CN107328594A - 一种用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置及方法，属于板式换热器技术领域。装置包括框架及板式换热器、冷水进水管路、冷水出水管路、热水进水管路、热水出水管路、浮子流量计、热电偶、无纸记录仪，方法具体为：用浮子流量计来测定冷热水的流速，用热电偶来测试换热器前后冷热水的进出口温度，用无纸记录仪来记录流量随着温度的变化，计算板式换热器的换热系数。利用本发明的装置及方法，可以根据实验所需换走的热量，选择合适的换热器，利用传热系数的值来设计换热器的换热面积和冷热液体的流动方式。

Description

一种用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置及方法

技术领域

本发明具体涉及一种用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置及方法，属于板式换热器技术领域。

背景技术

板式换热器用于处理从水到高粘度的液态，用于加热，冷却，冷凝，蒸发等过程，它在食品工业中应用最广泛，最早的。在牛奶，果汁，葡萄糖，啤酒，植物油等的加热冷却和杀菌方面都有所应用。在化学工业中用作冷却氨水，凝缩甲醛蒸汽，冷却合成树脂，且广泛的用于制碱，制酸，燃料工业。在钢铁和制造工业中，用于冷却淬火油，水和润滑油。而且多年来，国内外核电站一直采用板式换热器作为设备冷却水系统热交换的核心设备。

板式换热器在实际应用中，一方面我们需要计算出合适的换热面积，另一方面需要确定板式换热器的最佳工况条件。这就需要对板式换热器的传热系数进行测定，目前现有技术中，有一些关于测定板式换热器的技术方案，但是这些技术或者测定的精度不高，或者设备过于复杂，测定过程繁琐，不能获得满意的测定效果。

发明内容

因此，针对现有技术的上述不足，本发明目的旨在提供一种用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置及方法。

具体的，用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置，包括框架及板式换热器，所述测定装置还包括冷水进水管路、冷水出水管路、热水进水管路、热水出水管路、浮子流量计、热电偶、无纸记录仪，所述板式换热器安装在框架顶部，冷水进水管路、冷水出水管路、热水进水管路、热水出水管路均连接板式换热器，所述框架上还设有隔板，无纸记录仪放置在隔板上，所述浮子流量计数量为两个，分别安装在冷水进水管路及热水进水管路上，所述热电偶数量为4个，分别安装在冷水进水管路、冷水出水管路、热水进水管路、热水出水管路上，所述热电偶及浮子流量计均连接无纸记录仪。

本发明还提供了一种利用上述用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置实现的测定方法，具体的，所述方法为：

用浮子流量计来测定冷热水的流速，用热电偶来测试换热器前后冷热水的进出口温度，用无纸记录仪来记录流量随着温度的变化，计算板式换热器的换热系数。

进一步的，所述方法中传热系数K计算公式为：

其中，Q为传热量，F为传热面积，

Dt_m按照顺流或者逆流时的对数平均温差Dt_i再乘以修正系数j来求得；

其中：

其中，t_hi为热水的进口温度，t_co为冷水的出口温度，t_ho为热水的出口温度，T_ci为冷水的进口温度。

本发明的有益效果在于：

本发明通过结构上的改进，设计了一种新型的用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置，并提供了相应的测试方法，通过这样一个简易的回路装置，我们可以测定出板式换热器的传热系数。利用本发明的装置及方法，可以根据实验所需换走的热量，选择合适的换热器，利用传热系数的值来设计换热器的换热面积和冷热液体的流动方式。

附图说明

图1是本发明用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置的结构示意图。

图2是顺/逆流状态下恒定温度的换热系数示意图。

图3是顺/逆流状态下恒定流量的换热系数示意图。

附图标记如下：

1、框架，2、板式换热器，3、冷水进水管路，4、冷水出水管路，5、热水进水管路，6、热水出水管路，7、浮子流量计，8、热电偶，9、无纸记录仪，10、隔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：

如图1所示，本发明提供一种用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置，包括框架1及板式换热器2，测定装置还包括冷水进水管路3、冷水出水管路4、热水进水管路5、热水出水管路6、浮子流量计7、热电偶8、无纸记录仪9，板式换热器2安装在框架1顶部，冷水进水管路3、冷水出水管路4、热水进水管路5、热水出水管路6均连接板式换热器2，框架1上还设有隔板10，无纸记录仪9放置在隔板10上，浮子流量计7数量为两个，分别安装在冷水进水管路3及热水进水管路5上，热电偶8数量为4个，分别安装在冷水进水管路3、冷水出水管路4、热水进水管路5、热水出水管路6上，热电偶8及浮子流量计7均连接无纸记录仪9。

