專利名稱：一種帶有焓調節模塊的流體管內換熱系數測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種管內換熱系數測試裝置，通過焓調節模塊調節和穩定系統內測試
段入口的狀態，屬于能源利用的檢測裝置領域，該裝置尤其適用于制冷工質的管內凝結和 沸騰換熱系數測試。
背景技術：
臭氧層的破壞和全球氣候變化，是當今世界所面臨的主要環境問題，在制冷與空 調領域，各國相繼開展尋找替代物的研究，理想的替代工質應該對環境友好，還應具有良好 的實驗安全性、經濟性和優良的熱物理性質等。管內對流換熱是制冷、空調設備、以及其它 許多工業設備中非常重要的換熱過程，工質與設備間的換熱性能直接關系到設備的經濟性 和可靠性。因此，開發一種替代工質，需要對新工質的管內傳熱性能做系統的和細致的研 究。目前，對管內流體換熱的實驗裝置中，流體在測試管內流動時，系統內測試段入口的狀 態變化范圍比較窄，焓值控制精度低，穩定性差，這將影響對流體管內流動規律的正確認 識，也影響到流體管內換熱系數實驗回歸關聯式的使用范圍和預測精度。因此，有必要設計 一種能測定管內對流換熱，試驗測試段的入口狀態能在較大范圍內任意可調，控制精度高， 且穩定性好的實驗裝置。
發明內容
本發明提供一種帶有焓調節模塊的流體管內換熱系數測量裝置，系統內被測流體 焓值能在較大范圍內任意可調且精確控制，從而測定流體在測試段入口不同狀態下的換熱 系數。 —種帶有焓調節模塊的流體管內換熱系數測量裝置，包括由試驗測試段、過冷器、 儲液桶、干燥過濾器、屏蔽泵和流量計依次管路連接組成的流體管內換熱系數測量裝置；流 量計和試驗測試段之間設有焓調節模塊，所述的焓調節模塊包括外槽，外槽內設有內槽，外 槽和內槽之間設有支撐；外槽內設外槽加熱器和外槽循環泵，內槽內設內槽加熱器和內槽 循環泵，流量計和試驗測試段之間的管路在內槽內形成盤管。 所述的屏蔽泵和流量計之間設有一管路作為旁通回路，該管路通過視液鏡和節流 閥后返回試驗測試段和過冷器之間，通過調節旁通回路中的節流閥改變被測流體的流量。
所述的試驗檢測段、流體管路和內、外槽均包裹保溫材料，以避免熱傳遞損失。
在工作過程中，內槽和外槽中充滿工作液體，內槽浸沒在外槽中，被測流體通過放 置在內槽中的盤管和工作流體進行換熱。通過控制內槽和外槽的加熱器調節工作流體的溫 度。如內、外槽頂部保溫層厚度足夠時，則可忽略內、外槽頂部和周圍環境的熱損失，因此當 控制內槽和外槽中的工作流體溫度相等且高于被測流體入口溫度時，則被測流體和內槽工 作流體的換熱量等于內槽加熱器和內槽循環泵的功率之和。過冷液體經過焓調節模塊后， 可通過溫度、壓力、功率測量和相關熱力計算，被測流體的出口狀態，包括干度，可以精確計 算得出。
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在試驗時，當試驗測試段入口狀態已經達到，內、外槽的溫度將相等并保持穩定不 變，由于焓調節模塊的接入，無論外界條件如何改變，換熱系數測試裝置中的試驗測試段入 口狀態將始終保持不變。通過精確調節和控制焓調節模塊，并合理選擇測試段入口的焓值 范圍，可以較大范圍內精確控制和調節試驗測試段入口狀態。 本發明具有的有益效果裝置通過焓調節模塊，測試段入口的焓值能在較大范圍 內任意可調，從而測定流體在不同入口狀態下的凝結和沸騰換熱系數；流體焓值控制精度 高，并且穩定性好。
圖1是本發明裝置的結構示意圖；
圖2是焓調節模塊的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，本發明裝置由焓調節模塊1、試驗測試段2、過冷器3、儲液桶4、 干燥過濾器5、屏蔽泵6、流量計7依次管路連接；焓調節模塊1包括外槽18，外槽18內設 有內槽17，外槽18和內槽17之間設有支撐12 ;外槽18內設外槽加熱器13和外槽循環泵 11a，內槽17內設內槽加熱器14和內槽循環泵llb，流量計7和試驗測試段2之間的管路在 內槽17內形成盤管16。 測量裝置設有旁通回路，通過調節旁通回路中的節流閥9改變被測流體的流量， 通過視液鏡8可以觀察經過屏蔽泵6后被測流體的狀態。 為了避免熱傳遞損失，試驗檢測段2、裝置內的管路、內槽17和外槽18均包裹保溫 材料。 