全鋁板翅式換熱器流體阻力特性測(cè)量試件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及全鋁板翅式換熱器流體阻力特性測(cè)量試件。目前多采用的單通道、全鋁結(jié)構(gòu)的板翅式換熱器試件，表面容易產(chǎn)生腐蝕，重復(fù)性無法保證，且尺寸大、重量重、工藝復(fù)雜、成本高。本發(fā)明包括上游管、上游管法蘭、下游管、下游管法蘭、節(jié)流板、取壓接頭。利用流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流板時(shí)，在節(jié)流板附近造成局部收縮，流速增加，在其上、下游兩側(cè)產(chǎn)生靜壓力。本發(fā)明采用節(jié)流板節(jié)流裝置作為流體阻力試件，就是利用其節(jié)流作用，在規(guī)定流量下，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的阻力。本發(fā)明試件可以拆裝，適應(yīng)于不同阻力測(cè)試范圍；試件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造、安裝、運(yùn)輸，成本低，能夠確保試件流體阻力特性的重復(fù)性，特別適用于大型全鋁結(jié)構(gòu)的板翅式換熱器流體阻力實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
【專利說明】
全錯(cuò)板翅式換熱器流體阻力特性測(cè)量試件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于流體阻力特性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及到全侶板翅式換熱器的流體阻 力特性測(cè)量試件。
【背景技術(shù)】
[0002] 板翅式換熱器是一種傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的緊湊式換熱設(shè)備;與傳統(tǒng)的 管殼換熱器相比，其傳熱效率高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本相對(duì)較低，尤其適合于兩側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)相 差較大W及流道布置復(fù)雜的場(chǎng)合。板翅式換熱器可W允許有多種工質(zhì)同時(shí)進(jìn)行換熱，其承 壓能力和適應(yīng)性強(qiáng)。
[0003] 目前，板翅式換熱器已在石油化工、航空航天、空氣分離、制冷空調(diào)、核能發(fā)電、武 器裝備、能源動(dòng)力、冶金工業(yè)、車輛工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在熱能的高效利用、余熱回 收、節(jié)約原料和降低成本等方面，顯現(xiàn)出突出的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
[0004] 板翅式換熱器多采用比重小、導(dǎo)熱系數(shù)高的薄壁侶材，經(jīng)沖壓和針焊制作而成，W 提高導(dǎo)熱能力、減輕重量、降低制造成本。全侶板翅式換熱器在大氣環(huán)境下存放，翅片表面 容易腐蝕，適宜于在氮?dú)饣虻旌象w下使用和儲(chǔ)存，其制造和儲(chǔ)存成本高。
[0005] 板翅式換熱器出廠前要進(jìn)行流體阻力實(shí)驗(yàn)，其目的是測(cè)量流體流動(dòng)的阻力。阻力 特性與工質(zhì)的流量、風(fēng)機(jī)(累)壓頭和電機(jī)功率等設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求有關(guān)。流動(dòng)特性與換熱器 的傳熱特性之間有強(qiáng)禪合關(guān)系。因此，板翅式換熱器流體阻力是衡量產(chǎn)品能否達(dá)到技術(shù)和 使用要求的重要性能指標(biāo)。
[0006] 換熱器流體阻力實(shí)驗(yàn)是利用風(fēng)(液)桐實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在考慮流體溫度W及氣體濕度、氣 壓等條件下，精確控制流體流量，在不同流體流量條件下，測(cè)量出換熱器的流動(dòng)阻力。
