專利名稱：一種板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝阅艿臏y試方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屬于傳熱學(xué)和換熱器的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種板翅換熱器翅片的 傳熱特性的測試方法及測試裝置。
背景技術(shù)：
板翅換熱器因其結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱高效等特點，廣泛應(yīng)用汽車、化工、航天等領(lǐng)域。板 翅換熱器是利用兩種具有不同進口溫度的工作流體，在換熱器內(nèi)部進行流動，實現(xiàn)熱量的 傳遞。其中，對板翅換熱器傳熱性能影響最為關(guān)鍵的參數(shù)就是板翅換熱器內(nèi)部的各種翅片 的結(jié)構(gòu)形式。不同結(jié)構(gòu)的形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)，在不同流體流速下，其傳熱特性差異非常大。如 何獲得更加高效緊湊板翅換熱器翅片以及如何定量的獲得不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的翅片的表面?zhèn)? 熱系數(shù)，這是傳熱學(xué)領(lǐng)域研究重要內(nèi)容之一，同時這也是不同換熱器廠家努力追求的內(nèi)容。 獲得各種翅片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，是進行換熱器開發(fā)過程中，進行性能計算與分析的基礎(chǔ)和前 提。目前，盡管不少結(jié)構(gòu)形式的翅片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流動狀態(tài)的關(guān)系式從文獻中可以獲得； 但是考慮到不同廠家的生產(chǎn)工藝的不同，以及不同研究者的測試方法和精度不同，在應(yīng)用 這些公式時，受到很大的限制。同時，隨著新翅片的不斷開發(fā)，各個換熱器廠家大都在結(jié)合 自己的工藝條件，測試不同結(jié)構(gòu)形式的翅片的傳熱性能與流動狀態(tài)的關(guān)系，以建立對換熱 器性能計算分析能力。如何進行測試和分析各種翅片傳熱性能與其流體的流動狀態(tài)的關(guān)系，是換熱器研 究者和換熱器廠家設(shè)計人員面對重要課題之一。目前，在業(yè)界廣泛應(yīng)用的測試方法由以下 幾種第一種，是利用威爾遜圖解法或修正的威爾遜圖解法。其主要的原理是利用兩種 流體進行熱交換，保持一側(cè)流體流量不變，改變另外一側(cè)流體的流量，并分別測量兩側(cè)流體 的流量、進出口溫度；再根據(jù)熱阻分離方法，假定流體流量變化一側(cè)的傳熱怒賽爾數(shù)與雷諾 數(shù)的冪指數(shù)的函數(shù)關(guān)系并作為繪圖的橫坐標(biāo)，繪制不同流量點與總換熱系數(shù)對應(yīng)關(guān)系(總 傳熱系數(shù)為縱坐標(biāo))，進一步利用最小二乘數(shù)法擬合為一次函數(shù)，其一次函數(shù)直線在縱坐標(biāo) 軸的截距為固定流體的換熱系數(shù)。第二種，是利用熱阻分離的方法。兩種流體在換熱器實驗樣件內(nèi)進行熱交換，通過 對實驗樣件的特殊設(shè)計和加工，使一側(cè)流體的表面換熱系數(shù)可以通過經(jīng)典的傳熱學(xué)公式獲 得，進而利用熱阻分離的原理，獲得未知側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。其中，該方法一般采用一側(cè)流 體可以為光滑規(guī)則通道，或者是利用一側(cè)流體發(fā)生相變，保持該側(cè)通道表面溫度不變。對于上述兩種方法，都有很大局限性，尤其是在實際換熱器工業(yè)生產(chǎn)過程中，存在 很大的局限性，都是用兩種工作介質(zhì)進行熱交換，分別測試兩種流體的質(zhì)量流量、進出口溫 度等，測試量比較多，并且兩側(cè)換熱系數(shù)不容易分離。具體表現(xiàn)為第一種的威爾遜圖解法存在的不足之處，在于需要假定一側(cè)流體雷諾數(shù)Re與奴 賽爾數(shù)Nu的固定冪指數(shù)表達形式，這個往往是不容易獲得的；并且為了獲得較好的擬合精 度，必須在測試過程中進行很多試驗數(shù)據(jù)點進行測試；而且整個實驗測試設(shè)備比較復(fù)雜，需要兩個流量計、6個溫度傳感器等第二種所采用的熱阻分離的方法，其不足之處在于，必須已知一側(cè)流體的表面換 熱系數(shù)，才能進行熱阻的分離方法。這就要求一側(cè)流體的通道必須設(shè)計加工成標(biāo)準(zhǔn)通道或 光滑通道，而這在換熱器的設(shè)計過程中往往是困難的。尤其是對板翅換熱器的產(chǎn)品而言。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有求解板翅換熱器翅片的表面換熱系數(shù)兩種通用方法存在 的不足之處，旨在提供一種針對板翅換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)快速的分離的方法，以及其 相應(yīng)的測試裝置。為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝?能的測試裝置，包括加熱容器、泵、閥門、流量計、實驗樣件、用于冷卻液體的冷卻器、連接管 路、液體介質(zhì)、數(shù)據(jù)采集儀和計算機，其特征在于所述的液體介質(zhì)在加熱容器中被加熱器裝 置加熱到設(shè)定溫度，再依次經(jīng)過泵、閥門、流量計和試驗樣件的高溫側(cè)，從試驗樣件的高溫 側(cè)流出的高溫液體經(jīng)冷卻器進行冷卻后，再回到實驗樣件低溫側(cè)，與實驗樣件內(nèi)的高溫側(cè) 液體進行熱交換后，再回到加熱容器內(nèi)，構(gòu)成一個循環(huán)回路；所述實驗樣件的高溫側(cè)和低溫 側(cè)的結(jié)構(gòu)相同，兩側(cè)的進出口處均設(shè)有溫度傳感器。