1.本发明涉及热工测量技术领域,具体是指一种可满足不同实验设备测试环境的多功能热工实验平台。
背景技术:
2.目前用于热工实验平台功能单一,主要针对换热特性测量和流动阻力测量。目前的测定平台测试范围有限,很难兼容高流量和低流量,高热负荷和低热负荷等多种功能需求时,出现设计中采用高流量时,在极低流量运行工况下,测试平台不能提供稳定的测量环境和高质量的测试精度;基于强流加速器的中子产生靶体存在高热流密度和高功率情况,需要开展低功率高热流密度下的高精度测量实验,同时也需要开展高功率大、小流量验证性实验;因此有必要设计一种多功能热工实验平台,来满足不同实验设备不同压力、不同工质的测试环境。
技术实现要素:
3.本发明的目的是提供一种多功能热工实验平台,具有稳定性高、可调节范围广、便于维护和适用性强的特点。
4.本发明可以通过以下技术方案来实现:一种多功能热工实验平台,包括其包括室外冷却模块、管路调控模块、参数测量模块、稳压电源模块和水箱高压模块,其中外部的实验设备与管路调控模块连接实现冷却,实验设备与稳压电源模块连接实现加热;室外冷却模块通过板式换热器与水箱高压内加热棒共同
5.作用实现对水箱高压模块内的工质液体温度稳定,高压水箱模块通过管路调控模块与参数测量模块管路连通把温度稳定的工质液体输送至参数测量模块进行后续测量。
6.所述室外冷却模块包括设置在室外的风冷冷凝器、制冷压缩机和内置在水箱的板式换热器,所述风冷冷凝器通过制冷压缩机与板式换热器管路连通,所述板式换热器与风冷冷凝器通过干燥过滤器、膨胀阀形成管路回路。
7.所述的管路调控模块包括变频泵、电动阀、温度变迭器、颗粒补充口、和压力变迭器,其中高压水箱模块通过管路调控模块与参数测量模块的实验设备管路连通。
8.在参数测量模块处的实验设备通过温度变迭器、压力变迭器、流量变迭器与水箱形成管路回路。
9.所述的稳压电源模块还包括高功率稳压电源箱,与参数测量模块电连接为实验设备提供稳压电源,同时高功率稳压电源箱通过外接变压器实现实验设备加热功率的调试。
10.所述水箱高压模块中的水箱通过水箱压力表、加压阀与气源连通,所述水箱内置有板式换热器、加热棒、温度变迭器、水位变迭器。
11.所述工质液体为水、丙三醇或纳米流体。
12.所述水箱上设置有用于进行水箱压力调节的加压阀。
13.所述多功能热工实验平台还包括对平台进行安全预警的安全报警模块和进行数
据采集的数据采集模块。
14.所述的管路调控模块为数据采集模块形成结构连接载体,实现数据采集模块对各仪表测量数据进行统一收。
15.本发明的有益效果是:第一、本发明一种多功能热工实验平台,通过多个室外模块组合,改变室外模块的运行状态和高压水箱内的加热器,提供不同的冷负荷和稳定的温度,冷负荷调节范围广且精度高;本发明能在高功率条件下采用高制冷量的制冷回路和大功率加热器调节高压水箱模块的温度,低功率情况下高热流密度设备通过低制冷量的冷却回路,为实验设备高精度实验环境。
16.第二、本发明中流量变迭器的高精度限定在一定的流量范围内,特别是针对极低的流量范围时创新性地克服了常规的单个流量变迭器在全量程范围误差较大的缺陷。更具体的是被冷却对象为高热负荷和高流量时,需要采用量程范围高的流量变迭器,被冷却对象为极低流量时,采用量程范围低的流量变迭器。
17.第三、本发明的管路中添加颜料和颗粒提高实验平台的示踪和强化换热功能,更具体的是通过添加颜料和颗粒对实验设备内的流动进行示踪,通过添加强化换热颗粒提高实验设备的强化换热能力。
18.第四、本发明通过设置管路调控模块,从而为数据采集模块形成结构连接载体,仪表测量数据由数据采集模块统一收集,实现对多种实验设备进行实验,降低运行成本、使用维护方便;
