[发明专利]一种多功能并联多通道流体加热实验装置及工作方法

说明书

本发明公开了一种多功能并联多通道流体加热实验装置及工作方法，该实验装置包括前密封进气室、主流动管路、并联分流件与支管路、加热件、电磁感应加热装置、各回路相应流量计、并联合流件以及后密封出气室并给出了各部分的工作原理与连接方法。工作时，实验工质由前密封进室进入试验段，通过分流件进入次管路，由带阀门的次管路流量计控制流量分配，流入被加热件包裹的试验段，再经由合流件汇合，最后经由带阀门的主管路流量计控制计入总流量进行校准。通过电磁感应装置对中部或两侧加热件进行加热，完成不同条件下的热量分配与加热件冷却。本发明可方便完成多功能、多工况条件的并联多通道流体加热稳态、瞬态实验，且试验件更替装卸简便，极大节省了同类实验的成本。

技术领域

本发明属于高温高压气体流体对流换热热工水力实验技术领域，具体涉及一种多功能并联多通道流体加热实验装置及工作方法。

背景技术

试验是检验理论正确性的必需要求，通过试验为技术的发展提供了可行性依据，随着技术的不断发展，对试验设备的要求也越来越苛刻。在流体流动对流换热机理研究技术领域，传统的低温常压流体对流换热试验已经不能满足实际需求。气体工质流速更快，流动压降更高，实际技术需求涉及的温升范围也更高，因此高温高压环境下的气体对流换热试验设备成为新的设计目标，由此对试验回路的气密安全性和加热安全性提出更高要求。同时，现有的试验设备通常只针对单一用途进行设计，结构相对简单，更换试验目标时需要大幅重新拆装，不具备试验普适性，需要一个更先进的多功能安全性高的试验测试装置以满足现有的高温高压气体对流换热严苛试验条件。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多功能并联多通道流体加热实验装置及工作方法，克服包括但不限于气体接触加热式实验风险、气体实验回路气密性问题、气体实验回路功能单一、拆卸复杂等已知问题，从而优化传统气体对流换热热工水力实验的设计思路与方法，极大地简化实验装置的组成，为高温高压高流速的多工质多用途气体加热实验装置的设计提供参考。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多功能并联多通道流体加热实验装置，所述加热实验装置是基于改变试验段导热能力、对流换热能力、流量及特征尺寸的方式以改善并联多通道间的热量-流量的分配比例，进而在同一试验件基本原理的基础上实现多功能的非等温流体加热实验；所述加热实验装置包括位于整个实验装置最前端的前密封进气室1，对从进气回路引入的试验工质气体进行缓冲和整流，使其在良好的气密性条件下平稳地进入试验件中；前密封进气室后的主流动管路2一端紧密夹持或焊接入前密封进气室1内，对主流试验工质起引导作用；经主流动管路引导的气体进入通过法兰连接在主流动管路另一端的并联分流件3中；并联分流件3与并联支路4通过法兰连接，管径分别对应，引导气体流入次流动管路中，并联支路次流动管路的管径相同或不同；各并联支路试验段外壁分别与试验段加热件内壁紧贴，试验段加热件包括支路件块和分隔支路件块的中间件块，试验段加热件由线圈型电磁感应加热装置8进行加热，线圈型电磁感应加热装置8的加热量通过电磁线圈中的电流、线圈匝数、线圈密度进行控制，通过改变试验段加热件各件块的导热性、绝缘性实现对各并联支路热量的不同分配；各并联支路中的流体流经加热段后经过带有流量控制阀门的支路流量计，实现对不同并联支路流量、压降的分别控制；并联支路中的气体工质经并联合流件11汇集，并联合流件11与并联支路末端通过法兰连接，管径分别对应；汇集后的流体经带有流量控制阀门的主回路流量计12，用以对各路流量进行控制、校准和试验准确性确认；气体工质最后流入后密封出气室13，后密封出气室13对试验回路中流出的气体进行缓冲和整流，使其平稳的流出实验装置。

当试验段加热件各支路件块管径相同，中间件块6为不导热绝缘陶瓷材料，各支路件块为大小相同的同种金属材料，且支路流量计及主回路流量计12全开，线圈型电磁感应加热装置8的线圈缠绕均匀时，该流体加热实验装置功能表现为具有近余弦功率密度分布的流体加热实验装置。