[发明专利]一种20K以下温区低温换热器性能测试装置

说明书

一种20K以下温区低温换热器性能测试装置，包括压缩机、膨胀制冷机组、20K以上温区低温换热器组、第一待测20K以下温区低温换热器、第二待测20K以下温区低温换热器、节流阀、液氦杜瓦、第一流量计、第二流量计、四个温度传感器和四个压力传感器。上述20K以下温区低温换热器性能测试装置，与传统的采用水为介质的换热器性能测试方法比较，上述20K以下温区低温换热器性能测试装置可以直接在20K工作温度下进行低温换热器的性能测试，从而获得最直接的流动、换热系数，可为该温区下低温换热器的设计方法和技术参数提供直接数据支持，并补充现有换热器设计软件的不足。

技术领域

本发明涉及低温装置技术领域，尤其涉及一种20K以下温区低温换热器性能测试装置。

背景技术

低温换热器是大型透平膨胀氦制冷机/液化器的关键部件，其主要功能是实现对回流氦气冷量的利用，提高整个系统的运行效率，其性能会严重影响整机性能。在氦温区制冷机、液化器中换热器的工作温区从300K一直到4.5K，跨度非常大，但是目前设计计算所采用的计算公式(关联式)是相同的。目前对换热器性能的测试一般采用水为工质，一侧流道为热水，另一侧流道为冷水，通过测量冷热水的流量、进出口温度，估算换热器的换热性能。这种方法对于20K以上温区被证明是有效的。低于20K温度后，目前尚没有直接的实验数据证明设计方法的准确性。其中一个主要原因是没有专门的20K以下温区低温换热器低温条件下流动、传热测试装置能够实现对其测试。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种20K以下温区低温换热器性能测试装置。

一种20K以下温区低温换热器性能测试装置，包括压缩机、膨胀制冷机组、20K以上温区低温换热器组、第一待测20K以下温区低温换热器、第二待测20K以下温区低温换热器、节流阀、液氦杜瓦、第一流量计、第二流量计、七个温度传感器和七个压力传感器；

所述压缩机的高压出口和所述20K以上温区低温换热器组的高压入口连通，所述20K以上温区低温换热器组的第一高压出口和所述第一待测20K以下温区低温换热器的第一高压入口连通，所述第一待测20K以下温区低温换热器的高压出口和所述第二待测20K以下温区低温换热器的高压入口连通，所述第二待测20K以下温区低温换热器的高压出口和所述节流阀的入口连通，所述节流阀的出口和所述液氦杜瓦的入口连通，所述液氦杜瓦的气体出口和所述第二待测20K以下温区低温换热器的低压入口连通，所述第二待测20K以下温区低温换热器的低压出口和所述第一待测20K以下温区低温换热器的低压入口连通，所述第一待测20K以下温区低温换热器的低压出口和所述20K以上温区低温换热器组的低压入口连通，所述20K以上温区低温换热器组的低压出口和所述压缩机的低压入口连通；

所述压缩机的高压出口还和所述膨胀制冷机组的入口连通，所述膨胀制冷机组的出口和所述第一待测20K以下温区低温换热器的低压入口连通；

所述第一流量计设于所述20K以上温区低温换热器组的高压入口，所述第二流量计设于所述膨胀制冷机组的入口；

所述七个温度传感器分别设于所述第一待测20K以下温区低温换热器的高压入口、高压出口、低压入口和低压出口以及所述第二待测20K以下温区低温换热器的高压出口、低压入口和低压出口；

所述七个压力传感器分别设于所述待测第一20K以下温区低温换热器的高压入口、高压出口、低压入口和低压出口以及所述第二待测20K以下温区低温换热器的高压出口、低压入口和低压出口。

在一个实施例中，所述膨胀制冷机组包括串联连接的一级膨胀制冷机和二级膨胀制冷机，所述压缩机的高压出口和所述一级膨胀制冷机的入口连通，所述一级膨胀制冷机的出口和所述二级膨胀制冷机的入口连通，所述二级膨胀制冷机的出口和所述第一待测20K以下温区低温换热器的低压入口连通。

在一个实施例中，还包括压力稳定设备，所述压力稳定设备和所述压缩机并联连接。