19.第五、本发明可以对不同的工质进行实验,可以提供不同的操作压力和温度,特别是有利于不同工况下的热工测试,具有安全警报系统,当出现异常工况时可以对实验设备及时的进行保护,具有较强的适用性。
附图说明
20.附图1为本发明一种多功能热工实验平台的整体组成示意图。
21.附图2为本发明一种多功能热工实验平台水箱高压模块组成示意图。
22.附图3为本发明一种多功能热工实验平台管路调控模块组成示意图。
23.附图4为本发明一种多功能热工实验平台高压水箱组成示意图。
24.附图中的标记包括:1、室外冷却模块;2、水箱高压模块、3、管路调控模块;4、参数测量模块;5、稳压电源模块;6、数据采集模块;7、安全报警模块;11、风冷冷凝器;12、制冷压缩机;13、板式换热器;14、干燥过滤器;15、膨胀阀;31、水箱;32、变频泵;33、电动阀;34、流量变迭器;35、颗粒补充口;36颜料补充口;37、阀门;40、实验设备;38管路回路;39、压差表;41、温度变迭器;42、压力变迭器;43、4um颗粒过滤器;44、100um颗粒过滤器;45、1mm颗粒过滤器;46、排水管;48、自动补水管;49、加压阀;50、水箱压力表;52、水位变迭器;53、进水管;54、温度变迭器;55、出水管;51、加热棒。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。
26.如图1
‑
4所示,本发明公开了一种多功能热工实验平台,包括室外冷却模块1、管路
调控模块3、参数测量模块4、稳压电源模块和水箱高压模块2,室外冷却模块1与水箱高压模块2通过板式换热器13实现对水箱高压模块2内的工质液体的冷却,稳压电源模块通过加热棒51实现对水箱高压模块2内的工质液体的加热,高压水箱模块2通过管路调控模块3与参数测量模块4管路连通把温度稳定的工质液体输送至参数测量模块4进行后续测量。外部的实验设备与管路调控模块3连接实现冷却且实验设备与稳压电源模块5连接实现加热。
27.如图1
‑
4所示,多功能热工实验平台还包括设置在水箱高压模块的安全报警模块7和设置在管路调控模块3的数据采集模块6,安全报警模块7;安全报警模块7保证实验的安全,数据采集模块6对实验数据进行收集;安全报警模块7跟踪实验系统的温度、压力,保证实验安全;测量参数统一集中到数据采集模块6进行处理,方便对数据进行采集。
28.如图2所示,室外冷却模块1包括放置于多组低制冷负荷的冷却系统和一组高制冷负荷的冷却系统,通过切换慢化不同的制冷量用于精确控制。室外冷却模块1包括设置在室外的风冷冷凝器11、制冷压缩机12和内置在水箱的板式换热器13,风冷冷凝器11通过制冷压缩机12与板式换热器13管路连通,板式换热器13与风冷冷凝器11通过干燥过滤器14、膨胀阀15形成管路回路;室外冷却模块1与水箱高压模块2通过板式换热器13实现冷却,水箱高压模块2内的电加热器调节水箱高压模块2的加热功率,从而实现工质液体温度稳定,水箱高压模块2通过加压阀充入气体,提高高压水箱内压力,达到实验设备所需操作压力。
29.在本实施例中,风冷冷凝器11、制冷压缩机12放置在室外,通过板式换热器13与水箱31中工质进行热交换进行冷却。该室外冷却模块1设有多路独立的制冷循环并联提供冷负荷,包括独立的多个低制冷量的制冷循环回路和独立的一套内部多个并联的高制冷量的制冷循环回路。室外模块中1的制冷剂通过压缩机,风冷冷凝器11,干燥过滤器14,膨胀阀15,板式换热器13形成一个循环。水泵将室外模块中的板式换热器13与室内的高压水箱模块2连接并将高压水箱模块的热负荷带走。
