Стенд для тепловых и гидравлических испытаний жидкостно-жидкостных теплообменников Советский патент 1993 года по МПК F28D15/00 

Предлагаемое изобретение относится к хлэдотехнике, а точнее к стендам для тепловых и гидравлических испытаний жидкост- но-жидкостного теплообменника.

Жидкостно-жидкостные теплообменники являются необходимой частью подавляющего большинства систем терморегулирования и жизнеобеспечения транспортных и других объектов народного хозяйства и предназначены в основном для передачи тепла из внутреннего жидкостного контура системы терморегулирования к наружному, из которого тепло отводится тем или иным способом в окружающую среду.

Поэтому создание эффективных и высокопроизводительных стендов для испытаний жидкостно-жидкостных теплообменников является актуальной задачей машиностроения.

Из патентной литературы известен стенд для тепловых и гидравлических испытаний жидкостно-жидкостных теплообменников, состоящий из двух циркуляционных контуров для тепло-и хладоносителя, в последний из котррых включены компрессор, конденсатор и испаритель, выполненный в виде двух параллельно соединенных теплообменников, и связанные с циркуляционными контурами два промежуточных контура, а также стенд содержит две термос.татируе- мые емкости, в которых размещены теплообменники испарителя. Термостатируемые емкости подключены к одному из промежуточных контуров и к циркуляционному контуру для хладоносителя с образованием двух автономных контуров для трубного и межтрубного пространства испытуемого теплообменника.

Достоинством данного стенда является возможность предварительно в термостати- руемых емкостях быстро доводить циркулирующий через них хладоноситель до требуемой температуры, что сокращает время выхода всего стенда на необходимый режим работы.

Недостатками данного стенда являют1 ся: сложность пневмогидравлической схемы и большая инерционность регулирования температуры хладо-и теплоносителя, т. к. для изменения температуры жидкости поступающей в испытуемый теплообменник необходимо изменить темпера- туру всей жидкости заправленной в термостатируемые емкости.

Известен стенд для испытания теплообменников, содержащий рабочие контуры и соединенные с ними через рекуперативные теплообменники вспомогательные контуры для охлаждения или нагрева жидкости, а также в стенде дополнительно введены еще один рабочий контур и два рекуперативных

теплообменника. Каждый вспомогательный контур снабжен автономной замкнутой циркуляционной системой.

Достоинством данного стенда является

возможность сократить время проведения испытаний за счет исключения операций по сливу, промывке и заполнению жидкостью рабочего контура.

Недостатками стенда является сложность пневмогидравлической схемы, содержащая несколько рабочих вспомогательных контуров и дополнительных теплообменников,

Наиболее близким по технической сущ5 ности (прототипом), принятым за базовый объект к заявляемому стенду, является стенд для тепловых и гидравлических испытаний жидкостно-жмдкостных теплообменников, содержащий основные контуры

0 тепло- и хладоносителей, в которые включены трубное и межтрубное пространство испытуемого теплообменника, а также стенд снабжен промежуточными контурами для нагреваемой и охлаждаемой сред, связан5 ными с основными контурами при помощи рекуперативных теплообменников.

Стенд имеет простую пневмогидравли- ческую схему, содержащую минимально необходимое количество циркуляционных

0 контуров и гидравлических узлов, а также позволяет проводить испытания в широком диапазоне температурных нагрузок, однако, стенд обладает существенным недостатком, выражающимся в следующем:

5 - большая инерционность регулирования температуры рабочей жидкости в основных контурах тепло- и хладоносителей и как следствие, низкая точность поддержания температуры жидкости.

0 Низкая точность поддержания температуры жидкости в основных контурах обусловлены тем, что для регулирования температуры в основных контурах необходимо предварительно изменить температу5 ру в промежуточных контурах.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности регулирования температуры рабочей жидкости.

Указанная цель достигается тем, что в

0 основных контурах установлены перепускные клапана, соединяющие вход и выход каждой пары рекуперативных теплообменников промежуточных контуров.

На чертеже схематически изображен

5

предлагаемый стенд.

Устройство содержит промежуточные и основные контуры циркуляции жидкости. В промежуточный контур хладоносителя включены емкость 1 со змеевиком 2 для подачи газообразного азота, насос 3,вентили 4, 5 и параллельно соединены двухполо- с|ные теплообменники 6,7, а в промежуточный контур циркуляции теплоносителя, установлены емкость 8 с нагревателем 9. насос 10, вентили 11, 12 и паралллельно деухполостные теплообменники 13. 14.

Основные контуры тепло- и хладоноси- теля, в которые включены трубное и межтрубное пространства испытуемого теплообменника 15, взаимозаменяемые в работе, имеют одинаковое схемное решение и содержат соответственно емкости 16, 17 с рабочими жидкостями, насосы 18, 19, клапаны перепускные 20, 21, выходы которых соединяют вход и выход каждой пары рекуперативных теплообменников 6, 7, 13, 14 из промежуточных контуров, включенных с образованием пары последовательно установленных теплообменников. Так же в основных контурах установлены расходомеры 22, 23, датчики температуры 24, 25, 26, 27 и термометры 28, 29.

