CN108107075A - 管壳式换热器性能测试装置及测试方法 - Google Patents

管壳式换热器性能测试装置及测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108107075A
CN108107075A CN201810036173.7A CN201810036173A CN108107075A CN 108107075 A CN108107075 A CN 108107075A CN 201810036173 A CN201810036173 A CN 201810036173A CN 108107075 A CN108107075 A CN 108107075A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shell
pipeline
heat exchanger
tube
tube heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810036173.7A
Other languages
English (en)
Inventor
袁锋伟
孙凯
周志伟
彭蔚枝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of South China
Original Assignee
University of South China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of South China filed Critical University of South China
Priority to CN201810036173.7A priority Critical patent/CN108107075A/zh
Publication of CN108107075A publication Critical patent/CN108107075A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)

Abstract

管壳式换热器性能测试装置，包括管壳式换热器、冷水箱、热水箱及计算机；管壳式换热器内部设有管程腔体和壳程腔体；冷水箱上设有进水口和出水口；热水箱上设有入水口和排水口。管壳式换热器性能测试方法，步骤如下：1，使流体充满管网及管壳式换热器；2，选择管网中特定的管路以形成冷流路和热流路；3，启动冷流路和热流路的循环；4，采集数据；5，计算管壳式换热器的换热性能及阻力性能。本发明管网中设有多条管路，每条管路上均设有阀门，通过对各阀门开闭的调节实现不同的测试方式的选择，共可实现四种测试方式，多种测试方式能使用户更透彻的了解换热器的性能，以便在不同场合下，用户可选择更好的工作方式。

Description

管壳式换热器性能测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及换热器性能测试技术领域，特别是一种管壳式换热器性能测试装置及测试方法。
背景技术
管壳式换热器是一种应用较为广泛的换热设备，随着社会的进步，为了提高管壳式换热器的性能，并对其进行改进，需要了解到管壳式换热器的各项性能，而现有的测试装置测量数据不稳定，测试方式单一不可调，无法满足实际的测试需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种管壳式换热器性能测试装置及测试方法，它解决了现有的管壳式换热器测量数据不稳定，测试方式单一不可调的问题。
本发明的技术方案是：管壳式换热器性能测试装置，包括管壳式换热器、冷水箱、热水箱及计算机；
管壳式换热器内部设有互不连通的管程腔体和壳程腔体，管壳式换热器的外壳上设有连通至管程腔体的管程一号口和管程二号口，还设有连通至壳程腔体的壳程一号口和壳程二号口，管程一号口上设有压力传感器A和温度传感器A，管程二号口上设有压力传感器B和温度传感器B，壳程一号口上设有压力传感器C和温度传感器C，壳程二号口上设有压力传感器D和温度传感器D；
