一种翅片管换热性能测试系统的制作方法

本实用新型涉及翅片管换热性能测试技术领域，特别涉及一种电加热可测温的翅片管换热性能测试系统。

背景技术：

翅片管广泛应用于能源、化工、石油、冶金等多个领域，是管内外侧冷热源进行换热的媒介。作为换热器的主要换热元件，翅片管的换热性能决定着换热器的性能，采用换热性能较优的翅片管，可以达到高效换热、节能减排的目的。现有技术中对翅片管换热性能进行检测时，只能在翅片管外部加装热电偶，引线将对流场产生影响造成测量不准确，并有可能被高速风扯断。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种电加热可测温的翅片管换热性能测试系统，避免了管外测温引线对流动和换热过程造成影响，可以降低翅片管换热性能测试系统的经济成本。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种翅片管换热性能测试系统，包括依次连接的送风段1、试验段2以及使空气达到稳定的作用的尾流段3，与送风段1、试验段2 和尾流段3连接的数据采集设备4；所述试验段2包括设置在试验段管道内的翅片管2-1，插入并固定在翅片管2-1内的电热管2-5，设置在电热管2-5上的调压器，电热管2-5的外径小于翅片管2-1的内壁，所余空间用以布置用于测量翅片管2-1壁温热电偶2-1-1；所述送风段1为提供不同流速下空气的变频风机，变频风机提供的空气沿试验段2的试验段管道内流经翅片管外部。

所述热电偶2-1-1采用T型热电偶，满足对200摄氏度以下范围的温度采集要求。

所述翅片管2-1换热部分均分为三部分，每部分中线处迎风侧、背风侧、上风侧、下风侧均匀布置小孔，小孔内焊接热电偶2-1-1。

所述翅片管2-1伸出试验段管道的两端通过翅片管轴向固件2-3 固定在试验段管道的试验段管壁2-6上；所述电热管2-5通过翅片管与电热管紧固件2-4固定在翅片管2-1内。

所述热电偶2-1-1从翅片管2-1内引出，通过电热管紧固件2-4 上开孔引出并与数据采集设备4相连接，不影响管外换热与流动条件。

所述试验段管道的试验段管壁2-6上中部有用以插入和安装翅片管2-1的正方形通孔，正方形通孔上安有正方形孔板2-2。

所述尾流段3流量计前后管段长度分别为10倍管径和5倍管径。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

1.本发明可实现对于翅片管壁温的测量，避免了管外测温引线对流动和换热过程造成影响。

2.本发明可以降低翅片管换热性能测试系统的经济成本，并显著地节约空间。

附图说明

图1是本实用新型实验系统组成图。

图2是本实用新型试验段组件图。

图3a为热电偶布点示意图，图3b为图3a沿A-A向的剖面图。

图4a为热电偶引出孔示意图，图4b为图4a沿B-B向的剖面图, 图4c为图4a沿C-C向的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构和工作原理作更详细说明。

如图1所示，本实用新型一种翅片管换热性能测试系统，包括依次连接的送风段1、试验段2以及使空气达到稳定的作用的尾流段3，与送风段1、试验段2和尾流段3连接的数据采集设备4；所述试验段2包括设置在试验段管道内的翅片管2-1，插入并固定在翅片管2-1 内的电热管2-5，与电热管2-5连接的调压器，电热管2-5的外径小于翅片管2-1的内壁，所余空间用以布置用于测量翅片管2-1壁温的热电偶2-1-1；所述送风段1为提供不同流速下空气的变频风机，变频风机提供的空气沿试验段2的试验段管道内流经所测翅片管外部。送风段1的变频风机提供不同流速下的空气；试验段2内不同温度下的翅片管2-1与不同流速下的空气进行换热；尾流段3起到使空气达到稳定的作用，满足所选流量计的前后管段长度要求，进行准确的流量测量，一般要求尾流段3流量计前后管段长度分别为10倍管径、5 倍管径；上述三部分管段所产生的温度、压力、流量、功率等参数使用数据采集设备4进行读取。

