適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱系數與阻力特性的測試系統(tǒng)，由直流式風洞系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和循環(huán)油系統(tǒng)構成；直流式風洞系統(tǒng)吸入空氣，經過加熱、混流、整流作用后，進入空氣冷卻器中；經過空氣冷卻器測試件的熱量交換后，熱水由水泵輸入到冷卻塔中冷卻，冷卻后的水由空氣加熱器加熱到試驗所需水溫，進入換熱器試驗件中，構成可控溫的循環(huán)水系統(tǒng)；儲油箱中的油經過加熱，加熱后的油進入換熱器試驗件中，經過換熱的油進入儲油箱中，構成了循環(huán)油系統(tǒng)；循環(huán)水系統(tǒng)和循環(huán)油系統(tǒng)均為閉式循環(huán)，用于換熱器的傳熱系數與阻力特性測試；該測試系統(tǒng)能夠對空氣冷卻器、油冷卻器的換熱與流動阻力特性進行測試，并且能夠循環(huán)利用水，大大的節(jié)省了資源。
【專利說明】適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及大型發(fā)電設備用換熱系統(tǒng)領域，具體涉及到一種適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]換熱器是實現熱量交換和傳遞不可缺少的設備，隨著社會與經濟的發(fā)展，高效節(jié)能給換熱器設計提出了新的目標。換熱器的傳熱和阻力性能是換熱器非常重要的指標，是保證將介質冷卻到指定溫度的前提，因此傳熱與阻力特性測試臺是各換熱器生產企業(yè)對換熱器研究、制造和驗證的重要試驗設備，其試驗結果將直接影響其換熱器產品在國內外市場上的競爭力，指導設計開發(fā)出新型高效的換熱器設備。
[0003]大型發(fā)電設備用空氣冷卻器水流量范圍4-90m3/h、油冷卻器油流量范圍6~75 m3/h，為了更好的模擬實際工況，換熱器傳熱與阻力特性測試系統(tǒng)中水流量、油流量應與實際范圍一致，且需要對流量、溫度和壓力等參數測試精度高。傳統(tǒng)換熱器傳熱與阻力特性測試系統(tǒng)很難同時實現快速調節(jié)、穩(wěn)定控制冷熱源溫度以及高測試精度。
實用新型內容
[0004]本實用新型為了避免現有技術中所存在的不足，提供了一種適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，能夠實現換熱器中兩種冷熱介質進口溫度可控、流量可控、測試精度高，且系統(tǒng)穩(wěn)定快，利于數據采集。
[0005]本實用新型的技術方案如下:
[0006]適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:包括以空氣為介質的直流式風管系統(tǒng)、以水為介質的循環(huán)水系統(tǒng)和以油為介質的循環(huán)油系統(tǒng)；
[0007]所述直流式風管系統(tǒng)包括包括入口段、加熱段、混合整流段、收縮段、空氣冷卻器測試件、空氣流量測試元件和通風機，所述入口段連接加熱段，加熱段連接混合整流段，混合整流段連接收縮段，收縮段末端與空氣冷卻器測試件連接，空氣冷卻器測試件進出口處均設置有溫度測試元件，空氣冷卻器測試件末端連接的長直管段中布置空氣流量測試元件，空氣流量測試元件連接至通風機；
[0008]所述試驗件設置有與循環(huán)水系統(tǒng)連通的入水管線和出水管線；循環(huán)水系統(tǒng)通過油冷卻器測試件與循環(huán)油系統(tǒng)連接。
[0009]所述入口段需要設計為能夠使氣流能夠從各個方向光滑的進入風管的線型。
