CN108956685A - 一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置 - Google Patents
一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108956685A CN108956685A CN201810540966.2A CN201810540966A CN108956685A CN 108956685 A CN108956685 A CN 108956685A CN 201810540966 A CN201810540966 A CN 201810540966A CN 108956685 A CN108956685 A CN 108956685A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steam
- gas
- experiment
- cavity
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 title claims description 21
- 238000009833 condensation Methods 0.000 title abstract description 58
- 230000005494 condensation Effects 0.000 title abstract description 58
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 14
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 12
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims 1
- 230000008676 import Effects 0.000 claims 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims 1
- 230000009125 negative feedback regulation Effects 0.000 claims 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 abstract description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 63
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 18
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/14—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by using distillation, extraction, sublimation, condensation, freezing, or crystallisation
- G01N25/142—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by using distillation, extraction, sublimation, condensation, freezing, or crystallisation by condensation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明公开了一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，主要包括蒸汽供应系统、空气供应系统、其他气体供应系统、冷却水系统、可视化实验体和数据采集系统。蒸汽及不凝气成分由蒸汽供应系统、空气供应系统和其他气体供应系统产生。主供气管线连接实验腔体，管线上设电动阀，电动阀根据实验腔体内的压力负反馈调节自身开度以控制蒸汽流量。冷却水在水泵的作用下经流量计进入实验管段内，在实验管段内换热后由回水管返回恒温水浴内。实验之前由真空系统实现实验腔体内的高真空环境。本装置可以对不同蒸汽压力、不同过冷度、不同不凝性气体成分与含量、不同表面结构特性下的冷凝现象进行连续测量分析与可视化观测。
Description
技术领域
本发明涉及一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，属于冷凝换热实验领域。
背景技术
水蒸气的冷凝是一种自然界常见的相变现象。水蒸气冷凝是一种基本的传热形式，能够实现小温差下的高效换热。水蒸气的冷凝也是能量转化、环境调控、海水淡化以及热管理系统的重要环节。但是，一般工业设备中的水蒸气冷凝必然伴随着少量的不凝气存在，非常不利于换热的进行。提升含不凝气蒸汽冷凝过程的传热传质效果，可以在相当程度上节约自然资源、经济资源和社会资源。比如，强化凝汽器内的乏汽冷凝可以提高发电厂热效率，节约煤耗；强化空调蒸发器盘管表面的水蒸气的凝结与移除可以增强制冷效果，减少凝结液的积聚，避免病原体的繁殖；在核反应堆安全防护中，如出现大量高温高压蒸汽积聚在安全壳内，无法快速有效地凝结高温高压蒸汽，将导致严重事故。因此，对含不凝气的水蒸气冷凝过程的强化进行研究具有重要意义。