作为本实用新型的优选实施方式，所述热电偶2-1-1采用T型热电偶，满足对200摄氏度以下范围的温度采集要求。

如图2所示，试验段2由电热管2-5、热电偶2-1-1、翅片管2-1、翅片管轴向固件2-3、翅片管与电热管紧固件2-4、正方形孔板2-2 组成。试验段1中部有一正方形通孔，用以插入和安装翅片管2-1。将翅片管2-1通过方孔插入后，翅片管2-1两端分别安上正方形孔板 2-2，将正方形孔板2-2用螺钉固定在试验段1外壁。翅片管2-1两端露出部分别用翅片管轴向固件2-3固定，翅片管轴向固件2-3为空心圆柱体，其内径与翅片管2-1外径相同，中部有一螺纹孔，插入翅片管2-1后，将其一端面与方形孔板2-2紧贴，并用螺钉旋紧，即实现翅片管2-1的固定。翅片管与电热管紧固件2-4将电热管2-5固定在翅片管2-1内，原理与翅片管2-1固定方式相同。通过拆卸紧固件，可以装入不同的翅片管2-1进行换热性能测试。其中，电加热管2-5 外径应小于所测翅片管2-1内壁直径6mm以上，所余空间用以布置热电偶2-1-1测量翅片管2-1壁温。

如图3a和图3b所示，翅片管2-1上打孔用以焊接热电偶2-1-1，从而测量平均壁温。将翅片管2-1换热部分均分为三部分，每部分中线处迎风侧、背风侧、上风侧、下风侧均匀布置小孔，焊接热电偶 2-1-1。

如图4a、图4b和图4c所示，热电偶2-1-1焊接后进行从翅片管2-1内引出，通过翅片管与电热管紧固件2-4上热电偶引出孔 2-4-1引出并与数据采集设备4相连接，不影响管外换热与流动条件。 2-4-2为螺钉固定孔。

下面结合本实用新型的工作原理对其效果进行说明：

以电厂中省煤器的应用为例，一定流速的高温烟气进入省煤器，在翅片管外通过翅片管与管内的水进行换热，从而达到了升高给水温度，提高能源利用率的目的。而不同的翅片管换热性能不同，改换换热性能更强的翅片管，将使得能源利用率更高，取得更高的热经济性。传统的翅片管换热实验，大都直接模拟上述换热过程，使用锅炉产生高温气体，翅片管内使用水泵提供流动水，从而对换热性能进行测试，管壁温度很难用热电偶测量。且这种实验占地空间大，占用时间长，经济成本十分高昂。采用本实用新型管内布置热源，管外冷源的布置形式，可更为简便地测试翅片管换热性能。由于传统实验系统测壁温只能在翅片管外部加装热电偶，引线将对流场产生影响造成测量不准确，并有可能被高速风扯断，采用管内布置热电偶的方式实现了精度更高的测温。

在本实用新型电加热可测温的翅片管换热性能实验系统的测试过程中，送风段的风机产生不同流速下的空气，通过尾流段流量计对流量信号进行采集。翅片管在试验段内固定，通过调压器调节电加热功率，对翅片管进行辐射传热。一定温度的翅片管与一定流速下的空气进行换热，达到稳态后读取翅片管壁温、空气进出口温度、进出口压力、加热功率、空气流量等参数，从而对努塞尔数、换热系数等表征换热性能的参数进行计算，达到了对其换热性能进行测试的目的。

本实用新型翅片管换热性能测试系统，将显著提升翅片管的研究、测试与选取效率。与传统的换热性能测试系统相比，空间占用更小，能量消耗更小，时间消耗更少，具有更为显著的实用性。对能源、化工等领域的节能减排工作的推进意义重大。

在响应我国提效降耗的号召的基础上，综合考虑换热性能测试系统的可操作性、时间成本以及经济成本要求，本实用新型在翅片管内插入电加热管进行加热，管壁温度采用管内布置的热电偶进行采集，管外为不同流速下的空气，使二者进行换热，对相关数据进行采集与计算，可以高效快速地对不同翅片管的换热性能进行测试。