一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，其特征在于包括以下装置：管箱(1)、螺母(2)、全螺纹螺柱(3)、安全阀接口(4)、管束和壳体(5)、蒸汽进口(6)、压力表接口(7)、通大气接口(8)、管箱垫片(9)、冷却水进口(10)、冷却水出口(11)，本发明结构简单，具有很强的实用性。
【专利说明】一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台。
【背景技术】
[0002]换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其它许多工业部门广泛使用的一种通用工艺设备，在工业生产中占有重要的地位。管壳式换热器由于传热效率高、结构紧凑、单位体积传热面积大、节省材料和成本低等优点，是目前国内外换热设备的主要结构形式。研宄换热器性能，能够有效的提高设备传热效率、减小设备尺寸以及降低其成本。高效换热元件的开发是强化换热的核心技术，深入研宄其流动和传热的内在机理和规律对换热装备的设计、优化有着重要的实际意义。
[0003]能源是经济发展和社会进步的重要物质基础，是衡量综合国力和人民生活水平以及国家文明发达程度的指标。保证稳定的能源，始终是各个国家发展战略的优先领域。从整体上看我国能源利用效率只有30%左右，与世界先进水平的52% (日本)还有很大的距离。以石油化工为例，换热器的投资约占系统设备总投资的40%左右，若以高效节能换热器取代传统换热器，其系统的总能耗可降低20%?30%。然而，目前我国工业系统使用的换热器有90%以上仍沿用传统的换热器，效率低、流阻大、体积大、材耗多，亟待改进。国家在2006年度制定的节能技术政策大纲中明确规定:发展高效、长寿、强化换热设备，如各种管壳式强化换热器、波节管换热器、板式换热器、螺旋管式换热器、新型高效喷流换热器、流化床换热器、碳化硅换热器、陶瓷换热器等高温换热器以及热管等小温差换热器。《“十二五”节能减排综合性工作方案》明确提出，到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤；“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤。主要实施的措施是调整优化产业结构，加快淘汰落后产能，推动传统产业改造升级，加快节能减排技术开发和推广应用，重点推广高效换热器等节能减排技术。
[0004]本发明采用在大气式冷凝器上安装了通大气接口以及放气接口，保证大气式冷凝器内部压力稳定在大气压力状态上，并且实现不凝性气体的排放。本发明的大气式冷凝器在不同位置设置温度变送器、压力变送器接口，实验中通过对冷凝器内部各测点的实时监控，研宄工质冷凝过程中冷凝器内部温度、压力的变化。为进一步研宄大气式冷凝器的性能及结构优化设计提供了参考。
[0005]本发明为具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，与常规冷凝器相比，加装了通大气接口以及放气接口，提升冷凝器内部的稳压效果。而且，通过温度变送器、压力变送器得到冷凝器内部的实时温度、压力。对于强化冷凝传热、在保证有效面积的前提下，减小换热器的整体体积有指导性意义。
【发明内容】
[0006]本发明专利的目的在于提供一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，其特征在于包括以下装置:管箱(I)、螺母(2)、全螺纹螺柱(3)、安全阀接口(4)、管束和壳体(5)、蒸汽进口(6)、压力表接口(7)、通大气接口(8)、管箱垫片(9)、冷却水进口(10)、冷却水出口 (11)；
[0007]所述管箱(1)通过全螺纹螺柱(3)固定于管束和壳体(5)的两端，该管箱(1)的两端分别设置有冷却水进口(10)何冷却水出口(11)，所述全螺纹螺柱(3)的一端还具有螺母(2)，所述安全阀接口(4)、蒸汽进口(6)、压力表接口(7)和通大气接口(8)位于管束和壳体(5)的上部；
[0008]所述管束和壳体(5)的下部通过支座固定，该支座包括固定支座(17)和活动支座
(20)分别位于管束和壳体(5)的下部两侧。
[0009]所述管束和壳体(5)的下部中间具有热井(19)，该热井(19)内部具有两个成一列设置的液位计接口(15)，放气接口(12)和循环水接口(13)，所述液位计接口(15)的下部具有冷凝水出口(18)，所述两个成一列设置的液位计接口(15)与蒸汽进口(6)同轴设置，放气接口(12)和循环水接口(13)位于液位计接口(15)的两侧与管束和壳体(5)的下部相连。