冷水箱上设有进水口和出水口，出水口上设有水泵A和电磁流量计A，冷水箱的进水口通过管网与管壳式换热器的管程一号口或管程二号口或壳程一号口或壳程二号口连通，冷水箱的出水口通过管网与管壳式换热器的管程一号口或管程二号口或壳程一号口或壳程二号口连通；
热水箱上设有入水口和排水口，排水口上设有水泵B和电磁流量计B，热水箱的入水口通过管网与管壳式换热器的管程一号口或壳程一号口连通，热水箱的排水口通过管网与管壳式换热器的管程二号口或壳程二号口连通；所述热水箱中设有电加热器；
计算机分别与电磁流量计A、电磁流量计B、压力传感器A、温度传感器A、压力传感器B、温度传感器B、压力传感器C、温度传感器C、压力传感器D及温度传感器D通信方式连接。
本发明进一步的技术方案是：管程一号口与壳程二号口位于管壳式换热器的同一端；管程二号口与壳程一号口位于管壳式换热器的另一端。
本发明再进一步的技术方案是：所述管网中设有管路A、管路B、管路C、管路D、管路E、管路F、管路G、管路H、管路I、管路J、管路K及管路L；冷水箱的进水口分别通过管路A、管路B、管路C及管路D与管壳式换热器的壳程一号口、壳程二号口、管程一号口及管程二号口连通，冷水箱的出水口分别通过管路E、管路F、管路G及管路H与管壳式换热器的壳程二号口、壳程一号口、管程二号口及管程一号口连通，热水箱的入水口分别通过管路I及管路J与管壳式换热器的管程一号口及管程二号口连通，热水箱的排水口分别通过管路K及管路L与管壳式换热器的管程二号口及管程一号口连通。
本发明更进一步的技术方案是：所述管网中的每条管路上均设有阀门。
本发明的技术方案是：管壳式换热器性能测试方法，利用上述的管壳式换热器性能测试装置，具体步骤如下：
S01，使流体充满管网及管壳式换热器：打开管网中的所有阀门，启动水泵A和水泵B并运行一段时间，待流体充满管网中的所有管路及管壳式换热器的管程腔体和壳程腔体后，关闭水泵A和水泵B；
S02，选择管网中特定的管路以形成冷流路和热流路：通过打开或关闭管网中特定的管路，进而形成以下两种情况之一：
a、冷水箱与管壳式换热器的管程腔体形成封闭的环形冷流路，热水箱与管壳式换热器的壳程腔体形成封闭的环形热流路；
b、冷水箱与管壳式换热器的壳程腔体形成封闭的环形冷流路，热水箱与管壳式换热器的管程腔体形成封闭的环形热流路；
S03，启动冷流路和热流路的循环：将热水箱中的水加热到一定温度后，启动水泵A和水泵B，使冷、热流路分别循环运行；
S04，采集数据：待冷、热流路稳定运行后，方可采集各测试点的数据，采集模式有如下两种：
a、控制两条流路流体的流速从0.5m/s～1.5m/s同时间等流速递增变化，变化间隔不大于0.2m/s，在每个流速变化的节点采集各测试点的数据；
b、控制一条流路流体的流速为1.0m/s，另一条流路流体的流速从0.5m/s～1.5m/s等流速变化，变化间隔不大于0.2m/s，在每个流速变化的节点采集各测试点的数据；
本步骤中，冷、热流路稳定运行是指同一测试点的冷、热流体的热平衡相对误差不大于±5％；
本步骤中，管壳式换热器性能测试装置的各电磁流量计、温度传感器、压力传感器所在的位置均为测试点；
本步骤中，冷流路流体的流速通过电磁流量计A控制并观测，热流路流体的流速通过电磁流量计B控制并观测；
本步骤中，每个测试点至少采集三组数据；
S05，计算管壳式换热器的换热性能及阻力性能：将上述两种模式采集的数据输送到计算机中，并转换为数字量；
根据公式(1)计算热流体在管壳式换热器内的放热量；
公式(1)：Qh＝Ghcp，h(th1-th2)；
根据公式(2)计算冷流体在管壳式换热器内的吸热量；
公式(2)：Qc＝Gccp，c(tc1-tc2)；
根据公式(3)计算换热量；
公式(3)：
根据公式(4)计算热平衡误差；
公式(4)：
根据公式(5)计算平均温差；
公式(5)：
根据公式(6)计算总传热系数；
公式(6)：
根据公式(7)计算热流体压差；
公式(7)：ΔPh＝Ph1-Ph2；
根据公式(8)计算冷流体压差；
公式(8)：ΔPc＝Pc1-Pc2；
根据公式(9)计算热流体流速；
公式(9)：Vh＝Gh/S、