[0007] 為了保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測(cè)量不確定度和測(cè)試數(shù)據(jù)的重復(fù)性，首先必須對(duì)儀器和傳感器 進(jìn)行計(jì)量和檢定，然后采用比對(duì)法對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測(cè)量不確定度進(jìn)行綜合測(cè)試，即：制作一個(gè)流 體阻力試件，經(jīng)第Ξ方檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)試，獲得不同流量下的阻力曲線。然后，將流體阻力試件 安裝在本單位的流體阻力實(shí)驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試，獲得不同流量下的阻力曲線，若兩條阻力曲線的 誤差在允許的范圍內(nèi)，則單位的流體阻力實(shí)驗(yàn)臺(tái)視為合格。否則，需要重新進(jìn)行校準(zhǔn)。
[000引傳統(tǒng)上，板翅式換熱器流體阻力實(shí)驗(yàn)臺(tái)的試件，多采用單通道、全侶結(jié)構(gòu)的板翅式 換熱器試件，會(huì)存在W下問題：
[0009] 1、侶在空氣中容易氧化、腐蝕，使流道和流體阻力發(fā)生變化。全侶式換熱器通常存 放在大氣環(huán)境中，擱置一段時(shí)間后，翅片表面容易產(chǎn)生腐蝕，從而使試件的流體阻力和傳熱 特性發(fā)生改變，其重復(fù)性無法保證。
[0010] 2、大型板翅式換熱器流體阻力實(shí)驗(yàn)臺(tái)所需的試件采用板翅式換熱器，其尺寸大、 重量重、加工工藝復(fù)雜、造價(jià)昂貴和運(yùn)輸成本很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全侶板翅式換熱器流體阻力特 性測(cè)量試件。
[0012] 板翅式換熱器流體阻力實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)是測(cè)量換熱器在額定流體流量條件下產(chǎn)生的 流動(dòng)阻力。
[0013] 本發(fā)明針對(duì)運(yùn)一物理原理的本質(zhì)，采用孔板節(jié)流裝置作為流體阻力試件。傳統(tǒng)上， 孔板節(jié)流裝置被制成傳感器，用于氣體或液體的流量測(cè)量?？装宓墓ぷ髟砭褪抢昧黧w 流經(jīng)管道內(nèi)的孔板時(shí)，在孔板附近造成局部收縮，流速增加，在其上、下游兩側(cè)產(chǎn)生靜壓力。 本發(fā)明采用孔板節(jié)流裝置作為流體阻力試件，就是利用其節(jié)流作用，在規(guī)定流量下，產(chǎn)生一 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的阻力。
[0014] 本發(fā)明包括上游管、上游管法蘭、下游管、下游管法蘭、節(jié)流板、取壓接頭。所述的 上游管與下游管內(nèi)徑所述的上游管與上游管法蘭等徑，上游管法蘭的一端與上游管的一個(gè) 端口焊接;所述的下游管與下游管法蘭等徑，下游管法蘭的一端與下游管的一個(gè)端口焊接。 上游管法蘭的另一端與下游管法蘭的另一端對(duì)接，并通過螺栓固定。上游管法蘭的另一端 沿端口開有截面為L(zhǎng)形的上游環(huán)形槽口，下游管法蘭的另一端沿端口開有截面為L(zhǎng)形的下游 環(huán)形槽口，上游管法蘭與下游管法蘭對(duì)接后，兩環(huán)形槽口形成環(huán)形槽。所述的節(jié)流板為金屬 圓板，節(jié)流板設(shè)置在環(huán)形槽內(nèi)，并通過環(huán)形墊片密封。
[0015] 下游管外壁上設(shè)置有四個(gè)取壓接頭，四個(gè)取壓接頭沿下游管外壁的同一圓周均勻 分布;Ξ個(gè)取壓接頭上設(shè)置有Ξ通接頭，另一個(gè)取壓接頭上設(shè)置有四通接頭；四個(gè)取壓接頭 分別與下游管連通，取壓接頭之間通過Ξ個(gè)Ξ通接頭和一個(gè)四通接頭，W及管路連通，四通 接頭的一個(gè)端口連接有壓力表。
[0016] 所述的節(jié)流板的中屯、開有節(jié)流孔，節(jié)流孔由圓柱形部分和圓臺(tái)形部分組合而成； 圓臺(tái)形部分的頂面朝向上游管、底面朝向下游管，圓柱形部分與圓臺(tái)形部分的頂面相接，且 直徑相等。節(jié)流板的厚度為E、圓柱形部分的高度為e、圓臺(tái)形部分的頂面直徑為d、圓臺(tái)形部 分的側(cè)壁傾斜角為α(即圓臺(tái)形部分的軸截面下底角的余角）、上游管和下游管的內(nèi)徑為D， 則：