[0010]所述放气接口(12)的下部具有温度计接口(14)，循环水接口(13)的下部具有温度变送器接口(16)。
[0011]所述全螺纹螺柱(3)的数量为4个。
[0012]所述管束和壳体(5)中心距称为管间距t，^为管外径，应当满足t = 1.25-1.5d0o
[0013]所述冷凝器上具有温度测点A和压力测点B，所述温度测点A的数量为6-10个，压力测点B的数量为2-6个。
[0014]所述温度测点A的数量为6-10个，位于管束和壳体(5)上部的数量为3-7个，中部为0-3个，下部为3个；压力测点B的数量为2-6个，位于管束和壳体(5)上部的数量为1-3个，下部为1-3个。
[0015]有益效果:
[0016](1)本发明通过在大气式冷凝器安装通大气接口以及放气接口，保证凝结过程中蒸汽压力损失时大气式冷凝器内部的稳压状态。另外，蒸汽以及大气中的空气使得大气式冷凝器内部不断的存入不凝性气体，使得其内部压力会逐渐升高，通过在水井上安装放气接口，排出不凝性气体，保证大气式冷凝器内压力稳定。
[0017](2)本发明通过在管壳式冷凝器壳体上不同位置布置的温度变送器A和压力温度变送器B (如图1所示)，在不同冷却水进口温度以及流量时，以及不同蒸汽参数(进口流量、进口温度、进口压力)时对冷凝器内部不同位置的温度、压力特性进行实时监测；通过分析得出能够达到最佳冷凝效果时的蒸汽和冷却水间的最优匹配参数。
[0018](3)本发明在管壳式冷凝器上不同位置的温度测点和压力测点布置较多，反映了实际运行过程中温度场和压力场的不均匀现象，得到了不同位置的温度、压力分布。
[0019](4)本发明的冷凝器采用内部可拆卸结构，实现不同管间距、不同管束布置(包括正三角形排列、正方形排列)、不同管材(不锈钢、碳钢、合金钢)、不同强化换热元件(光管、波节管、翅片管)的替换功能，分析每种情况下冷凝器内部温度、压力特性。
[0020](5)由于蒸汽是从冷凝器顶部的中间位置进入，必然与管束的中间位置充分接触，而随着趋近于边缘位置接触的充分性逐渐减小，导致管束凝结的不均匀性。因此，本发明通过温度变送器、压力变送器的多点布置对管壳式换热器管束的中间位置到边缘位置的不均匀性进行实时监测，分析凝结过程中温度、压力的变化规律。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明实施例1的结构示意图；
[0022]图2为本发明实施例2的结构示意图；
[0023]图3为本发明实施例3的结构示意图；
[0024]图4为本发明实施例4的结构示意图；
[0025]图5为本发明实施例5的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
[0027]一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，其特征在于包括以下装置:管箱(I)、螺母(2)、全螺纹螺柱(3)、安全阀接口 (4)、管束和壳体(5)、蒸汽进口 (6)、压力表接口(7)、通大气接口(8)、管箱垫片(9)、冷却水进口(10)、冷却水出口(11)；
[0028]所述管箱(I)通过全螺纹螺柱(3)固定于管束和壳体(5)的两端，该管箱(I)的两端分别设置有冷却水进口(10)何冷却水出口(11)，所述全螺纹螺柱(3)的一端还具有螺母(2)，所述安全阀接口(4)、蒸汽进口(6)、压力表接口(7)和通大气接口(8)位于管束和壳体(5)的上部；
[0029]所述管束和壳体(5)的下部通过支座固定，该支座包括固定支座(17)和活动支座
(20)分别位于管束和壳体(5)的下部两侧。
[0030]所述管束和壳体(5)的下部中间具有热井(19)，该热井(19)内部具有两个成一列设置的液位计接口(15)，放气接口(12)和循环水接口(13)，所述液位计接口(15)的下部具有冷凝水出口(18)，所述两个成一列设置的液位计接口(15)与蒸汽进口(6)同轴设置，放气接口(12)和循环水接口(13)位于液位计接口(15)的两侧与管束和壳体(5)的下部相连。
[0031]所述放气接口(12)的下部具有温度计接口(14)，循环水接口(13)的下部具有温度变送器接口(16)。
[0032]所述全螺纹螺柱(3)的数量为4个。
