Стенд для исследования теплообменников Советский патент 1992 года по МПК F28F27/00 

Фиг.1

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования конденсационных теплообменников.

Известен стенд для исследования теплообменников, содержащий аэродинамическую трубу с вентилятором, в открытой рабочей части которой размещен исследуемый теплообменник 1.

Недостатком данного стенда является невозможность исследования теплообменников при рабочей среде в виде продуктов сгорания топлива.

Наиболее близким к описываемому является стенд, содержащий подключенные своими входами к снабженному отсечным клапаном дымоходу испытательный газоход с двумя последовательно установленными в нем теплообменниками, второй из которых является исследуемым, и перепускной газоход с отсечным шибером, причем оба газохода своими выходами связаны с соединительным газоходом 2.

Недостатком этого стенда является сужение функциональных возможностей из- за отсутствия средств для проведения исследования конденсационных теплообменников.

Целью описываемого изобретения является расширение функциональных возможностей при различном расположении исследуемого теплообменника.

На фиг. 1 показана схема стенда при расположении испытательного газохода с исследуемым теплообменником в опускном положении; на фиг. 2 - схема стенда при расположении упомянутого газохода в горизонтальном положении; на фиг. 3 - схема стенда при расположении упомянутого газохода в восходящем положении.

Стенд для исследования теплообменников содержит подключенные своими входами к снабженному отсечным клапаном 1 дымоходу 2 испытательный газоход 3 с двумя последовательно установленными в нем теплообменниками 4 и 5, второй из которых является исследуемым, и перепускной газоход 6 с отсечным шибером 7, причем оба газохода 3 и 6 связаны своими выходами соединительным газоходом 8. Стенд также снабжен дополнительным отводящим газоходом 9 с вентилятором 10 и шибером 11, подключенным одним концом к соединительному газоходу 8 за перепускным газоходом 6, а вторым к дымоходу 2 за его отсечным клапаном 1, Испытательный газоход 3 включает в себя шибер 12 и набор сменных газоходов 13, позволяющих при изменении их совместной компоновки располагать теплообменник5 с проходом через

него продуктов сгорания вниз, горизонтально или вверх. В газоход 3 встроено также средство для эффективного превращения кинетической энергии потока в энергию

давления - диффузор 14 и средство для обеспечения гидродинамического подобия двухфазного потока - форкамера 15 с соплом.

Теплообменник 4 относится к теплообменнику рекуперативного типа, Он состоит из трубных досок, в которых развальцованы латунные трубки. Площадь его поверхности достаточна для того, чтобы обеспечить охлаждение продуктов сгорания до температуры начала конденсации водяных паров.

Исследуемый теплообменник 5 состоит из расположенных напротив друг друга двух стальных трубных досок и двух прозрачных стенок из кварцевого стекла. Через отверстия трубных досок проходят трубки из кварцевого стекла. Имеющиеся при этом зазоры уплотнены. Величина поверхности теплообменника обеспечивает возможность осуществления процесса тепло- и

массообмена, сопровождающегося конденсацией водяных паров из продуктов сгорания.

Вентилятор 10 выбирается исходя из аэродинамического сопротивления газового тракта и расхода продуктов сгорания, следующих из парогенератора. Он установлен в дополнительном отводящем газоходе 9. Дымоход 2 оснащен дымососом 16.

Работа стенда по варианту, изображенному на фиг. 1, происходит следующим образом, Часть продуктов сгорания из дымохода 2 поступает в испытательный газоход 3, а оставшаяся часть следует помимо него через перепускной газоход 6. Так как

отсечной клапан закрыт, то количественное изменение потоков сгорания через газоходы 3 и 6 меняются в диапазоне от нуля до максимума шиберами 12 и 7. Эти потоки сходятся вновь благодаря наличию соединительного газохода 8 и удаляются в дымовую трубу с помощью вентилятора 10 по дополнительному отводящему газоходу 9 при открытом шибере 11. Размещение вентилятора 10 после испытуемой модели теплообменника 5 способствует снижению пульсации скоростей потока.

В испытательном газоходе 3 отходящие газы предварительно охлаждаются в тепло- обменнике 4 до температуры начала и ниже температуры конденсации водяных паров. Затем газы проходят процесс гидродинамической подготовки потока перед подачей его к исследуемому теплообменнику 5, в котором осуществляют исследование процесса тепло- и массообмена двухфазного потока продуктов сгорания.

Изменение положения исследуемого теплообменника 5 относительно потока продуктов сгорания с помощью сменного набора газоходов 13 расширяет диапазон исследования процесса конденсации водяных паров из продуктов сгорания, так как в этом случае капли конденсата движутся относительно потока продуктов сгорания сверху вниз, перпендикулярно и снизу вверх.

Таким образом, исследование процесса тепло- и массообмена на базе описываемого стенда обладает следующими преимуществами:

расширение исследования исследуемого теплообменника при движении двухфазного потока сверху, горизонтально и снизу;

многовариантность характеристик теп- лообменных поверхностей (вид профиля, шаг, порядок размещения трубок);

возможность варьирования параметрами такими, как начальная температура и скорость рабочей среды и температура и скорость нагреваемой среды.

Формула изобретения Стенд для исследования теплообменников, содержащий подключенные своими входами к снабженному отсечным клапаном

дымоходу испытательный газоход с двумя последовательно установленными в нем теплообменниками, второй из которых является исследуемым, и перепускной газоход с отсечным шибером, причем оба газохода

своими выходами связаны соединительным газоходом, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен дополнительным отводящим газоходом с вентилятором и шибером, подключенным одним концом к соединительному газоходу за перепускным газоходом, а другим - к дымоходу за его отсечным клапаном.

Использование: для исследования конденсационных теплообменников (Т). В газоходе 3 отходящие газы (0 предварительно охлаждаются в Т 4 до температуры начала и ниже температуры конденсации водяных паров. Затем Г проходят процесс гидродинамической подготовки потока перед подачей его к исследуемому Т 5, в котором осуществляют исследование процесса тепло- и массообмена двухфазного потока продуктов сгорания (ПС). Изменение положения исследуемого Т 5 относительно потока ПС с помощью сменного набора газоходов 13 расширяет диапазон исследования процесса конденсации водяных паров из ПС, т.к. в этом случае капли конденсата движутся относительно потока ПС сверху вниз перпендикулярно и снизу вверх. 3 ил.

13

/

13

/

13

Фиг.2

Фаг.З