CN219935260U - 一种换热器热补偿试验台架 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种换热器热补偿试验台架，包含淡水加热模块、机油加热模块、海水冷却模块和数据采集模块。淡水加热模块包括依次连接的淡水水柜、泵、淡水加热器、淡水冷却换热器以及电磁三通阀；机油加热模块包括机油油柜、泵、机油加热器、机油冷却换热器以及电磁三通阀；海水冷却模块包括冷却塔、海水水柜以及泵。数据采集模块包括PLC组件和数据采集传感器。本实用新型通过循环加热回路将热量储存在工作介质中，实现了低功率供能下对高功耗换热器进行试验数据测量。此外，本实用新型还保证了台架对不同尺寸，不同进出口形式换热器的适用性。本实用新型提供了低功率供能下对各种尺寸形式的大功率管壳式换热器试验进行热补偿的解决思路。
Description
技术领域
本实用新型涉及试验台架技术领域，具体涉及一种换热器热补偿试验台架。
背景技术
换热器是使热量从热流体传递到冷流体的设备，在工业生产中应用十分广泛。换热器的换热性能和阻力性能是衡量换热器性能的重要指标，为提高换热器的换热性能、降低其能耗，对换热器进行台架试验是十分重要的。为保证换热稳定，在台架试验中一般需要通过电能或燃料燃烧对降温后的冷流体重新升温。一些换热器功率非常大，仅通过电功率或燃料燃烧为冷流体重新升温所付出的代价也非常大。
实用新型内容
本实用新型涉及一种换热器热补偿试验台架，通过先将热量储存在加热介质中，实现在低功率供能条件下对高功耗换热器进行自动化数据测量。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种换热器热补偿试验台架，其特征在于：包括淡水加热模块、机油加热模块、海水冷却模块和数据采集模块；其中所述淡水加热模块包括依次连接的淡水水柜、泵、淡水加热器、淡水冷却换热器以及电磁三通阀；所述淡水水柜出水口连接所述淡水加热器后连接所述第一电磁三通阀，所述第一电磁三通阀另两个接口分别连接淡水冷却换热器器入口和第四电磁三通阀，所述淡水冷却换热器出口通过第四电磁三通阀连接淡水水柜入口；
机油加热模块包括机油油柜、泵、机油加热器、机油冷却换热器以及电磁三通阀；所述机油油柜出水口连接所述机油加热器后连接第七电磁三通阀，所述第七电磁三通阀另两个接口分别连接机油冷却换热器入口和第八电磁三通阀，所述机油冷却换热器出口通过第八电磁三通阀连接机油油柜入口；
海水冷却模块包括冷却塔、海水水柜以及泵，用于对淡水和机油进行降温；所述海水水柜出口分别通过第五电磁三通阀连接淡水冷却换热器和通过第六电磁三通阀连接机油冷却换热器，海水水柜中的海水分别依次经过淡水冷却换热器和机油冷却换热器连接所述冷却塔回到所述海水水柜；其中淡水冷却换热器和冷却塔之间设有第二电磁三通阀，机油冷却换热器与冷却塔之间设有第三电磁三通阀；
数据采集模块包括PLC组件和数据采集传感器，用于采集、处理和存储数据。
进一步地，所述淡水冷却换热器和机油冷却换热器均为管壳式换热器。
进一步地，所述淡水加热器和机油加热器最大功率分别低于所述淡水冷却换热器和所述机油冷却换热器所需热功率，采用预加热手段对淡水冷却换热器和机油冷却换热器进行热补偿。
进一步地，所述第一电磁三通阀和所述第四电磁三通阀控制淡水水柜试验状态与预热状态的切换，当淡水水柜温度高于设定值时，台架进入试验状态。
进一步地，所述第七电磁三通阀和所述第八电磁三通阀控制机油油柜试验状态与预热状态的切换，当机油油柜温度高于设定值时，台架进入试验状态。
进一步地，所述数据传感器包括温度传感器、流量计、压力传感器，其中温度传感器和所述压力传感器安装在所述淡水冷却换热器和机油冷却换热器的各个进出口，以实时采集换热器工作状态并自动控制电磁三通阀的通断，其中淡水水柜和机油油柜入口以及淡水水柜出口处分别设有流量计。
进一步地，淡水冷却换热器和机油冷却换热器的四个进出口连接的管路均采用了金属软管与其他管系连接。
进一步地，淡水冷却换热器和机油冷却换热器四个进出口端相连的管道均以法兰连接。
本实用新型所达到的有益效果：
1.本实用新型结构简单，操作自动化程度高，制造运行成本合理。
