[实用新型]一种水平管外冷凝换热试验装置

说明书

本实用新型涉及一种水平管外冷凝换热试验装置，属于热交换技术领域。该装置的低温储罐分两路进入位于中间介质汽化器腔体且具有不同管外粗糙度的第一管和第二管；中间介质汽化器的腔体下部装有供热介质流通的下管束；第一管和第二管分别装有相应的入口压力变送器、入口温度变送器以及出口压力变送器、出口温度变送器探头；中间介质汽化器腔体装有腔体温度变送器和腔体压力变送器探头；下管束的进口和出口分别装有进端温度变送器和出端温度变送器探头；各流量计以及变送器的探头信号输出端分别通过PLC与电脑主机通讯连接。采用本实用新型能实现在同一时间内对多组不同粗糙度换热管的对比试验，精确计算出不同粗糙度的管外传热系数的具体数值。

技术领域

本实用新型涉及一种冷凝换热试验装置，尤其是一种水平管外冷凝换热试验装置，属于热交换技术领域。

背景技术

滴状冷凝是现有传热模型中具有最高传热系数的过程。被冷凝形成的液体在冷热交界面上成为滴状而不是膜状的必要条件是改交界面具有低表面能。

表面能的产生从微观上讲,是因为处于物体表面的粒子(离子、原子或分子)的状态与物体内部不同而引起的。位于内部的粒子均匀地受到周围粒子的作用而表现为受力平衡态。但表面的粒子,因配位数减少,造成作用力的不平衡,即表面存在不饱和力场。表面的粒子有被拉向内部的趋势使表面能减小,由此产生了表面张力。粒子间的作用越强,表面能越高。金属键属于强键合作用,所以金属表面一般为高能表面。工业冷凝器多为金属材料制造,所以在热交换技术领域膜状冷凝为普遍的现象。

为改善换热效果，在设计换热器时，希望通过将膜状冷凝转变为滴状冷凝，而形成滴状冷凝就需要降低换热管表面的表面能。降低的方式有多种，最简单有效的方式是改变换热管表面的表面状态，如对其表面进行机械抛光、电化学抛光、盐酸浸泡等。由于传热的复杂性——管内介质流量、温度、压力、介质特性、换热管材料、规格都会影响传热的效果，管外同样如此。由于影响因素诸多，尚未见有关研究的报道。

检索可知，申请号为201310255717.6、公告号为CN 103424423 B 的中国专利文献公开了一种.蒸汽冷凝换热测试装置，包括换热内管、冷凝段壳体、物料出口管道、第一两通路旋转接头、蒸汽出口管道、第二两通路旋转接头、蒸汽进口管道、密封垫圈、内螺纹套头、物料进口管道、固定机座、管壁壁面热电偶、管内流体热电偶、管外蒸汽热电偶；可以实现对换热管外冷凝换热的温度数据的测试研究，并以此来得到自由旋转载荷条件下冷凝换热的总体换热系数及其冷凝换热特性。然而，该装置的研究方向为自由旋转对冷凝传热的影响，且单次试验无对比。而每次试验的流量、压力、温度的微小差异都可能对试验造成影响。

此外，申请号为200610010400.6、公开号为CN 101126609A的中国专利文献公开了一种冷凝管导液器,用于管壳式换热器中,减小换热管外冷凝液膜厚度的液体导流板。其组成包括:导液槽,曲面导液槽上部具有平面的连续的引流板，导液槽与引流板通过卡簧和销钉固定在冷凝管上。然而，其适用范围有限，因为常用换热器中的换热管紧密布置形成管束，加上“冷凝管导液器”无法紧密布置，单位体积内的换热效果反而降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提出一种可以尽量减少干扰因素的水平管外冷凝换热试验装置，同时给出相应的试验方法，从而可以得到沿长度方向反映管外不同粗糙度对冷凝传热影响的传热系数定量试验数据，为提高换热效率研究奠定科学基础。

为了达到上述目的，本实用新型的水平管外冷凝换热试验装置包括储存冷介质的低温储罐，所述低温储罐通过总调节阀和缓冲罐后分支成两路，一路经上流量计和上调节阀进入位于中间介质汽化器腔体的管束中的第一管，另一路经下流量计和下调节阀进入位于中间介质汽化器腔体的管束中的第二管；所述第一管和第二管相互平行且具有不同的管外粗糙度；

所述中间介质汽化器的腔体中容纳液态中间介质，所述腔体下部装有供热介质流通的下管束，所述热介质经过管束流量计；