实验研究是研究蒸汽冷凝换热过程的重要手段，而且蒸汽冷凝换热的实际效果必须要得到实验的验证。目前发表的文献及以公开的专利中所提及的实验装置，还没有将含不凝性气体的蒸汽冷凝与可视化功能完美结合的实验装置。在已发表的文献中，如《天舟一号空间冷凝实验装置地基冷凝实验》一文中的实验装置只能进行纯蒸汽在冷凝台表面的冷凝，且冷凝台整体置于液池内，会使得非冷凝表面对冷凝表面造成影响；《滴状冷凝强化含不凝气的蒸气冷凝传热机制》一文中介绍的实验装置采用将过量的蒸汽进行二次冷凝后排空的方法控制实验腔体内的压力，系统复杂且不适合低压冷凝的情况；“Jumping-droplet-enhanced condensation on scalable superhydrophobic nanostructured surfaces”一文中使用的冷凝实验装置不具备表面加热恢复功能，只能进行纯蒸汽的管外冷凝，同时对实验腔体内蒸汽压力的控制不够准确。在已公开的专利中，专利申请号为201420533725.2的专利文件中公开的“多功能传热实训装置”属于实训用化工设备，主要针对不同形式换热器进行实训操作，不适合进行冷凝实验研究；专利申请号为200820155479.6的专利文件中公开的“单管管内蒸发和冷凝一体化实验装置”只能进行单管管内冷凝实验，无法对液滴整个生命周期进行可视化分析，且无法进行不凝气存在时的冷凝实验；专利申请号为201710168093.2的专利文件中公开的“一种宽过冷度含多元气体的水平管内蒸汽冷凝换热实验系统”虽然可以进行多组分气体管内冷凝实验，但也只针对单管；专利申请号为201210540382.8的专利文件中公开的“含有多组分不凝性气体的蒸汽冷凝换热实验装置”和专利申请号为201310084890.4的专利文件中公开的“可实现自然循环与强迫循环耦合的冷凝换热实验装置”由于实验装置结构的限制，只能针对常压及以上压力的竖管管外冷凝过程进行实验，且实验腔体壁面缺少加热装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种利用循环冷却水实现实验管段恒温，研究纯蒸汽或含有不凝性气体的蒸汽在不同结构、尺寸的水平单管或管束管外冷机理并实现可视化观测的实验装置，利用本装置可以对不同蒸汽压力、不同过冷度、不同不凝性气体成分与含量、不同表面结构特性下的冷凝现象进行连续测量分析与可视化观测，为实现对冷凝现象的更深一步理解提供有效手段。
本发明的目的是这样实现的：
一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，该装置包括蒸汽供应系统、空气供应系统、其他气体供应系统、冷却水系统、可视化实验体和数据采集系统，可视化实验体由实验腔体和设置在腔体内的实验管段构成，腔体一侧连接主供气管线，主供气管线上设有电动阀，蒸汽供应系统、空气供应系统、其他气体供应系统并联之后与主供气管线连接，实验管段进出口与冷却水系统相连接，实验腔体连接真空系统；冷却水在水泵的作用下经流量计进入实验管段内，在实验管段内换热后由回水管返回恒温水浴内。流量计与水泵之间的管线上设有流量调节阀调节冷却水流量。实验之前由真空系统实现实验腔体内的高真空环境。敷设在实验腔体各个壁面内的电加热装置可以防止蒸汽在壁面和视窗上凝结，提高测量准确性，使之达到可视化要求；同时电加热装置在实验开始时可起到烘干腔体的作用，以提高腔体的真空度。
所述数据采集系统包括温度采集系统、压力采集系统、流量采集系统和气体成分分析系统；
温度采集系统由布置于下列各处的热电偶组成：实验管段进出口处的热电偶、插入实验腔体中心处的热电偶、敷设在实验腔体六个壁面内的热电偶；压力采集系统由布置于实验腔体顶部的压力传感器组成；流量采集系统由布置于蒸汽管线出口处的涡街流量计组成；气体成分分析系统由插入实验腔体内的取样管组、关断阀和气体成分分析仪组成。对于温度、压力测量精度要求较高的位置可安装指针式仪表进行对比。所有被测参数均可经过数据采集卡输入计算机进行监测、存储、计算，以便后期的数据分析使用。
优选的，所述蒸汽供应系统包括蒸汽发生器、蒸汽管线，蒸汽管线上设有蒸汽流量调节阀与涡街流量计，蒸汽管线外加装保温层。蒸汽管线外加装保温层，减少蒸汽热损失，防止蒸汽冷凝产生两相流动影响测量。蒸汽管线外的保温层与冷却水管路外的保温层可以增加系统稳定性。蒸汽管线上设有涡街流量计，稳态条件下可以记录蒸汽冷凝速率，作为实验结果的参考。
优选的，所述空气供应系统包括空压机、储气罐和空气管线，空气管线上设有空气流量调节阀。
优选的，所述其他气体供应系统包括高压储气瓶、减压阀和其他气体管线，其他气体管线上设有气体流量调节阀。
优选的，所述冷却水系统由恒温水浴、水泵、流量计构成，流量计与水泵之间的管线上设有流量调节阀，冷却水系统与实验管段进出口相连构成循环回路，循环回路的最低点设一支路并设排水阀，所有循环水管外加装保温层。
