阅读说明：本技术 单管管内沸腾实验装置 (Single-tube in-tube boiling experimental device ) 是由 谢晶 常婉莹 王金锋 滕文强 朱生林 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种单管管内沸腾实验装置,包括：实验段水循环系统、制冷剂循环系统、预冷处理循环回路、冷凝处理循环回路和过冷处理循环回路以及实验数据采集控制系统。本发明在进行沸腾实验时,制冷剂循环回路上并联装有第一电磁流量计(G1)和第二电磁流量计(G2),可以精确测量制冷剂流量大小的变化,实验段(5)前的第一电子膨胀阀(EXV1)和实验段(5)后的第二电子膨胀阀(EXV2)均可控制制冷剂的压力。实验数据采集控制系统操作简单易上手,界面简洁,方便快捷。(The invention relates to a single-tube in-tube boiling experimental device, which comprises: the system comprises an experiment section water circulation system, a refrigerant circulation system, a precooling treatment circulation loop, a condensation treatment circulation loop, a supercooling treatment circulation loop and an experiment data acquisition control system. When the invention is used for boiling experiments, a first electromagnetic flow meter (G1) and a second electromagnetic flow meter (G2) are connected in parallel on a refrigerant circulating loop, so that the change of the refrigerant flow can be accurately measured, and the pressure of the refrigerant can be controlled by both a first electronic expansion valve (EXV 1) in front of an experimental section (5) and a second electronic expansion valve (EXV 2) behind the experimental section (5). The experiment data acquisition control system is simple to operate and easy to operate, and has a simple interface, convenience and rapidness.)

单管管内沸腾实验装置

技术领域

本发明涉及一种沸腾实验装置，具体涉及一种单管管内沸腾实验装置。

背景技术

高效、紧凑的换热器在制冷、空调系统中有良好的节能效果，近年来，研究高效的换热管的的换热特性、压降特性、沸腾换热系数已成为热门，因此，需要一种途径和装置进行实验研究，以验证设计，为沸腾换热器设计提供参考和必要的手段。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种单管管内沸腾实验装置，并为以后沸腾换热实验的进行提供参考。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种单管管内沸腾实验装置，其特征在于，包括：实验段水循环系统、制冷剂循环系统、预冷处理循环回路、冷凝处理循环回路和过冷处理循环回路以及实验数据采集控制系统；制冷剂循环系统，由储液器1、干燥过滤器2、过冷器3、脉动阻尼器4、隔膜计量泵B3、第一电磁流量计G1、第二电磁流量计G2、第一视液镜S1、第二视液镜S2、第三视液镜S3、第四视液镜S4、第二板式换热器HE2、实验段5、第三板式换热器HE3，并依次连接成回路；实验段5，采用套管式结构，套管式结构包括：内管和外管，内管为铜管，外管为不锈钢管，内管和外管之间为套管，内管为换热管，制冷剂在内管中流动；实验段水循环系统，由第三电磁流量计G3、测试电加热水箱H1、板式换热器HE1、膨胀水箱E、测试水泵B1组成，并依次连接成回路；过冷处理循环回路，由过冷器3、乙二醇低温水箱6和冷水机组C、Y型过滤器7、低温循环水泵B2组成，并依次连接成回路；乙二醇低温水箱6和冷水机组C，为整个实验系统提供能量；实验数据采集控制系统，测量并控制实验段水循环系统、制冷剂循环系统、预冷处理循环回路、冷凝处理循环回路和过冷处理循环回路。

预冷处理循环回路包括：第二板式换热器HE2、第五电磁流量计G5、乙二醇低温水箱6和冷水机组C、Y型过滤器7、低温循环水泵B2，并依次连接成回路，预冷处理循环回路为第二板式换热器HE2中的制冷剂提供冷量，控制实验段的入口的制冷剂的饱和度，使制冷剂处于饱和液状态。

冷凝处理循环回路包括：第三板式换热器HE3、第四电磁流量计G4、乙二醇低温水箱6和冷水机组C、Y型过滤器7、低温循环水泵B2，并依次连接成回路，冷凝处理循环回路为第三板式换热器HE3中的制冷剂换热提供冷量，制冷剂在冷凝处理循环回路中冷凝成饱和液体。

