Měřící stand pro testování trubkových výměníků tepla

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27230%2F25%3A10260422" target="_blank" >RIV/61989100:27230/25:10260422 - isvavai.cz</a>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/61989100:27730/25:10260422

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Měřící stand pro testování trubkových výměníků tepla

Popis výsledku v původním jazyce

Stand bude použit k ověření výstupů CFD analýz testováním vyrobených modelů výměníků. Na základě naměřených dat bude verifikován návrh výměníku a provedena optimalizace jeho parametrů. Stand se skládá z hlavní části, kterou je zkušební nádoba, uvnitř které se nachází prostor pro osazení testovaného trubkového výměníku a topné těleso, které simuluje tepelný zdroj, ze kterého se má odebírat teplo. Zkušební nádoba je navržena tak aby svými rozměry a vzdáleností topného tělesa od testovaného výměníku tepla simulovala prostředí uvnitř distribučního olejového transformátoru. Jako pracovní teplonosné médium uvnitř zkušební nádoby je použitý transformátorový olej. Zkušební nádoba je po výšce osazena čtyřmi snímači teploty Pt100 s rozestupem 200 mm od sebe pro účely sledování teploty v různých výškách prostoru zkušební nádoby a řízení topného tělesa. Zkušební nádoba je potrubím propojena s expanzní nádobou, která slouží k vyrovnávání teplotní expanze transformátorového oleje. Další důležitou částí je okruh odvodu tepla z testovaného trubkového výměníku, který se skládá z teplotně odolného plastového a kovového potrubí, čerpadla, které vytváří oběh teplonosného média, kterým je rovněž transformátorový olej, přes testovaný výměník, snímače tlaku a teploty osazené na vstupu a výstupu z testovaného výměníku tepla, objemový průtokoměr pro měření protečeného množství a deskového výměníku tepla pro simulaci využití odebíraného tepla testovaným trubkovým výměníkem. Okruh odvodu tepla je potrubím propojen s další expanzní nádobou, která slouží k vyrovnávání teplotní expanze transformátorového oleje v okruhu. Deskový výměník tepla zabezpečuje odvod a maření tepla pomocí vodního chladícího okruhu. Vodní chladící okruh je sestaven ze vstupního plastového potrubí pro přívod studené vody, které je osazeno průtokoměrem pro měření průtočného objemu vody a dvou snímačů teploty Pt100, které jsou osazeny na vstupu a výstupu deskového výměníku tepla. Za měřením teploty na výstupu z deskového výměníku tepla následuje výstupní plastové potrubí pro odvod ohřáté vody. Poslední důležitou nedílnou částí je elektrický rozvaděč a systém Simatic s vizualizací, který zabezpečuje sběr dat a řízení zkušebního procesu, testovacích teplot, průtoku teplonosného média a propočet odebíraného tepelného výkonu.

Název v anglickém jazyce

Measuring equipment for testing tube heat exchangers

Popis výsledku anglicky

The stand will be used to verify the CFD analysis outputs by testing manufactured exchanger models. Based on the measured data, the exchanger design will be verified and its parameters optimized. The stand consists of the main part, which is a test vessel, inside which there is a space for installing the tested tubular exchanger and a heating element that simulates the heat source from which heat is to be taken. The test vessel is designed so that its dimensions and the distance of the heating element from the tested heat exchanger simulate the environment inside a distribution oil transformer. Transformer oil is used as the working heat transfer medium inside the test vessel. The test vessel is equipped with four Pt100 temperature sensors with a spacing of 200 mm from each other along the height for the purpose of monitoring the temperature at different heights of the test vessel space and controlling the heating element. The test vessel is connected by a pipe to an expansion vessel that serves to compensate for the thermal expansion of the transformer oil. Another important part is the heat removal circuit from the tested tube exchanger, which consists of temperature-resistant plastic and metal pipes, a pump that creates a circulation of the heat transfer medium, which is also transformer oil, through the tested exchanger, pressure and temperature sensors mounted at the inlet and outlet of the tested heat exchanger, a volumetric flow meter for measuring the flow rate and a plate heat exchanger for simulating the use of the heat absorbed by the tested tube exchanger. The heat removal circuit is connected by a pipe to another expansion vessel, which serves to compensate for the thermal expansion of the transformer oil in the circuit. The plate heat exchanger ensures heat removal and dissipation using a water cooling circuit. The water cooling circuit is composed of an inlet plastic pipe for cold water supply, which is fitted with a flow meter for measuring the flow volume of water and two Pt100 temperature sensors, which are fitted at the inlet and outlet of the plate heat exchanger. After measuring the temperature at the outlet of the plate heat exchanger, there is an outlet plastic pipe for the discharge of heated water. The last important integral part is the electrical switchboard and the Simatic system with visualization, which ensures data collection and control of the test process, test temperatures, heat transfer medium flow and calculation of the consumed heat power.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