优选的，所述实验腔体设有多个法兰接口，左侧法兰接口分别连接外部循环冷却水管路、主供气管线和取样管组；顶部法兰接口接有两支温度传感器与一支压力传感器，温度传感器探头分别位于实验管段冷却水进口与出口处，压力传感器探头位于实验腔体内；右侧法兰接口分别连接真空系统与温度传感器，温度传感器探头位于实验腔体内，实验腔体顶部装有放气阀。
优选的，所述实验腔体前、后、上、右侧壁面分别设有石英玻璃法兰视窗，实验腔体各个壁面内均敷设电加热装置与保温棉，表面覆盖镜面铝板。
优选的，所述真空系统由真空泵、真空阀和波纹管组成，真空系统与实验腔体连通。
优选的，所述电动阀根据实验腔体内压力负反馈调节自身开度。
优选的，所述取样管组由若干根取样管构成，混合气通过取样管组后进入气体成分分析仪，分析结果经数据采集卡传回计算机，取样管沿实验管段长度方向靠近实验管表面均匀布置，取样管组与气体成分分析仪之间的管线上设有关断阀。优选的，取样管组由四根取样管构成，四根取样管沿实验管段长度方向靠近实验管表面均匀布置，采集并记录靠近冷凝表面的不凝气的成分变化情况，测量结果取各个测量位点数值的平均值。混合气通过取样管组后进入气体成分分析仪，分析结果经数据采集卡传回计算机。
蒸汽流量采用电动阀控制，控制精度高，同时可以实现实验腔体内的压力恒定，与采用多余蒸汽二次冷凝的实验装置相比，省略了冷凝器与抽气装置等，系统更加简化，对于实现低压条件下的冷凝十分有利。
循环冷却水采用恒温水浴控温，可以精确实现不同表面过冷度下的冷凝，实验范围广；同时恒温水浴可以加热表面，使积聚的凝液蒸发变成初始表面以重复实验。
实验腔体的不同壁面开有多个视窗，可以多方位打光，以实现对水平实验管段表面的凝结液整个生命周期进行可视化分析。
本发明的有益效果是：利用循环冷却水实现实验管段恒温，研究纯蒸汽或含有不凝性气体的蒸汽冷凝机理并实现可视化观测，为实现对冷凝现象的更深一步理解提供有效手段。该装置的功能有：(1)研究纯蒸汽或含有不凝性气体的蒸汽在不同结构、尺寸的水平单管或管束管外冷机理并实现可视化观测；(2)利用本装置模拟工业实际情况，可以对不同蒸汽压力、不同过冷度、不同不凝性气体成分与含量、不同表面结构特性下的冷凝现象进行连续测量分析与可视化观测；(3)得到含不凝气蒸汽冷凝时近表面处不凝气成分与含量的连续变化，分析不凝气对冷凝过程的影响；(4)实时监测数据，连续采集数据；(5)表面过冷度可以在大范围内调节。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是实验腔体剖面图；
图3是实验腔体各个面的连接图，按照图1的视角，从上到下由左向右依次为右侧面、正面、顶面、背面、左侧面。
图中：恒温水浴1、排水阀2、水泵3、流量调节阀4、流量计5、蒸汽发生器6、蒸汽流量调节阀7、涡街流量计8、空压机9、储气罐10、空气流量调节阀11、高压储气瓶12、减压阀13、气体流量调节阀14、电动阀15、取样管组16、关断阀17、气体成分分析仪18、腔体电加热装置19、数据采集卡20、计算机21、实验腔体22、温度传感器23、放气阀24、压力传感器25、真空阀26、真空泵27、波纹管28、视窗29、保温材料30、实验管段31、主供气管线32、镜面铝板33、冷却水接口法兰34、备用法兰35、冷却水温度传感器接口法兰36、放气阀接口法兰37、波纹管接口38、压力传感器接口法兰39、腔体温度传感器接口法兰40、主供气管道接口法兰41、取样管组接口法兰42。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述：
主要包括蒸汽供应系统、空气供应系统、其他气体供应系统、冷却水系统、可视化实验体和数据采集系统。
蒸汽供应系统由蒸汽发生器6产生蒸汽，蒸汽初始流量由蒸汽流量调节阀7控制，涡街流量计8记录累计流量与瞬时流量。
空气供应系统由空压机9、储气罐10组成，空气压缩之后进入储气罐10，达到设定压力之后进入主供气管线32。
其他气体供应系统由高压储气瓶12、减压阀13组成，其他气体从高压储气瓶12经减压阀13减压后进入主供气管线32。
主供气管线32连接实验腔体22，管线上设电动阀15，可根据实验腔体内的压力负反馈调节自身开度以控制蒸汽流量。蒸汽在实验腔体内的实验管段表面发生冷凝。
冷却水在水泵3的作用下经流量计5进入实验管段31内，在实验管段内换热后由回水管返回恒温水浴1内。流量计5与水泵3之间的管线上设有流量调节阀4，回路最低点设排水阀2。
实验之前由真空系统实现实验腔体内的高真空环境以排除不凝气，真空系统由真空阀26、真空泵27、波纹管28组成，波纹管可以在保证密封的前提下起到补偿真空泵与实验腔体的相互位移的作用。
敷设在实验腔体各个壁面内的电加热装置19可以防止蒸汽在壁面和视窗上凝结，提高测量准确性与可视化质量；同时电加热装置19在实验开始时可起到烘干腔体的作用，以提高腔体的真空度。
蒸汽管线外加装保温层，减少蒸汽热损失，防止蒸汽冷凝产生两相流动影响测量。蒸汽管线外的保温层与冷却水管路外的保温层可以增加系统稳定性。
蒸汽管线上设有涡街流量计8，稳态条件下可以记录蒸汽冷凝速率，作为实验结果的参考。
