本發明涉及一種傳熱過程強化自組裝實驗裝置及使用方法,用于化工原理實驗教學中的傳熱實驗。
背景技術：
化工原理實驗是化工和近化工相關專業的專業基礎必修課，屬于工程實驗范疇，具有顯著的工程特點。每個實驗項目都相當于化工生產中的一個單元操作，通過實驗能建立起一定的工程概念，而傳熱實驗是該課程教學中重要的環節之一。但是以往的實驗都是在固定的設備上進行，所測試的內容較少，學生又只注重實驗數據的測試和數據處理、實驗現象的分析和實驗結果的討論，對傳熱強化過程的研究、實驗裝置的安裝、調試以及實踐動手等能力的培養有所欠缺。
技術實現要素：
本發明的目的是針對以上不足之處，提供了一種傳熱過程強化自組裝實驗裝置及使用方法。
本發明解決技術問題所采用的方案是，一種傳熱過程強化自組裝實驗裝置，包括控制器、換熱器、蒸汽發生器、風機，所述換熱器為套管換熱器，由換熱管和套設在換熱管外的外管組成，所述外管內設置有兩根換熱管，外管兩端設置有快裝接頭，換熱管經快裝接頭與外管相連接，所述外管上設置有觀察窗，所述外管上部設置有不凝性氣體排出口、泄壓口，不凝性氣體排出口上設置有排出閥，泄壓口上設置有泄壓閥，外管下部設有蒸汽出口、蒸汽入口，蒸汽入口經帶有蒸汽進口閥的入氣管路與蒸汽發生器相連接，入氣管路上設置有壓力表，蒸汽出口上設置有排氣管路，排氣管路上設置有蒸汽回收器，所述風機經進氣管路與換熱管輸入端相連接，換熱管輸出端設置有排出管，進氣管路上依次設置有裝有調節閥的旁路、孔板流量計、溫度傳感器A、入氣閥，排出管上設置有溫度傳感器B，外管內壁設置有溫度傳感器C，溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫度傳感器C、風機、孔板流量計、壓力表均與控制器電性連接。
進一步的，所述外管內設置有與蒸汽入口相連接的蒸汽分布器。
進一步的，所述快裝接頭為快裝卡箍卡盤。
進一步的，所述蒸汽出口與蒸汽入口之間設置有壓差計，進氣管路與排出管之間設置有壓差計，壓差計與控制器電性連接。
進一步的，所述控制器設置在控制箱內，控制箱上設置有電源控制開關、風機開關、顯示儀表，電源控制開關、風機開關、顯示儀表均與控制器電性連接。
一種傳熱過程強化自組裝實驗裝置的使用方法：將兩根換熱管安裝好，然后在蒸汽發生器內注入水并加熱使之產生蒸汽，蒸汽經蒸汽入口進入外管，對換熱管進行加熱，啟動風機讓空氣經進氣管路進入換熱管并由排出管排出，經調節閥改變進氣管路輸入的空氣流量大小，經孔板流量計、溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫度傳感器C測取不同流量下的冷熱流體的傳熱參數，測取的傳熱參數是空氣流量、空氣入口溫度、空氣出口溫度、蒸汽溫度，測試中產生的冷凝水和廢蒸汽由蒸汽出口排出。。
進一步的，兩根換熱管規格尺寸不同，方便在同一環境下對兩根換熱管的性能進行比較。
進一步的，換熱管包括不同規格和尺寸的普通管以及槽紋管、橫紋管、縮放管、翅片管、螺旋線圈強化管，除此以外，實驗者能用自制強化管利用該裝置進行實驗以研究強化傳熱的效果和機理。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：結構簡單設計合理，讓實驗者可以選擇不同的換熱管進行實驗研究，以豐富實驗測試內容；通過對多種數據的比較，加深對理論知識的理解，給實驗者提供了動手安裝工程管路的機會以及對設備各部件的深入了解，以培養實驗者的動手能力和加強對化工設備的設計理念。