通常换热器计算可能碰到设计性热计算和校核性热计算两种不同类型的热计算。

设计性热计算的目的在于确定热交换器的传热面积。根据流体的进、出口温度，求出热交换器的传热系数，进而算出传热面积的大小。校核性热计算是针对现成的热交换器，其目的在于确定流体的出口温度，并了解该换热器在非设计工况下的性能变化，判断能否完成在非设计工况下的换热任务。进行以上两种热计算最主要的是找到热负荷(即传热量)和流体的进出口温度，换热系数，传热面积和这些量之间的关系。

根据传热计算的基本方程可以得出传热系数K计算公式为：

其中，Q为传热量，F为传热面积，

Dt_m按照顺流或者逆流时的对数平均温差Dt_i再乘以修正系数j来求得；

其中：

其中，t_hi为热水的进口温度，t_co为冷水的出口温度，t_ho为热水的出口温度，T_ci为冷水的进口温度。

用浮子流量计7来测定冷热水的流速，用热电偶8来测试板式换热器2前后冷热水的进出口温度，用无纸记录仪9来记录流量随着温度的变化。通过这样一个简易的回路装置，我们可以测定出板式换热器2的传热系数。这样，我们可以根据实验所需换走的热量，选择合适的换热器，利用传热系数的值来设计换热器的换热面积和冷热液体的流动方式。

图2为恒定温度下，随着流量的变化，传热系数的变化趋势。随着冷热流体进口流量的增加，顺/逆流状态下的传热系数都有所增加，不过逆流条件下的传热系数远远大于顺流条件下的传热系数，这与文献[5]中报道的是一致的。而且这与理论顺流状态态下，冷热流体接触的温差较大，换热系数大于顺流装态是完全一致的。因此，需要我们可以根据不同的换热需要选择合适的流动方式。

图3为恒定流量下，随着温度的变化，传热系数的变化趋势。随着热流体进口温度的提高，顺/逆流状态下的传热系数都有所增加，不过在顺流状态下测定的传热系数要远远大于逆流状态下。这主要是流量不变的情况下，随着热流体进口温度的升高，冷水进口温度不变的情况下，在顺流条件下的温差大于逆流条件，因此顺流状态下的传热系数大于逆流条件下的。

在核工业领域，换热器是一种重要的设备，而板式换热器有着高的传热系数和较小的占地面积在实际中的应用更加广泛。本实验通过一个简易的回路，可以测定出不同流动状态随着温度或者流量变化时换热系数的变化。可以根据这样一个简单的实验回路，一方面当确定换走热量时，可以计算出合适的换热面积，另一方面可以确定板式换热器的最佳工况条件。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用简易回路对板式换热器传热系数的测定装置，包括框架及板式换热器，其特征在于，所述测定装置还包括冷水进水管路、冷水出水管路、热水进水管路、热水出水管路、浮子流量计、热电偶、无纸记录仪，所述板式换热器安装在框架顶部，冷水进水管路、冷水出水管路、热水进水管路、热水出水管路均连接板式换热器，所述框架上还设有隔板，无纸记录仪放置在隔板上，所述浮子流量计数量为两个，分别安装在冷水进水管路及热水进水管路上，所述热电偶数量为4个，分别安装在冷水进水管路、冷水出水管路、热水进水管路、热水出水管路上，所述热电偶及浮子流量计均连接无纸记录仪。

2.一种根据权利要求1所述的测定装置实现的用简易回路对板式换热器传热系数的测定方法，其特征在于，所述方法具体为：

用浮子流量计来测定冷热水的流速，用热电偶来测试换热器前后冷热水的进出口温度，用无纸记录仪来记录流量随着温度的变化，计算板式换热器的换热系数。

3.如权利要求2所述的用简易回路对板式换热器传热系数的测定方法，其特征在于，所述方法中传热系数K计算公式为：

<mrow> <mi>K</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>Q</mi> <mrow> <msub> <mi>FDt</mi> <mi>m</mi> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中，Q为传热量，F为传热面积，

Dt_m按照顺流或者逆流时的对数平均温差Dt₁再乘以修正系数j来求得；

其中：

其中，t_hi为热水的进口温度，t_co为冷水的出口温度，t_ho为热水的出口温度，T_ci为冷水的进口温度。