温度采集系统由布置于下列各处的热电偶组成：实验管段进出口处的热电偶、插入实验腔体22中心处的热电偶、敷设在被加热实验腔体六个壁面内的热电偶。
压力采集系统由布置于实验腔体22顶部的压力传感器25组成。
流量采集系统由布置于蒸汽管线出口处的涡街流量计8组成。对于温度、压力测量精度要求较高的位置可安装指针式仪表进行对比。
取样管组16由四根取样管构成。四根取样管沿实验管段31长度方向靠近实验管表面均匀布置，采集并记录靠近冷凝表面的不凝气的成分变化情况。混合气通过取样管组16后进入气体成分分析仪18，测量结果取各个测量位点数值的平均值，分析结果经数据采集卡20传回计算机21。
所有被测参数均可经过数据采集卡输入计算机进行监测、存储、计算，以便后期的数据分析使用。
蒸汽流量采用电动阀15控制，控制精度高，同时可以实现实验腔体22内的压力恒定，与采用多余蒸汽二次冷凝的实验装置相比，省略了冷凝器与抽气装置等，系统更加简化，对于实现低压条件下的冷凝十分有利。
循环冷却水采用恒温水浴1控温，可以精确实现不同表面过冷度下的冷凝，实验范围广；同时恒温水浴1可以加热表面，使积聚的凝液蒸发变成初始表面以重复实验。
实验腔体22的不同壁面开有多个视窗，可以多方位打光，以实现对水平实验管段表面的凝结液整个生命周期进行可视化分析。
在本发明的一个具体实施例中，可视化实验体的实验腔体剖面如图2所示，剖面图展示了实验腔体内各个管线的相对位置。其中视窗29可以进行侧面打光，包裹在冷却水循环回路外的保温材料30可以防止蒸汽在实验管段31之外的管路表面冷凝，提高实验准确度。
在本发明的一个具体实施例中，实验腔体各个面的连接如图3所示，其中右侧面上开有一个视窗29可用于人眼监测或侧面打光；正面开有一个视窗29用于可视化拍摄，三个真空法兰分别作为冷却水接口法兰34和一个备用法兰35；左侧面开有四个真空法兰，分别作为主供气管道接口法兰41、取样管组接口法兰42和两个备用法兰35；背面开有一个视窗29和四个真空法兰，视窗29可用作人眼监测或背面打光，四个真空法兰分别用作压力传感器接口法兰39、腔体温度传感器接口法兰40和两个备用法兰35；顶面开有一个视窗29、四个真空法兰和一个波纹管接口38，视窗29可用作人眼监测或顶部打光，四个真空法兰分别用作冷却水温度传感器接口法兰36、放气阀接口法兰37和一个备用法兰35。
用于纯蒸汽冷凝换热实验，其技术方案1是：冷却水侧，将恒温水浴1内加入去离子水至指定水位高度，启动水泵3，使冷却水在实验管段31内循环流动，同时设定水浴温度待其达到稳定。冷却水依次经过流量调节阀4、流量计5进入实验管段31，在管段内换热之后返回恒温水浴1。使用流量调节阀4调节冷却水流量。蒸汽侧，将蒸汽发生器6内加入去离子水至指定水位高度，启动蒸汽发生器6，待其达到指定压力后打开顶部放气阀以排出空气，排气完成后关闭顶部放气阀。重复排气两次之后待其达到指定压力。打开计算机21与数据采集系统，记录所有待测参数初始值，打开腔体电加热装置19加热壁面使之达到设定温度并维持两到三分钟。关闭实验腔体门，关闭放气阀24，先打开真空泵27再开真空阀26，对腔体进行抽真空。此过程中所有温度压力等参数由数据采集系统采集记录，待温度、压力稳定，腔体内压力达到1Pa以下，先关真空阀26再关真空泵27，依次打开蒸汽流量调节阀7和电动阀15自动模式，向腔体内通入蒸汽。当腔体内压力稳定在设定值，电动阀15开度不再变化，涡街流量计8瞬时流量值稳定之后记录数据。实验过程中可以改变电动阀15压力设定值或冷却水温度以测定不同压力或过冷度下的冷凝换热效果。
用于含有空气的蒸汽冷凝换热实验，其技术方案2是：冷却水侧与蒸汽侧同技术方案1。空气侧，启动空压机9向储气罐10内充气，达到指定压力后关闭空压机9。打开计算机21与数据采集系统，记录所有待测参数初始值，打开腔体电加热装置19加热壁面使之达到设定温度并维持两到三分钟。关闭实验腔体门，关闭放气阀24，先打开真空泵27再开真空阀26，对腔体进行抽真空。此过程中所有温度压力等参数由数据采集系统采集记录，待温度、压力稳定，腔体内压力达到1Pa以下，先关真空阀26再关真空泵27。先将电动阀15调到手动模式完全打开，缓缓调节空气流量调节阀11向腔体内通入空气到所需压力，关闭空气流量调节阀11与电动阀15。依次打开蒸汽流量调节阀7和电动阀15自动模式，向腔体内通入蒸汽。当腔体内压力稳定在设定值，电动阀15开度不再变化，涡街流量计8瞬时流量值稳定之后记录数据。实验过程中可以改变电动阀15压力设定值或冷却水温度以测定不同压力或过冷度下的冷凝换热效果。
用于含有多组分不凝气的蒸汽冷凝换热实验，其技术方案3是：冷却水侧与蒸汽侧同技术方案1。打开计算机21与数据采集系统，记录所有待测参数初始值，打开腔体电加热装置19加热壁面使之达到设定温度并维持两到三分钟。关闭实验腔体门，关闭放气阀24，先打开真空泵27再开真空阀26，对腔体进行抽真空。此过程中所有温度压力等参数由数据采集系统采集记录，待温度、压力稳定，腔体内压力达到1Pa以下，先关真空阀26再关真空泵27。先将电动阀15调到手动模式完全打开，打开所需气体高压储气瓶12的减压阀13，将气体减压，缓缓调节气体流量调节阀14向腔体内通入不同气体到各自所需压力，关闭气体流量调节阀14与电动阀15。打开关断阀17，打开气体成分分析仪18确认多组分气体的含量。依次打开蒸汽流量调节阀7和电动阀15自动模式，向腔体内通入蒸汽。当腔体内压力稳定在设定值，电动阀15开度不再变化，涡街流量计8瞬时流量值稳定之后记录数据，并记录气体成分变化。实验过程中可以改变电动阀15压力设定值或冷却水温度以测定不同压力或过冷度下的冷凝换热效果。
