换热器性能测试系统的制作方法
【专利说明】换热器性能测试系统 【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种换热器性能测试技术领域，具体为一种用于换热器及其配套 系统的换热器性能测试系统。 【【背景技术】】
[0002] 在传统的朗肯循环系统中，采用有机工质代替水蒸汽推动膨胀机做功的有机朗肯 循环发电技术，可直接利用低温热能，是提高能源利用率，缓解废热排放造成的能源问题的 有效手段，近年来受到了极大的关注。
[0003] 与传统的朗肯循环类似，有机朗肯循环由工质泵、蒸发器、膨胀机、冷凝器等四大 部件组成。在理想的有机朗肯循环中，液态的有机工质（如R245fa，R134a等）经过工质泵 的绝热压缩；在蒸发器中进行预热、蒸发、过热，变成过热（或饱和）蒸汽；过热（或饱和） 蒸汽推动膨胀机绝热膨胀做功，带动发电机发电输出电功；从膨胀机出来的乏气在冷凝器 中经历乏气冷却、冷凝、过冷过程，冷凝为饱和液或过冷液，然后再进入工质泵完成下一个 发电循环；从而实现低温热能的回收利用。
[0004] 在有机朗肯循环中，蒸发器和冷凝器是重要的换热设备。在这些换热设备中实现 工质的预热、蒸发、过热、冷却、冷凝以及回热等过程。就换热流体的状态来说，既有液相也 有气相，既有单相换热又有相变换热。单相换热过程的组合形式有根据热源的形式不同，有 "液一液"、"液一气"、"气一气"等。相变换热主要是液态有机工质的蒸发和冷凝过程。现有 的研宄采用的换热器类型通常有板式换热器、管壳式换热器、套管式换热器等，相关的研宄 表明，换热器的好坏直接影响系统的效率，不同的换热器类型对系统的投资成本也有重要 的影响。
[0005] 现有的换热器测试试验台种类很多，技术也比较成熟，但都是简单地针对换热器 的性能进行单独测试。这类测试台主要是在一个普适的条件下对换热器的换热性能、压降 等指标进行考察。对于有机朗肯循环系统而言，采用传统的换热器测试平台将会有以下不 足：
[0006] (1)有机朗肯循环使用的换热器较多，单个的换热器性能达到最优时，整个有机朗 肯循环系统的性能不一定也达到最优；
[0007] (2)有机朗肯循环系统中不同的换热器之间的匹配对循环的热力性能有较大影 响；常规的换热器测试台不能进行多个换热器之间的匹配测试；
[0008] (3)对于相变换热器的测试，相变流体进出换热器时的干度难以直接测量。 【【实用新型内容】】
[0009] 本实用新型的目的是针对上述换热器测试试验台存在的不足，提供一种主要是在 有机朗肯循环系统的背景下，针对不同的换热器进行测试的换热器性能测试系统。
[0010] 为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的：换热器性能测试系统，包括热源导 热油循环、冷源冷却水循环、有机工质循环和模拟膨胀循环；
[0011] 所述有机工质循环包括蒸发器、冷凝器、减温器、储液器和工质泵，所述工质泵与 所述蒸发器连接，所述蒸发器与减温器连接，所述减温器与冷凝器连接所述冷凝器与储液 器连接，所述储液器与工质泵连接，组成循环管路；
[0012] 所述模拟膨胀循环包括冷却水箱、第二水泵和减温器所述第二水泵与减温器连 接，所述减温器与冷却水箱连接，所述冷却水箱与第二水泵连接，形成循环管路；
[0013] 所述热源导热油循环包括导热油箱、油泵和蒸发器，所述油泵与蒸发器连接，所述 蒸发器与导热油箱连接，所述导热油箱与油泵连接，形成循环管路；
[0014] 所述冷源冷却水循环包冷凝水箱、第一水泵和冷凝器，所述第一水泵与冷凝器连 接，所述冷凝器与冷凝水箱连接，所述冷凝水箱与第一水泵连接，形成循环管路；
[0015] 所述有机工质循环设置第一辅助换热器、第二辅助换热器、第三辅助换热器和第 四辅助换热器，其中，所述第一辅助换热器和第二辅助换热器与所述蒸发器串联或者并联， 所述第三辅助换热器和第四辅助换热器与所述冷凝器串联或者并联；
