一种换热器翅片冲刷试验装置的制作方法

1.本发明属于换热器寿命验证技术领域，涉及一种换热器翅片冲刷试验装置。


背景技术：

2.板翅式换热器在长期使用后，可能会出现翅片表面涂层脱落、翅片断裂等情况。涂层脱落的原因主要是由于翅片涂层的附着力、硬度、柔韧性等指标较差，难以耐受散热器内高温、高压、高流速流体的长时间冲刷。翅片断裂的原因主要是由于翅片结构壁厚、翅片形式设计不合理，导致其难以耐受高温、高压、高流速流体的长时间冲刷。
3.在现有技术中，关于换热器翅片性能评估多限于理论层面，主要评估其散热性能、换热效率等，如专利cn110309591a，公开了一种平翅片换热器空气侧层流状态下换热与阻力计算方法，专利cn113465437a，公开了一种百叶窗翅片换热器及其性能评价因子确定方法；关于换热器翅片耐冲刷特性研究甚少；为了验证换热器翅片的耐冲刷特性，传统试验方法是加工完整换热器进行冲刷试验。但存在以下问题：
4.1)换热器零件数量多，制造工序复杂，试验件制造周期长、成本高；
5.2)采用全尺寸产品进行试验，对试验条件要求较苛刻，试验成本高；
6.3)由于换热器是焊接加工而成，难以在不破坏产品的前提下检查试验后的翅片内部结构，而破坏产品检查又会破坏试验的真实结果，致使无法准确判断试验情况；