Claims (10)
1.一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，该装置包括蒸汽供应系统、空气供应系统、其他气体供应系统、冷却水系统、可视化实验体和数据采集系统，其特征在于：可视化实验体由实验腔体和设置在腔体内的实验管段构成，腔体一侧连接主供气管线，主供气管线上设有电动阀，蒸汽供应系统、空气供应系统、其他气体供应系统并联之后与主供气管线连接，实验管段进出口与冷却水系统相连接，实验腔体连接真空系统；
所述数据采集系统包括温度采集系统、压力采集系统、流量采集系统和气体成分分析系统；
温度采集系统由布置于下列各处的热电偶组成：实验管段进出口处的热电偶、插入实验腔体中心处的热电偶、敷设在实验腔体六个壁面内的热电偶；压力采集系统由布置于实验腔体顶部的压力传感器组成；流量采集系统由布置于蒸汽管线出口处的涡街流量计组成；气体成分分析系统由插入实验腔体内的取样管组、关断阀和气体成分分析仪组成。
2.根据权利要求1所述的一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，其特征在于：所述蒸汽供应系统包括蒸汽发生器、蒸汽管线，蒸汽管线上设有蒸汽流量调节阀与涡街流量计，蒸汽管线外加装保温层。
3.根据权利要求1所述的一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，其特征在于：所述空气供应系统包括空压机、储气罐和空气管线，空气管线上设有空气流量调节阀。
4.根据权利要求1所述的一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，其特征在于：所述其他气体供应系统包括高压储气瓶、减压阀和其他气体管线，其他气体管线上设有气体流量调节阀。
5.根据权利要求1所述的一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，其特征在于：所述冷却水系统由恒温水浴、水泵、流量计构成，流量计与水泵之间的管线上设有流量调节阀，冷却水系统与实验管段进出口相连构成循环回路，循环回路的最低点设一支路并设排水阀，所有循环水管外加装保温层。
6.根据权利要求1所述的一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，其特征在于：所述实验腔体设有多个法兰接口，左侧法兰接口分别连接外部循环冷却水管路、主供气管线和取样管组；顶部法兰接口接有两支温度传感器与一支压力传感器，温度传感器探头分别位于实验管段冷却水进口与出口处，压力传感器探头位于实验腔体内；右侧法兰接口分别连接真空系统与温度传感器，温度传感器探头位于实验腔体内，实验腔体顶部装有放气阀。
7.根据权利要求1所述的一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，其特征在于：所述实验腔体前、后、上、右侧壁面分别设有石英玻璃法兰视窗，实验腔体各个壁面内均敷设电加热装置与保温棉，表面覆盖镜面铝板。
8.根据权利要求1所述的一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，其特征在于：所述真空系统由真空泵、真空阀和波纹管组成，真空系统与实验腔体连通。
9.根据权利要求1所述的一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，其特征在于：所述电动阀根据实验腔体内压力负反馈调节自身开度。
10.根据权利要求9所述的一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置，其特征在于：所述取样管组由若干根取样管构成，混合气通过取样管组后进入气体成分分析仪，分析结果经数据采集卡传回计算机，取样管沿实验管段长度方向靠近实验管表面均匀布置，取样管组与气体成分分析仪之间的管线上设有关断阀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810540966.2A CN108956685A (zh) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | 一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810540966.2A CN108956685A (zh) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | 一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108956685A true CN108956685A (zh) | 2018-12-07 |