[0010]所述入口段中設置有過濾網，過濾網用來防灰防塵，對吸入到風管中的空氣起到過濾的作用。
[0011]所述加熱段內設置有空氣加熱器，空氣加熱器的加熱功率依據風管截面尺寸和所需加熱溫度來確定，能夠將空氣加熱均勻。
[0012]所述混合整流段根據空氣的流動方向依次設計有風向混流板和整流柵。
[0013]所述風向混流板 用于從水平、豎直方向調整風管中的空氣，并使得空氣溫度分布盡可能均勻。
[0014]所以進一步地，風向混流板可以設計成包括水平方向混流板和豎直方向混流板的結構，水平方向混流板包括若干平行的水平設置的百葉窗窗片，豎直方向混流板包括若干平行的豎直設置的百葉窗窗片，水平方向混流板的窗片均通過一連動桿連接，豎直方向混流板的窗片也均通過另一連動桿連接，實現各個窗片角度調節(jié)的一致性。
[0015]更進一步地，所述風向混流板設置有轉向調節(jié)機構，轉向調節(jié)機構用于調節(jié)窗片的角度，用來適應不同的風速實驗工況，使得換熱器試驗件的進入混流裝置的空氣溫度分布盡可能均勻。
[0016]所述轉向調節(jié)機構包括一組齒輪和手輪，手輪設置于風管外部，手輪轉動帶動齒輪轉動，齒輪轉動帶動風向混流板轉動，因此實現角度調節(jié)功能。
[0017]所述整流柵是網格狀的柵格，通過整流柵能夠使氣流的速度大小和方向分布均勻且對氣流進行過濾。
[0018]所述收縮段的收縮曲線應使流速沿軸向均勻增加，不產生邊界層分離現象；在收縮段進出口處壁面平行于風管軸線盡可能保證進入空氣冷卻器測試件風速的均勻性。
[0019]所述循環(huán)水系統(tǒng)包括冷卻塔、儲水箱、水溫機、循環(huán)水泵以及流量測試流量計、與空氣冷卻器測試件熱連接的熱水管線和冷水管線、閥門；與空氣冷卻器測試件熱連接的熱水管線與水泵連接，水泵連接至冷卻塔，冷卻塔與儲水箱連接，儲水箱通過另一水泵與水溫機連接，水溫機通過冷水管線與空氣冷卻器測試件連接，構成閉式循環(huán)水系統(tǒng)。具體工作過程是:經過空氣冷卻器測試件熱交換后的循環(huán)水溫升高后，水泵用于將循環(huán)水泵送至冷卻塔中進行冷卻，冷卻后的水流入儲水箱中，水泵將儲水箱中的水泵入水溫機中加熱至實驗所需的水溫，再經過管線流入空氣冷卻器測試件中，由此構成閉式循環(huán)水系統(tǒng)。
[0020]所述水溫機能夠實現水溫度可控，且控制精度高。
[0021]循環(huán)水系統(tǒng)中所有管路應該采用保溫材料進行保溫，減小水在流動過程中的熱損失。為了準確測量流量，在流量計前應該安裝過濾器。為了準確測量進出口水溫，可以在換熱器進出口分別設置混合室?？諝饫鋮s器測試件進出口水溫、油冷卻器測試件進出口水溫的測量均采用三個溫度傳感器取平均值的方法，提高了測試的可靠性。循環(huán)水系統(tǒng)管路中各流量測試元件、冷卻塔、水溫機、水泵設備的前后分別布置管道閥門，便于切換流路，實現循環(huán)水系統(tǒng)正常工作，且便于后期的維護。
[0022]所述循環(huán)油系統(tǒng)包括儲油箱、油泵、油加熱器以及必要管路閥門等；所述循環(huán)油系統(tǒng)包括儲油箱、油泵、油加熱器以及必要的管路閥門；儲油箱與油加熱器連接，油加熱器與測試油冷卻器連接，測試油冷卻器又連接至儲油箱，構成循環(huán)油系統(tǒng)。也就是，儲油箱中的油經過油加熱器加熱后進入測試油冷卻器中，而經過熱交換后的油流入儲油箱中，由此構成循環(huán)油系統(tǒng)。油冷卻器測試件進出口油溫的測量均采用三個溫度傳感器取平均值的方法，提高了測試的可靠性。循環(huán)油系統(tǒng)管路中各流量測試元件、油加熱器、油泵設備的前后分別布置管道閥門，便于切換流路，實現循環(huán)油系統(tǒng)正常工作，且便于后期的維護。