技术实现要素：

7.本发明提供一种换热器翅片冲刷试验装置，无需加工完整换热器，只需按试验段尺寸加工翅片，结合该装置即可开展耐冲刷试验。解决了试验件制造周期长、试验成本高的问题。试验后通过拆分试验段，可以获得完整的翅片形貌，有利于后续分析研究工作的开展。本发明尤其适用于探索类研究试验。
8.本发明的技术解决方案是：
9.本发明提供一种换热器翅片冲刷试验装置，包括：进口导流段、试验段和出口导流段，
10.所述进口导流段与所述出口导流段均包括稳压腔、测温孔和测压孔,用于布置测温传感器和测压传感器；
11.所述试验段，包括隔板、盖板、侧板；所述隔板、盖板、侧板构成一密封流道，该密封流道一方面作为待试验翅片的安装腔体，另一方面还作为流体通道。
12.优选的，所述试验段，未安装隔板和翅片时，流道截面为四边形，方便设计与之匹配的翅片和隔板。
13.优选的，所述试验段，盖板与侧板通过螺栓、螺母固定连接，盖板与侧板之间通过密封条密封。
14.优选的，所述侧板，设计有安装孔，螺栓连接固定时穿孔而过，防止高压试验时侧板发生位移。
15.优选的，所述密封条，设计有安装孔，螺栓连接固定时穿孔而过，防止高压试验时密封条发生位移。
16.优选的，所述翅片，长度不大于试验段长度，宽度不大于流道内腔宽度，防止安装干涉。
17.优选的，所述隔板，长度不大于试验段长度，宽度不大于流道内腔宽度，防止安装干涉。
18.优选的，所述隔板，厚度可以是多种规格，不同高度翅片试验时选配，保证翅片被压紧。
19.优选的，所述翅片，数量可以是1个或者多个，既可以单独对某一个翅片进行试验，也可以对多个翅片同时进行试验。
20.优选的，所述多个翅片，翅片结构可以是相同的，用于验证冲刷试验结果的偶然性或普适性。
21.优选的，所述多个翅片，翅片结构可以是不同的，用于验证不同翅片在相同环境下的耐冲刷能力。
22.优选的，所述盖板一侧为光滑壁面，用于提供试验流道。另一侧设计加强筋，用于提高盖板的强度，保证试验装置能够承受较高压力。
23.本发明的有益技术效果至少包括以下几个方面：
24.1、采用本发明提出的试验装置，无需加工完整换热器，只需加工翅片即可进行试验。可以缩短试验件制造周期，降低试验件成本；
25.2、试验后打开试验段，可以观察完整的翅片形貌，便于开展结果分析；
26.3、该试验装置可以重复使用，可以在试验过程中多次检查结果，有利于探索翅片的耐冲刷极限；
27.4、该试验装置还适用于不同高度、不同类型的翅片；用于验证冲刷试验结果的偶然性或普适性。
附图说明
28.图1为本发明结构示意图；
29.图2为进口导流段结构示意图；
30.图3为出口导流段结构示意图；
31.图4为试验段结构示意图；
32.其中，导流段1、试验段2、出口导流段3、第一稳压腔4、第一测压孔5、第一测温孔6、第二测压孔7、第二测温孔8、第二稳压腔9、盖板10、密封条11、侧板12、翅片13、隔板14。
具体实施方式
33.以下结合说明书附图或具体实施案例对本发明进行详细描述，需要说明的是，在附图中示出了公开示例中的一些(但并非全部)。事实上，可描述许多不同的示例并且这些示例不应被理解为仅限于本文中阐述的示例。相反，描述这些示例，使得本发明的积极效果更加体现，文中未详尽之处均视为本领域公知技术或常规技术手段。
34.图1为本发明的结构示意图，具体设计的一种换热器翅片冲刷试验装置，该结构由
进口导流段1、试验段2和出口导流段3组成；进口导流段1与试验段2可通过螺栓、螺母等紧固件固定，两者之间通过密封垫进行密封。试验段2与出口导流段3可通过螺栓、螺母等紧固件固定，两者之间通过密封垫进行密封。
35.图2为进口导流段1的结构示意图，在上述翅片冲刷试验装置的设计基础上，进口导流段至少包含第一稳压腔4、第一测压孔5和第一测温孔6，用于布置测温传感器和测压传感器，测量出口流体的温度和压力，由于测温传感器会对气流产生扰动，为了稳定试验压力，沿气流方向，第一测温孔6优选布置在第一测压孔5前面，即先布置压力传感器，再布置温度传感器。
36.图3为出口导流段3的结构示意图，在上述翅片冲刷试验装置的设计基础上，出口导流段至少包含第二测压孔7、第二测温孔8和第二稳压腔9，用于布置测温传感器和测压传感器，测量出口流体的温度和压力；同样，由于测温传感器会对气流产生扰动，为了稳定试验压力，沿气流方向，第二测压孔7应布置在第二测温孔8后面，即先测压，再测温的设计顺序。
37.图4为试验段结构示意图，在上述翅片冲刷试验装置的设计基础上，试验段结构包含两个盖板10、四个密封条11、两个侧板12、翅片13和隔板14；可以组成盒段式结构；试验时，两个盖板10分别布置在顶部和底部，两个侧板12分别试验段布置在左右两侧，盖板10与侧板12之间通过密封条11实现密封，盖板10、侧板12和封条11通过螺栓、螺母紧固。密封条11和侧板12均有安装孔，紧固时，螺栓需穿过密封条11和侧板12上的安装孔，防止高压试验时侧板和密封条发生位移。盖板10设计有加强筋，防止高压试验时盖板10发生变形。
38.在具体实施过程中，根据试验需要，翅片13数量可以是1个或多个，翅片13种类可以是相同的，用于验证冲刷试验结果的偶然性或普适性，翅片13种类也可以是不同的，用于验证不同翅片在相同环境下的耐冲刷能力。
39.隔板14数量可以是1个或多个，用于组成试验翅片的流道，同时可以用于分隔翅片，防止相邻层翅片交错咬死；隔板14厚度尺寸可以是不同的，用于适配不同高度的试验翅片，与上下两个盖板10配合压紧试验翅片。
40.换热器翅片一般呈现周期性规律分布，翅片特征尺寸确定后，冲刷试验结果主要与冲刷流体的温度、压力和速度有关，与受试翅片的数量、特征尺寸的周期数无关。因此冲刷试验可以根据翅片特征尺寸设计小尺寸试验件代替完整产品。
41.对于完整的换热器，翅片根部处于流体边界层内，该区域流体相比翅片中间位置湍流度较低，受冲刷试验影响较小。因此冲刷试验结果通常反映在翅片的中间部位，为此以螺栓压紧的方式固定翅片和隔板代替钎焊固定，不会影响冲刷试验结果。
42.采用本发明进行冲刷试验时，冲刷流体的温度、压力和速度应与实际工况保持一致，其中温度和压力一般可以直接测量，而速度一般通过测量流体的流量进行间接测量。相同流速下，流量与流通截面成正比，因此试验流量可以通过下式(a)换算。
43.gs＝gc*fs/fc(a)
44.式中：gs——试验流量；
45.fs——试验件翅片流通截面；
46.gc——产品工作流量；
47.fc——产品流通截面。
48.以上所述的仅是本发明优选实施案例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，也应视为属于本发明的保护范围。