一种流体换热试验装置的制作方法

1.本发明涉及流体试验设备技术领域，具体而言，涉及一种流体换热试验装置。


背景技术：

2.在工业生产中，常常会遇到狭窄空间的换热及冷却情形，如：板状换热器进行换热的过程，或者，微电子换热片进行换热的过程，其通过流体在窄缝通道中的流动，将热量传入或传出，从而完成换热。现有技术的窄缝通道，一般是通过在两块加持板之间留1-3mm的间隙形成，相较于圆管换热器，这种窄缝通道形成的板状换热器具有结构更加紧凑、体积更小、换热效率更高等一系列优点。
3.在利用窄缝通道进行流体换热研究的过程中，当流动工质变为含有一定量的负溶解性盐时，易在窄缝通道的换热表面形成一层污垢，这种污垢附着在窄缝通道的表面后，将会加剧污垢附近的传热恶化，从而形成更多的污垢并进一步加剧传热恶化。因此，如何实现对窄缝通道内部污垢的采样成为流体换热研究的重点。
4.目前，为了实现对窄缝通道内部污垢的采样，往往需要将窄缝通道拆开，使得换热通道完全暴露，才能够达到采样目的。但是，由于窄缝通道的拆卸十分不便，这就导致了当前对窄缝通道内部污垢采样的难度较大。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种流体换热试验装置，以解决当前对窄缝通道内部污垢采样的难度较大的技术问题。
6.本发明提供的流体换热试验装置，包括实验板、加持板、加热部件和采样组件，所述加持板与所述实验板层叠设置并形成用于使流体流动的窄缝通道，所述加热部件被配置为向所述窄缝通道提供热量，所述实验板开设有至少一组采样孔，所述采样孔与所述窄缝通道连通，所述采样组件可拆卸安装于所述采样孔，且所述采样组件的采样部与所述窄缝通道的通道表面平齐。
7.进一步地，所述采样孔的轴线与所述实验板的板面基本垂直，所述采样组件包括凸台和采样柱，所述凸台插设于所述采样孔，所述采样柱可拆卸连接于所述凸台，所述采样柱朝向所述窄缝通道的表面形成所述采样部。
8.进一步地，所述采样柱设置有外螺纹，所述凸台开设有螺纹孔，所述采样柱通过所述外螺纹旋接于所述凸台。
9.进一步地，所述采样组件还包括密封圈，所述密封圈设置于所述采样柱与所述凸台之间，所述密封圈与所述采样孔的孔壁密封连接。
10.进一步地，所述采样孔设置有多组，多组所述采样孔沿流体在所述窄缝通道中的流动方向间隔排布。
11.进一步地，所述流体换热试验装置还包括固定组件，所述固定组件被配置为将每组所述采样孔中的采样组件同时固定于所述实验板。
12.进一步地，所述固定组件包括压片和螺纹连接件，所述压片压设于所述采样组件，所述螺纹连接件被配置为将所述压片固定连接于所述实验板。
13.进一步地，所述压片开设有容置槽，当所述采样组件的凸台在所述采样孔中安装到位后，所述凸台远离所述窄缝通道的一端容置于所述容置槽。
14.进一步地，所述加持板和所述实验板通过所述螺纹连接件固定连接。
15.进一步地，所述加持板开设有窗口，所述流体换热试验装置还包括透明板，所述透明板夹设于所述加持板与所述实验板之间，所述窄缝通道形成于所述透明板与所述实验板之间。
16.本发明流体换热试验装置带来的有益效果是：
17.通过设置主要由实验板、加持板、加热部件和采样组件组成的流体换热试验装置，其中，加持板与实验板层叠设置，并形成用于使流体流动的窄缝通道；加热部件用于向窄缝通道提供热量；实验板开设有与窄缝通道连通的采样孔，且采样孔至少为一组；采样组件可拆卸安装于采样孔，且采样组件的采样部与窄缝通道的通道表面平齐。
18.该流体换热试验装置对流体进行换热模拟时，加热组件开启，以向窄缝通道提供试验所需的热量；当窄缝通道的通道表面温度达到模拟所需时，使流体由窄缝通道的一端流向其另一端，实现换热模拟。当需要对窄缝通道内部的污垢进行采样时，可以将采样组件从采样孔中取出，将采样部沉积的污垢送去检测即可。
19.通过在该流体换热试验装置中设置采样组件，在进行换热模拟时，采样部与窄缝通道的通道表面平齐，使得流体在窄缝通道中的流动不会受到采样组件的干扰。在采样时，污垢样品直接从采样孔中取出送检即可，不仅采样难度小，而且，无需进行其他处理，避免了污垢表面的物理损伤，从而保证了污垢样品的形貌完整性，并降低了对实验板表面造成的刮擦损伤。采样完成后，可以再将清洁后的采样组件装回采样孔，不仅操作方便，而且，采样组件可以重复使用，避免了浪费，采样成本大大降低。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例提供的流体换热试验装置的结构示意图；
