專利名稱：一種傳熱及動力輸出的測試裝置的制作方法
一種傳熱及動力輸出的測試裝置
技術領域：
本發(fā)明涉及一種教學、科研以及市場化的傳熱及動力輸出的測試裝置，屬于余熱及新能源開發(fā)利用技術領域。
背景技術：
我國工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的300°C以下、特別是150°C以下的低品位余熱沒有得到充分利用，造成極大的能源浪費。在建材、鋼鐵、有色金屬、電力、石油化工、紡織及造紙等行業(yè)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的低品位余熱，包括低品位煙氣、蒸汽和熱水等余熱，熱損失高達20 40%，按2011年全年能源消費總量測算，折合4. 5 9. 1億噸標準煤。國家 “十二五”節(jié)能減排目標已經(jīng)落實的各地區(qū)，工業(yè)領域要在“十一五”的基礎上繼續(xù)提高能源效率，其潛力挖掘和節(jié)能技術都面臨重壓，在此背景下，低品位余熱余能利用無疑成為重要突破點，技術的特點將體現(xiàn)在更低品位利用、把低品位余熱的利用途徑從生產(chǎn)過程擴大到生活用能?，F(xiàn)有的專利技術中存在如下不足之處1，針對某種換熱器，只是單一的研究換熱器的傳熱性能，而各種制冷劑的傳熱實驗測試幾乎處于空白；2，針對余熱利用的動力輸出裝置，不能將傳熱和動力輸出結合起來同時進行研究；3，測試系統(tǒng)不完全，沒有基礎數(shù)據(jù)，很難實現(xiàn)規(guī)?；脑O計和生產(chǎn)。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種傳熱及動力輸出的測試裝置，其結構緊湊、操作方便、安全性能可靠，可以進行多種制冷單工質傳熱和動力輸出測試，該測試裝置里分別設置有溫度、壓力和流量測量系統(tǒng)，以實現(xiàn)對研究工質在循環(huán)系統(tǒng)中溫度、壓力和流量的變化情況進行追蹤監(jiān)測，獲得基礎數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)測試裝置的模塊化設計和生產(chǎn)。本發(fā)明的技術解決方案是一種傳熱及動力輸出的測試裝置，包括蒸發(fā)器、冷凝器、溶液泵、膨脹機、旁通閥、安全閥、冷凝器的一端上設有冷卻水出口和冷卻水進口、蒸發(fā)器的一端上設有熱水出口和熱水進口、第一電磁流量計、渦街流量計、冷卻水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)；溶液泵入口通過管道連通冷凝器底部溶液出口，出口經(jīng)過第一電磁流量計通過管道連通蒸發(fā)器底部溶液入口，蒸發(fā)器氣相出口經(jīng)過渦街流量計通過管道連接膨脹機進口和旁通閥進口，膨脹機氣體出口經(jīng)過安全閥通過管道連接冷凝器氣體入口，旁通閥出口通過管道連通冷凝器氣體進口 ；所述膨脹機和安全閥之間設有第一壓差變送器；所述渦街流量計和膨脹機之間設有第二壓差變送器；所述冷卻水進口、冷卻水出口分別通過管道連通所述冷卻水系統(tǒng)；所述熱水進口、熱水出口通過管道連接所述熱水系統(tǒng)；在所述冷凝器溶液出口、 蒸發(fā)器溶液入口、蒸發(fā)器氣體出口、冷凝器氣體進口、冷卻水出口、冷卻水進口、熱水進口、 熱水出口分別設有熱電阻。所述熱電阻、第一壓差變送器、第二壓差變送器、第一電磁流量計、第二電磁流量計、第三電磁流量計和渦街流量計通過引線和無紙記錄儀連接，無紙記錄儀可以觀測記錄各路傳感器的測試值，并將數(shù)據(jù)保存在內存中本裝置同時可以完成換熱器的傳熱和動力輸出測試；測試裝置為本發(fā)明提供了基礎數(shù)據(jù)，裝置可實現(xiàn)模塊化設計和生產(chǎn)，具有非常好的擴容能力。