[发明专利]一种用于池沸腾实验研究中的换热量测量装置及测量方法

摘要

本发明公开了一种用于池沸腾实验研究中的换热量测量装置及测量方法，适用于管外池沸腾的换热测量技术，尤其涉及一种管内冷凝管外池沸腾两侧均存在相变的物理过程的换热量测量技术；该测量装置可对实验水箱进行自动补水维持液位稳定，通过测量补水流量、压力和温度等信号，利用池沸腾产生蒸汽与补水的焓差乘以补水流量，计算得出池沸腾换热量，包括四个模块：实验模块，自动补水模块，测量模块和蒸汽回收模块；本发明解决了池沸腾实验研究中测量换热量的技术问题，尤其是管内冷凝管外池沸腾两侧均存在相变的物理过程的换热量测量，不仅可有效应用于化工、制药等相关工业领域，而且更可应用于管道内侧热工质为高温高压工质冷凝的换热量测量过程。

主权项

1.一种用于池沸腾实验研究中的换热量测量装置，其特征在于：适用于管内冷凝管外池沸腾两侧均存在相变的物理过程的换热量测量；该测量装置能够对实验水箱进行自动补水维持液位稳定，通过测量补水流量、压力和温度信号，利用池沸腾蒸汽与补水的焓差乘以补水流量，计算得出池沸腾换热量；所述测量装置包括实验模块、自动补水模块、测量模块和蒸汽回收模块；所述实验模块包括由保温棉包裹的实验水箱(1)，用于排出池沸腾蒸汽并且同样采取保温措施的排气通道(3)，布置在排气通道(3)内的汽水分离装置(4)，插入实验水箱(1)内的实验管道(5)，用于固定实验管道(5)的左侧连接法兰(6‑1)和右侧连接法兰(6‑2)以及连接在实验水箱(1)上表示水箱液位高度的液位计(7)；所述自动补水模块包括与液位计(7)依次相连用于实时测量液位计(7)中液柱与大气环境压力差的压差表DP(8)、根据压差表DP(8)的电子信号进行偏差‑积分‑微分运算的PID控制器(9)和根据PID控制器(9)的输出信号改变自身输出频率的变频器VFD(10)，还包括用于储藏补水和喷淋冷凝蒸汽的补水‑喷淋水箱(11)，设置在补水‑喷淋水箱(11)底部与实验水箱(1)连通的补水通道(12)以及与变频器VFD(10)相连为补水过程提供动力的补水水泵(13)；所述测量模块包括布置在补水通道(12)上测量补水流量、压力和温度的质量流量计(14)、压力表(15)、热电偶(16)以及与质量流量计(14)、压力表(15)和热电偶(16)连接的用于采集流量、压力和温度的信号采集系统(17)；所述蒸汽回收模块包括与补水‑喷淋水箱(11)连接的工业冷水机(20)，通过喷淋水通道(19)与工业冷水机(20)连通且从补水‑喷淋水箱(11)顶部伸入的喷淋装置(18)；所述实验水箱(1)上设置有便于观察池沸腾现象的可视窗(2)；所述实验管道(5)为不锈钢材质。