[0033]所述管束和壳体(5)中心距称为管间距t，dQ为管外径，应当满足t = 1.25-1.5d。。
[0034]所述冷凝器上具有温度测点A和压力测点B，所述温度测点A的数量为6-10个，压力测点B的数量为2-6个。
[0035]所述温度测点A的数量为6-10个，位于管束和壳体(5)上部的数量为3-7个，中部为0-3个，下部为3个；压力测点B的数量为2-6个，位于管束和壳体(5)上部的数量为1-3个，下部为1-3个。
[0036]实施方案1:在冷凝器上布置10个温度测点A(管箱上部7个、下部3个)，6个压力测点B(管箱上部3个、下部3个)，如图1所示。
[0037]实施方案2:在冷凝器上布置9个温度测点A(管箱上部3个、中部3个、下部3个)，6个压力测点B(管箱上部3个、下部3个)，如图2所示。
[0038]实施方案3:在冷凝器上布置6个温度测点A(管箱上部3个、下部3个)，6个压力测点B(管箱上部3个、下部3个)，如图3所示。
[0039]实施方案4:在冷凝器上布置10个温度测点A (管箱上部7个、下部3个)，2个压力测点B(管箱上部1个、下部1个)，如图4所示。
[0040]实施方案5:在冷凝器上布置10个温度测点A(管箱上部7个、下部3个)，4个压力测点B(管箱上部2个、下部2个)，如图5所示。
[0041]应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，其特征在于包括以下装置:管箱(1)、螺母(2)、全螺纹螺柱(3)、安全阀接口 (4)、管束和壳体(5)、蒸汽进口 (6)、压力表接口(7)、通大气接口(8)、管箱垫片(9)、冷却水进口(10)、冷却水出口(11)； 所述管箱⑴通过全螺纹螺柱⑶固定于管束和壳体(5)的两端，该管箱⑴的两端分别设置有冷却水进口(10)何冷却水出口(11)，所述全螺纹螺柱(3)的一端还具有螺母(2)，所述安全阀接口(4)、蒸汽进口(6)、压力表接口(7)和通大气接口(8)位于管束和壳体(5)的上部； 所述管束和壳体(5)的下部通过支座固定，该支座包括固定支座(17)和活动支座(20)分别位于管束和壳体(5)的下部两侧； 所述冷凝器上具有温度测点A和压力测点B。
2.如权利要求1所述的一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，其特征在于所述管束和壳体(5)的下部中间具有热井(19)，该热井(19)内部具有两个成一列设置的液位计接口(15)，放气接口(12)和循环水接口(13)，所述液位计接口(15)的下部具有冷凝水出口(18)，所述两个成一列设置的液位计接口(15)与蒸汽进口(6)同轴设置，放气接口(12)和循环水接口(13)位于液位计接口(15)的两侧与管束和壳体(5)的下部相连。
3.如权利要求2所述的一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，其特征在于所述放气接口(12)的下部具有温度计接口(14)，循环水接口(13)的下部具有温度变送器接口(16)。
4.如权利要求1所述的一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，其特征在于所述全螺纹螺柱(3)的数量为4个。
5.如权利要求1所述的一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，其特征在于所述管束和壳体(5)中心距称为管间距t，^为管外径，应当满足t = 1.25-1.5d0o
6.如权利要求1所述的一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，其特征在于所述冷凝器上具有温度测点A和压力测点B，所述温度测点A的数量为6-10个，压力测点B的数量为2-6个。
7.如权利要求1所述的一种具有稳压功能的大气式冷凝器热工特性测试实验平台，其特征在于所述温度测点A的数量为6-10个，位于管束和壳体(5)上部的数量为3-7个，中部为0-3个，下部为3个；压力测点B的数量为2-6个，位于管束和壳体(5)上部的数量为1-3个，下部为1-3个。
【文档编号】G01M99/00GK104502135SQ201410810724
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】杨龙滨, 韩怀志, 李彦军, 孙宝芝, 宋思明, 张国磊, 李晓明, 张鹏, 刘博
申请人:哈尔滨工程大学