20303 - Thermodynamics

Projekt

<a href="/cs/project/TS01020130" target="_blank" >TS01020130: Výzkum a vývoj designu malých trubkových výměníků pro jejich integraci do strojních zařízení</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

083/17-12-2025_F

Číselná identifikace

083/17-12-2025_F

Technické parametry

Zkušební nádoba vyrobena z nerezové oceli AISI304 o celkovém vnitřním objemu 33,5 litrů s šířkou podstavy 214 mm, délkou podstavy 384 mm a výškou 780 mm má na horním víku prostupový otvor, pro osazení testovaného trubkového výměníku tepla o průměru 128 mm a upevňovacími šrouby s roztečným průměrem 170 mm. Dále je na horním víku prostupový otvor pro topné těleso o velikosti 150 x 20 mm s uchycením pomocí upevňovacích šroubů. Osová vzdálenost obou prostupů je 165 mm. Topné těleso pro přímí ohřev transformátorového oleje s nízkým zatížením povrchu 2 W/cm2 má celkový topný výkon tělesa 1800 W a může dosáhnout maximální teplotu ohřevu do 90 °C a je napájeno napětím 230 V. Olejové čerpadlo s příkonem motoru 0,37 kW a napájením 230 V, které slouží k vytvoření průtoku přes výměníky tepla s maximálním čerpacím výkonem 60 l/min, dosahuje maximální výtlak 30 metrů. Deskový výměník tepla s rozměry délky 315 mm, šířky 73 mm a hloubky 35 mm obsahující 12 desek má celkovou teplosměnnou plochou 0,276 m2 a je vyroben z nerezové oceli AISI316L. Pro snímání teploty jsou použity snímače Pt100 s délkou měřícího stonku 160 mm pro zkušební nádobu a s délkou měřícího stonku 50 mm pro měření teploty na vstupech a výstupech trubkového i deskového výměníku tepla. Pro snímání tlaku na vstupu a výstupu trubkového výměníku tepla jsou použity snímače tlaku s kovovou membránou a měřícím rozsahem 0-160 kPa. Pro měření průtoku oleje v okruhu odvodu tepla je použitý objemový průtokoměr pro viskózní kapaliny s měřícím rozsahem 150 – 1500 l/hod. Pro průtok chladící vody v chladícím okruhu je použitý indukční průtokoměr s měřícím rozsahem 2,4 – 600 l/hod. Pro instalaci elektrických součástí a systému Simatic je použitý ocelový rozvaděč o rozměrech 600 x 600 mm a hloubce 230 mm.

Ekonomické parametry

Možné komerční využití ze strany VŠB-TUO a spoluvlastníka Elte,s.r.o. při provádění komerčních testů trubkových výměníků na laboratorním zkušebním standu.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

—

Název vlastníka

Vysoká škola báňská - Technická univerzita, Fakulta strojní a ELTE Holding, a.s.

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

P - Využití výsledku jiným subjektem je v některých případech možné bez nabytí licence

Požadavek na licenční poplatek

Z - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje v některých případech licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—