[0023]本實用新型工作過程如下:
[0024]直流式風管系統(tǒng)由通風機將環(huán)境中的空氣吸入風管系統(tǒng)中，經過空氣加熱器加熱、混流板混流以及整流柵整流作用后，進入空氣冷卻器測試件中；經過空氣冷卻器測試件熱量交換后的熱水由水泵輸入到冷卻塔中冷卻，冷卻后的水由空氣加熱器加熱到試驗所需水溫，進入空氣冷卻器測試件中，構成了可控溫的循環(huán)水系統(tǒng)；儲油箱中的油經過油泵泵送至油加熱器中進行加熱，加熱后的油進入油冷卻器測試件中，經過換熱的油進入儲油箱中，構成了循環(huán)油系統(tǒng)。
[0025]本實用新型的有益效果如下:
[0026]本實用新型具有系統(tǒng)調節(jié)方便，人為因素少，實驗工況與大型發(fā)電設備用換熱器實際工況能夠很好的吻合，且實驗工況穩(wěn)定快，測試數據可靠性高。
[0027]本實用新型直流式風管系統(tǒng)能夠為空氣冷卻器測試件提供溫度可控的空氣，且空氣流動速度大小與方向分布均勻；風管系統(tǒng)中設置一組混流板用來調節(jié)空氣流動的方向，且混流板的角度可調；空氣冷卻器測試件入口風溫測試由N個溫度傳感器來測試，取其平均值，其中N ≥ 16，為整數；混流板的角度為可調，使得N個溫度傳感器溫度讀數盡可能接近。
[0028]本實用新型中循環(huán)水系統(tǒng)能夠實現換熱器入口水溫可控、流量可控，且系統(tǒng)穩(wěn)定時間短，調節(jié)方便；經過空氣冷卻器測試件熱量交換后的水，進過冷卻塔降溫以及水溫機加熱后，調至所需的溫度；
[0029]本實用新型中循環(huán)油系統(tǒng)能夠實現換熱器入口油溫可控、流量可控，且系統(tǒng)穩(wěn)定時間短，調節(jié)方便；
[0030]本實用新型適用于大型發(fā)電設備用空氣冷卻器和油冷卻器的傳熱與阻力特性的測試。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0032]其中，附圖標記為:1入口段、2空氣加熱器、3收縮段、4試驗件進風口溫度測試件、5空氣冷卻器測試件、6試驗件出風口溫度測試件、7空氣流量測試元件、8通風機、9-11空氣冷卻器測試件入口水溫傳感器、12入口水壓表、14水流量計、16水流量計、18水流量計、20水溫機、23水泵、24儲水箱、25冷卻塔、26水泵、28油冷卻器測試件出口水壓表、29-31油冷卻器測試件出口水溫傳感器、32油冷卻器測試件、33-35油冷卻器測試件進口水溫傳感器、36油冷卻器測試件進口水壓表、39油流量計、41儲油箱、43油泵、46油加熱器、48油流量計、50油流量計、51油冷卻器測試件進出口油壓力變送器、52油冷卻器測試件進口油壓表、53-55油冷卻器測試件進口油溫傳感器、56-57油冷卻器測試件出口油溫傳感器、59油冷卻器測試件出口油壓表、61-63空氣冷卻器測試件出口水溫傳感器、64出口水壓表，13、15、17、19、21、27、37、38、40、42、44、45、47、49 均為各個管道相應的閥門。
【具體實施方式】
[0033]如圖1所示，適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，包括以空氣為介質的直流式風管系統(tǒng)、以水為介質的循環(huán)水系統(tǒng)和以油為介質的循環(huán)油系統(tǒng)；
[0034]所述直流式風管系統(tǒng)包括入口段1、加熱混流段、收縮段3、試驗件進風口溫度測試4、空氣冷卻器測試件5、試驗件出風口溫度測試件6、空氣流量測試元件7和通風機8。
