板翅式换热器是热力系统的核心设备之一,具有结构紧凑、传热效果好、质量轻等特点。与传统换热器相比,板翅式换热器的传热效率提高20%~30%,同时成本降低了50%,现已广泛应用于空气分离、石油化工、汽车航空、原子能和机械等领域。研究板翅式换热器的气阻特性,对提高换热器的换热效率和能源利用率具有重要意义。为了能够精确地测量板翅式换热器的气阻值,设计了一套精确度高、测量范围广、稳定性好、自动化程度高的气阻测试系统。板翅式换热器气阻特性测试系统利用数字显示和自动化采集技术,大大提高了系统的测量精度和稳定性,改良了气阻测定方法。本文首先总结了板翅式换热器和测试系统的国内外发展现状与趋势;接着提出了测试系统的总体设计方案,本系统分为三层:中央控制层、数据采集层和基础设施层。此三层又可分为两部分,硬件部分和软件部分。硬件系统主要包括风量控制系统和安捷伦数据采集系统。软件部分基于.NET平台开发,主要模块包括:实时数据采集模块、风量控制模块、历史数据查询模块、传感器标定模块等。软件部分实现了换热器初始化信息的输入、精确控制风量、实时数据采集、故障报警、数据分析计算等功能,具有界面友好、稳定性高、可扩展等优点。为了验证风量测量箱的设计合理性与测量的准确性,对其进行了CFD分析。主要利用动量守恒方程、质量守恒方程、k-ε方程建立风量测量箱气体流动模型。气道主要分为直流段、上升段、平顶段和下降段四大部分,采用不同的网格划分算法进行网格切分。在设定多种入口流量条件下,进行模拟仿真,测量喷嘴前后压差,验证风量测量的准确性与风量测量箱设计的合理性。同时分析了在开放环境下,温度、湿度和组分变化对流量测量结果的影响,结果表明:组分对结果影响较小,温、湿度对结果影响较大,需要进行相关修正。针对本系统中风量控制模型的复杂程度高、风量测试范围大、开式环境影响因素多等特点,本系统采用了模糊PID控制方法,实现了对系统风量的快速、精确、高效的控制。仿真结果表明,较传统PID控制而言,模糊PID控制在高阶、滞后、变风量控制系统中具有响应速度快、稳定性高、适应能力好等优势。对研制完成的板翅式换热器气阻特性测试系统进行了硬件、软件调试和风量精度验证。结果表明本系统具有稳定性好、测量精度高、重复性好等优点。