Family
ID=64492543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810540966.2A Withdrawn CN108956685A (zh) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | 一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108956685A (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111192698A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-22 | 上海交通大学 | 广视角承压抑压冷却冲击过程模拟系统 |
| CN111781239A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-10-16 | 郑州轻工业大学 | 一种高效的闭式热化学吸附储热测试系统 |
| CN111929420A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-11-13 | 中煤陕西榆林能源化工有限公司 | 一种蒸汽中可燃气体的测量方法及测量装置 |
| CN112305016A (zh) * | 2019-08-02 | 2021-02-02 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种冷凝传热性能表征装置 |
| CN112362689A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-12 | 浙江大学 | 一种基于热色液晶的冷凝传热瞬态测量装置及方法 |
| CN112415051A (zh) * | 2020-11-21 | 2021-02-26 | 西安交通大学 | 一种高温热管传热性能及失效测试实验装置 |
| CN112964747A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-06-15 | 北京科技大学 | 一种气体冷凝可视化及换热特性检测装置和方法 |
| CN114295399A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-08 | 上海交通大学 | 一种均热板蒸发器散热性能的可视化测试装置 |
| CN114754965A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-07-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种含不凝性气体蒸汽浸没射流实验装置及其使用方法 |
| CN115183819A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-14 | 河北水利电力学院 | 微细通道内不凝气接触冷水凝结的装置及流型识别方法 |
| CN118688040A (zh) * | 2024-08-26 | 2024-09-24 | 江苏莱蒙仪器科技有限公司 | 一体化蒸汽品质测量仪 |
| CN118706429A (zh) * | 2024-08-22 | 2024-09-27 | 大连理工大学 | 用于主蒸汽释放隔离阀长开启条件下动作性能分析的测量装置和测试方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2376385A1 (en) * | 2001-03-22 | 2002-09-22 | Nova Chemicals Corporation | Increased space-time yield in gas phase polymerization |
| CN103033532A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-04-10 | 哈尔滨工程大学 | 含有多组分不凝性气体的蒸汽冷凝换热实验装置 |
| CN103116012A (zh) * | 2013-01-23 | 2013-05-22 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种含油污泥热处理的模拟实验方法及模拟实验系统 |
| CN103196945A (zh) * | 2013-03-18 | 2013-07-10 | 哈尔滨工程大学 | 可实现自然循环与强迫循环耦合的冷凝换热实验装置 |
| CN104391002A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-03-04 | 陕西科技大学 | 一种模拟烘缸旋转冷凝测试装置及方法 |
