CN103335860A - 模块化换热器热力性能在线评价系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化换热器热力性能在线评价系统，包括操作模块、换热器模块和控制模块，所述的换热器模块包括被测换热器以及温度压力测试模块，所述被测换热器的壳程进口、出口、管程进口、出口分别通过管线连接操作模块的壳程进口、出口操作模块、管程进口、出口操作模块，所述的温度压力测试模块的信号输出端连接控制模块，所述的控制模块连接管线连接操作模块的壳程进口、出口操作模块、管程进口、出口操作模块。本发明采取的模块化换热器热力性能在线评价系统结构简单、实施方便、便于运输和操作，适合于多种工况和运行环境下的各种类型换热器的在线热力性能评价。

Description

模块化换热器热力性能在线评价系统

技术领域

本发明涉及换热器热力性能的测试领域，尤其涉及一种模块化换热器热力性能在线评价系统。

背景技术

目前,换热器是工业生产中的重要设备，广泛应用于石油、化工、低温制冷、动力、能源等领域。为了提高能源的利用效率，必须开发传热效率更高的新型换热器。新型换热器在投入应用前需进行大量的实验，测试其热力性能，以便换热器的热力设计计算。目前，换热器的热力性能实验主要在实验室，优点是方便、快捷，缺点是实验所用流体种类较少，难以模拟真实工况和使用环境。为了有针对性地测试换热器在一定工况下、使用某种特定流体时的热力性能，必须进行在线热力性能评价。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化换热器热力性能在线评价系统，能够适用于多种工况和运行环境下的各种类型换热器的在线热力性能评价。

本发明采用下述技术方案：一种模块化换热器热力性能在线评价系统，包括操作模块、换热器模块和控制模块，所述的换热器模块包括被测换热器以及温度压力测试模块，所述被测换热器的壳程进口、壳程出口分别通过管线连接操作模块的壳程进口操作模块、壳程出口操作模块，所述被测换热器的管程进口、管程出口分别通过管线连接操作模块的管程进口操作模块、管程出口操作模块，所述的温度压力测试模块的信号输出端连接控制模块，所述的控制模块连接管线连接操作模块的壳程进口操作模块、壳程出口操作模块、管程进口操作模块、管程出口操作模块。

所述的温度压力测试模块包括有四个，分别设置在被测换热器的壳程进口、壳程出口、管程进口和管程出口的管线上。

所述的管程进口操作模块包括管程进口换热器，所述的管程进口换热器的冷却水进口设置有冷却水调节阀，冷却水出口通过管线输出，被测换热器的管程流体流入管程进口换热器的管程进口，管程进口换热器的管程出口通过管线连接被测换热器的管程进口，管线上设置有管程进口流量计、管程进口调节阀和管程进口截止阀；

所述的管程出口操作模块包括被测换热器有相变操作模块和被测换热器无相变操作模块，所述的被测换热器有相变操作模块包括气液分离器，气液分离器的进口通过有相变截止阀连接被测换热器的管程出口，气液分离器的蒸汽出口的管线通过管程出口流量计输出，气液分离器的液体出口通过管线输出；所述的被测换热器无相变操作模块包括有管线，管线入口连接被测换热器的管程出口，管线出口输出，管线上设置有无相变截止阀；

所述的管程进口流量计、管程进口调节阀、管程进口截止阀、有相变截止阀和管程出口流量计、无相变截止阀、冷却水调节阀均与控制模块连接。

所述的壳程进口操作模块包括壳程进口换热器，所述的壳程进口换热器的冷却水进口设置有冷却水调节阀，冷却水出口通过管线输出，被测换热器的壳程流体流入壳程进口换热器的壳程进口，壳程进口换热器的壳程出口通过管线连接被测换热器的壳程进口，管线上设置有壳程进口流量计、壳程进口调节阀和壳程进口截止阀；

所述的壳程出口操作模块为壳程出口管线，壳程出口管线输入口连接被测换热器的壳程出口，壳程出口管线输出口输出，壳程出口管线上设置有壳程出口截止阀；其中所述的壳程进口流量计、壳程进口调节阀、壳程进口截止阀和壳程出口截止阀、冷却水调节阀均与控制模块连接。

所述的控制模块为计算机。

所述的操作模块、换热器模块和控制模块设置在不同箱体内。

本发明的目的在于提供一种模块化换热器热力性能在线评价系统，为新型换热器或现有换热器的在线热力性能提供一种测试设备；结构简单、实施方便、便于运输和操作，适合于多种工况和运行环境下的各种类型换热器的在线热力性能评价，具体如下：

(1)   本发明操作简单方便，通过PC机对系统的运行自动进行实时监控、数据采集与处理，可实时获得温差、压降、总传热系数等数据，判断换热器在真实使用环境下热力性能的优劣性，使热力性能的评价更为可靠；