30.如图4所示,水箱高压模块2包括水箱31,水箱31通过水箱压力表50、加压阀49与气源连通,水箱31连接有板式换热器13、加热棒51、温度变迭器54、水位变迭器52;水箱压力表50反馈水箱31中压力,通过加压阀门54使水箱31达到实验所需的操作压力;板式换热器13与制冷系统相连,与高压水箱模块2内的加热棒51一起通过温度变迭器54的温度反馈来调控水箱31温度。水箱31同时设有排水阀,以便水箱31可容纳不同液体工质,进行不同工质下的实验。水箱同时设置有进出水口,连接实验的管路系统;水位变迭器52检测水箱31中水位,当水位不足时,打开进水阀补水,保证实验的安全与稳定;同时,在水箱31中还对应设有排水管46、自动补水管48、进水管53和出水管55,便于对水箱31内的水位进行调控。
31.如图3所示,管路调控模块3包括变频泵32、电动阀33、温度变迭器41、颗粒补充口35、和压力变迭器42,高压水箱模块3中的水箱31通过变频泵32、电动阀33、压差表39、颗粒补充口35与参数测量模块的实验设备40管路连通,参数测量模块4的实验设备40通过温度变迭器41、压力变迭器42、流量变迭器34与水箱31形成管路回路,管道回路中通过变频泵32和电动阀33的调节时工质流量达到实验所需范围,经过阀门和回路的配合可以精准调节实验设备的流量入口,其中可以根据流量的实际大小选择不同范围量程的流量变迭器34,管路调控模块2设有多个不同量程的高精度流量变迭器34,以满足不同流量的高精度测量要求;温度变迭器41、压力变迭器42可以检测实验设备的温度和压力变化,当出现异情况可及时反应并保护实验设备设备,另外在水箱31内还设有流量变迭器34进行流量调控,根据实
验设备不同的流量需求,使工质通过不同管径管路上的不同量程的流量变迭器,管路调控模块3通过管路回路的调节对流量进行微调,达到实验设备的流量使用要求。
32.本发明管路调控模块3中颗粒补充口35,可以对流动工质添加颗粒物,满足实验设备对纳米流体的实验条件,管路调控模块3还设有颜料补充口36,从颜料补充口36补充着色流体,使流体着色满足可视化流体实验;管路调控模块3还设有颗粒过滤器,包括但不限于4um颗粒过滤器43、100um颗粒过滤器44、1mm颗粒过滤器45,过滤掉纳米颗粒实验时由颗粒补充口35添加的工质颗粒物,减小对变频泵32、水箱31的损害。
33.在本发明中,所述的稳压电源模块5包括高功率稳压电源箱,高功率稳压电源箱外接变压器,进而调节实验设备加热功率;稳压电源模块5对实验热源提供稳定可变化电流,保证实验稳定的热负荷;在完成对水箱31的压力设置后,水箱31内部的液体工质经室外冷却模块1和水箱31内部的加热棒维持工质温度稳定,工质经管路系统调节流量达到实验所需后进入实验设备进行热工实验;所述的工质液体为水、丙三醇或高温油。
34.同时,需要说明的是,本发明的还包括参数统计模块和控制模块,参数统计模块包括热电偶、压差表、压力表,参数统计模块通过数据采集模块连接计算机,用于检测和记录运行数据。而控制模块则对实验平台进行总体调节控制,加热棒、冷凝器、压缩机、变频泵、电动阀、水箱液位,氮气加压压力均由计算机控制,可以对实验系统的入口水温、水泵功率、实验操作压力、流量控制进行控制。
35.在本发明的描述中,需要理解的是,术语诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
36.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
37.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.上述实施例仅为本发明的具体实施例,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
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