專利名稱：一種密相區(qū)傳熱系數(shù)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域，具體涉及一種用于流化床密相區(qū)傳熱系數(shù)測(cè)量的裝置及基于該裝置的計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
在電力、冶金、化工、建材等工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要對(duì)大量固體粒子進(jìn)行加熱或冷卻。例如在帶有外置換熱器的循環(huán)流化床中，埋管換熱器埋設(shè)在外置床中。其一，通過埋管換熱可以有效的減少尾部煙道的換熱器布置數(shù)量、減小鍋爐整體體積有利于鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展；其二，埋管換熱可以在鍋爐負(fù)荷變化時(shí)更有效的調(diào)節(jié)床溫、保持鍋爐能在高效率狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)行。如何有效地測(cè)量埋管換熱器的換熱系數(shù)，對(duì)于如何設(shè)計(jì)換熱器形 式起到至關(guān)重要的作用。目前還沒有一種有效、統(tǒng)一的測(cè)量埋管換熱器傳熱系數(shù)的儀器和方法?，F(xiàn)有對(duì)研究埋管換熱器傳熱系數(shù)的中，是將熱電偶簡(jiǎn)單的貼在測(cè)量裝置外表面上，這樣就改變了測(cè)量空間熱流場(chǎng)分布，流場(chǎng)的擾動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成了較大誤差。另一方面，現(xiàn)在應(yīng)用的測(cè)量裝置和方法，其管內(nèi)流體介質(zhì)流向?yàn)閱蜗蛄鲃?dòng)，即從一端流入從另一端流出，需將整個(gè)測(cè)量裝置貫穿爐膛，這樣在應(yīng)用時(shí)就必須對(duì)所測(cè)設(shè)備進(jìn)行較大改造，因此只能應(yīng)用于小型試驗(yàn)臺(tái)，而在大型試驗(yàn)設(shè)備中無法適用。

實(shí)用新型內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型提供了一種精度高、適用范圍廣的密相區(qū)傳熱系數(shù)測(cè)量裝置。技術(shù)方案本實(shí)用新型的一種密相區(qū)傳熱系數(shù)測(cè)量裝置，包括外管、內(nèi)管、熱電偶和出流管，所述外管一端封閉，另一端設(shè)置有端蓋，所述內(nèi)管穿過端蓋并延伸至外管內(nèi)，內(nèi)管的一端置于外管內(nèi)并與外管的封閉一端相鄰；所述出流管穿過端蓋與外管的管內(nèi)連通，出流管至少為兩個(gè)，繞內(nèi)管周邊等距均勻排列；所述外管的外側(cè)管壁上沿軸向設(shè)置有至少一個(gè)槽，所述熱電偶敷設(shè)在槽中。本實(shí)用新型中，槽為一個(gè)以上，多個(gè)槽在外管的圓管周向上均勻布設(shè)，各個(gè)槽的長(zhǎng)度不等，其長(zhǎng)度滿足Lm+1=Lm+L/M，m為槽由短至長(zhǎng)的編號(hào)，m=l，2，……，M ；L為待測(cè)流化床的深度，Lffl, Lm+1分別為m編號(hào)和m+1編號(hào)的槽的長(zhǎng)度，M為槽的個(gè)數(shù)；所述熱電偶與其所對(duì)應(yīng)的槽長(zhǎng)度相同。有益效果本實(shí)用新型與現(xiàn)有的測(cè)量埋管換熱系數(shù)的裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型裝置的管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)方式是由內(nèi)管流入外管，從出流管流出，由于外管和內(nèi)管的出口設(shè)置在同一端，所以安裝使用中不需要貫穿整個(gè)測(cè)量空間，有利于在大型工業(yè)設(shè)備中的測(cè)量，擴(kuò)大了適用性。本實(shí)用新型的裝置將熱電偶嵌入管壁中的槽內(nèi)，避免了對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)，減少了系統(tǒng)誤差，提高了測(cè)量精度。同時(shí)，由于采用熱電偶嵌入式布置，使其測(cè)量表面完整，擴(kuò)大了適用性，可在多種工業(yè)領(lǐng)域的流化床設(shè)備中進(jìn)行測(cè)量。例如，在一些床料具有腐蝕性的工業(yè)領(lǐng)域中，可通過在測(cè)量管表面噴涂防腐層以達(dá)到保護(hù)設(shè)備，保障測(cè)量順利進(jìn)行的目的。