測試裝置可以對研究工質在循環(huán)系統(tǒng)中溫度、壓力和流量的變化情況進行追蹤監(jiān)測，其結構緊湊、操作方便、安全性能可靠。在蒸發(fā)和冷凝循環(huán)系統(tǒng)內充有研究工質溶液，工質溶液經(jīng)溶液泵和電磁流量計送入蒸發(fā)器溶液入口，蒸發(fā)器為滿液式蒸發(fā)器，工質溶液被蒸發(fā)器換熱管中的熱水加熱，在蒸發(fā)器上部形成蒸汽，蒸汽由經(jīng)過渦街流量計和膨脹機后通過管道冷凝器，進入冷凝器的蒸汽質量和進入蒸發(fā)器的工質溶液質量相等時，蒸發(fā)和冷凝的循環(huán)系統(tǒng)處于平衡態(tài)；冷卻水系統(tǒng)是由冷卻水泵、電磁流量計、冷卻塔組成的一個封閉循環(huán)系統(tǒng)，冷卻水在冷凝器中的換熱管中流動，吸收蒸汽冷凝成液體放出的熱量；熱水系統(tǒng)是由熱水箱、電磁流量計、熱水泵組成的一個封閉循環(huán)系統(tǒng)，熱水在蒸發(fā)器的換熱管中流動，加熱蒸發(fā)器中的工質。工質溶液在蒸發(fā)器和冷凝器之間形成一個封閉的循環(huán)，使用該測試裝置不僅可以研究工質的在滿液式蒸發(fā)器和冷凝器中的傳熱特性，還可以研究膨脹機的動力輸出功率。在循環(huán)系統(tǒng)里分別設置有溫度、壓力和流量測量系統(tǒng)，以實現(xiàn)對研究工質在循環(huán)系統(tǒng)中溫度、壓力和流量的變化情況進行追蹤監(jiān)測，熱電阻、壓差變送器、電磁流量計和渦街流量計通過引線和無紙記錄儀連接，無紙記錄儀可以觀測記錄各路傳感器的測試值，并將數(shù)據(jù)保存在內存中。所述蒸發(fā)器為滿液式蒸發(fā)器，所述冷凝器為滿液式冷凝器。所述蒸發(fā)和冷凝系統(tǒng)中的循環(huán)工質為單工質。與工質接觸的管道和設備使用0Crl8Ni9不銹鋼制成，可以提高防腐能力。所述進入冷凝器的蒸汽質量和進入蒸發(fā)器的工質溶液質量相等時，蒸發(fā)和冷凝的循環(huán)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。在所述膨脹機氣體進出口處分別設有壓差變送器，便于觀察工質溶液在循環(huán)系統(tǒng)中的壓強變化。本發(fā)明的優(yōu)點是通過蒸發(fā)器、冷凝器、研究工質的連接管道等組成一個密閉連通的循環(huán)系統(tǒng)，測量系統(tǒng)可以實現(xiàn)對研究工質在循環(huán)系統(tǒng)中溫度、壓力和流量的變化情況進行追蹤監(jiān)測，獲得基礎數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)測試裝置的模塊化設計和生產(chǎn)，可以進行多種單工質的傳熱特性和動力輸出功率測試研究，結構緊湊、操作方便、安全性能可靠。

附圖1為本發(fā)明實施例的一種傳熱及動力輸出的測試裝置示意圖；附圖2為本發(fā)明實施例中溫度、壓力、流量測量系統(tǒng)示意圖；附圖標記說明1，蒸發(fā)器；2，冷凝器；3，溶液泵；4，膨脹機；5，旁通閥；6，安全閥； 7，冷卻水出口 ；8，冷卻水進口 ；9，熱水出口 ； 10，熱水進口 ； 11，冷卻塔；12，冷卻泵；13，熱水泵；14，熱水箱；15，第一電磁流量計；16，渦街流量計；17，第二電磁流量計；18，第三電磁流量計；19，第一壓差變送器；20，第二壓差變送器；21，熱電阻；22，熱電阻；23，熱電阻； 對，熱電阻；25，熱電阻；26，熱電阻；27，熱電阻；28，熱電阻，29，無紙記錄儀。
