[发明专利]板式换热器传热性能瞬态测试装置及方法

权利要求书

1.一种板式换热器传热性能瞬态测试装置，其特征在于，包括入口段(1)、收缩段(4)、加热段(5)、稳定段(6)、实验段(8)、排出段(10)及数据采集系统(14)，其中，入口段(1)、收缩段(4)、加热段(5)、稳定段(6)、实验段(8)及排出段(10)依次相连通，加热段(5)内设有加热器，稳定段(6)的出口处设有第一组温度传感器(7a)，待测板式换热器位于实验段(8)内，排出段(10)的入口处设有压力传感器(9)及第二组温度传感器(7b)，排出段(10)的中部设有流量计(11)，排出段(10)的出口连通有风机(13)，数据采集系统(14)的输入端与压力传感器(9)、流量计(11)、第一组温度传感器(7a)及第二组温度传感器(7b)的输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的板式换热器传热性能瞬态测试装置，其特征在于，入口段(1)内沿工质流通的方向依次设有蜂窝器(2)及若干层丝网(3)。

3.根据权利要求1所述的板式换热器传热性能瞬态测试装置，其特征在于，收缩段(4)的收缩比为2～25。

4.根据权利要求1所述的板式换热器传热性能瞬态测试装置，其特征在于，稳定段(6)的长度与直径的比例为0.5～10。

5.根据权利要求1所述的板式换热器传热性能瞬态测试装置，其特征在于，

第一组温度传感器(7a)呈网状结构分布；

第二组温度传感器(7b)呈网状结构分布。

6.根据权利要求1所述的板式换热器传热性能瞬态测试装置，其特征在于，排出段(10)上设置有调节阀(12)，调节阀(12)位于流量计(11)与排出段(10)的出口之间。

7.一种板式换热器传热性能瞬态测试方法，其特征在于，基于权利要求1所述的板式换热器传热性能瞬态测试装置，包括以下步骤：

1)开启风机(13)，风机(13)导引工质依次流经入口段(1)、收缩段(4)、加热段(5)、稳定段(6)、实验段(8)、排出段(10)及风机(13)；

2)设定流量，当流量计(11)、第一组温度传感器(7a)、第二组温度传感器(7b)及压力传感器(9)检测得到的数据稳定时，数据采集系统(14)通过第一组温度传感器(7a)采集实验段(8)进口处的工质温度T_in，数据采集系统(14)通过第二组温度传感器(7b)采集实验段(8)出口处的工质温度T_out，数据采集系统(14)通过流量计(11)采集流经排出段(10)的工质流量，数据采集系统(14)通过压力传感器(9)采集实验段(8)出口处的工质压力；

3)对实验段进行能量守恒分析，根据牛顿冷却定律及傅里叶定律建立待测板式换热器内板片与工质之间的传热微分方程，采用控制容积积分法将传热微分方程离散化为代数方程，设定实验段(8)平均传热系数h的初值为h₀，将h₀、实验段(8)进口处的工质温度T_in、排出段(10)的工质流量及实验段(8)出口处的工质压力代入上述代数方程中并求解方程，得实验段(8)出口处的工质温度计算值T_out^*，调整h值重复求解代数方程并更新T_out^*，直到计算值T_out^*与温度测量值T_out之间的偏差满足计算精度要求为止，最终的h值即为设定流量下实验段平均传热系数测量结果；

4)通过风机(13)调整实验段(8)工质的流量，然后再重复步骤2)及步骤3)，完成不同流量下实验段(8)中板式换热器的传热性能瞬态测试。