本實(shí)用新型測(cè)量裝置在外管主體段軸向的外管壁上均勻布置一系列熱電偶，可依次對(duì)不同進(jìn)深、方向進(jìn)行換熱系數(shù)的測(cè)量，縮短了操作時(shí)間和操作強(qiáng)度，操作簡(jiǎn)單，安裝方便，并且可以一次對(duì)多進(jìn)深、多方向進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)用新型裝置的熱電偶采用多點(diǎn)布置，通過對(duì)不同位置的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行有效整合處理，提高了測(cè)量精度。同時(shí)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)精度要求選擇不同型號(hào)的測(cè)量裝置，具有較大的靈活性。本實(shí)用新型裝置的出流管均勻分布在內(nèi)管周邊，有利于提高對(duì)出流熱流量計(jì)算的精度，也便于旋轉(zhuǎn)操作。

圖I為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中細(xì)部A的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I中B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型裝置的測(cè)量安裝示意圖；圖5為圖4中C-C剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型的四向四段式傳熱系數(shù)測(cè)量裝置測(cè)量d段換熱量時(shí)的安裝位置圖；圖7為本實(shí)用新型的四向四段式傳熱系數(shù)測(cè)量裝置測(cè)量c段換熱量時(shí)的安裝位置圖。圖中有外管I、內(nèi)管2、熱電偶3、爐墻4、套管5、法蘭6、固定法蘭7、端蓋8、出流管9、測(cè)點(diǎn)10、槽11。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的一種密相區(qū)傳熱系數(shù)測(cè)量裝置，包括外管I、內(nèi)管2、熱電偶3和出流管9，外管I 一端封閉，另一端設(shè)置有端蓋8，內(nèi)管2穿過端蓋8并延伸至外管I內(nèi)，內(nèi)管2的一端置于外管I內(nèi)并與外管I的封閉一端相鄰；出流管9穿過端蓋8與外管I的管內(nèi)連通，出流管9至少為兩個(gè)，繞內(nèi)管2周邊等距均勻排列，以便于旋轉(zhuǎn)操作及求取平均溫度，出流管9數(shù)量與所需測(cè)量精度有關(guān)，數(shù)量越多則越有利于提高出流流體熱值的測(cè)量精度。外管I的外側(cè)管壁上沿軸向設(shè)置有至少一個(gè)槽11，當(dāng)槽11為一個(gè)以上時(shí)，多個(gè)槽11在外管I的圓管周向上均勻布設(shè)，各個(gè)槽11的長(zhǎng)度不等，其長(zhǎng)度滿足Lm+1=Lm+L/M，所述m為槽11由短至長(zhǎng)的編號(hào)，m=l，2，……，M ；L為待測(cè)流化床的深度，Lm、Lm+1分別為m編號(hào)和m+1編號(hào)的槽11的長(zhǎng)度，M為槽11的個(gè)數(shù)；熱電偶3與其所對(duì)應(yīng)的槽11長(zhǎng)度相同。管內(nèi)傳熱介質(zhì)由內(nèi)管2流入外管I中，從出流管8流出；熱電偶3敷設(shè)在外管I外壁的槽11中；套管5固定在爐墻4中并與法蘭6焊接，法蘭6與外管I之間加入填料函起密封、保溫作用。固定法蘭7套在外管I外部，并可沿外管I軸向滑動(dòng)調(diào)整位置，固定法蘭7與法、蘭6通過螺栓連接并壓實(shí)填料函，使其對(duì)外管I起徑向支撐和密封作用。當(dāng)松動(dòng)固定法蘭7與法蘭6的連接時(shí)，可使外管I沿軸向移動(dòng)，當(dāng)緊固固定法蘭7與法蘭6的連接時(shí)，固定法蘭7的內(nèi)徑收縮，可固定外管I。[0022]現(xiàn)以四向四段式傳熱系數(shù)測(cè)量裝置為例，對(duì)本實(shí)用新型測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步說明。所謂的四向四段式是指將爐膛進(jìn)深劃分為四個(gè)等長(zhǎng)度區(qū)域，測(cè)量裝置熱電偶布置為延周向四向布置即0°、90°、180°、270°布置，且長(zhǎng)度分別為1/8床進(jìn)深、3/8床進(jìn)深、5/8床進(jìn)深和7/8床進(jìn)深。為得到與實(shí)際埋管換熱器相近的換熱系數(shù)，測(cè)量裝置的外管尺寸應(yīng)與所測(cè)埋管尺寸相同。