22.图2为本发明实施例提供的流体换热试验装置的结构分解图；
23.图3为本发明实施例提供的流体换热试验装置的结构俯视图；
24.图4为图3中的a-a剖视图；
25.图5为图4中b处的局部结构放大图。
26.附图标记说明：
27.100-实验板；200-加持板；300-加热部件；400-保温板；500-采样组件；600-固定组件；700-透明板；800-密封条；
28.110-窄缝通道；120-采样孔；130-上腔室；140-下腔室；150-第二连接孔；
29.210-窗口；220-第三连接孔；
30.310-第一孔；
31.410-第二孔；
32.510-凸台；520-采样柱；530-密封圈；
33.610-压片；620-双头螺柱；630-垫片；640-螺母；
34.611-容置槽；612-第一连接孔。
具体实施方式
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.图1为本实施例提供的流体换热试验装置的结构示意图，图2为本实施例提供的流体换热试验装置的结构分解图，图3为本实施例提供的流体换热试验装置的结构俯视图，图4为图3中的a-a剖视图，图5为图4中b处的局部结构放大图。如图1至图5所示，本实施例提供了一种流体换热试验装置，包括实验板100、加持板200和加热部件300，其中，加持板200与实验板100层叠设置并形成用于使流体流动的窄缝通道110，加热部件300被配置为向窄缝通道110提供热量，实验板100开设有至少一组采样孔120，采样孔120与窄缝通道110连通。流体换热试验装置还包括采样组件500，具体地，采样组件500可拆卸安装于采样孔120，且采用组件的采样部与窄缝通道110的通道表面平齐。
37.该流体换热试验装置对流体进行换热模拟时，加热组件开启，以向窄缝通道110提供试验所需的热量；当窄缝通道110的通道表面温度达到模拟所需时，使流体由窄缝通道110的实验段入口流向实验段出口，实现换热模拟。当需要对窄缝通道110内部的污垢进行采样时，可以将采样组件500从采样孔120中取出，将采样部沉积的污垢送去检测即可。
38.通过在该流体换热试验装置中设置采样组件500，在进行换热模拟时，采样部与窄缝通道110的通道表面平齐，使得流体在窄缝通道110中的流动不会受到采样组件500的干扰。在采样时，污垢样品直接从采样孔120中取出送检即可，不仅采样难度小，而且，无需进行其他处理，避免了污垢表面的物理损伤，从而保证了污垢样品的形貌完整性，并降低了对实验板100表面造成的刮擦损伤。采样完成后，可以再将清洁后的采样组件500装回采样孔120，不仅操作方便，而且，采样组件500可以重复使用，避免了浪费，采样成本大大降低。
39.请继续参照图2，本实施例中，窄缝通道110的实验段入口连接有上腔室130，窄缝通道110的实验段出口连接有下腔室140，其中，上腔室130和下腔室140用于对进入窄缝通道110的工质和即将流出窄缝通道110的工质进行缓冲，使得工质在这两个腔室得到均匀混合。
40.本实施例中，加热部件300包括云母加热板，云母加热板与实验板100贴合设置，用于加热实验板100，从而实现向窄缝通道110的热量供给。具体地，云母加热板由两层云母板和板间的金属箔压制而成，在一端设置有两根接线柱(接线柱在图中未示出)，用于连接调压器和电源，以实现云母加热板的通电供热。
41.请继续参照图2、图4和图5，本实施例中，该流体换热试验装置还包括保温板400，具体地，保温板400贴合设置于加热部件300背离实验板100的一面，用于减少加热部件300向周围散发的热量。其中，保温板400可以由特氟龙绝热材料制成。
42.请继续参照图4，本实施例中，实验板100背离窄缝通道110的一面设置有容纳空间，其中，加热部件300和保温板400均设置于容纳空间。如此设置，使得加热部件300和保温板400能够隐藏于实验板100的容纳空间中，一方面，能够避免加热部件300和保温板400的外露，减少了加热部件300的磕碰损伤，另一方面，还使得本实施例流体换热试验装置的整体结构更加紧凑。
43.请继续参照图2和图5，具体地，本实施例中，采样孔120的轴线与实验板100的板面基本垂直，采样组件500包括凸台510和采样柱520，凸台510插设于采样孔120，采样柱520可拆卸连接于凸台510，采样柱520朝向窄缝通道110的表面形成采样部。