在工作過程中，內槽17和外槽18中充滿工作液體，內槽17浸沒在外槽18中，被 測流體通過放置在內槽18中的盤管16和工作流體進行換熱。通過控制外槽加熱器13和 內槽加熱器14調節工作流體的溫度。如內槽17和外槽18頂部保溫層厚度足夠時，則可忽 略內槽17和外槽18頂部與周圍環境的熱損失，因此當控制內槽17和外槽18中的工作流 體溫度相等且高于內槽17上被測流體入口 15溫度時，則被測流體和內槽17工作流體的換 熱量等于內槽加熱器14和內槽循環泵lib的功率之和。過冷液體經過焓調節模塊1后，可 通過溫度、壓力、功率測量和相關熱力計算，被測流體的出口狀態，包括干度，可以精確計算 得出。 在試驗時，當試驗測試段2入口狀態已經達到，內槽17和外槽18的溫度將相等并 保持穩定不變，由于焓調節模塊1的接入，無論外界條件如何改變，換熱系數測試裝置中的 試驗測試段2入口狀態將始終保持不變。通過精確調節和控制焓調節模塊1，并合理選擇測 試段2入口的焓值范圍，可以較大范圍內精確控制和調節試驗測試段2入口狀態，流體焓值
控制精度高，并且穩定性好。
應用例 測定R600a(異丁烷，分子式CH(CH3)3)在試驗測試段2入口壓力為1.0867Mpa，溫 度為7(TC，干度為0.9時(焓值為619.48kJ/kg)的管內凝結換熱系數。如圖所示，選用工 質質量流量計7的量程為10-100kg/h，試驗檢測段2為①8X 1. 5的銅管，采用厚30mm的發泡橡塑保溫，壓力傳感器的量程為0-3. 5Mpa，采用①0. 2mm銅-康銅熱電偶作為溫度傳感元 件。工質循環管路采用①8X1.5的銅管連接，銅管件采用脹管插焊連接。按圖安裝完成后 對管路系統進行檢漏、抽真空，充入R600a，調節旁通回路中的節流閥9使通過流量計7的流 量等于22. 29kg/h時，如果通過過冷器3后被測流體進口 15溫度為7(TC，壓力為1. 1Mpa， R600a處于過冷狀態(焓值為377. 24kJ/kg)，控制內槽加熱器14和內槽循環泵11的功率 之和等于1. 5kW，同時控制槽17和外槽18中的工作流體溫度相等并高于被測流體進口 15 溫度，當R600a在試驗測試段2入口的狀態要求達到時，就可以進行冷凝換熱系數測試工作 了。
權利要求
一種帶有焓調節模塊的流體管內換熱系數測量裝置，包括由試驗測試段(2)、過冷器(3)、儲液桶(4)、干燥過濾器(5)、屏蔽泵(6)和流量計(7)依次管路連接組成的流體管內換熱系數測量裝置；其特征在于流量計(7)和試驗測試段(2)之間設有焓調節模塊(1)，所述的焓調節模塊(1)包括外槽(18)，外槽(18)內設有內槽(17)，外槽(18)和內槽(17)之間設有支撐(12)；外槽(18)內設外槽加熱器(13)和外槽循環泵(11a)，內槽(17)內設內槽加熱器(14)和內槽循環泵(11b)，流量計(7)和試驗測試段(2)之間的管路在內槽(17)內形成盤管(16)。
2. 如權利要求1所述的帶有焓調節模塊的流體管內換熱系數測量裝置，其特征在于 屏蔽泵(6)和流量計(7)之間設有一管路，該管路通過視液鏡(8)和節流閥(9)后返回試 驗測試段(2)和過冷器(3)之間。
3. 如權利要求1所述的帶有焓調節模塊的流體管內換熱系數測量裝置，其特征在于 試驗檢測段(2)、裝置內的管路、內槽(17)和外槽(18)均包裹保溫材料。
全文摘要
本發明公開了一種帶有焓調節模塊的流體管內換熱系數測量裝置，包括由試驗測試段、過冷器、儲液桶、干燥過濾器、屏蔽泵和流量計依次管路連接組成的流體管內換熱系數測量裝置；流量計和試驗測試段之間設有焓調節模塊，所述的焓調節模塊包括外槽，外槽內設有內槽，外槽和內槽之間設有支撐；外槽內設外槽加熱器和外槽循環泵，內槽內設內槽加熱器和內槽循環泵，流量計和試驗測試段之間的管路在內槽內形成盤管。本發明裝置通過焓調節模塊，系統內流體焓值在較大范圍內任意可調，從而測定流體在不同入口狀態下的換熱系數；焓值控制精度高，并且穩定性好。
文檔編號G01N25/18GK101776629SQ20101011802
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月4日 優先權日2010年3月4日
發明者唐黎明, 陳光明, 陳琪 申請人:浙江大學