第一视液镜S1、第二视液镜S2、第三视液镜S3、第四视液镜S4可以观察制冷剂的流态，通过实验数据采集控制系统确保制冷剂流经第一视液镜S1时为全液状态；制冷剂流经第二视液镜S2时为全液状态；制冷剂流经第三视液镜S3时为全液状态；制冷剂流经第四视液镜S4时为全气状态，即处于饱和蒸汽状态。

过冷器3位于隔膜计量泵B3之前，确保进入隔膜计量泵B3的制冷剂保持过冷状态，防止制冷剂通过隔膜计量泵B3的进出口阀组时产生闪发蒸汽。

预冷处理循环回路、冷凝处理循环回路、过冷处理循环回路共用同一个乙二醇低温水箱6和冷水机组C、Y型过滤器7、低温循环水泵B2，降低实验设备成本，减小实验装置占地面积，便捷实验操作。

储液器1上装有储液器上视液镜S5和储液器下视液镜S6，用于观察储液器1中制冷剂的液位。

脉动阻尼器4可以消除制冷剂的脉动，减小数据采集的波动。

在实验段水循环系统中，实验段进口水温由电加热水箱H1控制，电加热水箱H1带有调功器来调节，实验段进口温度由第三铂电阻T3测量；动力由测试水泵B1提供。

乙二醇低温水箱6中有带调功器的电加热器H2，便捷调节温度的操作。

本发明的有益效果是：本发明解决了铜管管内沸腾换热系数测量，该装置在进行实验时可以通过电子膨胀阀控制制冷剂的压力和温度，让实验可在多种状态下进行，还具有实验数据采集控制系统操作简单易上手，界面简洁，方便快捷的优点。

附图说明

图1为本发明的系统原理图，图中1-储液器，2-干燥过滤器，3-过冷器，4-脉动阻尼器，5-实验段，6-乙二醇低温水箱，C-冷水机组，7-Y型过滤器，E-膨胀水箱，HE1-第一板式换热器，HE2-第二板式换热器，HE3-第三板式换热器，EXV1-第一电子膨胀阀，EXV2-第二电子膨胀阀，S1-第一视液镜，S2-第二视液镜，S3-第三视液镜，S4-第四视液镜，S5-储液器上视液镜，S6-储液器下视液镜，H1-测试电加热,H2-电加热，B1-测试水泵，B2-低温循环水泵，B3-隔膜计量泵，P1-第一压力传感器，P2-第二压力传感器，P3-第三压力传感器，△P1-第一压差传感器，△P2-第二压差传感器，G1-第一电磁流量计，G2-第二电磁流量计，G3-第三电磁流量计，G4-第四电磁流量计，G5-第五电磁流量计，T1-第一铂电阻，T2-第二铂电阻，T3-第三铂电阻，T4-第四铂电阻，T5-第五铂电阻，T6-第六铂电阻，T7-第七铂电阻，T8-第八铂电阻，T9-第九铂电阻，T10-第十铂电阻，T11-第十一铂电阻，T12-第十二铂电阻，T13-第十三铂电阻，T14-第十四铂电阻，VW1-第一球阀，VW2-第二球阀，VW3-第三球阀，VW4-第四球阀，VW5-第五球阀，VW6-第六球阀，VW7-第七球阀，VW8-第八球阀，VW9-第九球阀，VW10-第十球阀，VR1-第一截止阀，VR2-第二截止阀，VR3-第三截止阀，VR4-第四截止阀，VR5-第五截止阀，VR6-第六截止阀，VR7-第七截止阀，VR8-第八截止阀，VR9-第九截止阀，VR10-第十截止阀，VR11-第十一截止阀，VR12-第十二截止阀，VR13-储液器安全阀。

具体实施方式

下面结合附图，以具体实施例为例，详细说明本发明的使用方法。

图1是本发明的系统原理图。如图1所示，一种单管管内沸腾实验装置包括：储液器1、干燥过滤器2、过冷器3、隔膜计量泵B3、脉动阻尼器4、第一电磁流量计G1、第二电磁流量计G2、第三电磁流量计G3、第四电磁流量计G4、第五电磁流量计G5、第一视液镜S1、第二视液镜S2、第三视液镜S3、第四视液镜S4、第一板式换热器HE1，第二板式换热器HE2，第三板式换热器HE3，第一电子膨胀阀EXV1，第二电子膨胀阀EXV2，实验段5、Y型过滤器7、乙二醇低温水箱6和冷水机组C。

