管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020073294.1 (22)申请日 2020.01.14 (73)专利权人 上海市特种设备监督检验技术研 究院 地址 200062 上海市普陀区金沙江路915号 专利权人 上海蓝海科创检测有限公司 (72)发明人 任彬浦哲汤晓英司俊 鲁红亮何爱妮 (74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 31225 代理人 杨宏泰 (51)Int.Cl. G01N 25/20(2006.01) G01M 10/00(2006.01) (54)实用新型名称 一种管内流动沸腾传。

2、热流阻特性的测试装 置 (57)摘要 本实用新型涉及一种管内流动沸腾传热流 阻特性的测试装置， 该装置包括： 介质回路： 包括 通过管路依次连接形成密封回路的介质罐、 离心 泵、 套管换热器和空冷器， 所述的套管换热器包 括传热管以及套设在传热管外侧的套管； 预热组 件： 包括设置在离心泵和套管换热器之间的加热 器和功率调节单元， 所述的加热器包括盘管以及 缠绕在盘管外表面的加热带， 所述的功率调节单 元包括与加热带连接的调压器， 所述的盘管两端 分别连接离心泵和传热管； 测试组件： 包括与套 管连接的蒸汽回路以及分别设置在套管换热器 进口和出口处的进口视镜和出口视镜。 与现有技 术相比， 本。

3、实用新型具有闭环设计介质带压运 行、 拆卸方便、 随意调整角度等优点。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 211577032 U 2020.09.25 CN 211577032 U 1.一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置， 其特征在于， 该装置包括： 介质回路： 包括通过管路依次连接形成密封回路的介质罐(1)、 离心泵(2)、 套管换热器 和空冷器(21)， 所述的套管换热器包括传热管(13)以及套设在传热管(13)外侧的套管 (12)； 预热组件： 包括设置在离心泵(2)和套管换热器之间的加热器(4)和功率调节单元(7)， 所述的加热器(4)包括盘管(5)以及缠绕在盘管外表面的。

4、加热带(6)， 所述的功率调节单元 (7)包括与加热带(6)连接的调压器(8)， 所述的盘管(5)两端分别连接离心泵(2)和传热管 (13)； 测试组件： 包括与套管(12)连接的蒸汽回路以及分别设置在套管换热器进口和出口处 的进口视镜(11)和出口视镜(14)。 2.根据权利要求1所述的一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置， 其特征在于， 所 述的离心泵(2)与盘管(5)之间还设有涡轮流量计(3)。 3.根据权利要求1所述的一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置， 其特征在于， 所 述的功率调节单元(7)还包括与加热带(6)串联的电流表(10)以及与加热带(6)并联的电压 表(9)。 4.。

5、根据权利要求1所述的一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置， 其特征在于， 所 述的传热管(13)出口与空冷器(21)之间设有控制介质压力的背压阀(20)。 5.根据权利要求1所述的一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置， 其特征在于， 所 述的蒸汽回路包括与套管(12)的蒸汽进口连接的外部蒸汽源、 与套管(12)的蒸汽出口连接 的气液分离器(15)、 与气液分离器(15)液体出口连接的量杯(16)以及与气液分离器(15)气 体出口连接的集水罐(17)。 6.根据权利要求5所述的一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置， 其特征在于， 所 述的蒸汽进口处设有涡街流量计(19)， 所述的集水罐(1。

6、7)上设有液位计(18)。 7.根据权利要求1所述的一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置， 其特征在于， 所 述的套管换热器还包括焊接在套管(12)两端的内牙圆管(22)， 在内牙圆管(22)与传热管 (13)之间填充有石绵绳(23)， 并通过金属垫片(24)和外牙封头(25)对石绵绳(23)进行挤压 密封。 8.根据权利要求7所述的一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置， 其特征在于， 所 述的套管(12)外沿周向方向焊接有一对连接杆(26)， 所述的连接杆(26)外端通过轴承(27) 与支架(28)可旋转的连接， 用以调节套管(12)的位置。 权利要求书 1/1 页 2 CN 21157。