[0016] 所述热源导热油循环中，所述蒸发器与所述第一辅助换热器和第二辅助换热器与 所述蒸发器并联；
[0017] 所述冷源冷却水循环中，所述冷凝器与所述第三辅助换热器和第四辅助换热器并 联。
[0018] 在上述管路上设置若干控制阀，用于控制各个部件之间通断，从而可选择相应管 路流程。
[0019] 在所述第一辅助换热器、第二辅助换热器、第三辅助换热器、第四辅助换热器、蒸 发器和冷凝器的出口管路上设置流量计，在所述第一辅助换热器、第二辅助换热器、第三辅 助换热器、第四辅助换热器、蒸发器和冷凝器的进口管和出口管上设置温度传感器，在所述 第一辅助换热器、第二辅助换热器、第三辅助换热器、第四辅助换热器、蒸发器和冷凝器工 质循环的进口管和出口管上设置压力传感器；在所述减温器的模拟膨胀循环的进口管和出 口管上设置温度传感器，在所述减温器的模拟膨胀循环的出口管设置流量计；所述工质泵 的进口管和出口管设置温度传感器和压力传感器，且在所述工质泵的出口管设置流量计。
[0020] 所述冷却水箱与第二冷却机组连接，第二冷却机组通过第三水泵与冷却水箱连 接，形成循环管路，用于对冷却水箱进行热交换。
[0021] 所述冷凝水箱与第一冷却机组连接，第一冷却机组通过第四水泵与冷凝水箱连 接，形成循环管路，用于冷凝水箱进行热交换。第一冷却机组为系统提供5°c~30°C的冷却 水，冷凝水箱设置加热器对冷却水温度进行微调。通第四水泵的变频控制实现冷却水的流 量调节，为有机朗肯循环系统提供稳定流量和恒定温度的冷却水，用来冷凝从膨胀机出来 的乏气。
[0022] 所有管路均设置保温层，以减少流体在管路中的热量损失。
[0023] 本实用新型可针对适用于有机朗肯循环的换热器；既可以完成单个换热器的测 试，也可以进行多个换热器之间的匹配测试；可以完成有机朗肯循环发电系统中多种工况 下的换热器测试，如可以进行"液体一液体"、"液体一气体"之间的无相变的换热器测试，也 可以对相变换热器的蒸发过程和冷凝过程进行测试；在进行有相变的换热器测试时，被测 换热器前后均设置辅助换热器，可以对蒸发器和冷凝器的进出口干度进行测量和控制；采 用"减压阀+减温器"的方式替代膨胀机，可以模拟任意等熵效率的膨胀过程。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有的优点和有益技术效果如下：可以特定针对适用于 有机朗肯循环系统的换热器进行测试；可以进行单个换热器的测试，可以开展多个换热器 的联合测试，可以对蒸发器和冷凝器进出口工质的干度进行测试，还可以按照实验要求调 整进出口工质的干度；采用模拟膨胀循环的结构替代传统膨胀机，可以模拟任意等熵效率 的膨胀过程。
[0025] 【【附图说明】】
[0026] 图1为本发明换热器性能测试系统的管路框图（其中K1_N(N为自然数）为闸阀， Y1_N(N为自然数）为热源导热油循环分支管路，G1-N(N为自然数）为有机工质循环分支管 路，S1-N(N为自然数）为冷源冷却水循环分支管路）；
[0027] 图2为本发明换热器性能测试系统的传感器布置框图（其中Y1_N(N为自然数） 为热源导热油循环分支管路，G1-N(N为自然数）为有机工质循环分支管路，S1-N(N为自然 数）为冷源冷却水循环分支管路，T1-N(N为自然数）为温度传感器，P1-N(N为自然数）为 压力传感器，L1-N(N为自然数）为压力传感器）；
[0028] 在图1和图2中，
[0029] K1-K52 为闸阀；
[0030] T1-T32为温度传感器；
[0031] Y1-Y20为导热油分支管路；
[0032] P1-P16为压力传感器；G1-G26为工质分支管路，
[0033] 1-15为水泵；L1-L8为流量计；S1-S20为冷却水