(2)   本发明采用模块化设计，分为换热器模块、操作模块、控制模块三个模块，分别安装于三个集装箱内，便于运输，可快速完成现场安装；

(3)   本发明可以通过PC机控制调节阀，可改变壳程和管程进口流量、壳程和管程进口换热器冷却水流量，从而测试换热器在不同工况下的性能；

(4)  本发明可以测试有相变和无相变换热器的热力性能，只需开启和关闭相应阀门即可实现转换，操作简便，扩大了评价系统的应用范围。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种模块化换热器热力性能在线评价系统，包括操作模块、换热器模块和控制模块，所述的换热器模块包括被测换热器E1以及温度压力测试模块，所述被测换热器的壳程进口、出口、管程进口、出口分别通过管线连接操作模块的壳程进口、出口操作模块、管程进口、出口操作模块，所述的温度压力测试模块包括有四个，壳程进口压力变送器Ps1、壳程进口温度变送器Ts1设置在被测换热器的壳程进口的管线上；壳程出口压力变送器Ps2、壳程出口温度变送器Ts2设置在被测换热器的壳程出口的管线上；管程进口压力变送器Pt1、管程进口温度变送器Tt1设置在被测换热器的管程进口的管线上；管程出口压力变送器Pt2、管程出口温度变送器Tt2设置在被测换热器的管程出口的管线上。所述的四个温度压力测试模块的信号输出端连接控制模块，所述的控制模块连接管线连接操作模块的壳程进口、出口操作模块、管程进口、出口操作模块。其中所述的控制模块采用计算机；操作模块集成了壳程进口换热器E2、管程进口换热器E3、气液分离器S1、流量计F1、F2、F3、调节阀V6~V9、截止阀V1~V7以及相应的管道；换热器模块集成了待测试换热器E1、E1壳程管程进出口温度压力变送器Ps1、Ts1、Ps2、Ts2、Pt1、Tt1、Pt2、Tt2以及相应的管道。

如图1所示，所述的管程进口操作模块包括管程进口换热器E3，所述的管程进口换热器E3的冷却水进口                                                

设置有冷却水调节阀V9，冷却水出口

通过管线输出，被测换热器E1的管程流体流入管程进口换热器E3的管程进口

，管程进口换热器E3的管程出口通过管线连接被测换热器E1的管程进口，管线上设置有管程进口流量计F2、管程进口调节阀V7和管程进口截止阀V4；所述的管程出口操作模块包括被测换热器有相变操作模块和被测换热器无相变操作模块，所述的被测换热器有相变操作模块包括气液分离器S1，气液分离器S1的进口通过有相变截止阀V1连接被测换热器E1的管程出口，气液分离器S1的蒸汽出口的管线通过管程出口流量计F3输出，输出口为

，气液分离器S1的液体出口通过管线输出，输出口为；

所述的被测换热器无相变操作模块包括有管线，管线入口连接被测换热器E1的管程出口，管线出口为输出口，管线上设置有无相变截止阀V2；所述的管程进口流量计F2、管程进口调节阀V7、管程进口截止阀V4、有相变截止阀V1和管程出口流量计F3、无相变截止阀V2、冷却水调节阀V9均与控制模块连接。

所述的壳程进口操作模块包括壳程进口换热器E2，所述的壳程进口换热器E2的冷却水进口

设置有冷却水调节阀V8，冷却水出口

通过管线输出，被测换热器E1的壳程流体流入壳程进口换热器E2的壳程进口

，壳程进口换热器E2的壳程出口通过管线连接被测换热器E1的壳程进口，管线上设置有壳程进口流量计F1、壳程进口调节阀V6和壳程进口截止阀V3；

所述的壳程出口操作模块为壳程出口管线，壳程出口管线的输入口连接被测换热器E1的壳程出口，壳程出口管线输出口

输出，壳程出口管线上设置有壳程出口截止阀V5；其中所述的壳程进口流量计F1、壳程进口调节阀V6、壳程进口截止阀V3和壳程出口截止阀V5、冷却水调节阀V8均与控制模块连接。

测试时，被测换热器E1的壳程流体由

引入，经壳程进口换热器E2进入被测换热器E1的壳程，通过壳程进口调节阀V6调节被测换热器E1的壳程进口流量，通过冷却水调节阀V8调节壳程进口换热器E2的冷却水流量，进而调节被测换热器E1的壳程进口流体的温度，经过热量交换的壳程流体由被测换热器E1的壳程出口

