[发明专利]蒸汽冷凝换热测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸汽冷凝换热测试装置，属于换热器领域。

背景技术

随着对节能技术的日益重视和推进，蒸汽冷凝中热能的利用作为一个主要的节能方向主要进行研究了。对于蒸汽冷凝已经有了一部分的研究。换热管作为一个节能高效的部件一直广泛的应用于各种换热领域。对于换热管的开发利用，已经到了一个非常成熟的阶段，如空冷器、水冷器、热管等换热器中均已经得到了广泛的应用。然而现有技术中对冷凝换热的研究主要集中在水平式冷凝换热管和竖直降膜式冷凝换热管两种方式，水平式和降膜式换热管为实现转动均必须使用金属软管来连接换热装置，但金属软管由于转动会产生交叉缠绕，所以无法实现自由旋转和不同频率的载荷。至今为止，仍没有人将冷凝换热管安装于一个可以方便实现不同旋转载荷的平台而同时对换热管的换热性能进行研究。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种流体管道不会交叉缠绕而可以实现不同旋转载荷条件下研究分析冷凝换热机理的蒸汽冷凝换热测试装置。

蒸汽冷凝换热测试装置，包括换热内管、冷凝段壳体、蒸汽进口管道、蒸汽出口管道、物料进口管道、物料出口管道、管内流体热电偶、管壁壁面热电偶、管外蒸汽热电偶；冷凝段壳体、安装于换热内管外侧，且冷凝段壳体两端与换热内管密封。其特征在于：还包括第一两通路旋转接头、第二两通路旋转接头、固定机座。上述第一两通路旋转接头由第一内芯和通过轴承安装于第一内芯外侧的第一旋转壳体组成；第一旋转壳体上设置有物料进口流路孔和物料出口流路孔；第一内芯上设有通过周向环槽结构与物料进口流路孔始终相通物料进口流路；第一内芯上设有通过周向环槽结构与物料出口流路孔始终相通物料出口流路。上述物料进口管道一端与物料进口相连，另一端与换热内管第一端相连；物料出口管道一端与物料出口相连，另一端与换热内管第二端相连。上述第二两通路旋转接头由第二内芯和通过轴承安装于第二内芯外侧的第二旋转壳体组成；第二旋转壳体上设置有蒸汽进口流路孔和蒸汽出口流路孔；第二内芯上设有通过周向环槽结构与蒸汽进口流路孔始终相通蒸汽进口流路；第二内芯上设有通过周向环槽结构与蒸汽出口流路孔始终相通的蒸汽出口流路。上述蒸汽进口管道一端与蒸汽进口相连，另一端与冷凝段壳体的第二端相连；上述蒸汽出口管道一端与蒸汽出口流路孔相连，另一端与冷凝段壳体的第一端相连。第一内芯和第二内芯固定于固定机座上。

该蒸汽冷凝换热测试装置在冷凝段壳体上通过焊接连接第一两通路旋转接头和第二两通路旋转接头的旋转壳体，而同时第一两通路旋转接头、第二两通路旋转接头的旋转接头内芯连接固定机座，这样使得冷凝换热试验可以非常方便的实现自由旋转，与原来的冷凝换热试验相比，可以得到很多有价值的换热试验数据，为冷凝换热试验提供了一种新的试验结构、换热机理研究方法。

对于本发明的核心是可自由旋转的冷凝换热局部测量方式，是一项新的冷凝换热测量技术。现阶段我国对于管外多角度放置的冷凝换热的研究和应用还没有。本发明的换热试验装置的换热内管为光滑圆管、外微肋管、内微肋管、扁管、波纹管。

本发明基于对冷凝换热的机理研究，将冷凝的换热设备圆管与两通路旋转接头结合起来，采用新型的热电偶分段排布方式，从而研究发明了该蒸汽冷凝换热测试装置。本发明利用第一两通路旋转接头和第二两通路旋转接头，使得换热测试装置可以实现旋转的同时而不会产生管道的交叉缠绕，从而进行不同旋转载荷条件下的换热测试。

本发明设计一种可以测量旋转载荷的冷凝换热状态的蒸汽冷凝换热测试装置，属于换热器领域。本发明可以有效的测量出换热管内部各局部的传热系数、换热系数及其变化趋势，特别适合冷凝换热的机理研究。该发明可以应用于能源、化工、环保等领域。

上述管内流体热电偶和管外蒸汽热电偶为螺钉式热电偶；管壁壁面热电偶为焊点式热电偶。所述的管壁壁面热电偶的焊点位于换热内管外壁面的盲孔内。管外蒸汽热电偶通过带孔螺栓安装于冷凝段壳体上，其探头位于换热内管外壁和冷凝段壳体内壁之间，且靠近换热内管外壁处。管内流体热电偶的探头通过换热内管壁面上的通孔伸入换热内管内。

上述管内流体热电偶、管壁壁面热电偶、管外蒸汽热电偶采用分段式分布方式，即将测试装置分成若干段，每一测试段安装有3个管内流体热电偶、1个管壁壁面热电偶、1个管外蒸汽热电偶；设测试段沿管内轴向方向长度为L,管壁壁面热电偶和管外蒸汽热电偶沿管内轴向方向位于L/2处，3个管内流体热电偶沿管内轴向方向分别位于0、L/2、L处。上述的每个分段的热电偶的线路都是通过其对应的冷凝段壳体处的带孔螺栓连接外界温度显示仪器。