一種氣體換熱器以及氣流測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體換熱器以及換熱器中使用的氣流測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，屬于換熱領(lǐng)域以及流體力學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體換熱器在進(jìn)行換熱的時(shí)候，因?yàn)闊崃黧w的入口溫度不均勻而導(dǎo)致?lián)Q熱效果出現(xiàn)明顯的不同，而且因?yàn)闊崃黧w流量的測(cè)量誤差而導(dǎo)致?lián)Q熱效果沒有達(dá)到理想的情況。
[0003]此外氣體流速和流量的測(cè)量是流體力學(xué)的一項(xiàng)基本測(cè)量。在實(shí)驗(yàn)研究和工程應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域，都提出的各式各樣的流速測(cè)量問題，例如確定ECU控制的進(jìn)氣歧管空氣流量、測(cè)定飛機(jī)的空速等。通常我們對(duì)流體的流量進(jìn)行測(cè)定時(shí)使用的流量計(jì)應(yīng)用原理和方法各不相同，其中差壓式流量計(jì)應(yīng)用廣泛，常用的種類有文丘里流量計(jì)、孔板流量計(jì)、皮托靜壓管等。不同種類的流量計(jì)使用方法及優(yōu)勢(shì)各有不同，甚至在不同氣流流速時(shí)，不同的測(cè)量方式會(huì)呈現(xiàn)不同的精度，例如在鍋爐等送風(fēng)設(shè)備上都會(huì)有流量測(cè)量裝置。通過本裝置測(cè)量比較，可以為其提出指導(dǎo)意見，不同風(fēng)量選用不同的流量測(cè)量裝置，得到更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。因此在教學(xué)過程中需要發(fā)明一種能夠直觀比較各種測(cè)量方法異同的實(shí)驗(yàn)裝置，方便學(xué)生學(xué)習(xí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供了一種可以達(dá)到理想溫度的氣體換熱器，同時(shí)還提供一種能夠綜合測(cè)量各種流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，以便在氣體換熱器中使用。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種氣體換熱器，所述氣體換熱器包括熱氣體流道、冷空氣流道和熱管，所述熱管包括蒸發(fā)端和冷凝端，所述蒸發(fā)端位于熱氣體流道，冷凝端位于冷空氣流道，其特征在于，所述熱氣體流道入口設(shè)置溫度傳感器和流量傳感器，用于測(cè)量進(jìn)入熱氣體流道的氣體溫度和氣體流量，所述冷空氣流道入口設(shè)置閥門，用于控制進(jìn)入冷空氣流道的冷空氣流量，所述換熱器還包括控制器，所述控制器與溫度傳感器、流量傳感器、控制閥數(shù)據(jù)連接，所述控制器根據(jù)測(cè)量的氣體溫度和氣體流量，自動(dòng)控制閥門的開度。
[0006]優(yōu)選的，Q=(氣體溫度-基準(zhǔn)溫度)*氣體流量，如果測(cè)量的Q增加，則自動(dòng)增加閥門的開度，如果測(cè)量的Q減少，則自動(dòng)降低閥門的開度。
[0007]優(yōu)選的，所述基準(zhǔn)溫度為20_30°C。
[0008]—種氣體流動(dòng)情況測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，包括氣流生成裝置、皮托靜壓管系統(tǒng)、文丘里流量計(jì)系統(tǒng)、孔板流量計(jì)系統(tǒng)和流量控制系統(tǒng)以及流道;氣流生成裝置產(chǎn)生在流道中流動(dòng)的氣流，所述流量控制系統(tǒng)控制氣流的大小，所述的皮托靜壓管系統(tǒng)、文丘里流量計(jì)系統(tǒng)、孔板流量計(jì)系統(tǒng)安裝在流道上，用于測(cè)量流道中氣流的流量，所述流量控制系統(tǒng)、皮托靜壓管系統(tǒng)、文丘里流量計(jì)系統(tǒng)、孔板流量計(jì)系統(tǒng)分別與數(shù)據(jù)采集控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，所述數(shù)據(jù)采集控制器與數(shù)據(jù)顯示設(shè)備連接。
[0009]優(yōu)選的，沿著氣流的方向，在流道中依次設(shè)置氣流生成裝置、皮托靜壓管系統(tǒng)、文丘里流量計(jì)系統(tǒng)、孔板流量計(jì)系統(tǒng)和流量控制系統(tǒng)。
[0010]優(yōu)選的，氣流生成裝置包括離心式鼓風(fēng)機(jī)、錐形進(jìn)氣管和氣流通道，氣流通道連接錐形進(jìn)氣管連接，所述的鼓風(fēng)機(jī)與氣流流道連接;其中皮托靜壓管系統(tǒng)所在的流道為方形截面，文丘里流量計(jì)系統(tǒng)、孔板流量計(jì)系統(tǒng)所在的流道均為圓形。
[0011]優(yōu)選的，所述皮托靜壓管系統(tǒng)包括皮托靜壓管和皮托管移動(dòng)裝置，移動(dòng)裝置可以使皮托管在所測(cè)截面內(nèi)自由移動(dòng)。