[0035]所述入口段1連接加熱混流段，加熱混流段連接收縮段3，收縮段3末端與空氣冷卻器測試件5連接，空氣冷卻器測試件5進出口處均設置有試驗件進風口溫度測試件4和試驗件出風口溫度測試件6，空氣冷卻器測試件5末端連接的長直管段中布置空氣流量測試元件7,空氣流量測試元件7連接至通風機8 ；
[0036]所述換熱器測驗件5設置有與循環(huán)水系統(tǒng)連通的入水管線和出水管線；循環(huán)水系統(tǒng)通過油冷卻器測試件32與循環(huán)油系統(tǒng)連接。
[0037]所述入口段I需要設計為能夠使氣流能夠從各個方向光滑的進入風管的線型。
[0038]所述入口段I中設置有過濾網，過濾網用來防灰防塵，對吸入到風管中的空氣起到過濾的作用。
[0039]所述加熱混流段內設置有空氣加熱器2，空氣加熱器2的加熱功率依據風管截面尺寸和所需加熱溫度來確定，能夠將空氣加熱均勻。
[0040]所述加熱混流段根據空氣的流動方向依次設計有風向混流板和整流柵。
[0041]所述風向混流板用于從水平、豎直方向調整風管中的空氣，并使得空氣溫度分布盡可能均勻。
[0042]所以進一步地，風向混流板可以設計成包括水平方向混流板和豎直方向混流板的結構，水平方向混流板包括若干平行的水平設置的百葉窗窗片，豎直方向混流板包括若干平行的豎直設置的百葉窗窗片，水平方向混流板的窗片均通過一連動桿連接，豎直方向混流板的窗片也均通過另一連動桿連接，實現各個窗片角度調節(jié)的一致性。
[0043]更進一步地，所述風向混流板設置有轉向調節(jié)機構，轉向調節(jié)機構用于調節(jié)窗片的角度，用來適應不同的風速實驗工況，使得換熱器試驗件的進入混流裝置的空氣溫度分布盡可能均勻。
[0044]所述轉向調節(jié)機構可以由一組標準齒輪和手輪或其他機構組成，來實現角度調節(jié)功能。
[0045]所述整流柵是網格狀的柵格，通過整流柵能夠使氣流的速度大小和方向分布均勻且對氣流進行過濾。
[0046]所述收縮段3的收縮曲線應使流速沿軸向均勻增加，不產生邊界層分離現象；在收縮段進出口處壁面平行于風管軸線盡可能保證進入空氣冷卻器測試件5風速的均勻性。
[0047]所述循環(huán)水系統(tǒng)包括冷卻塔25、儲水箱24、水溫機20、循環(huán)水泵23以及流量測試流量計14、16、18、與空氣冷卻器測試件5熱連接的熱水管線和冷水管線、閥門；與空氣冷卻器測試件5熱連接的熱水管線與水泵26連接，水泵26連接至冷卻塔25，冷卻塔25與儲水箱24連接，儲水箱24通過閥門22與循環(huán)水泵23連接，水泵23通過帶有閥門21的管線返回至儲水箱24，同時循環(huán)水泵23連接至水溫機20，水溫機20通過冷水管線與空氣冷卻器測試件5連接，構成閉式循環(huán)水系統(tǒng)。
[0048]所述與空氣冷卻器測試件5熱連接的熱水管線沿水流方向依次設置有出口水壓表64、空氣冷卻器測試件出口水溫傳感器61-63、閥門60。
[0049]所述冷水管線沿水流方向依次設置有閥門19、水流量計18、并聯的水流量計14和16(并聯線路上分別設置有閥門15、17)、閥門13、入口水壓表12、空氣冷卻器測試件入口水溫傳感器9-11。
[0050]并聯的水流量計14、16還設置有連接到油冷卻器測試件32的進水線路，該線路上依次安裝有閥門37、油冷卻器測試件進口水壓表36、油冷卻器測試件進口水溫傳感器33-35 ;油冷卻器測試件32的出水線路連接至水泵26，該出水線路上依次安裝有油冷卻器測試件出口水溫傳感器29-31、油冷卻器測試件出口水壓表28、閥門27。
[0051]具體工作過程是:經過空氣冷卻器測試件5熱交換后的循環(huán)水溫升高后，水泵26用于將循環(huán)水泵送至冷卻塔25中進行冷卻，冷卻后的水流入儲水箱24中，水泵23將儲水箱24中的水泵入水溫機20中加熱至實驗所需的水溫，再經過管線流入空氣冷卻器測試件5中，由此構成閉式循環(huán)水系統(tǒng)。