附圖說明
下面結合附圖對本發明專利進一步說明。
圖1為該發明的結構示意圖。
圖中：
1-風機；2-調節閥；3-孔板流量計；4-溫度傳感器A；5-入氣閥；6-排出閥；7-泄壓閥；8-觀察窗；9-換熱器；10-溫度傳感器C；11-溫度傳感器B；12-壓力表；13-蒸汽進口閥；14-冷凝水排出閥；15-蒸汽回收器；16-壓差計；17-蒸汽發生器；18-控制箱。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。
如圖1所示，一種傳熱過程強化自組裝實驗裝置，包括控制器、換熱器、蒸汽發生器、風機，所述換熱器為套管換熱器，由換熱管和套設在換熱管外的外管組成，所述外管內設置有兩根換熱管，便在同一環境下對兩根換熱管的性能進行比較，外管兩端設置有快裝接頭，換熱管經快裝接頭與外管相連接，所述外管上設置有觀察窗，觀察窗前后通透，方便觀察蒸汽冷凝效果，所述外管上部設置有不凝性氣體排出口、泄壓口，不凝性氣體排出口上設置有排出閥，泄壓口上設置有泄壓閥，外管下部設有蒸汽出口、蒸汽入口，蒸汽入口經帶有蒸汽進口閥的入氣管路與蒸汽發生器相連接，入氣管路上設置有壓力表，蒸汽出口上設置有排氣管路，排氣管路上依次設置有冷凝水排出閥、蒸汽回收器，設置蒸汽回收器的目的是將未能冷凝的蒸汽在蒸汽回收器中進一步冷凝，以相對較低的溫度排出系統管道，保證設備使用的安全性，所述風機經進氣管路與換熱管輸入端相連接，換熱管輸出端設置有排出管，進氣管路上依次設置有裝有調節閥的旁路、孔板流量計、溫度傳感器A、入氣閥，排出管上設置有溫度傳感器B，外管內壁設置有溫度傳感器C，溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫度傳感器C、風機、孔板流量計、壓力表均與控制器電性連接。
在本實施例中，所述外管內設置有與蒸汽入口相連接的蒸汽分布器，使換熱器內蒸汽均勻，降低換熱器內的蒸汽壓力梯度和溫度梯度。
在本實施例中，所述快裝接頭為快裝卡箍卡盤。
在本實施例中，所述蒸汽出口與蒸汽入口之間設置有壓差計，進氣管路與排出管之間設置有壓差計，壓差計與控制器電性連接。
在本實施例中，所述控制器設置在控制箱內，控制箱上設置有電源控制開關、風機開關、顯示儀表，電源控制開關、風機開關、顯示儀表均與控制器電性連接。
一種傳熱過程強化自組裝實驗裝置的使用方法：將兩根換熱管安裝好，然后在蒸汽發生器內注入水并加熱使之產生蒸汽，蒸汽經蒸汽入口進入外管，對換熱管進行加熱，啟動風機讓空氣經進氣管路進入換熱管并由排出管排出，經調節閥改變進氣管路輸入的空氣流量大小，經孔板流量計、溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫度傳感器C測取不同流量下的冷熱流體的傳熱參數，測取的傳熱參數是空氣流量、空氣入口溫度、空氣出口溫度、蒸汽溫度，測試中產生的冷凝水和廢蒸汽由蒸汽出口排出。
在本實施例中，兩根換熱管規格尺寸不同，方便在同一環境下對兩根換熱管的性能進行比較。
在本實施例中，換熱管包括不同規格和尺寸的普通管以及槽紋管、橫紋管、縮放管、翅片管、螺旋線圈強化管，除此以外，實驗者能用自制強化管利用該裝置進行實驗以研究強化傳熱的效果和機理。
在本實施例中，本裝置各部件安裝固定在外框架上，外框架選用鋁型材外框架。
上列較佳實施例，對本發明的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。