[0017] 0.00抓<e<0.02D，e<E<0.0抓，30° <α<60° ;d由下式確定：
[001 引
[0019] 其中：ΔΡ為孔板兩側(cè)的靜壓差，APmax為孔板兩側(cè)的最大靜壓差，Pa;qv為流體體 積流量，為最大流體體積流量，m3/s; ε為流體膨脹系數(shù);C為流體流量系數(shù);P為介質(zhì)工況 密度，kg/m3。
[0020] 測(cè)量時(shí)，通過調(diào)節(jié)體積流量qv的大小產(chǎn)生不同的靜壓差ΔΡ，來進(jìn)行流體阻力實(shí) 驗(yàn)。
[0021] 本發(fā)明雖然在物理原理上與孔板流量計(jì)類似，但是目的和用途卻不同；孔板流量 計(jì)用于測(cè)量流體流量qv，孔板流體阻力試件用于產(chǎn)生靜壓差ΔΡ。
[0022] 與傳統(tǒng)的流體阻力實(shí)驗(yàn)試件相比，本發(fā)明，有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 1、流體阻力實(shí)驗(yàn)試件采用不誘鋼等抗腐蝕的材料制作，可完全避免金屬材料腐 蝕；
[0024] 2、孔板元件可W設(shè)計(jì)成可拆裝結(jié)構(gòu)，適應(yīng)于不同阻力測(cè)試范圍；
[0025] 3、試件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造、安裝、運(yùn)輸，成本很低；
[0026] 4、能夠確保試件流體阻力特性的重復(fù)性，特別適用于大型全侶結(jié)構(gòu)的板翅式換熱 器流體阻力實(shí)驗(yàn)臺(tái)，也可W作為其它類型換熱器的流體阻力或液體阻力試件。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明的軸截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明的下游管的端面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 如圖1、2所示，全侶板翅式換熱器流體阻力特性測(cè)量試件包括上游管1、上游管法 蘭2、下游管3、下游管法蘭4、節(jié)流板5、取壓接頭6。所述的上游管1與上游管法蘭2等徑，上游 管法蘭2的一端與上游管1的一個(gè)端口焊接;所述的下游管3與下游管法蘭4等徑，下游管法 蘭4的一端與下游管3的一個(gè)端口焊接。上游管法蘭2的另一端與下游管法蘭4的另一端對(duì) 接，并通過螺栓7固定。上游管法蘭2的另一端沿端口開有截面為L(zhǎng)形的上游環(huán)形槽口 2-1，下 游管法蘭4的另一端沿端口開有截面為L(zhǎng)形的下游環(huán)形槽口 4-1，上游管法蘭2與下游管法蘭 4對(duì)接后，兩環(huán)形槽口形成環(huán)形槽。所述的節(jié)流板5為金屬圓板，節(jié)流板5設(shè)置在環(huán)形槽內(nèi)，并 通過環(huán)形墊片8密封。
[0030] 下游管3外壁上設(shè)置有四個(gè)取壓接頭6,四個(gè)取壓接頭沿下游管3外壁的同一圓周 均勻分布;Ξ個(gè)取壓接頭上設(shè)置有Ξ通接頭6-1，另一個(gè)取壓接頭上設(shè)置有四通接頭6-2;四 個(gè)取壓接頭6分別與下游管3連通，取壓接頭之間通過Ξ個(gè)Ξ通接頭6-1和一個(gè)四通接頭6- 2，W及管路6-3連通，四通接頭的一個(gè)端口連接有壓力表6-4。
[0031] 所述的節(jié)流板5的中屯、開有節(jié)流孔，節(jié)流孔由圓柱形部分5-1和圓臺(tái)形部分5-2組 合而成；圓臺(tái)形部分5-2的頂面朝向上游管1、底面朝向下游管3,圓柱形部分5-1與圓臺(tái)形部 分5-2的頂面相接，且直徑相等。節(jié)流板5的厚度為E、圓柱形部分5-1的高度為e、圓臺(tái)形部分 5-2的頂面直徑為d、圓臺(tái)形部分5-2的側(cè)壁傾斜角為α(即圓臺(tái)形部分5-2的軸截面下底角的 余角）、上游管1和下游管3的內(nèi)徑為D，則：
[0032] 0.00抓<e<0.02D，e<E<0.0抓，30。<α<60。；d由下式確定：
[0033] (
[0034] 其中：ΔΡ為孔板兩側(cè)的靜壓差，APmax為孔板兩側(cè)的最大靜壓差，Pa;qv為流體體 積流量，g，w為最大流體體積流量，m3/s; ε為流體膨脹系數(shù);C為流體流量系數(shù);P為介質(zhì)工況 密度，kg/m3。
