本發(fā)明涉及一種列管換熱綜合型自組裝實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

化工原理實(shí)驗(yàn)是化工和近化工相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，屬于工程實(shí)驗(yàn)范疇，具有顯著的工程特點(diǎn)。每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都相當(dāng)于化工生產(chǎn)中的一個單元操作，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)芙⑵鹨欢ǖ墓こ谈拍?，而傳熱?shí)驗(yàn)是該課程教學(xué)中重要的環(huán)節(jié)之一。但是以往的實(shí)驗(yàn)都是在固定的設(shè)備上進(jìn)行，所測試的內(nèi)容較少，不夠全面，學(xué)生對管程數(shù)、換熱面積等的影響只停留在理論上，對換熱設(shè)備的安裝、操作、調(diào)試等方面的能力有所欠缺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種使用方便的列管換熱綜合型自組裝實(shí)驗(yàn)裝置以及實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)可靠性。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種列管換熱綜合型自組裝實(shí)驗(yàn)裝置，包括水箱、熱水器和列管換熱器，水箱與列管換熱器的冷介質(zhì)入口經(jīng)冷水管相連通，列管換熱器的冷介質(zhì)出口經(jīng)冷水回流管與水箱相連通；熱水器的出水端經(jīng)熱水管與列管換熱器的熱介質(zhì)入口相連通；還包括一端與熱水器的進(jìn)水端相連接的熱水回流管，熱水回流管另一端連接有兩根分別通往列管熱水器兩端的熱水回流支管，列管熱水器的熱介質(zhì)出口與兩熱水回流支管的其中一根相連通。

進(jìn)一步的，熱水管出水端、熱水回流支管進(jìn)水端、冷水管出水端和冷水回流管進(jìn)水端上均設(shè)置有溫度計，冷水管和熱水回流管上均設(shè)置有轉(zhuǎn)子流量計和流量調(diào)節(jié)閥。

進(jìn)一步的，熱水回流管上位于熱水器和轉(zhuǎn)子流量計之間的管道旁接有排水管，熱水回流管上位于熱水器和排水管之間的管道旁接有與冷水管相連通的冷水支管；熱水器出水端和進(jìn)水端經(jīng)混水閥與熱水管相連通。

進(jìn)一步的，熱水管上設(shè)置有熱水泵，冷水管上設(shè)置有冷水泵；冷水管、熱水回流支管、排水管和冷水支管上均設(shè)置有控制閥門，熱水回流支管上的控制閥門位于排水管和冷水支管之間；冷水支管上還設(shè)置有壓力表。

一種列管換熱綜合型自組裝實(shí)驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，采用如上所述的列管換熱綜合型自組裝實(shí)驗(yàn)裝置，包括以下步驟：（1）確定要進(jìn)行試驗(yàn)的列管換熱器管程數(shù)，并選擇對應(yīng)的封頭進(jìn)行安裝；（2）將熱水管與列管換熱器的熱介質(zhì)入口相連接，列管換熱器的熱介質(zhì)出口與對應(yīng)端的熱水回流支管相連接；（3）待熱水器通電加熱至設(shè)定溫度后，用熱水泵將熱水打入，使熱水在列管換熱器的管程內(nèi)和熱水器之間循環(huán)；（4）打開冷水泵，通過冷水管上的流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，以冷介質(zhì)流量作為實(shí)驗(yàn)的主變量，從低到高按實(shí)驗(yàn)的流量分布點(diǎn)依次改變流量，并測試每一流量下冷介質(zhì)的進(jìn)口溫度、冷介質(zhì)的出口溫度、熱介質(zhì)的進(jìn)口溫度、熱介質(zhì)的出口溫度以及轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明列管換熱綜合型自組裝實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計合理，使用方便，能夠?qū)崿F(xiàn)快速拆卸和安裝，學(xué)生可以在一套實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行不同管程換熱器的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自己通過拆卸和安裝封頭來改變管程數(shù)；通過對多種數(shù)據(jù)的比較，提高實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的全面性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性，加深對理論知識的理解；同時又給學(xué)生提供了動手安裝工程管路的機(jī)會，以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和工程觀念。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過具體實(shí)施例和相關(guān)附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)造圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中單管程列管換熱器的兩端封頭示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中雙管程列管換熱器的兩端封頭示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中四管程列管換熱器的兩端封頭示意圖；

圖中標(biāo)號說明：1-水箱，2-冷水泵，3-流量調(diào)節(jié)閥，4-轉(zhuǎn)子流量計，5-溫度計，6-冷水管，7-列管換熱器，8-熱水管，9-熱水回流管，10-熱水回流支管，11-冷水回流管，12-熱水器，13-排水管，14-冷水支管，15-壓力表，16-控制閥門，17-熱水泵、18-混水閥。