[0052]所述水溫機20能夠實現水溫度可控，且控制精度高。
[0053]循環(huán)水系統(tǒng)中所有管路應該采用保溫材料進行保溫，減小水在流動過程中的熱損失。為了準確測量流量，在流量計前應該安裝過濾器。為了準確測量進出口水溫，可以在換熱器進出口分別設置混合室?？諝饫鋮s器測試件5進出口水溫、油冷卻器測試件進出口水溫的測量均采用三個溫度傳感器取平均值的方法，提高了測試的可靠性。循環(huán)水系統(tǒng)管路中各流量測試元件14、16、18、冷卻塔25、水溫機20、水泵23設備的前后分別布置管道閥門，便于切換流路，實現循環(huán)水系統(tǒng)正常工作，且便于后期的維護。
[0054]所述循環(huán)油系統(tǒng)包括儲油箱41、油泵43、油加熱器46以及必要管道閥門等；儲油箱41與油加熱器46之間的連接管線上依次安裝有閥門44、油泵43、閥門45，油泵43通過設置有閥門42的管線返回到儲油箱41 ;油加熱器46與油冷卻器測試件32連接，油冷卻器測試件32又連接至儲油箱41，構成循環(huán)油系統(tǒng)。也就是，儲油箱41中的油經過油加熱器46加熱后通過并聯設置有閥門47、49的油流量計48、50，再通過油冷卻器測試件進口油壓表52、油冷卻器測試件進口油溫傳感器53-55然后進入測試油冷卻器32中，而經過熱交換后的油依次經過油冷卻器測試件出口油溫傳感器56-57、油冷卻器測試件出口油壓表59、閥門38、油流量計39、閥門40最后流入儲油箱41中，由此構成循環(huán)油系統(tǒng)。油冷卻器測試件32進出口油溫的測量均采用三個溫度傳感器取平均值的方法，提高了測試的可靠性。所述油冷卻器測試件進口油壓表52和油冷卻器測試件出口油壓表59之間連接并安裝有油流量計50 ;通過循環(huán)油系統(tǒng)管路中各流量測試元件39、48、50、油加熱器46、油泵43設備的前后分別布置管道閥門，便于切換流路，實現循環(huán)油系統(tǒng)正常工作，且便于后期的維護。
[0055]本實用新型的工作過程如下:
[0056]直流式風管系統(tǒng)由通風機8將環(huán)境中的空氣吸入直流式風管系統(tǒng)中，經過空氣加熱器2加熱、混流板混流以及整流柵整流作用后，進入空氣冷卻器測試件5中；經過空氣冷卻器測試件5熱量交換后的熱水由水泵26輸入到冷卻塔25中冷卻，冷卻后的水由水溫機20加熱到試驗所需水溫，進入空氣冷卻器測試件5中，構成了可控溫的循環(huán)水系統(tǒng)；儲油箱41中的油經過油泵43泵送至油加熱器46中進行加熱，加熱后的油進入油冷卻器測試件32中，經過熱量交換的油進入儲油箱中，構成了循環(huán)油系統(tǒng)。
【權利要求】
1.適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:包括以空氣為介質的直流式風管系統(tǒng)、以水為介質的循環(huán)水系統(tǒng)和以油為介質的循環(huán)油系統(tǒng)；所述直流式風管系統(tǒng)包括入口段(I)、加熱段、混合整流段、收縮段(3)、空氣冷卻器測試件(5)、空氣流量測試元件(7 )和通風機(8 )，所述入口段(I)連接加熱段，加熱段連接混合整流段，混合整流段連接收縮段(3)，收縮段(3)末端與空氣冷卻器測試件(5)連接，空氣冷卻器測試件(5)進出口處均設置有溫度測試元件(6)，空氣冷卻器測試件(5)的末端設置有空氣流量測試元件(7)，空氣流量測試元件(7)連接至通風機(8);所述空氣冷卻器測試件(5)設置有與循環(huán)水系統(tǒng)連通的入水管線和出水管線；循環(huán)水系統(tǒng)通過油冷卻器測試件與循環(huán)油系統(tǒng)連接。