[003引 本實(shí)施例中，管道內(nèi)徑D為350111111，6 = 0.010 = 3.5111111，取整得0 = 4111111，6 = 0.040 = 14mm，α = 45°;已知工作狀態(tài)下D = 350mm、P=1.29kg/m3、qv = 5000m3A、ΔP = 20k化、C = 0.6 和ε = 0.945，通過代入法可知當(dāng)d = 150mm時(shí)，滿足條件，即取d = 150mm。
[0036]測(cè)量時(shí)，按照下式通過調(diào)節(jié)體積流量qv的大小產(chǎn)生不同的靜壓差ΔΡ，來進(jìn)行流體 阻力實(shí)驗(yàn)。
[0037]
[0038] 已知d、e、C和P，通過調(diào)節(jié)體積流量qv的大小可W產(chǎn)生不同的靜壓差ΔΡ。
[0039] 流體從上游管流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流板，在節(jié)流板附近造成局部收縮，流速增加，在其 上、下游兩側(cè)產(chǎn)生靜壓力來進(jìn)行流體阻力實(shí)驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 全鋁板翅式換熱器流體阻力特性測(cè)量試件，包括上游管（1)、上游管法蘭（2)、下游管 (3)、下游管法蘭(4)、節(jié)流板(5)、取壓接頭(6);其特征在于:所述的上游管（1)與下游管(3) 內(nèi)徑相等;所述的上游管（1)與上游管法蘭（2)等徑，上游管法蘭（2)的一端與上游管（1)的 一個(gè)端口焊接;所述的下游管（3)與下游管法蘭(4)等徑，下游管法蘭(4)的一端與下游管 (3) 的一個(gè)端口焊接;上游管法蘭(2)的另一端與下游管法蘭(4)的另一端對(duì)接，并通過螺栓 (7)固定;上游管法蘭(2)的另一端沿端口開有截面為L(zhǎng)形的上游環(huán)形槽口（2-1)，下游管法 蘭(4)的另一端沿端口開有截面為L(zhǎng)形的下游環(huán)形槽口（4-1)，上游管法蘭(2)與下游管法蘭 (4) 對(duì)接后，兩環(huán)形槽口形成環(huán)形槽； 所述的節(jié)流板(5)為金屬圓板，節(jié)流板(5)設(shè)置在環(huán)形槽內(nèi)，并通過環(huán)形墊片(8)密封； 節(jié)流板(5)的中心開有節(jié)流孔，節(jié)流孔由圓柱形部分(5-1)和圓臺(tái)形部分(5-2)組合而成；圓 臺(tái)形部分(5-2)的頂面朝向上游管（1)、底面朝向下游管(3)，圓柱形部分(5-1)與圓臺(tái)形部 分(5-2)的頂面相接，且直徑相等； 所述的下游管（3)外壁上設(shè)置有四個(gè)取壓接頭(6)，四個(gè)取壓接頭沿下游管（3)外壁的 同一圓周均勻分布;三個(gè)取壓接頭上設(shè)置有三通接頭(6-1)，另一個(gè)取壓接頭上設(shè)置有四通 接頭(6-2);四個(gè)取壓接頭(6)分別與下游管（3)連通，取壓接頭之間通過三個(gè)三通接頭(6-1)和一個(gè)四通接頭(6-2)，以及管路(6-3)連通，四通接頭的一個(gè)端口連接有壓力表(6-4)。2. 如權(quán)利要求1所述的全鋁板翅式換熱器流體阻力特性測(cè)量試件，其特征在于:所述的 節(jié)流板(5)的厚度為E、節(jié)流孔的圓柱形部分(5-1)的高度為e，上游管（1)和下游管(3)的內(nèi) 徑為D，則 0.00^Ke<0.02D，e<E<0.05D。3. 如權(quán)利要求1所述的全鋁板翅式換熱器流體阻力特性測(cè)量試件，其特征在于:所述的 節(jié)流孔圓臺(tái)形部分(5-2)的側(cè)壁傾斜角為α，即圓臺(tái)形部分(5-2)的軸截面下底角的余角為 α，30° <α<60°。4. 如權(quán)利要求1所述的全鋁板翅式換熱器流體阻力特性測(cè)量試件，其特征在于:所述的 節(jié)流孔的圓柱形部分(5-1)的頂面直徑為d，d通過下式確定：其中：AP為孔板兩側(cè)的靜壓差，APmax為孔板兩側(cè)的最大靜壓差，Pa;qv為流體體積流 量，知_為最大流體體積流量，m3/s ; ε為流體膨脹系數(shù);C為流體流量系數(shù);P為介質(zhì)工況密 度，kg/m3。
【文檔編號(hào)】G01M10/00GK105823618SQ201610349003
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】姜周曙, 黃國(guó)輝, 林以鉆, 黃安庭, 毛央平, 車明明
【申請(qǐng)人】杭州電子科技大學(xué)