具體實施方式參閱圖1 一種傳熱及動力輸出的測試裝置，包括蒸發(fā)器1、冷凝器2、溶液泵3、膨脹機4、旁通閥5、安全閥6、冷凝器2的一端上設有冷卻水出口 7和冷卻水進口 8、蒸發(fā)器1 的一端上設有熱水出口 9和熱水進口 10、第一電磁流量計15、渦街流量計16、冷卻水系統(tǒng)、 熱水系統(tǒng)；溶液泵3入口通過管道連通冷凝器2底部溶液出口，出口經(jīng)過第一電磁流量計 15通過管道連通蒸發(fā)器1底部溶液入口，蒸發(fā)器1氣相出口經(jīng)過渦街流量計16通過管道連接膨脹機4進口和旁通閥5進口，膨脹機4氣體出口經(jīng)過安全閥6通過管道連接冷凝器 2氣體入口，旁通閥5出口通過管道連通冷凝器2氣體進口 ；膨脹機4和安全閥6之間設有第一壓差變送器19 ；渦街流量計16和膨脹機4之間設有第二壓差變送器20 ；冷卻水進口 8、冷卻水出口 7分別通過管道連通冷卻水系統(tǒng)；熱水進口 10、熱水出口 9通過管道連接所述熱水系統(tǒng)；在冷凝器2溶液出口、蒸發(fā)器1溶液入口、蒸發(fā)器1氣體出口、冷凝器2氣體進口、冷卻水出口 7、冷卻水進口 8、熱水進口 10、熱水出口 9分別設有熱電阻(21、22、23、24、 25、26、27、28)。本實施例的冷卻水系統(tǒng)包括冷卻塔11、冷卻泵12、第二電磁流量計17，冷卻泵12 入口通過管道連通冷卻塔11，出口經(jīng)過第二電磁流量計17連接冷卻水進口 8，冷卻水出口 7通過管道連通冷卻塔11。熱水系統(tǒng)包括熱水泵13、熱水箱14、第三電磁流量計18，熱水泵13入口通過管道連通熱水箱14，出口經(jīng)過第三電磁流量計18通過管道連接熱水進口 10，熱水出口 9通過管道連接熱水箱14溶液循環(huán)是由蒸發(fā)器1、冷凝器2、溶液泵3、膨脹機4、旁通閥5、安全閥6、第一電磁流量計15、渦街流量計16、第一壓差變送器19、第二壓差變送器20幾個基本部件組成的一個密閉循環(huán)系統(tǒng)，膨脹機4的排汽壓力過大時，安全閥6自動開啟，膨脹機4和安全閥6 需要維修時，啟用旁通閥5，第一電磁流量計15用于測量冷凝器2送入蒸發(fā)器1的工質體積流量，渦街流量計16用于測量蒸發(fā)器1蒸發(fā)的氣體進入冷凝器2的體積流量，第二壓差變送器20用于測量進入膨脹機4的氣體壓力，第一壓差變送器19用于測量膨脹機4的排汽壓力；熱電阻21，22，23，M分別安裝冷凝器2溶液出口，蒸發(fā)器1溶液入口，蒸發(fā)器1氣體出口和冷凝器2氣體進口，用于測量工質在循環(huán)系統(tǒng)中的溫度；冷卻水系統(tǒng)是由冷卻水泵12、第二電磁流量計17、冷卻塔11幾個基本部件組成的一個封閉循環(huán)系統(tǒng)，冷卻水在冷凝器中的換熱管中流動，吸收蒸汽冷凝成液體放出的熱量， 第二電磁流量計17用于測量進入冷凝器2的冷卻水體積流量，熱電阻25和沈分別安裝在冷凝器2的冷卻水出口 7和冷卻水進口 8，用于測量冷凝器2的冷卻水出口 7和進口 8的溫度；熱水系統(tǒng)是由熱水箱14、電磁流量計18、熱水泵13組成的一個封閉循環(huán)系統(tǒng)，熱水在蒸發(fā)器的換熱管中流動，加熱蒸發(fā)器中的工質，第三電磁流量計18用于測量進入蒸發(fā)器1的熱水體積流量，熱電阻27和觀分別安裝在蒸發(fā)器1的熱水出口 9和熱水進口 10，用于測量蒸發(fā)器1的熱水出口 9和進口 10的溫度。參見圖2 第一電磁流量計15、第二電磁流量計17、第三電磁流量計18，渦街流量計16，第一壓差變送器19、第二壓差變送器20以及熱電阻21、22、23、24、25、26、27、沘通過引線和無紙記錄儀四連接，無紙記錄儀四可以觀測記錄各路傳感器的測試值，并將數(shù)據(jù)保存在內存中。本實施例中蒸發(fā)器和冷凝器均采用滿液式換熱器，溶液循環(huán)工質為單工質。本實施例不僅同時實現(xiàn)了傳熱和動力輸出的測試，而且可以為測試裝置的規(guī)?；O計和生產(chǎn)提供基礎數(shù)據(jù)。本發(fā)明的優(yōu)點是1，本裝置同時可以完成換熱器的傳熱和動力輸出測試；2，測試裝置為本發(fā)明提供了基礎數(shù)據(jù)，裝置可實現(xiàn)模塊化設計和生產(chǎn)，具有非常好的擴容能力；3，測試裝置可以對研究工質在循環(huán)系統(tǒng)中溫度、壓力和流量的變化情況進行追蹤監(jiān)測，其結構緊湊、操作方便、安全性能可靠。上列詳細說明是針對本發(fā)明之一可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。
