1、检测技术及仪表课程设计论文 1 目录目录 1背景知识2 2实验简介3 3 被测参数及仪表选用4 3.1 实验管流体进口、出口温度测量.4 3.2 实验管壁温测量6 3.3 水浴温度.7 3.4 水位测量.8 3.5 流量测量.10 3.6 差压.11 4 参考文献13 检测技术及仪表课程设计论文 2 1 背景知识背景知识 换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化 学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失， 因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。 按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又
2、 可分为热阻表示法和温差表示法两种； 非传热量的污垢监测法又有直接称重法、 厚度测量法、压降测量法、放射性技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法 和化学法。这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系 最密切的莫过于热学法。这里简单介绍污垢监测的热学法中的污垢热阻法。 表示换热面上污垢沉积量的特征参数有：单位面积上的污垢沉积质量 mf， 污垢层平均厚度f 和污垢热阻 Rf。这三者之间的关系由下式表示： f fff f f m R 1 (1) 通常测量污垢热阻的原理如下： 设传热过程是在热流密度 q 为常数情况下进行的，图 1a 为换热面两侧处于 清洁状态下的温度分布，其总的传
3、热热阻为： cwcc RRRU 21 /1 (3) 图 1b 为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为 ffwfff RRRRRU 2211 /1 (4) 如果假定换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响不大， 则可 认为 fcfc RRRR 2211 , 。于是从式(4-4)减去式(3)得： cf ff UU RR 11 21 （5） 式(5)表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而 间接测量出来。实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测 量所要求部位的壁温表示。 为明晰起见， 假定换热面只有一侧有污垢存在， 则有： 图 1 清洁和有污垢时的温度分
4、布及热阻 Tb1 Rc1 Rc2 Tb 2 A Q Rw 壁 （a）洁净 （b）污染 Rf1 R f2 壁 污垢沉积层 Rf 1 Rw Rf 2 Ts1 Ts 2 Tb1 Tb 2 Ts1 Ts 2 检测技术及仪表课程设计论文 3 qTTRRRU bcscwcc /)(/1 ,121 （6） qTTRRRRU bfsffwcf /)(/1 ,121 （7） 若在结垢过程中，q、Tb 均得持不变，且同样假定 fc RR 22 ，则两式相减有： qTTR csfsf /)( ,1,1 (8) 这样， 换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁 温和热流而被间接测量出来。 2 实验
5、装置简介实验装置简介 如图所示的实验装置是东北电力大学节能与测控研究中心杨善让教授为首 的课题组基于测量新技术软测量技术开发的多功能实验装置。 基于本实验装置，先后完成国家、东北电力公司、省、市多项科研项目并获 奖，鉴定结论为国际领先。目前承担国家自然科学基金、973 项目部分实验工作。 图 2 多功能动态模拟实验装置外形图 本实验装置的模拟换热器是由恒温水浴作为热源加热实验管段（约 2m） ，水 浴温度由温控器、电加热管以及保温箱体构成。水浴中平行放置两实验管，独自 拥有补水箱和集水箱， 构成两套独立的实验系统。 可以做平行样实验和对比实验。 检测技术及仪表课程设计论文 4 为获取水处理药剂的效果、强化换热管的污垢特性、污垢状态下强化管的换热效 果等等， 管内流体一般为人工配制的易结垢的高硬度水或是含有固体微粒等致垢 物质。 图 3 实验装置流程图 1-恒温槽体；2-试验管段；3-试验管入口压力；4-管段入口温度测点；5-管壁温 度测点；6-管段出口温度测点；7-试验管出口压力；8-流量测量；9-集水箱；10- 循环水泵；11-补水箱；12-电加热管 3 3 被测参数及仪表选用被测参数及仪表选用 3.13.1 测量测量实验管流体进口（实验管流体进口（2