根据公式(10)计算冷流体流速；
公式(10)：Vc＝Gc/S；
上述公式中的参数定义：
Gh、Gc—热、冷流路的流量，即单位时间内通过电磁流量计B、A的流体体积，
cp，h、cp，c—热、冷流体的定压比热，
th1、th2—热流体在管壳式换热器的进、出口温度，
tc1、tc2—冷流体在管壳式换热器的进、出口温度，
Δtmax—管壳式换热器同一端的管程一号口与壳程二号口处流体的最大温差，或管程二号口与壳程一号口处流体的最大温差；
Δtmin—管壳式换热器同一端的管程一号口与壳程二号口处流体的最小温差，或管程二号口与壳程一号口处流体的最小温差；
F—总传热面积，即管壳式换热器内部的换热管外壁总面积；
Ph1、Ph2—热流体在管壳式换热器的进、出口压力；
Pc1、Pc2—热流体在管壳式换热器的进、出口压力；
S—通道截面积，即管路在电磁流量计A、B处的横截面面积。
本发明进一步的技术方案是：还包括在S05步骤后的S06步骤；
S06，根据公式(1)—(10)计算所得数值，分别绘制热流体流速与换热系数、冷流体流速与换热系数、热流体流速与热流体在管壳式换热器的进出口压力差、冷流体流速与冷流体在管壳式换热器的进出口压力差的关系曲线图。
本发明再进一步的技术方案是：在S02步骤中，打开管路A、管路E、管路I及管路M上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱的进水口通过管路A与管壳式换热器的壳程一号口连通，冷水箱的出水口通过管路E与管壳式换热器的壳程二号口连通，热水箱的入水口通过管路I与管壳式换热器的管壳式换热器的管程一号口连通，热水箱的排水口通过管路K与管壳式换热器的管程二号口连通。
本发明再进一步的技术方案是：在S02步骤中，打开管路B、管路F、管路J及管路N上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱的进水口通过管路B与管壳式换热器的壳程二号口连通，冷水箱的出水口通过管路F与管壳式换热器的壳程一号口连通，热水箱的入水口通过管路I与管壳式换热器的管程一号口连通，热水箱的排水口通过管路K与管壳式换热器的管程二号口连通。
本发明再进一步的技术方案是：在S02步骤中，打开管路C、管路G、管路K及管路O上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱的进水口通过管路C与管壳式换热器的管程一号口连通，冷水箱的出水口通过管路G与管壳式换热器的管程二号口连通，热水箱的入水口通过管路K与管壳式换热器的壳程一号口连通，热水箱的排水口通过管路O与管壳式换热器的壳程二号口连通。
本发明再进一步的技术方案是：在S02步骤中，打开管路D、管路H、管路L及管路P上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱的进水口通过管路D与管壳式换热器的管程二号口连通，冷水箱的出水口通过管路H与管壳式换热器的管程一号口连通，热水箱的入水口通过管路L与管壳式换热器的壳程一号口连通，热水箱的排水口通过管路P与管壳式换热器的壳程二号口连通。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
管网中设有多条管路，每条管路上均设有阀门，通过对各阀门开闭的调节实现不同的测试方式的选择，共可实现四种测试方式：1、热、冷水顺流，热水流经管程、冷水流经壳程；2、热、冷水顺流，热水流经壳程、冷水流经管程；3、热、冷水逆流，热水流经管程、冷水流经壳程；4、热、冷水逆流，热水流经壳程、冷水流经管程。多种测试方式能使用户更透彻的了解换热器的性能，以便在不同场合下，用户可选择更好的工作方式。
以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为实施例1的管路选择状态示意图；
图3为实施例2的管路选择状态示意图；
图4为实施例3的管路选择状态示意图；
图5为实施例4的管路选择状态示意图。
说明：图2-5中，仅示出管网内打开的管路，管网内关闭的管路均未示出。
具体实施方式
实施例1：
