专利名称：风道式换热设备热工性能检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及应用在石油、化工、动力、原子能、机械等领域，用于检测以液体-气体作为热交换介质的换热设备的热工性能。
背景技术：
换热设备热工性能检测装置主要用于检测换热设备进行热交换的能力及对流体的阻力特性。检测包括液体-液体、液体-蒸汽、液体-气体为介质进行热交换的换热设备。 风道式换热设备热工性能检测装置用于检测以液体-气体为介质进行热交换的换热设备。图1所示为已有的风道式换热设备检测装置结构示意，主要结构是自入口位置1 起，依次设置空气稳流器2、过渡段3、换热器5所在位置的测试段4、风机组件6和排风组件 7。其检测原理如图2所示，气体侧空气由入口吸入风道，经换热器5的试件换热，从排风组件7中排出；液体侧储液槽8中的液体经图2所示的热源9加热至试验所需温度，由泵将液体输送到换热器5中进行热量交换，再回到储液槽8内；气体侧在试件中的换热量通过图2中的测温点Tli、Tlo及流量计Vl所测得的数据进行计算得出；液体侧在试件中的换热量通过图2中的测温点T2i、T2o及流量计V2所测得的数据进行计算得出；气体侧与液体侧阻力特性分别由图2中压差计ΔΡ1、ΔΡ2测得。每一台换热器试件经过多个不同工作点的热工性能检测，最终给出换热器试件的热工性能综合检测结果。其结构相对简单，但测量范围有限，主要存在的问题包括1、直接以测试环境中的空气为换热介质，对于风道中吸入的空气不能进行温度调节，因此只能进行环境温度下的空气与热液体进行的换热检测。2、主要是以风道截面形状进行流场的调整，不能使空气在风道截面流场均勻稳定；3、风道不同截面之间过渡方式多为直线型过渡，不仅增加了空气流场不均勻性， 也增大了流体阻力；4、测量元件简单，测量精度低。

实用新型内容本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种风道式换热设备热工性能检测装置，以期提高检测范围与精度，不仅可以进行常温空气与热液体进行热交换的检测，还可以进行热空气与冷液体进行热交换的检测。本实用新型解决技术问题采用如下技术方案本实用新型风道式换热设备热工性能检测装置的结构特点是自风道入口起依次串联设置电加热段)、气旋挡板、整流格栅、阻尼网、维氏曲面段、试件前测试段、试件、试件后测试段、方圆过渡段、圆稳流段和风机构成风道；所述风道自所述风道入口至所述方圆过渡段的入口位置截面均为矩形截面，所述风道自方圆过渡段的出口至风机的入口截面均为圆形截面。本实用新型风道式换热设备热工性能检测装置的结构特点也在于所述电加热段是在矩形通道内平均分布电加热管，电加热管的外表设置散热翅片；电加热段的矩形通道前端与风道入口连接，后端与气旋挡板所在的矩形截面相连接。所述气旋挡板是在矩形通道的截面上，四块三角形导流板交错布置，形成气流在该截面的旋流；所述整流格栅是以栅板将矩形通道均勻分隔成多个小矩形通道，使经过整流格栅的气流沿风道轴向流动。所述阻尼网为金属丝网，所述金属网固定在风道内侧壁上，沿着风道轴向可设置多层金属丝网；所述维氏曲面段为一收缩段，维氏曲面段的大端面与整流段连接，小端面与试件前测试段连接。采用测温网测量空气温度，测温网分别安装在前、后的测量段内。在所述风道的外表面包裹一层保温材料。本实用新型是由风机和电机组件将空气由风道入口吸入风道中，空气经电加热段得到加热，并依次经过气旋挡板、整流格栅和阻尼网使空气温度和速度达到均勻和稳定，再经维氏曲面增压加速后进入作为试件的换热设备，空气在试件中的换热量分别通过前端测温网T3、后端测温网T4及气体流量计V2所测得的数据进行计算得出；液体侧介质在试件中换热量通过入口测温点Tl、出口测温点T2及液体流量计Vl所测得的数据进行计算得出； 气体侧与液体侧阻力特性分别由压差计ΔΡ1、ΔΡ2测得。每一台换热器试件经过多个不同工作点的热工性能检测，最终给出换热器试件的热工性能综合检测结果。与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在1、本实用新型设置电加热管，可以对风道内的空气进行加热，通过调节加热功率实现空气温度由低到高的变化，可以满足不同换热设备或同一换热设备在不同工况下的试验需求。2、本实用新型以气旋挡板、整流格栅和阻尼网组合的方式调节风道截面内空气流动，在气旋挡板的作用下，形成旋流混合，使温度在风道截面内均勻一致，有效地解决了空气经过加热器后产生温度分层的问题；整流格栅起着导向与分割气流大旋涡的作用，不仅可以将挡板形成的旋涡分解，还可以使气流沿风道轴向流动；阻尼网由于其对气流的阻力随着流速的增大而增大，可以有效的解决空气在风道轴心与风道壁面速度不等的问题，使风道截面内的速度场达到稳定。3、本实用新型中风道由大截面到小截面采用维氏曲线型面过渡，由方截面向圆截面采用“天圆地方”型面过渡，有效地减少空气在过渡曲面处的边界分层和在过渡拐角处的二次流动，大大降低了空气在风道内的压力损失与流场不均勻度。4、本实用新型采用测温网对风道内空气温度进行测量，比测量风道内几点温度作为空气温度更加准确。5、本实用新型在风道外表面增加保温层，以避免因风道壁面散热引起的检测误差。