Работа стенда осуществляется следующим образом.

При испытании межтрубного пространства испытуемого теплообменника 15, хладо- носителя, а трубного пространства теплоносителем, работа осуществляется в следующем попдке. В змеевик 2 емкости 1 подается хладагент, например, жидкий азот, который охлаждает рабочую жидкость емкости 1 до температуры ниже требуемся для испытания теплообменника 15. При этом работает насос 3, прокачивая жидкость через открытый вентиль 4, рекуперативный теплообменник 16, а затем в емкость 1. Нагреваемый в это время теплоноситель нагревателем 9 в емкости 8 прокачивается насосом 10 через вентиль 11, рекуперативный теплообменник 13 и возвращается в емкость 8. Теплоноситель нагревается до температуры превышающей требуемую для испытания теплообменника 15.

После достижения в промежуточных контурах необходимой температуры включаются насосы 18, 19 основных контуров и жидкость в них подается через перепускные клапаны 20, 21, вторую полость рекуперативных теплообменников 13, 14,трубное и межтрубное пространство испытуемого теплообменника 15 в емкости 16, 17. До достижения требуемой температуры жидкости в основных контурах для испытания теплообменника клапаны перепускные 20, 21 всю жидкость направляют через рекуперативные теплообменники 13, 14. другой выход перепускных клапанов закрыт.

После превышение требуемой температуры жидкости необходимой для испытания теплообменника, в основных контурах, в клапанах перепускных 20, 21 открывается второй выход и часть жидкости направляется минуя рекуперативные теплообменники 13, 14. При этом при смешивании жидкости,

нагретой в рекуперативных теплообменниках 13, 14 и той, которая минуя их, обеспечивается температура жидкости, необходимая для испытания теплообменника 15. После выхода на режим исследуемого

теплообменника устанавливают требуемый расход жидкости в основных контурах по показаниям расходомеров 22, 23, регулируя напряжение питания насосов 18, 19 и ведут замеры температуры с помощью термометров 24, 25, 26, 27, и гидравлического сопротивления по манометру 28,29.

Таким образом, поддержание требуемой температуры жидкости в основных контурах проводится с помощью перепускных

клапанов, которые изменяют расход жидкости, проходящей через рекуперативные теп- лообменники и мимо их. При этом повышается точность поддержания температуры жидкости, так как перераспределение жидкости перепускными клапанами происходит с малой инерционностью по показаниям датчиков температуры блоком управления, не показанным на чертеже, и нет необходимости изменять температуру жидкости в промежуточных контурах.

Таким образом, наличие в основных контурах перепускных клапанов, соединяющих вход и выход каждой пары рекуператив- ных теплообменников промежуточных

контуров, позволяет заявителю сделать вывод о наличии существенных отличительных признаков заявляемого объекта, отличающий его от прототипа и дающих положительный эффект, позволяющий:

1. Повысить точность регулирования температуры рабочей жидкости.

Реализация предполагаемого изобретения достигается доступными конструктивными и технологическими решениями,

Технические и общественно полезные преимущества предлагаемого обьекта позволили взять его за основу при создании стендов для проведения тепловых и гидравлических испытаний жидкостно-жидкостного теплообменника,

Формула изобретения

Стенд для тепловых и гидраоличёскмх испытаний жидкостно-жидкостных теплообменников, содержащий основные контуры тепло-и хладоносителей, в которые включены теплообменные полости испытуемого теплообменника, и промежуточные контуры для нагреваемой и охлаждаемой сред, в каждом из которых параллельно установлены два рекуперативных теплообменника, включены в ос-

10

новные контуры, с образованием пары последовательно установленных теплообменников из разных промежуточных контуров, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры, стенд дополнительно содержит два перепускных клапана, установленных в каждом из основных контуров и соединяющих вход и выход каждой пары рекуперативных теплообменников промежуточных контуров.

|Использовзнйе: изобретение относится к стендам для тепловых и гидравлических испытаний жидкостно-жидкостных теплообменников. Сущность .изобретения: стенд содержит основные контуры, в которые установлен испытуемый узел, и промежуточные контуры для нагреваемой и охлаждаемой сред, в каждом из которых параллельно установлены два рекуперативных теплообменника, включенные в основные контуры с образованием пары последовательно установленных теплообменников 6, 7, 13, 14 из разных промежуточных контуров. Размещение в основных контурах перепускных клапанов 20, 21, соединяющих вход и выход каждой пары рекуперативныхтеплообменников промежуточных контуров, позволяет повысить точность регулирования температуры рабочей жидкости. 1 ил. 1523 26 (Л