7、7032 U 2 一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置 技术领域 0001 本实用新型涉及热交换器用管性能测试领域， 尤其是涉及一种管内流动沸腾传热 流阻特性的测试装置。 背景技术 0002 沸腾是指液体受热超过其饱和温度时， 在液体内部和表面同时发生剧烈汽化的现 象。 沸腾可以分为大容器沸腾(也称池沸腾)和强制对流沸腾(主要是管内流动沸腾)。 管内 流动沸腾在能源动力、 石油化工和核能等领域较为常见， 如在管式蒸发器、 蒸汽器、 蒸汽锅 炉及蒸汽发生器等。 相较于池沸腾， 管内流动沸腾换热机理十分复杂， 沿管道流动方向液体 因吸收不断蒸发， 导致气液两相流中的含汽率、 流速和流型都随之发生。

8、变化， 局部换热系数 就会沿管程不断变化。 这就给研究这种换热工况下的强化传热方法， 给设计出高效的流动 沸腾换热器带来了较大的难题。 0003 强化管内流动沸腾的方法主要有扩展表面法、 流体旋转法和多孔表面法。 扩展表 面法和多孔涂层法是实际应用较多的方法， 其中扩展表面法可分为内直高肋管、 内螺旋高 肋管和内螺旋微肋管， 多孔表面法可分为机械多孔表面和烧结多孔表面。 可见强化管内流 动沸腾的方法很多， 对于采用该类传热元件的换热设备很难单纯依靠理论计算的方法获得 其性能指标， 同时高效元件会存在污垢， 实际工况和原始工况差别很大， 因此需要采用试验 的手段来测定其初始和带垢传热流阻性能。 。

9、0004 目前热交换器领域性能测试方法主要包括威尔逊图解法及其修正法、 等雷诺数法 及其衍生法， 还有非线性拟合法， 但这些标准方法多是针对无相变传热工况的。 现有文献中 报道的针对管内流动沸腾的测试装置又多数是针对制冷工质的， 仅有极少数研究者报道了 水在管道内的沸腾传热， 并且研究的是在开口系统的沸腾。 同时大多数测试装置都仅能测 试垂直或水平方向上性能， 而换热管的位置是影响管内沸腾的重要因素。 因此有必要发明 一种能够测试任意介质在任意压力和位置上管内流动沸腾传热和流阻特性的装置。 实用新型内容 0005 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管内流动 沸腾传热流。

10、阻特性的测试装置。 0006 本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现： 0007 一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置， 该装置包括： 0008 介质回路： 包括通过管路依次连接形成密封回路的介质罐、 离心泵、 套管换热器和 空冷器， 所述的套管换热器包括传热管以及套设在传热管外侧的套管； 0009 预热组件： 包括设置在离心泵和套管换热器之间的加热器和功率调节单元， 所述 的加热器包括盘管以及缠绕在盘管外表面的加热带， 所述的功率调节单元包括与加热带连 接的调压器， 所述的盘管两端分别连接离心泵和传热管； 0010 测试组件： 包括与套管连接的蒸汽回路以及分别设置在套管换热器进口和出口。

11、处 说明书 1/3 页 3 CN 211577032 U 3 的进口视镜和出口视镜。 0011 所述的离心泵与盘管之间还设有涡轮流量计。 0012 所述的功率调节单元还包括与加热带串联的电流表以及与加热带并联的电压表。 0013 所述的传热管出口与空冷器之间设有控制介质压力的背压阀。 0014 所述的蒸汽回路包括与套管的蒸汽进口连接的外部蒸汽源、 与套管的蒸汽出口连 接的气液分离器、 与气液分离器液体出口连接的量杯以及与气液分离器气体出口连接的集 水罐。 0015 所述的蒸汽进口处设有涡街流量计， 所述的集水罐上设有液位计。 0016 所述的套管换热器还包括焊接在套管两端的内牙圆管， 在内牙圆。