權利要求
1.一種傳熱及動力輸出的測試裝置，其特征是包括蒸發(fā)器(1)、冷凝器O)、溶液泵 (3)、膨脹機G)、旁通閥(5)、安全閥(6)、冷凝器O)的一端上設有冷卻水出口(7)和冷卻水進口(8)、蒸發(fā)器(1)的一端上設有熱水出口(9)和熱水進口(10)、第一電磁流量計 (15)、渦街流量計(16)、冷卻水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)；所述溶液泵C3)入口通過管道連通冷凝器 ⑵底部溶液出口，出口經(jīng)過第一電磁流量計(15)通過管道連通蒸發(fā)器⑴底部溶液入口， 蒸發(fā)器(1)氣相出口經(jīng)過渦街流量計(16)通過管道連接膨脹機(4)進口和旁通閥(5)進口，膨脹機⑷氣體出口經(jīng)過安全閥(6)通過管道連接冷凝器(2)氣體入口，旁通閥(5)出口通過管道連通冷凝器( 氣體進口 ；所述膨脹機(4)和安全閥(6)之間設有第一壓差變送器(19)； 所述渦街流量計(16)和膨脹機(4)之間設有第二壓差變送器00)； 所述冷卻水進口(8)、冷卻水出口(7)分別通過管道連通所述冷卻水系統(tǒng)； 所述熱水進口(10)、熱水出口(9)通過管道連接所述熱水系統(tǒng)； 在所述冷凝器⑵溶液出口、蒸發(fā)器⑴溶液入口、蒸發(fā)器⑴氣體出口、冷凝器⑵ 氣體進口、冷卻水出口(7)、冷卻水進口(8)、熱水進口(10)、熱水出口(9)分別設有熱電阻 (21、22、23、24、25、26、27、28)。
2.根據(jù)權利要求1所述的傳熱及動力輸出的測試裝置，其特征是所述冷卻水系統(tǒng)包括冷卻塔(11)、冷卻泵(12)、第二電磁流量計(17)，冷卻泵(12)入口通過管道連通冷卻塔 (11)，出口經(jīng)過第二電磁流量計(17)連接所述冷卻水進口(8)，所述冷卻水出口(7)通過管道連通冷卻塔(11)。
3.根據(jù)權利要求2所述的傳熱及動力輸出的測試裝置，其特征是所述熱水系統(tǒng)包括熱水泵(13)、熱水箱(14)、第三電磁流量計(18)，熱水泵(1 入口通過管道連通熱水箱 (14)，出口經(jīng)過第三電磁流量計(18)通過管道連接所述熱水進口(10)，所述熱水出口(9) 通過管道連接熱水箱(14)。
4.根據(jù)權利要求3所述的傳熱及動力輸出的測試裝置，其特征是所述熱電阻(21、22、 23、24、25、26、27、28)、第一壓差變送器(19)、第二壓差變送器(20)、第一電磁流量計(15)、 第二電磁流量計(17)、第三電磁流量計(18)、渦街流量計(16)通過引線與無紙記錄儀09) 連接。
全文摘要
一種傳熱及動力輸出的測試裝置，由蒸發(fā)器、冷凝器、溶液泵、膨脹機、旁通閥、安全閥、冷卻塔、冷卻泵、熱水泵、熱水箱、電磁流量計、渦街流量計、壓差變送器、熱電阻等組成，其結構緊湊、操作方便、安全性能可靠，可以進行多種制冷單工質傳熱和動力輸出測試，該測試裝置里分別設置有溫度、壓力和流量測量系統(tǒng)，以實現(xiàn)對研究工質在循環(huán)系統(tǒng)中溫度、壓力和流量的變化情況進行追蹤監(jiān)測，獲得基礎數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)測試裝置的模塊化設計和生產(chǎn)。
文檔編號G01M99/00GK102359975SQ20111021886
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權日2011年8月1日
發(fā)明者曲勇, 馬偉斌, 駱超, 龔宇烈 申請人:中國科學院廣州能源研究所