2.根據權利要求1所述的適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述入口段(I)呈氣流能從各個方向光滑的進入風管的線型，并且入口段(I)中設置有過濾網。
3.根據權利要求1所述的適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述混合整流段根據空氣的流動方向依次設計有用于從水平、豎直方向調整空氣的風向混流板和用于均流空氣的整流柵，所述風向混流板包括水平方向混流板和豎直方向混流板的結構，水平方向混流板包括若干平行的水平設置的百葉窗窗片，豎直方向混流板包括若干平行的豎直設置的百葉窗窗片，水平方向混流板的窗片均通過一連動桿連接，豎直方向混流板的窗片也均通過另一連動桿連接。
4.根據權利要求3所述的適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述風向混流板設置有轉向調節(jié)機構，轉向調節(jié)機構用于調節(jié)窗片的角度。
5.根據權利要求4所述的適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述轉向調節(jié)機構包括一組齒輪和手輪，手輪設置于風管外部，手輪轉動帶動齒輪轉動，齒輪轉動帶動風向混流板轉動。
6.根據權利要求1所述的適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述整流柵是網格狀的柵格。
7.根據權利要求1所述的適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述收縮段(3)進出口處的壁面平行于風管軸線。
8.根據權利要求1所述的適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述循環(huán)水系統(tǒng)包括冷卻塔(25)、儲水箱(24)、水溫機(20)、循環(huán)水泵(23)以及流量測試流量計(14、16、18)、與空氣冷卻器測試件(5)熱連接的熱水管線和冷水管線、閥門；與空氣冷卻器測試件(5)熱連接的熱水管線與另一水泵(26)連接，所述水泵(26)連接至冷卻塔(25)，冷卻塔(25)與儲水箱(24)連接，儲水箱(24)通過循環(huán)水泵(23)與水溫機(20 )連接，水溫機(20 )通過冷水管線與空氣冷卻器測試件(5 )連接，構成閉式循環(huán)水系統(tǒng)。
9.根據權利要求1所述的適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述循環(huán)水系統(tǒng)中的管線采用保溫材料。
10.根據權利要求1所述的適用于大型發(fā)電設備換熱器傳熱與阻力特性的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述循環(huán)油系統(tǒng)包括儲油箱(41)、油泵(43)、油加熱器(46)以及管路閥門；儲油箱(41)與油加熱器(46)連接，油加熱器(46)與測試油冷卻器(32)連接，測試油冷卻器(32)又連接至儲油箱(41)，構成循環(huán)油系統(tǒng)。
【文檔編號】G01M99/00GK203479550SQ201320490690
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權日:2013年8月12日
【發(fā)明者】馮玲, 吳建東, 陳敏, 尹林華, 杜鵬, 唐磊 申請人:中國東方電氣集團有限公司