2.本实用新型所采用的预加热技术，降低了维持换热器所需电功率，保证了低功率供能下的大功率换热器性能测试的稳定性。
3.通过合理的管系设计和金属软管连接，本实用新型适用于多种尺寸、各种进出口方式换热器。
4.本实用新型设备利用率高，可有效降低生产成本。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图。
图2为本实用新型淡水冷却换热器工作流程图。
图3为本实用新型机油冷却换热器工作流程图。
图中，1—海水水柜，2—淡水水柜，3—冷却塔，4a—淡水加热器、4b—机油加热器，5—淡水冷却换热器，6—机油冷却换热器，7a—第一电磁三通阀、7b—第二电磁三通阀、7c—第三电磁三通阀、7d—第四电磁三通阀、7e—第五电磁三通阀、7f—第六电磁三通阀、7g—第七电磁三通阀、7h——第八电磁三通阀，8——机油油柜。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
以下结合附图和具体实施例来对本实用新型做进一步的说明。
如图1所示，一种换热器热补偿试验台架，包括淡水加热模块、机油加热模块、海水冷却模块和数据采集模块；其中所述淡水加热模块包括依次连接的淡水水柜2、泵、淡水加热器4a、淡水冷却换热器5以及电磁三通阀；所述淡水水柜2出水口连接所述淡水加热器4a后连接所述第一电磁三通阀7a，所述第一电磁三通阀7a另两个接口分别连接淡水冷却换热器5入口和第四电磁三通阀7d，所述淡水冷却换热器5出口通过第四电磁三通阀7d连接淡水水柜2入口；
机油加热模块包括机油油柜8、泵、机油加热器4b、机油冷却换热器6以及电磁三通阀；所述机油油柜8出水口连接所述机油加热器4b后连接第七电磁三通阀7g，所述第七电磁三通阀7g另两个接口分别连接机油冷却换热器6入口和第八电磁三通阀7h，所述机油冷却换热器6出口通过第八电磁三通阀7h连接机油油柜8入口；
海水冷却模块包括冷却塔3、海水水柜1以及泵，用于对淡水和机油进行降温；所述海水水柜1出口分别通过第五电磁三通阀7e连接淡水冷却换热器5和通过第六电磁三通阀7f连接机油冷却换热器6，海水水柜1中的海水分别依次经过淡水冷却换热器5和机油冷却换热器6连接所述冷却塔3回到所述海水水柜1；其中淡水冷却换热器5和冷却塔3之间设有第二电磁三通阀7b，机油冷却换热器6与冷却塔3之间设有第三电磁三通阀7c；
数据采集模块包括PLC组件和数据采集传感器，用于采集、处理和存储数据。
在上述实施例中，淡水冷却换热器5和机油冷却换热器6为管壳式换热器。淡水加热器4a和机油加热器4b最大功率分别低于所述淡水冷却换热器5和所述机油冷却换热器6所需热功率，采用预加热手段对淡水冷却换热器5和机油冷却换热器6进行热补偿。
本试验台架设计中，需要进行淡水、机油两种热介质的试验测试，因此需要设计两组独立的加热管路。而海水作为冷却介质，其工作管路为前期工作设计的冷却管路。在每组加热管路中，包含了介质的预热管路和测试管路，用来解决因换热器工况点功率过大的问题。
由于淡水冷却器和机油冷却器不是同时工作，所以海水水柜1先与淡水冷却换热器5连通，按照图2所示流程进行淡水冷却换热器5性能测试。测试完成后，等待海水水柜1重新冷却至设定温度再将海水水柜1与机油冷却换热器6连通，进行机油冷却换热器6性能测试。机油冷却换热器6性能测试过程如图3所示。
对于淡水加热模块，当淡水温度未达到设定值Td0时，电磁三通阀接循环管路，淡水在循环管路内通过淡水加热器4a循环加热。即在上述实施例中，淡水从淡水水柜2出口依次流经淡水加热器4a、第一电磁三通阀，第四电磁三通阀7d回到淡水水柜2入口，其他电磁三通阀控制其他管路关闭。
当温度达到设定值Td0后，电磁三通阀接试验管路，淡水通过第一电磁三通阀7a进入淡水冷却换热器5降温，同时海水从海水水柜1出口经第五电磁阀进入淡水冷却换热器5，淡水和海水在淡水冷却换热器5中进行热交换，降温后的淡水经第四电磁三通阀7d回到淡水水柜2，升温后的海水经第二电磁三通阀阀、冷却塔3冷却后回到海水水柜1。由传感器采集压力流量数据。当淡水温度小于设定值Td1后，关闭淡水泵，5S后，关闭海水泵，否则，继续换热直到淡水温度小于设定值Td1。
