[发明专利]一种测试低温海水外掠圆管流动与换热规律的实验系统

权利要求书

1.一种测试低温海水外掠圆管流动与换热规律的实验系统，由高温流体循环系统、低温海水循环系统和温度测量系统组成；高温流体循环系统由可以加热的恒温水箱、离心泵、高精度电子流量计、流量调节器组成；低温海水循环系统由内置制冷机组的低温水浴、分布在恒温水箱内的均流孔板、低速间歇搅拌器、流量调节器、离心泵以及高精度电子流量计组成；温度测量系统由从下至上分布在立管4等分圆上的5层热电偶、数据采集系统以及计算机组成；

测试低温海水外掠圆管流动与换热规律的具体步骤：向恒温水箱(1)内放入除去杂质的海水，直到水位达到设定的高度；低温水浴(6)中的海水由离心泵(7)泵入水箱中，中间经过第二流量调节器(8)调节进入恒温水箱中海水的量，由高精度电子流量计(9)测量流入恒温水箱(1)中海水的流量；泵入恒温水箱中的海水经过布置在恒温水箱中的均流孔板(2)进行均流，使海水能够均匀的流过的立管；当模拟海水涌流时，打开低速间歇搅拌器(11)，使海水以涌流的方式与立管进行换热；高精度电子流量计(3)测量从恒温水箱中流出的海水流量，当流量不稳定时由流量调节器(4)进行调节；最后由离心泵(5)将流出的海水泵入到低温水浴(6)中降温，然后进行再次循环；当恒温水箱中的水位高于设定值时，由溢流器(10)将多余的海水排出，当恒温水箱中的水位低于设定值时，通过第一流量调节器(4)或者第二流量调节器(8)进行调节；打开电源，设定高温水浴(14)的温度，使恒温水箱开始加热；加热后的热水由离心泵(15)经过第三流量调节器(16)和高精度电子流量计(17)从立管底部泵入，与低温海水换热后回到高温水浴(14)，完成立管内高温流体的循环；在立管上依次由下往上分布着5层热电偶(18～22)，测量立管内外的温度，由数据采集系统(23)进行数据采集，最后在计算机(24)上显示出来；实验结束后，打开排空阀(11)，将恒温水箱内的海水排空。

2.根据权利要求1所述的一种测试低温海水外掠圆管流动与换热规律的实验系统，其特征在于：立管内部流过高温流体，高温流体由高温水浴即可以加热的恒温水箱提供，恒温水箱可以提供室温～100℃的高温流体，其温度波动范围是±0.2～0.3℃，加热功率为10kW。

3.根据权利要求1所述的一种测试低温海水外掠圆管流动与换热规律的实验系统，其特征在于：为保证实验海水的低温4～10℃，在实验区域的外侧增加保温装置，实验管线全部覆盖保温层，在实验管路的恒温水箱中增加制冷机组，降低循环海水的温度。

4.根据权利要求1所述的一种测试低温海水外掠圆管流动与换热规律的实验系统，其特征在于：为测量立管内高温流体和管外低温海水的温度，在立管内外壁的4等分圆上各敷设4个热电偶，在立管实验段距离入口和出口10cm处各敷设一层，中间每隔20cm敷设一层，这5层的热电偶排列相同，共计40个热电偶。

5.根据权利要求1所述的一种测试低温海水外掠圆管流动与换热规律的实验系统，其特征在于：为实现横向冲刷平流结构的设计，恒温水箱的入口设计成渐扩型，出口处设计成渐缩型，在入口和出口以及立管的两侧设置均流孔板，建立平流缓冲区。

6.根据权利要求1所述的一种测试低温海水外掠圆管流动与换热规律的实验系统，其特征在于：为实现横向冲刷涌流结构的设计，在平流缓冲区域的内侧安装低速间歇搅拌器，模拟海水的涌流。