图1为已有技术结构示意图；图2为已有技术测试原理示意图；图3为本实用新型结构示意图；图4为本实用新型测试原理示意图；图5为本实用新型气旋挡板结构示意图。图中标号1风道入口、2电加热段、3气旋挡板、4整流格栅、5阻尼网、6维氏曲面段、7试件前测试段、8试件、9试件后测试段、10方圆过渡段、11圆稳流段、12风机、13液体侧热源、14液体储槽、15三角形导流板。
具体实施方式
参见图3、图4和图5，本实施例中的结构设置为自风道入口 1的位置起依次串联设置电加热段2、气旋挡板3、整流格栅4、阻尼网 5、维氏曲面段6、试件前测试段7、试件8、试件后测试段9、方圆过渡段10、圆稳流段11和风机12构成风道；风道自风道入口至方圆过渡段的入口位置截面均为矩形截面，风道自方圆过渡段出口至风机入口截面均为圆形截面。具体实施中，相应的结构设置包括电加热段2是在矩形通道内平均分布电加热管，电加热管的外表设置散热翅片； 电加热段2的矩形通道前端与风道入口连接，后端与气旋挡板3所在的矩形截面相连接，电加热段的设置使空气温度可以进行调节，扩大了检测的范围；电加热管的外表散热翅片的设置不仅增加了空气扰动，也增加了传热面积，大大提高了空气加热效率。图5所示，气旋挡板3是在矩形通道的截面上，四块三角形导流板15交错布置， 形成气流在该截面的旋流，气旋挡板3使空气充分混合，消除了温度分层；整流格栅4是以栅板将矩形通道均勻分隔成多个气流通道，经过整流格栅的气流沿风道轴向流动；阻尼网 5为金属丝网，金属网固定在风道内侧壁上，沿着风道轴向可设置多层金属丝网；由气旋挡板、整流格栅和阻尼网构成的空气流场调整单元使空气流场均勻稳定，检测更加准确；维氏曲面段6为一收缩段，维氏曲面段的大端面与整流段连接，小端面与试件前测试段连接；试件8是以风道中的气体与储液槽中的液体形成热交流的气液换热设备；方圆过渡段10是以其矩形端面与试件后测试段连接，以其圆端面与风机12的入口法兰连接。图4所示，气体侧空气由风机12将空气吸入风道中，经电加热元件2加热，经整流元件使风道内空气流场达到均勻稳定，经收缩段6增压加速，进入试件8换热，从风机出口排出。液体侧流体由液体侧热源13加热至试验所需温度，由泵将液体输送到试件中进行换热，再回到液体储槽14内。空气在试件中的换热量分别通过前端测温网T3、后端测温网T4及气体流量计V2 所测得的数据进行计算得出，采用测温网可以有效提高检测精度；液体侧介质在试件中换热量通过入口测温点Tl、出口测温点T2及液体流量计Vl所测得的数据进行计算得出；气体侧与液体侧阻力特性分别由压差计ΔΡ1、ΔΡ2测得。每一台换热器试件经过多个不同工作点的热工性能检测，最终给出换热器试件的热工性能综合检测结果。
权利要求1.风道式换热设备热工性能检测装置，其特征是自风道入口(1)起依次串联设置电加热段(2)、气旋挡板(3)、整流格栅(4)、阻尼网(5)、维氏曲面段(6)、试件前测试段(7)、试件⑶、试件后测试段(9)、方圆过渡段(10)、圆稳流段(11)和风机(12)构成风道；所述风道自所述风道入口(1)至所述方圆过渡段(10)的入口位置截面均为矩形截面，所述风道自方圆过渡段(10)的出口至风机(12)的入口截面均为圆形截面。
2.根据权利要求1所述的风道式换热设备热工性能检测装置，其特征是所述电加热段 (2)是在矩形通道内平均分布电加热管，电加热管的外表设置散热翅片；电加热段(2)的矩形通道前端与风道入口连接，后端与气旋挡板(3)所在的矩形截面相连接。
3.根据权利要求1所述的风道式换热设备热工性能检测装置，其特征是所述气旋挡板(3)是在矩形通道的截面上，四块三角形导流板(15)交错布置，形成气流在该截面的旋流；所述整流格栅(4)是以栅板将矩形通道均勻分隔成多个小矩形通道，使经过整流格栅的气流沿风道轴向流动；所述阻尼网(5)为金属丝网，所述金属网固定在风道内侧壁上，沿着风道轴向可设置多层金属丝网；所述维氏曲面段(6)为一收缩段，维氏曲面段的大端面与整流段连接，小端面与试件前测试段连接。
4.根据权利要求1所述的风道式换热设备检测装置，其特征是采用测温网测量空气温度，测温网分别安装在前、后的测量段内。
5.根据权利要求1所述的风道式换热设备检测装置，其特征是在所述风道的外表面包裹一层保温材料。
专利摘要本实用新型公开了一种风道式换热设备热工性能检测装置，其特征是自风道入口起依次串联设置电加热段、气旋挡板、整流格栅、阻尼网、维氏曲面段、试件前测试段、试件、试件后测试段、方圆过渡段、圆稳流段和风机构成风道；风道自所述风道入口至方圆过渡段的入口位置截面均为矩形截面，风道自方圆过渡段的出口至风机的入口截面均为圆形截面。本实用新型可以提高检测范围与精度，不仅可以进行常温空气与热液体进行热交换的检测，还可以进行热空气与冷液体进行热交换的检测。
文档编号G01N25/18GK202024973SQ201120006878
公开日2011年11月2日 申请日期2011年1月11日 优先权日2011年1月11日
发明者倪利刚, 孙成军, 张中清, 朱兴林, 程沛, 陈永东 申请人:合肥通用机械研究院, 国家热交换产品质量监督检验中心