12、管与传热管之间 填充有石绵绳， 并通过金属垫片和外牙封头对石绵绳进行挤压密封。 0017 所述的套管外沿周向方向焊接有一对连接杆， 所述的连接杆外端通过轴承与支架 可旋转的连接， 用以调节套管的位置。 0018 与现有技术相比， 本实用新型具有以下优点： 0019 本实用新型能够通过改变储液罐中的介质种类， 用来测试不同介质的管内流动沸 腾特性， 且介质回路为闭环设计可以带压运行， 能得到任意压力下的性能。 测试组件中的套 管换热器拆卸方便， 可得到不同强化传热元件的管内沸腾特性， 且壳程安装有轴承， 可使换 热器随意转动， 可得到不同角度下管内流动沸腾的传热流阻特性。 附图说明 0020 图。

13、1为本实用新型的结构示意图。 0021 图2为套管换热器的结构示意图。 0022 图3为测试到的水在竖直管内的流动沸腾换热系数图。 0023 图4为测试到的水在竖直管内的流动沸腾单位压力降图。 0024 图中附图标记： 0025 1、 介质罐， 2、 离心泵， 3、 涡轮流量计， 4、 加热器， 5、 盘管， 6、 加热带， 7、 功率调节单 元， 8、 调压器， 9、 电压表， 10、 电流表， 11、 进口视镜， 12、 套管， 13、 传热管， 14、 出口视镜， 15、 气液分离器， 16、 量杯， 17、 集水罐， 18、 液位计， 19、 涡街流量计， 20、 背压阀， 21、 空。

14、冷器， 22、 内牙圆管， 23、 石棉绳， 24、 金属垫片， 25、 外牙封头， 26、 连接杆， 27、 轴承， 28、 支架。 具体实施方式 0026 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。 0027 实施例： 0028 如图1所示， 本实用新型提供一种管内流动沸腾传热流阻特性的测试装置， 用以得 到不同介质在各类传热元件内不同角度下的流动沸腾传热流。

15、阻特性， 该装置由预热组件、 测试组件和介质回路组成。 0029 预热组件包括加热器4和功率调节单元7， 加热器包括盘管5及缠绕在盘管外表面 说明书 2/3 页 4 CN 211577032 U 4 的加热带6， 功率调节单元包括调压器8、 电压表9和电流表10， 电压表9和加热带6并联、 电流 表10和加热带6串联。 0030 测试组件包括蒸汽回路及连接在套管换热器两端的进口视镜11和出口视镜14， 蒸 汽回路包括气液分离器15、 量杯16、 集水罐17、 液位计18和涡街流量计19， 涡街流量计19安 装在蒸汽回路进口， 气液分离器15安装在蒸汽回路出口。 0031 介质回路包括与预热组件。

16、和套管换热器形成回路的介质罐1、 离心泵2、 涡轮流量 计3和空冷器21， 介质回路通过管道连接形成密闭系统， 测试组件后端安装有背压阀20用以 控制介质压力。 0032 如图2所示， 套管换热器包括传热管13、 套设在传热管13外部的套管12、 焊接在套 管两端的内牙圆管22以及外牙封头25。 本例中传热管13的长度为1m， 外径19mm， 壁厚2mm， 材 质是铜光管， 传热管13的左右两端填满了石绵绳23， 通过外牙封头25和金属垫片24对石绵 绳23的挤压进行密封， 套管12的周向方向焊接了一对连接杆26， 连接杆26的外端套有轴承 27， 轴承27固定在支架上28， 套管可沿轴向随意旋转， 本例中套管换热器为竖直布置。 0033 利用本实用新型的装置对水在竖直管内的流动沸腾进行测试， 水的质量流量为 180kg/h和360kg/h， 表压为0.3MPa， 可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介质的管内流动沸腾传热和流阻特性。 说明书 3/3 页 5 CN 211577032 U 5 图1 图2 说明书附图 1/2 页 6 CN 211577032 U 6 图3 图4 说明书附图 2/2 页 7 CN 211577032 U 7 。