主要的循环回路包括：实验段水循环回路、制冷剂循环回路、预冷处理循环回路、冷凝处理循环回路和过冷处理循环回路。

制冷剂循环回路包括：储液器1、干燥过滤器2、过冷器3、脉动阻尼器4、隔膜计量泵B3、第一电磁流量计G1、第二电磁流量计G2、第一视液镜S1、第二视液镜S2、第三视液镜S3、第四视液镜S4、第二板式换热器HE2、实验段5、第三板式换热器HE3，并依次连接成制冷剂循环回路。

在制冷剂循环回路中，储液器1用于储存实验循环结束冷凝后的液体，储液器1上装有储液器上视液镜S5和储液器下视液镜S6，用于观察储液器1中制冷剂的液位。

在制冷剂循环回路中，干燥过滤器2可以降低进入隔膜计量泵B3的制冷剂中的杂质。

在制冷剂循环回路中，过冷器3位于隔膜计量泵B3之前，确保进入隔膜计量泵B3的制冷剂保持过冷状态，防止制冷剂通过隔膜计量泵B3的进出口阀组时产生闪发蒸汽。

在制冷剂循环回路中，脉动阻尼器4可以消除制冷剂的脉动，减小数据采集的波动。

在制冷剂循环回路中，第一电磁流量计G1的量程为0-0.6 kg/min，第二电磁流量计G2的量程为0-5 kg/min，第一电磁流量计G1和第二电磁流量计G2通过第四截止阀VR4、第五截止阀VR5、第六截止阀VR6、第七截止阀VR7的开闭来切换，可以保证测量制冷剂流量数据准确。

在制冷剂循环回路中，实验段5，采用套管式结构，套管式结构包括：内管和外管，内管为铜管，外管为不锈钢管，内管和外管之间为套管，内管为换热管，制冷剂在内管中流动。

实验段水循环回路包括：电磁流量计G3、测试电加热水箱H1、第一板式换热器HE1、膨胀水箱E、测试水泵B1组成，并依次连接成试验段水循环回路，为实验段5进行沸腾实验时提供热量。

在实验段水循环回路中，第三电磁流量计G3的量程为0-6.3 m³/h。

在实验段水循环回路中，第一板式换热器HE1的型号为CB30-22H-F。

在实验段水循环回路中，测试水泵B1为带有变频器水泵，可以调节水流量。

预冷处理循环回路包括：第二板式换热器HE2、第五电磁流量计G5、乙二醇低温水箱6和冷水机组C、Y型过滤器7、低温循环水泵B2，并依次连接成预冷处理循环回路，预冷处理循环回路为第二板式换热器HE2中的制冷剂提供冷量，控制实验段的入口的制冷剂的饱和度，使制冷剂处于饱和液状态。

在预冷处理循环回路中，第二板式换热器HE2的型号为ACH-30EQ-50HF。

在预冷处理循环回路中，第五电磁流量计G5的量程为0-3 m³/h。

在预冷处理循环回路中，乙二醇低温水箱6中有带调功器的电加热器H2，便捷调节温度的操作。

冷凝处理循环回路包括：第三板式换热器HE3、第四电磁流量计G4、乙二醇低温水箱6和冷水机组C、Y型过滤器7、低温循环水泵B2，并依次连接成冷凝处理循环回路，冷凝处理循环回路为第三板式换热器HE3中的制冷剂换热提供冷量，制冷剂在冷凝处理循环回路中冷凝成饱和液体。

在冷凝处理循环回路中，第三板式换热器HE3的型号为AC-30EQ-44HF。

在冷凝处理循环回路中，第四电磁流量计G4的量程为0-6.3 m³/h。

过冷处理循环回路，由过冷器3、乙二醇低温水箱6和冷水机组C、Y型过滤器7、低温循环水泵B2组成，并依次连接成过冷处理循环回路。

实验数据采集控制系统界面简洁，具有流程图、实时数据趋势图、控制界面、报警提示和历史数据显示等功能。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。