[0012]優(yōu)選的，所述的文丘里流量計(jì)系統(tǒng)中，文丘里流量計(jì)安裝位置的前端氣道長(zhǎng)度大于五倍流道直徑，后端長(zhǎng)度大于三倍流道直徑。
[0013]優(yōu)選的，所述流量控制系統(tǒng)為安裝在氣流通道末端的擋板及移動(dòng)裝置，通過控制擋板與通道出口的距離來控制氣流大小。
[0014]優(yōu)選的，皮托靜壓管系統(tǒng)的正方形通道內(nèi)截面邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，圓形通道的半徑為R，則皮托靜壓管系統(tǒng)與文丘里流量計(jì)系統(tǒng)之間的最小距離Sl>=a*((R/2)2+L2)(l/2)，其中a是參數(shù)，22.54〈a〈32.18;
文丘里流量計(jì)系統(tǒng)、孔板流量計(jì)系統(tǒng)之間的距離S2>=b*R，其中b是參數(shù)，10〈b〈23。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
I)通過測(cè)量的熱氣體的溫度和流速來自動(dòng)控制進(jìn)入換熱器的氣體流量，從而實(shí)現(xiàn)冷流體輸出溫度的自動(dòng)控制。
[0016]2)通過在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上設(shè)置多個(gè)測(cè)量流速裝置，能夠同時(shí)多種流量計(jì)同時(shí)工作，并通過顯示裝置顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以快速選擇不同流速下的誤差小的測(cè)量裝置。
[0017]3)實(shí)現(xiàn)了在一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備上完成多種方法氣流流速測(cè)量的目的，能直觀的比較不同流量計(jì)的異同，操作簡(jiǎn)單，方便教學(xué)。
[0018]4)皮托管在移動(dòng)裝置的導(dǎo)軌上可以上下左右移動(dòng)，增加了測(cè)量的不同位置的流量，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，同時(shí)便于觀察不同位置的流速變化，方便教學(xué)。
[0019]5)通過大量的實(shí)驗(yàn)，確定了各個(gè)測(cè)量裝置之間的最佳的距離，避免了各個(gè)測(cè)量裝置之間的氣體擾動(dòng)導(dǎo)致的誤差增加，從而極大的增加了測(cè)量的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
圖3是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置整體俯視圖；
圖4是本發(fā)明皮托靜壓管系統(tǒng)的示意圖；
圖5是本發(fā)明皮托管移動(dòng)裝置的側(cè)視圖；
圖6是本發(fā)明文丘里流量計(jì)系統(tǒng)的示意圖；
圖7是本發(fā)明孔板流量計(jì)系統(tǒng)的示意圖；
圖8是本發(fā)明可傾式壓力計(jì)系統(tǒng)及數(shù)顯系統(tǒng)的示意圖；
圖9是本發(fā)明控制系統(tǒng)的示意圖；
圖10是本發(fā)明氣流生成裝置的示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記如下:
I錐形進(jìn)氣管，2離心式風(fēng)機(jī)，3皮托靜壓管系統(tǒng)，4文丘里流量計(jì)系統(tǒng)，5孔板流量計(jì)，6可傾式壓力計(jì)，7流量控制系統(tǒng)，8皮托管，9皮托管移動(dòng)裝置，10氣道，11高壓測(cè)壓管，12低壓測(cè)壓管，13文丘里流量計(jì)，14高壓測(cè)壓管，15低壓測(cè)壓管，16可傾式壓力計(jì)，17溫度計(jì)，18擋板，19控制旋鈕，20數(shù)顯設(shè)備，21數(shù)據(jù)采集控制器，22熱管冷凝端，23熱管蒸發(fā)端，24冷空氣流道，25熱氣體流道，26凸塊，27凹槽。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0023]圖1展示了一種氣體換熱器，如圖所示，所述氣體換熱器包括熱氣體流道25、冷空氣流道24和熱管，所述熱管包括蒸發(fā)端23和冷凝端22，所述蒸發(fā)端23位于熱氣體流道25中，冷凝端22位于冷空氣流道24中，所述熱氣體流道25入口設(shè)置溫度傳感器和流量傳感器，用于測(cè)量進(jìn)入熱氣體流道的氣體溫度和氣體流量，所述冷空氣流道24入口設(shè)置閥門，用于控制進(jìn)入冷空氣流道的冷空氣流量，所述換熱器還包括控制器，所述控制器與溫度傳感器、流量傳感器、控制閥數(shù)據(jù)連接，所述控制器根據(jù)測(cè)量的氣體溫度和氣體流量，自動(dòng)控制閥門的開度。
[0024]所述的控制器是根據(jù)氣體溫度和氣體流量的組合來進(jìn)行閥門控制，具體控制方式如下:控制參數(shù)Q=(氣體溫度-基準(zhǔn)溫度)*氣體流量，如果測(cè)量的控制參數(shù)Q增加，則自動(dòng)增加閥門的開度，如果測(cè)量的控制參數(shù)Q減少，則自動(dòng)降低閥門的開度。