44.这种将凸台510直接插设于采样孔120的设置形式，便于对凸台510进行安装与拆卸。而且，通过在凸台510上可拆卸连接采样柱520，使采样柱520成为污垢样品的载体，这种利用采样柱520进行采样的形式，使得在换热试验结束后，可以直接将采样柱520拿到相应设备进行镜检分析，从而避免了因污垢样品载体过大而无法直接进行镜检的情形，保证了检测的可靠性与高效性。
45.请继续参照图2，本实施例中，加热部件300在与采样孔120相对的位置处开设有第一孔310，保温板400在与采样孔120相对的位置处开设有第二孔410，采样组件500依次穿过第二孔410、第一孔310，从而使采样柱520与窄缝通道110的通道表面平齐。
46.具体地，本实施例中，采样柱520设置有外螺纹，凸台510开设有螺纹孔，采样柱520通过外螺纹旋接于凸台510的螺纹孔。
47.通过在采样柱520的外周面设置外螺纹，使得采样柱520能够螺纹连接于凸台510，这种连接方式不仅连接可靠，降低了采样柱520从凸台510上脱落的风险，而且，在对采样组件500进行装配时，还可以通过调节采样柱520与凸台510的有效旋合长度来对采样柱520的伸出高度进行调节，以使得采样组件500在采样孔120中安装到位后，采样柱520能够保持与窄缝通道110的通道表面的平齐，从而保证换热试验过程的可靠性。
48.优选地，采样柱520为采样螺钉。
49.在其他实施例中，采样柱520也可以通过插接的方式固定设置于凸台510。
50.请继续参照图2和图5，具体地，本实施例中，采样组件500还可以包括密封圈530，其中，密封圈530设置于采样柱520与凸台510之间，并且，密封圈530与采样孔120的孔壁密封连接。
51.通过在采样柱520与凸台510之间设置密封圈530，使得在采样组件500安装于采样孔120之后，采样组件500与采样孔120之间的间隙能够被密封圈530有效密封，从而防止了窄缝通道110内的工质经过采样孔120泄漏，保证了换热试验的效果。
52.本实施例中，采样组件500在装配时，采样柱520将密封圈530压紧于凸台510。
53.请继续参照图2，具体地，本实施例中，采样孔120设置有五组，五组采样孔120沿流体在窄缝通道110中的流动方向间隔排布。也就是说，五组采样孔120沿窄缝通道110的长度方向间隔排布。
54.通过设置沿窄缝通道110长度方向间隔排布的五组采样孔120，使得采样组件500能够对窄缝通道110长度方向的五个位置同时进行采样，保证了采样结果的全面性。
55.需要说明的是，本实施例中仅仅是以采样孔120设置有五组来对流体换热试验装置进行示例性说明，在实际使用中，试验人员可以根据窄缝通道110的具体长度以及采样需
求等合理选择采样孔120的组数，本实施例并不对此进行限制。
56.请继续参照图2，具体地，本实施例中，每组采样孔120包括两个采样孔120，其中，每组采样孔120中的一个设置在窄缝通道110长度方向的中心线上，每组采样孔120中的另一个设置在上述中心线的同一侧，且位于中心线同一侧的五个采样孔120也沿窄缝通道110的长度方向排布。如此设置，能够实现对窄缝通道110宽度方向上多个位置处的采样，进一步保证了采样结果的全面性。
57.本实施例中，沿窄缝通道110长度方向排布的五个采样孔120中，每相邻的两个采样孔120之间的间隔为100mm；沿窄缝通道110宽度方向排布的两个采样孔120，其间隔为20mm。
58.需要说明的是，本实施例中，由于窄缝通道110沿其长度方向中心线的两侧是对称的，即：位于中心线两侧的流速、温度等特性是关于中心线呈镜像对称的，因此，仅在中心线的一侧设置一排采样孔120即可。在其他实施例中，可以根据实际情况，对采样孔120的设置位置进行具体选择，本实施例并不对此进行限制。
59.请继续参照图1，具体地，本实施例中，流体换热试验装置还可以包括固定组件600，其中，固定组件600被配置为将每组采样孔120中的采样组件500同时固定于实验板100。
60.固定组件600的设置，保证了采样组件500在采样孔120中安装的稳定性，而且，在将固定组件600拆下后，每组采样孔120中的采样组件500能够被同时取出，在装配固定组件600时，每组采样孔120中的采样组件500又能够被同时装回，提高了采样组件500的安装和拆卸效率。
61.请继续参照图2和图5，具体地，本实施例中，固定组件600包括压片610和螺纹连接件，其中，压片610压设于采样组件500，螺纹连接件被配置为将压片610固定连接于实验板100。