对于机油加热模块，当机油温度未达到设定值Tj0时，电磁三通阀接循环管路，机油在循环管路内通过加热器循环加热。即在上述实施例中，机油从机油油柜8出口依次流经机油加热器4b、第七电磁三通阀7g，第八电磁三通阀7h回到机油油柜8入口，其他电磁三通阀控制其他管路关闭。
当温度达到设定值Tj0后，电磁三通阀接试验管路，机油通过第七电磁三通阀7g进入机油冷却换热器6降温，同时海水从海水水柜1出口经第六电磁阀进入机油冷却换热器6，机油和海水在机油冷却换热器6中进行热交换，降温后的机油经第八电磁三通阀7h回到机油油柜8，升温后的海水经第三电磁三通阀7c、冷却塔3冷却后回到海水水柜1。由传感器采集压力流量数据。当机油温度小于设定值Tj1后，关闭机油泵，5S后，关闭海水泵，否则，继续换热直到机油温度小于设定值Tj1。
当淡水或机油加热模块进入试验状态后，海水冷却模块开始工作，海水通过泵进入换热器冷端，经换热器升温后进入冷却塔3冷却。
在台架运行过程中，数据采集模块通过PLC采集、处理和存储数据，控制三通阀的通断以切换工作状态。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种换热器热补偿试验台架，其特征在于：包括淡水加热模块、机油加热模块、海水冷却模块和数据采集模块；其中所述淡水加热模块包括依次连接的淡水水柜、泵、淡水加热器、淡水冷却换热器以及第一电磁三通阀；所述淡水水柜出水口连接所述淡水加热器后连接所述第一电磁三通阀，所述第一电磁三通阀另两个接口分别连接淡水冷却换热器入口和第四电磁三通阀，所述淡水冷却换热器出口通过第四电磁三通阀连接淡水水柜入口；
机油加热模块包括机油油柜、泵、机油加热器、机油冷却换热器以及电磁三通阀；所述机油油柜出水口连接所述机油加热器后连接第七电磁三通阀，所述第七电磁三通阀另两个接口分别连接机油冷却换热器入口和第八电磁三通阀，所述机油冷却换热器出口通过第八电磁三通阀连接机油油柜入口；
海水冷却模块包括冷却塔、海水水柜以及泵，用于对淡水和机油进行降温；所述海水水柜出口分别通过第五电磁三通阀连接淡水冷却换热器和通过第六电磁三通阀连接机油冷却换热器，海水水柜中的海水分别依次经过淡水冷却换热器和机油冷却换热器连接所述冷却塔回到所述海水水柜；其中淡水冷却换热器和冷却塔之间设有第二电磁三通阀，机油冷却换热器与冷却塔之间设有第三电磁三通阀；
数据采集模块包括PLC组件和数据采集传感器，用于采集、处理和存储数据。
2.根据权利要求1所述的一种换热器热补偿试验台架，其特征在于：所述淡水冷却换热器和机油冷却换热器均为管壳式换热器。
3.根据权利要求1所述的一种换热器热补偿试验台架，其特征在于：所述淡水加热器和机油加热器最大功率分别低于所述淡水冷却换热器和所述机油冷却换热器所需热功率，采用预加热手段对淡水冷却换热器和机油冷却换热器进行热补偿。
4.根据权利要求1所述的一种换热器热补偿试验台架，其特征在于：所述第一电磁三通阀和所述第四电磁三通阀控制淡水水柜试验状态与预热状态的切换，当淡水水柜温度高于设定值时，台架进入试验状态。
5.根据权利要求1所述的一种换热器热补偿试验台架，其特征在于：所述第七电磁三通阀和所述第八电磁三通阀控制机油油柜试验状态与预热状态的切换，当机油油柜温度高于设定值时，台架进入试验状态。
6.根据权利要求1所述的一种换热器热补偿试验台架，其特征在于：所述数据采集传感器包括温度传感器、流量计、压力传感器，其中温度传感器和所述压力传感器安装在所述淡水冷却换热器和机油冷却换热器的各个进出口，以实时采集换热器工作状态并自动控制电磁三通阀的通断，其中淡水水柜和机油油柜入口以及淡水水柜出口处分别设有流量计。
7.根据权利要求1所述的一种换热器热补偿试验台架，其特征在于：淡水冷却换热器和机油冷却换热器的四个进出口连接的管路均采用了金属软管与其他管系连接。
8.根据权利要求1所述的一种换热器热补偿试验台架，其特征在于：淡水冷却换热器和机油冷却换热器四个进出口端相连的管道均以法兰连接。
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