述的换热管积灰与磨损模拟实验装置，其特征在于：所述进风管路的进风口与外界环境连通，所述排风管路的出风口与外界环境连通。

3.根据权利要求1所述的换热管积灰与磨损模拟实验装置，其特征在于：所述进风管路与排风管路通过热风再利用管路连通，从而使进风管路、输风管路、排风管路和热风再利用管路组成热风再利用循环回路，所述第一风机和整流装置之间设置有风加热装置，所述给料管路连通风加热装置和整流装置之间的输风管路。

4.根据权利要求3所述的换热管积灰与磨损模拟实验装置，其特征在于：还包括冷却塔、冷水箱和冷水循环泵，所述测试模块的换热管同冷却塔、冷水箱和冷水循环泵通过冷却管路依次连通并组成冷却水循环回路。

5.根据权利要求4所述的换热管积灰与磨损模拟实验装置，其特征在于：位于测试模块和除尘装置之间的所述输风管路上设置有出风温度传感器。

6.根据权利要求1所述的换热管积灰与磨损模拟实验装置，其特征在于：还包括热水箱和热水循环泵，所述测试模块中的换热管同热水箱和热水循环泵通过热水管路依次连通并组成水加热循环回路，且所述进风管路的进风口与外界环境连通，所述排风管路的出风口与外界环境连通。

7.根据权利要求6所述的换热管积灰与磨损模拟实验装置，其特征在于：所述热水箱上设置有水温温度传感器和排风管。

8.根据权利要求2或6所述的换热管积灰与磨损模拟实验装置，其特征在于：位于测试模块和除尘装置之间的所述输风管路上设置有出风粉尘浓度传感器，所述排风管路上设置有外排粉尘浓度传感器。

9.根据权利要求2或3或6所述的换热管积灰与磨损模拟实验装置，其特征在于：与第一风机出风口连接的所述输风管路上设置有进风流量计。

10.根据权利要求1所述的换热管积灰与磨损模拟实验装置，其特征在于：所述测试模块上设置有观察窗。

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