62.当需要将采样组件500安装于采样孔120中时，在每组采样孔120中放入采样组件500之后，可以将压片610压在各采样组件500上，然后，利用螺纹连接件将压片610固定于实验板100，从而实现采样组件500在采样孔120中的固定。
63.请继续参照图2，具体地，本实施例中，压片610沿其长度方向的两端均开设有第一连接孔612，实验板100开设有贯穿板体的第二连接孔150，加持板200开设有贯穿板体的第三连接孔220，螺纹连接件包括双头螺柱620、垫片630和螺母640。其中，沿实验板100的厚度方向，第一连接孔612、第二连接孔150和第三连接孔220正对。
64.当利用固定组件600对采样组件500进行固定时，在将压片610压设于采样组件500之后，可以将双头螺柱620依次穿过第一连接孔612、第二连接孔150和第三连接孔220，然后，将垫片630穿设于双头螺柱620，再将螺母640旋拧于双头螺柱620的两端，将垫片630压紧，即可完成压片610在实验板100的固定，从而达到采样组件500在采样孔120中固定的目的。
65.当需要对窄缝通道110中的污垢进行采样时，只需将双头螺柱620靠近压片610一端的螺母640旋拧下来，解除对压片610的紧固作用，即可将压片610从实验板100上取下，从而实现采样组件500从采样孔120中的取出操作。这种螺纹连接件的设置形式，无需拆卸螺纹连接件便可实现采样组件500的取出，进一步提高了采样效率，降低了采样难度。
66.而且，由于加持板200与实验板100也通过上述螺纹连接件固定连接，即：利用实验板100已有的第二连接孔150和加持板200已有的第三连接孔220，即可实现压片610的安装固定，从而无需在实验板100和加持板200另外开孔，进一步降低了采样难度和采样成本。
67.请继续参照图2和图5，具体地，本实施例中，压片610开设有容置槽611，其中，当采样组件500的凸台510在采样孔120中安装到位后，凸台510远离窄缝通道110的一端容置于容置槽611。如此设置，能够实现对凸台510的避让，保证采样组件500的安装稳定性。
68.请继续参照图1至图3，具体地，本实施例中，加持板200开设有窗口210，流体换热试验装置还包括透明板700，其中，透明板700夹设于加持板200与实验板100之间，窄缝通道110形成于透明板700与实验板100之间。
69.通过在加持板200开设窗口210，并在加持板200与实验板100之间设置透明板700，使得该流体换热试验装置在进行换热试验的过程中，试验人员可以透过窗口210和透明板700对试验过程进行观察，即：该流体换热试验装置能够结合可视化手段对测试过程中采样组件500上的污垢沉积过程进行动态观察，使得采样过程更加方便灵活。
70.优选地，透明板700为石英玻璃板。
71.请继续参照图1至图3，具体地，加持板200开设有多个窗口210，多个窗口210沿窄缝通道110的长度方向间隔排布。如此设置，能够在实现试验过程可视化的同时，不降低加持板200的结构强度，从而使得加持板200能够较好地贴合于实验板100，减少了加持板200的翘曲变形。
72.请继续参照图2，具体地，本实施例中，该流体换热试验装置还包括密封条800，其中，密封条800设置于透明板700与实验板100之间，密封条800环设在窄缝通道110周围。通过在透明板700与实验板100之间设置上述密封条800，保证了窄缝通道110的封闭性，避免了窄缝通道110内的工质自透明板700与实验板100之间泄漏。
73.本实施例中，该流体换热试验装置还包括热电偶(图中未示出)，用于采集换热过程中的温度数据。具体地，热电偶可以采用细裸线，一排布置在加热部件300与实验板100之间，另一排布置在透明板700与实验板100之间的窄缝通道110中。利用热电偶，可以测算出沿窄缝通道110长度上的壁面温度与流体温度分布。
74.该流体换热试验装置能够为反应堆的事故工况下的设计提供理论依据，并保障了反应堆在事故工况下长期冷却阶段的安全性。
75.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
76.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
77.上述实施例中，诸如“上”、“下”等方位的描述，均基于附图所示。
78.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。