| CN104407008A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-03-11 | 华东理工大学 | 一种评价混合蒸汽局部冷凝传热性能的测试系统 |
-
2018
- 2018-05-30 CN CN201810540966.2A patent/CN108956685A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2376385A1 (en) * | 2001-03-22 | 2002-09-22 | Nova Chemicals Corporation | Increased space-time yield in gas phase polymerization |
| CN103033532A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-04-10 | 哈尔滨工程大学 | 含有多组分不凝性气体的蒸汽冷凝换热实验装置 |
| CN103116012A (zh) * | 2013-01-23 | 2013-05-22 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种含油污泥热处理的模拟实验方法及模拟实验系统 |
| CN103196945A (zh) * | 2013-03-18 | 2013-07-10 | 哈尔滨工程大学 | 可实现自然循环与强迫循环耦合的冷凝换热实验装置 |
| CN104407008A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-03-11 | 华东理工大学 | 一种评价混合蒸汽局部冷凝传热性能的测试系统 |
| CN104391002A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-03-04 | 陕西科技大学 | 一种模拟烘缸旋转冷凝测试装置及方法 |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112305016A (zh) * | 2019-08-02 | 2021-02-02 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种冷凝传热性能表征装置 |
| CN111192698A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-22 | 上海交通大学 | 广视角承压抑压冷却冲击过程模拟系统 |
| CN111781239B (zh) * | 2020-05-29 | 2023-07-18 | 郑州轻工业大学 | 一种高效的闭式热化学吸附储热测试系统 |
| CN111781239A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-10-16 | 郑州轻工业大学 | 一种高效的闭式热化学吸附储热测试系统 |
| CN111929420A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-11-13 | 中煤陕西榆林能源化工有限公司 | 一种蒸汽中可燃气体的测量方法及测量装置 |
| CN111929420B (zh) * | 2020-07-07 | 2023-09-26 | 中煤陕西榆林能源化工有限公司 | 一种蒸汽中可燃气体的测量方法及测量装置 |
| CN112362689A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-12 | 浙江大学 | 一种基于热色液晶的冷凝传热瞬态测量装置及方法 |
| CN112415051B (zh) * | 2020-11-21 | 2021-10-22 | 西安交通大学 | 一种高温热管传热性能及失效测试实验装置 |
| CN112415051A (zh) * | 2020-11-21 | 2021-02-26 | 西安交通大学 | 一种高温热管传热性能及失效测试实验装置 |
| CN112964747B (zh) * | 2021-03-10 | 2022-04-22 | 北京科技大学 | 一种气体冷凝可视化及换热特性检测装置和方法 |
| CN112964747A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-06-15 | 北京科技大学 | 一种气体冷凝可视化及换热特性检测装置和方法 |
| CN114295399A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-08 | 上海交通大学 | 一种均热板蒸发器散热性能的可视化测试装置 |
| CN114295399B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-09-01 | 上海交通大学 | 一种均热板蒸发器散热性能的可视化测试装置 |