具體實(shí)施方式

如圖1~4所示，一種列管換熱綜合型自組裝實(shí)驗(yàn)裝置，包括水箱1、熱水器12和列管換熱器7，水箱1與列管換熱器7的冷介質(zhì)入口經(jīng)冷水管6相連通，列管換熱器7的冷介質(zhì)出口經(jīng)冷水回流管11與水箱相連通；熱水器的出水端經(jīng)熱水管8與列管換熱器7的熱介質(zhì)入口相連通；還包括一端與熱水器的進(jìn)水端相連接的熱水回流管9，熱水回流管9另一端連接有兩根分別通往列管熱水器7兩端的熱水回流支管10，列管熱水器7的熱介質(zhì)出口與兩熱水回流支管10的其中一根相連通，換熱器中冷水走殼程，熱水走管程，換熱器的管程可以為單程、雙程或四程，不同管程的切換只需要更換換熱器兩端的封頭即可，不同管程的換熱器更換封頭后僅熱介質(zhì)出口的位置會發(fā)生變化，奇數(shù)管程的列管換熱器熱介質(zhì)出口與熱介質(zhì)入口位于換熱器兩端，偶數(shù)管程的列管換熱器熱介質(zhì)出口與熱介質(zhì)入口位于換熱器同一端，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置均留有通往換熱器兩端的熱水回流支管，滿足各種管程的列管換熱器使用，改變列管換熱器的管程只需要更換兩端的封頭即可，然后將熱介質(zhì)出口與對應(yīng)端的熱水回流支管連通，封頭與水管之間采用快裝卡箍卡盤連接，拆卸和安裝十分方便，學(xué)生可以在一套實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行不同管程換熱器的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自己通過拆卸和安裝封頭來改變管程數(shù)；通過對多種數(shù)據(jù)的比較，加深對理論知識的理解；同時又給學(xué)生提供了動手安裝工程管路的機(jī)會，以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和工程觀念。

在本實(shí)施例中，熱水管8出水端、熱水回流支管10進(jìn)水端、冷水管6出水端和冷水回流管11進(jìn)水端上均設(shè)置有溫度計5，冷水管6和熱水回流管9上均設(shè)置有轉(zhuǎn)子流量計4和流量調(diào)節(jié)閥3，通過控制冷流體的流量的變化來測取不同流量下的冷熱流體的物性參數(shù)，測試每一流量下冷熱流體熱量交換至相對穩(wěn)定時的冷流體進(jìn)、出口溫度，熱流體進(jìn)、出口溫度和冷熱兩流體的流量等物性參數(shù)。

在本實(shí)施例中，熱水回流管9上位于熱水器12和轉(zhuǎn)子流量計4之間的管道旁接有排水管13，熱水回流管9上位于熱水器12和排水管15之間的管道旁接有與冷水管6相連通的冷水支管14；熱水器出水端和進(jìn)水端經(jīng)混水閥18與熱水管相連通。

在本實(shí)施例中，熱水管上設(shè)置有熱水泵17，冷水管上設(shè)置有冷水泵2；冷水管6、熱水回流支管10、排水管13和冷水支管14上均設(shè)置有控制閥門16，熱水回流支管10上的控制閥門位于排水管13和冷水支管14之間；冷水支管14上還設(shè)置有壓力表15，實(shí)驗(yàn)完成后通過排水管13排走實(shí)驗(yàn)裝置中的水。

一種列管換熱綜合型自組裝實(shí)驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，采用如上所述的列管換熱綜合型自組裝實(shí)驗(yàn)裝置，包括以下步驟：（1）確定要進(jìn)行試驗(yàn)的列管換熱器管程數(shù)，并選擇對應(yīng)的封頭進(jìn)行安裝；（2）將熱水管與列管換熱器的熱介質(zhì)入口相連接，列管換熱器的熱介質(zhì)出口與對應(yīng)端的熱水回流支管相連接；（3）待熱水器通電加熱至設(shè)定溫度后，用熱水泵將熱水打入，使熱水在列管換熱器的管程內(nèi)和熱水器之間循環(huán)；（4）打開冷水泵，通過冷水管上的流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，以冷介質(zhì)流量作為實(shí)驗(yàn)的主變量，從低到高按實(shí)驗(yàn)的流量分布點(diǎn)依次改變流量，并測試每一流量下冷介質(zhì)的進(jìn)口溫度、冷介質(zhì)的出口溫度、熱介質(zhì)的進(jìn)口溫度、熱介質(zhì)的出口溫度以及轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)。

步驟（2）中與列管換熱器的熱介質(zhì)出口相連接的熱水回流支管上的控制閥門打開，而另一根熱水回流支管上的控制閥門關(guān)閉；實(shí)驗(yàn)過程中，排水管上的控制閥門也關(guān)閉，完成實(shí)驗(yàn)后才打開排水。

上列較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。