根據(jù)本發(fā)明，所述的冷卻器優(yōu)選空氣冷卻器，采用電子風(fēng)扇冷卻，電子風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速 是由測試樣件低溫側(cè)液體進口溫度控制，根據(jù)實際測試要求中高溫側(cè)和低溫側(cè)液體溫差， 控制電子風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。根據(jù)本發(fā)明，所述的液體介質(zhì)為水或油，優(yōu)選前者。根據(jù)本發(fā)明，高溫和低溫兩側(cè)液體介質(zhì)逆向流動。本發(fā)明還是提供一種板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝阅艿臏y試方法，實驗樣件的高 溫側(cè)和低溫側(cè)的結(jié)構(gòu)和液體介質(zhì)的流量相同，其特征在于按以下步驟進行1)計算實驗樣件總的換熱量
權(quán)利要求
1.一種板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝阅艿臏y試裝置，包括加熱容器(1)、泵O)、閥門 (3)、流量計G)、實驗樣件(5)、用于冷卻液體的冷卻器(6)、連接管路、液體介質(zhì)、數(shù)據(jù)采集 儀和計算機，其特征在于所述的液體介質(zhì)在加熱容器(1)中被加熱器裝置(8)加熱到設(shè)定 溫度，再依次經(jīng)過泵O)、閥門(3)、流量計(4)和試驗樣件(5)的高溫側(cè)，從試驗樣件(5) 的高溫側(cè)流出的高溫液體經(jīng)冷卻器(6)進行冷卻后，再回到實驗樣件( 低溫側(cè)，與實驗樣 件(5)內(nèi)的高溫側(cè)液體進行熱交換后，再回到加熱容器(6)內(nèi)，構(gòu)成一個循環(huán)回路；所述實 驗樣件(5)的高溫側(cè)和低溫側(cè)的結(jié)構(gòu)相同，兩側(cè)的進出口處均設(shè)有溫度傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝阅艿臏y試裝置，其特征在于所述 的冷卻器(6)為空氣冷卻器。
3.如權(quán)利要求2所述的板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝阅艿臏y試裝置，其特征在于采用 電子風(fēng)扇(7)冷卻。
4.如權(quán)利要求3所述的板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝阅艿臏y試裝置，其特征在于所述 的電子風(fēng)扇(7)的轉(zhuǎn)速是由測試樣件(5)低溫側(cè)液體進口溫度控制，根據(jù)實際測試要求中 高溫側(cè)和低溫側(cè)液體溫差，控制電子風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
5.如權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝阅艿臏y試裝置，其特征在于所述 的介質(zhì)為水。
6.如權(quán)利要求1-5任何一項所述的板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝阅艿臏y試裝置，其特 征在于高溫和低溫兩側(cè)液體介質(zhì)逆向流動。
7.一種板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝阅艿臏y試方法，實驗樣件(5)的高溫側(cè)和低溫側(cè) 的結(jié)構(gòu)和液體介質(zhì)的流量相同，其特征在于按以下步驟進行1)計算實驗樣件總的換熱量Q1 = m*Cp* (、-、)，Q2 = m*Cp* (T1-T2)，當(dāng)
8.如權(quán)利要求7所述的板翅式換熱器翅片表面?zhèn)鳠嵝阅艿臏y試方法，其特征在于高溫 和低溫兩側(cè)液體介質(zhì)逆向流動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種板翅換熱器翅片的傳熱特性的測試方法及測試裝置。該裝置由加熱容器、泵、閥門、流量計、實驗樣件、用于冷卻液體的冷卻器、連接管路、液體介質(zhì)、數(shù)據(jù)采集儀和計算機構(gòu)成循環(huán)回路；通過實時測試液體介質(zhì)流過換熱器內(nèi)流量和4個進出口溫度，利用高低溫兩側(cè)表面熱阻相等和熱阻分離的原理，分離出一側(cè)的傳熱熱阻，并根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)計算出翅片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h和流動雷諾數(shù)Re；進而得到兩者的函數(shù)關(guān)系，作為換熱器設(shè)計計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；同時，將新翅片所獲得函數(shù)關(guān)系作為基準(zhǔn)，用于對比和判斷模具磨損和使用壽命以及修復(fù)模具的依據(jù)，同時用來比較不同結(jié)構(gòu)參數(shù)翅片之間的性能差異。本發(fā)明測量參數(shù)較少，測量裝置簡單，且測量精度高。
文檔編號G01N25/20GK102135511SQ201010612369
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉浩, 董軍啟, 陳一中, 陳啟安 申請人:浙江銀輪機械股份有限公司