外管I的外壁銑有四道長(zhǎng)度方向不同的槽11，即0°、90°、180°和270°，長(zhǎng)度分別為1/8床進(jìn)深、3/8床進(jìn)深、5/8床進(jìn)深和7/8床進(jìn)深。在銑槽內(nèi)敷設(shè)熱電偶3并填平槽道使管表面平整。本實(shí)用新型的裝置使用時(shí)，根據(jù)所要測(cè)量的進(jìn)深和角度，通過改變外管插進(jìn)爐膛深度和方向調(diào)節(jié)熱電偶3溫度探頭的位置，通過旋轉(zhuǎn)外管調(diào)整熱電偶的方位，逐段對(duì)所要測(cè)量的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，得到換熱系數(shù)。現(xiàn)以四向四段式傳熱系數(shù)測(cè)量裝置為例，說明運(yùn)用本實(shí)用新型的裝置測(cè)量流化床四分區(qū)埋管周向側(cè)端點(diǎn)換熱系數(shù)的過程。將流 化床進(jìn)深劃分為四段區(qū)域即a、b、c、d段，以每段中心位置的換熱系數(shù)作為該段換熱系數(shù)的平均值，要求測(cè)得a、b、C、d點(diǎn)埋管周向側(cè)端的換熱系數(shù)。具體操作方法及計(jì)算方法為第一步測(cè)量d段換熱量。如圖6所示，將換熱器只旋進(jìn)1/4長(zhǎng)度并依次旋轉(zhuǎn)90°測(cè)量0°、90°、180°和270°方向的管外側(cè)溫度；再根據(jù)換熱管入流口和出流口的流體流量和溫度計(jì)算出d段換熱量Qd=t 出口 lCpm 出
口 I流量出口 2cpm出口 2流量+t出口 3cpm出口 3流量+t出口 4cpm出口 4流量_t入口 cpm入口
流量式中Qd——d段換熱量；Cp——定壓比熱容；t出n i 出流管i流體介質(zhì)溫度，i=l，2，3，4 ;m出口 ±——出流管i流體介質(zhì)質(zhì)量流量，i=l, 2,3,4；d段各方向換熱系數(shù)
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權(quán)利要求1.一種密相區(qū)傳熱系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，包括外管(I)、內(nèi)管(2)、熱電偶(3)和出流管(9)，所述外管(I) 一端封閉，另一端設(shè)置有端蓋(8)，所述內(nèi)管(2)穿過端蓋(8)并延伸至外管(I)內(nèi)，內(nèi)管(2)的一端置于外管(I)內(nèi)并與外管(I)的封閉一端相鄰；所述出流管(9)穿過端蓋(8)與外管(I)的管內(nèi)連通，出流管(9)至少為兩個(gè)，繞內(nèi)管(2)周邊等距均勻排列；所述外管(I)的外側(cè)管壁上沿軸向設(shè)置有至少一個(gè)槽(11)，所述熱電偶(3)敷設(shè)在槽(11)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種密相區(qū)傳熱系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述槽(11)為一個(gè)以上，多個(gè)槽(11)在外管(I)的圓管周向上均勻布設(shè)，各個(gè)槽(11)的長(zhǎng)度不等，其長(zhǎng)度滿足Lnrt=LJL/ M，所述m為槽(11)由短至長(zhǎng)的編號(hào)，m=l，2，……，M;所述L為待測(cè)流化床的深度，Lm、Lm+1分別為m編號(hào)和m+1編號(hào)的槽(11)的長(zhǎng)度，M為槽(11)的個(gè)數(shù)；所述熱電偶(3 )與其所對(duì)應(yīng)的槽(11)長(zhǎng)度相同。
專利摘要一種密相區(qū)傳熱系數(shù)測(cè)量裝置，包括外管、內(nèi)管、熱電偶和出流管，所述外管一端封閉，另一端設(shè)置有端蓋，所述內(nèi)管穿過端蓋設(shè)置于外管中間，內(nèi)管置于外管內(nèi)的一端靠近外管的封閉一端；所述出流管穿過端蓋與外管的管內(nèi)連通，出流管至少為兩個(gè)，繞內(nèi)管周邊等距均勻排列；所述外管的外側(cè)管壁上沿軸向設(shè)置有至少一個(gè)槽，所述槽中敷設(shè)熱電偶。本實(shí)用新型根據(jù)要求通過旋轉(zhuǎn)換熱管調(diào)整熱電偶方位，計(jì)算床層不同進(jìn)深、換熱管周向不同角度的換熱系數(shù)。
文檔編號(hào)G01N25/20GK202433328SQ20112050332
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者吳新, 周毅, 商宇薇, 王軍龍, 韓繼廣 申請(qǐng)人:東南大學(xué)