[0025]通過上述的智能控制，可以實(shí)現(xiàn)隨著熱流體的氣流溫度和流量變化來控制參與換熱的冷空氣的流量，從而實(shí)現(xiàn)冷冷空氣出口溫度保持一致，避免冷空氣出口溫度過高或者過低，從而影響使用效果。
[0026]作為優(yōu)選，所述熱氣體為鍋爐尾氣。在鍋爐煙道中使用，還可以避免低溫腐蝕。通過控制冷空氣的流量，避免排煙溫度過高或者過低，從而造成熱量浪費(fèi)或者造成低溫腐蝕。
[0027]作為優(yōu)選，所述熱氣體為熱空氣。
[0028]作為優(yōu)選，所述基準(zhǔn)溫度為20_30°C。
[0029]在換熱器的運(yùn)行實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，并不是所有的其他測(cè)量裝置都適合在換熱器中測(cè)量流量，有一些測(cè)量裝置在不同的環(huán)境中使用會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，尤其是因?yàn)闅怏w速度而導(dǎo)致的誤差差別更大，導(dǎo)致運(yùn)行效果很差，因此為了保證好的運(yùn)行效果，在不同的換熱環(huán)境中必須選擇合適的測(cè)量工具。因此有必要開發(fā)一種新的實(shí)驗(yàn)裝置，以便測(cè)試不同的環(huán)境下的測(cè)量工具誤差，以便選擇誤差小的測(cè)量工具。
[0030]圖2展示了一種新的氣流測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)單示意圖。如圖2所示的氣體流動(dòng)情況測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，包括氣流生成裝置、皮托靜壓管系統(tǒng)3、文丘里流量計(jì)系統(tǒng)4、孔板流量計(jì)系統(tǒng)5、流量控制系統(tǒng)7以及流道;氣流生成裝置產(chǎn)生在流道中流動(dòng)的氣流，所述流量控制系統(tǒng)7控制氣流的大小，所述的皮托靜壓管系統(tǒng)3、文丘里流量計(jì)系統(tǒng)4、孔板流量計(jì)系統(tǒng)5安裝在流道上，用于測(cè)量流道中氣流的流量，所述流量控制系統(tǒng)7、皮托靜壓管系統(tǒng)3、文丘里流量計(jì)系統(tǒng)4、孔板流量計(jì)系統(tǒng)5分別與數(shù)據(jù)采集控制器21進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，所述數(shù)據(jù)采集控制器21與數(shù)據(jù)顯示設(shè)備連接20。
[0031]通過上述流速測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，可以在一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備上完成多種裝置的氣流流速測(cè)量，并能通過顯示裝置顯示各個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，便于比較給中測(cè)量工具的優(yōu)劣，同時(shí)也方便教學(xué)，使得學(xué)生能夠直觀的觀察各種不同的測(cè)速工具和測(cè)速方法。
[0032]作為優(yōu)選，如圖9所示，所述的流量控制系統(tǒng)7包括安裝在氣流通道末端的擋板18及移動(dòng)裝置控制旋鈕19，擋板通過螺桿與氣流通道出口連接，通過旋轉(zhuǎn)控制旋鈕改變擋板與通道出口的距離來控制氣流大小。另外，也可通過其他合理方式控制氣流流量，例如使用變頻氣栗或在進(jìn)口處控制氣流流量等。
[0033]作為優(yōu)選，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括高精度氣體流量計(jì)，作為優(yōu)選，所述高精度氣體流量計(jì)設(shè)置在氣流通道10的擋板18與孔板流量計(jì)系統(tǒng)之間，所述高精度氣體流量計(jì)與數(shù)據(jù)采集控制器21數(shù)據(jù)連接，所述流量控制系統(tǒng)7能夠控制氣體流量，并通過高精度氣體流量計(jì)測(cè)量的氣體流速在顯示設(shè)備20上顯示。所述高精度氣體流量計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)為對(duì)比數(shù)據(jù)，皮托靜壓管系統(tǒng)3、文丘里流量計(jì)系統(tǒng)4、孔板流量計(jì)系統(tǒng)5測(cè)量的數(shù)據(jù)分別與高精度氣體流量計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確定出誤差的大小，以便確定合適的流量計(jì)，提供給不同的適用環(huán)境使用。
[0034]因?yàn)樽鳛閷?duì)比數(shù)據(jù)，因此高精度氣體流量計(jì)要求精度很高，即誤差很小，測(cè)量的誤差在0.5%以內(nèi)，作為優(yōu)選，誤差在0.2%以內(nèi)。
[0035]作為優(yōu)選，高精度氣體流量計(jì)可以設(shè)置在氣流流道10的其他位置，例如設(shè)置在氣流生成裝置和皮托靜壓管系統(tǒng)之間。
[0036]作為優(yōu)選，如圖3所示，為保證每個(gè)測(cè)量裝置之間互不影響，流道為分段式結(jié)構(gòu)，共分四段，皮托靜壓管系統(tǒng)、文丘里流量計(jì)系統(tǒng)、孔板流量計(jì)系統(tǒng)依次安裝