流出；被测换热器E1的管程流体由

引入，经管程进口换热器E3进入被测换热器E1的管程，通过管程进口调节阀V7调节被测换热器E1的管程流量，通过冷却水调节阀V9调节管程进口换热器E3的冷却水流量，进而调节被测换热器E1的管程进口流体的温度，经过热量交换，在有相变工况下，关闭无相变截止阀V2，开启有相变截止阀V1，气液混合物流入气液分离器S1，经分离后蒸气由

流出，液体由

流出；在无相变工况下，关闭有相变截止阀V1，开启无相变截止阀V2，流体由

流出。

壳程进口流量计F1、管程进口流量计F2、管程出口流量计F3分别用于测量被测换热器E1壳程进口、管程进口、有相变工况蒸气出口流量发送给控制模块。

所述的控制模块用于整个系统的监控和数据处理，集成了PC机、数据采集设备，其作用为调节壳程和管程的进口流量，测量、采集并监控壳程和管程进出口温度和压力、壳程和管程的进口流量、蒸气流量、壳程和管程进口换热器冷却水流量等；采集各个温度压力数据并实时自动控制，同时进行数据处理；不断改变被测换热器E1的管程和壳程进口流量和温度，即可获得一系列不同工况下的总传热系数、总传热温差、管程和壳程压降，从而得出被测换热器的热力性能，可以将标准换热器的热力性能的标准参数设置在计算机程序内，将采集的数据与其进行对比，在计算机显示屏上显示热力性能参数的差别。

上述的换热器模块、操作模块、控制模块分别安装于三个集装箱中，以便于整套系统的运输和现场快速安装；换热器模块与操作模块之间以及操作模块与主装置之间由临时管线连接，控制模块与换热器模块、操作模块之间通过电缆进行通讯并实现对系统运行的实时监控。

Claims (6)

1.一种模块化换热器热力性能在线评价系统，其特征在于：包括操作模块、换热器模块和控制模块，所述的换热器模块包括被测换热器以及温度压力测试模块，所述被测换热器的壳程进口、壳程出口分别通过管线连接操作模块的壳程进口操作模块、壳程出口操作模块，所述被测换热器的管程进口、管程出口分别通过管线连接操作模块的管程进口操作模块、管程出口操作模块，所述的温度压力测试模块的信号输出端连接控制模块，所述的控制模块连接管线连接操作模块的壳程进口操作模块、壳程出口操作模块、管程进口操作模块、管程出口操作模块。

2.根据权利要求1所述的模块化换热器热力性能在线评价系统，其特征在于：所述的温度压力测试模块包括有四个，分别设置在被测换热器的壳程进口、壳程出口、管程进口和管程出口的管线上。

3.根据权利要求2所述的模块化换热器热力性能在线评价系统，其特征在于：所述的管程进口操作模块包括管程进口换热器，所述的管程进口换热器的冷却水进口设置有冷却水调节阀，冷却水出口通过管线输出，被测换热器的管程流体流入管程进口换热器的管程进口，管程进口换热器的管程出口通过管线连接被测换热器的管程进口，管线上设置有管程进口流量计、管程进口调节阀和管程进口截止阀；

所述的管程出口操作模块包括被测换热器有相变操作模块和被测换热器无相变操作模块，所述的被测换热器有相变操作模块包括气液分离器，气液分离器的进口通过有相变截止阀连接被测换热器的管程出口，气液分离器的蒸汽出口的管线通过管程出口流量计输出，气液分离器的液体出口通过管线输出；

所述的被测换热器无相变操作模块包括有管线，管线入口连接被测换热器的管程出口，管线出口输出，管线上设置有无相变截止阀；

所述的管程进口流量计、管程进口调节阀、管程进口截止阀、有相变截止阀和管程出口流量计、无相变截止阀、冷却水调节阀均与控制模块连接。

4.根据权利要求2所述的模块化换热器热力性能在线评价系统，其特征在于：所述的壳程进口操作模块包括壳程进口换热器，所述的壳程进口换热器的冷却水进口设置有冷却水调节阀，冷却水出口通过管线输出，被测换热器的壳程流体流入壳程进口换热器的壳程进口，壳程进口换热器的壳程出口通过管线连接被测换热器的壳程进口，管线上设置有壳程进口流量计、壳程进口调节阀和壳程进口截止阀；所述的壳程出口操作模块为壳程出口管线，壳程出口管线输入口连接被测换热器的壳程出口，壳程出口管线输出口输出，壳程出口管线上设置有壳程出口截止阀；其中所述的壳程进口流量计、壳程进口调节阀、壳程进口截止阀和壳程出口截止阀、冷却水调节阀均与控制模块连接。

5.根据权利要求1所述的模块化换热器热力性能在线评价系统，其特征在于： 所述的控制模块为计算机。

6.根据权利要求5所述的模块化换热器热力性能在线评价系统，其特征在于：所述的操作模块、换热器模块和控制模块设置在不同箱体内。

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