| CN114754965A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-07-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种含不凝性气体蒸汽浸没射流实验装置及其使用方法 |
| CN115183819A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-14 | 河北水利电力学院 | 微细通道内不凝气接触冷水凝结的装置及流型识别方法 |
| CN118706429A (zh) * | 2024-08-22 | 2024-09-27 | 大连理工大学 | 用于主蒸汽释放隔离阀长开启条件下动作性能分析的测量装置和测试方法 |
| CN118688040A (zh) * | 2024-08-26 | 2024-09-24 | 江苏莱蒙仪器科技有限公司 | 一体化蒸汽品质测量仪 |
| CN118688040B (zh) * | 2024-08-26 | 2024-11-05 | 江苏莱蒙仪器科技有限公司 | 一体化蒸汽品质测量仪 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108956685A (zh) | 一种面向对象的含不凝气蒸汽冷凝可视化实验装置 | |
| CN103196945B (zh) | 可实现自然循环与强迫循环耦合的冷凝换热实验装置 | |
| CN103033532B (zh) | 含有多组分不凝性气体的蒸汽冷凝换热实验装置 | |
| CN109470733B (zh) | 一种可实现蒸汽管内与管外冷凝可视化的实验装置 | |
| Zhang et al. | Experimental investigation on charging and discharging performance of absorption thermal energy storage system | |
| CN104966536B (zh) | 一种以导热油为热流体的高温工质换热试验系统及方法 | |
| CN108469450B (zh) | 多功能蒸汽冷凝换热及结霜过程可视化实验装置 | |
| CN106918622B (zh) | 一种宽过冷度含多元气体的水平管内蒸汽冷凝换热实验系统 | |
| CN104390803B (zh) | 一种冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应装置及测试方法 | |
| CN108918175B (zh) | 一种热性能测试系统 | |
| CN112881462B (zh) | 一种高压环境下高通量换热管的性能测试装置及其方法 | |
| CN200979507Y (zh) | 热工综合性能测试实验装置 | |
| CN205280637U (zh) | 一种低温疲劳裂纹扩展速率试验装置 | |
| Singh et al. | Flash evaporation method for improved desalination and cooling applications: An experimental study | |
| CN101963588A (zh) | 一种冷凝传热效果评价系统 | |
| CN206321404U (zh) | 一种沸腾换热器性能测试装置 | |
| CN106896140A (zh) | 一种低温疲劳裂纹扩展速率试验装置及其使用方法 | |
| Zheng et al. | Simulation and optimization of steam operated double effect water-LiBr absorption heat pump | |
| Li et al. | Experimental study on heat and mass transfer performance of falling film absorption over a vertical tube using LiCl solution | |
| CN111350501A (zh) | 地热井全流采样系统 | |
| CN207908021U (zh) | 一种用于流量计高低温性能动态试验的实验舱 | |
| Kong et al. | Thermodynamic and experimental analysis of an ammonia-water absorption chiller | |
| CN216285014U (zh) | 一种可视化co2混合工质饱和状态点测试系统 | |
| CN106782020A (zh) | 传热过程强化自组装实验装置及使用方法 | |
| CN207018184U (zh) | 一种节能型压缩机性能检测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20181207 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |