[发明专利]一种水冷壁受热面热流密度测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种水冷壁受热面热流密度测量装置及其测量方法。装置包括数据采集及处理系统和至少一对热电偶，包括冷端热电偶和热端热电偶。热电偶外均设置有保护套管，且保护套管末端设置有固定架，固定架固定连接在水冷壁受热面上。保护套管和固定架使得冷端热电偶和热端热电偶定位误差不大于2mm。将冷端测点和热端测点布置在待测水冷壁受热面背火侧的同一高度的水冷壁受热面上，且冷端测点设置在待测水冷管远火端，热端测点设置在与水冷管最近鳍片的中心轴线点。通过数据采集及处理系统获取冷端热电偶和所述热端热电偶的温度值T_冷和T_热，计算得到热流密度。本发明具有布点方便、测量成本低且测量结果可靠等优点。

技术领域

本发明涉及一种水冷壁受热面热流密度测量装置及测量方法，属于热工测试领域。

背景技术

在高温运行设备中，热流密度是设备是否安全稳定运行的重要参数。在高温设备的设计、检修及校验等方面，热流密度分析均是重要步骤。因此，获得准确的热流密度对高温设备安全稳定运行具有重要意义，如何提高热流密度测量精度是需要解决的重要问题。

目前热流密度测试方法主要采用热流计，已有热流计主要采用的是在导热部件中打孔，将热电偶埋入的技术方案。但在实际高温设备热流密度测试中，由于温度较高，热流计需加装冷却装置，使得热流计体积大，成本高，安装复杂，需要对高温设备进行改造，因而极大的限制了高温热流计的使用场景。

现代电站智能化迫切需要先进的电站锅炉结渣监测即水冷壁热流密度测试技术，能够满足测量成本低、预测准确程度高、易于安装维护的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水冷壁受热面热流密度测量装置及测量方法，通过在水冷壁受热面的背火侧设定测点分别测量冷端测点温度和热端测点温度，计算得到热流密度。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种水冷壁受热面热流密度测量装置，能够用于水冷壁受热面热流密度测试，所述水冷壁受热面作为炉墙，其包括若干水冷管及连接相邻水冷管的鳍片；所述装置包括数据采集及处理系统和至少一对热电偶，所述任一对热电偶均包括对应的一个冷端热电偶和一个热端热电偶；所述冷端热电偶和热端热电偶分别被固定连接在所述水冷壁受热面的冷端测点和热端测点，分别用于测定冷端测点温度和热端测点温度；所述任一个热电偶均设有数据线与所述数据采集及处理系统相连。

上述技术方案中，所述热电偶外均设置有保护套管，且所述保护套管末端设置有固定架，所述固定架固定连接在所述水冷壁受热面上。

一种水冷壁受热管热流密度测量方法，所述方法包括：

选定待测水冷壁受热面，获得其特征参数，通过数值模拟，标定出待测水冷壁受热面的热流密度系数k；

将所述冷端测点和热端测点布置在待测水冷壁受热面背火侧，且所述冷端测点设置在待测水冷管远火端，所述热端测点设置在与所述水冷管最近鳍片的中心轴线点；

通过数据采集及处理系统获取所述冷端热电偶和所述热端热电偶的温度值T_冷和T_热，并通过公式q＝k(T_热-T_冷)计算得到所述水冷壁受热面的热流密度。

上述技术方案中，所述保护套管和固定架使得所述冷端热电偶和所述热端热电偶定位误差不大于2mm。

上述技术方案中，所述冷端测点和热端测点设置在同一水平高度。

上述技术方案中，所述水冷壁受热面的特征参数包括其壁厚、水冷管管径、水冷管和鳍片结构及鳍片宽度。

上述技术方案中，所述数值模拟标定方法包括：