如图1、2所示，管壳式换热器性能测试装置，包括管壳式换热器1、冷水箱2、热水箱3及计算机。
管壳式换热器1内部设有互不连通的管程腔体和壳程腔体，管壳式换热器1的外壳上设有连通至管程腔体的管程一号口11和管程二号口12，还设有连通至壳程腔体的壳程一号口13和壳程二号口14，管程一号口11上设有压力传感器A111和温度传感器A112，管程二号口12上设有压力传感器B121和温度传感器B122，壳程一号口13上设有压力传感器C131和温度传感器C132，壳程二号口14上设有压力传感器D141和温度传感器D142。管程一号口11与壳程二号口14位于管壳式换热器1的同一端，管程二号口12与壳程一号口13位于管壳式换热器1的另一端。
冷水箱2上设有进水口21和出水口22，出水口22上设有水泵A221和电磁流量计A222，冷水箱2的进水口21分别通过管网中的管路A、管路B、管路C及管路D与管壳式换热器1的壳程一号口13、壳程二号口14、管程一号口11及管程二号口12连通，冷水箱2的出水口22分别通过管网中的管路E、管路F、管路G及管路H与管壳式换热器1的壳程二号口14、壳程一号口13、管程二号口12及管程一号口11连通。
热水箱3上设有入水口31和排水口32，排水口32上设有水泵B321和电磁流量计B322，热水箱3的入水口31分别通过管网中的管路I及管路J与管壳式换热器1的管程一号口11及管程二号口12连通，热水箱3的排水口32分别通过管网中的管路K及管路L与管壳式换热器1的管程二号口12及管程一号口11连通。
计算机图中未示出分别与电磁流量计A222、电磁流量计B322、压力传感器A111、温度传感器A112、压力传感器B121、温度传感器B122、压力传感器C131、温度传感器C132、压力传感器D141及温度传感器D142通信方式连接。
所述管网中设有管路A、管路B、管路C、管路D、管路E、管路F、管路G、管路H、管路I、管路J、管路K及管路L。所述管网中的每条管路上均设有阀门，通过对各阀门开闭的调节实现不同的测试方式的选择。共可实现四种测试方式：1、热、冷水顺流，热水流经管程、冷水流经壳程；2、热、冷水顺流，热水流经壳程、冷水流经管程；3、热、冷水逆流，热水流经管程、冷水流经壳程；4、热、冷水逆流，热水流经壳程、冷水流经管程。
简述实施例1的测试方式：
本实施例的测试方式中，热流体和冷流体在管壳式换热器内反向流动，热流体流经管壳式换热器的管程腔体，冷流体流经管壳式换热器的壳程腔体。测试方式包括如下步骤：
S01，使流体充满管网及管壳式换热器：打开管网中的所有阀门，启动水泵A221和水泵B321并运行5min，使流体充满管网中的所有管路及管壳式换热器1的管程腔体和壳程腔体，然后关闭水泵A221和水泵B321。
S02，选择管网中特定的管路以形成冷流路和热流路：打开管路A、管路E、管路I及管路M上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱2的进水口21通过管路A与管壳式换热器1的壳程一号口13连通，冷水箱2的出水口22通过管路E与管壳式换热器1的壳程二号口14连通，热水箱3的入水口31通过管路I与管壳式换热器1的管壳式换热器1的管程一号口11连通，热水箱3的排水口32通过管路K与管壳式换热器1的管程二号口12连通。
S03，启动冷流路和热流路的循环：启动电加热器将热水箱3中的水加热到60℃后，启动水泵A221和水泵B321，使冷、热流路分别循环运行。
S04，采集数据：待冷、热流路稳定运行后，方可采集各测试点的数据，采集模式有如下两种：
a、控制两条流路流体的流速从0.5m/s～1.5m/s同时间等流速递增变化，变化间隔不大于0.2m/s，在每个流速变化的节点采集各测试点的数据。
该模式的数据采集具体操作如下：分别调节电磁流量计A222和电磁流量计B322，使冷、热流体的流速同时为0.7m/s、0.9m/s、1.1m/s，再分别通过各电磁流量计、压力传感器及温度传感器测取三组数据。
b、控制一条流路流体的流速为1.0m/s，另一条流路流体的流速从0.5m/s～1.5m/s等流速变化，变化间隔不大于0.2m/s，在每个流速变化的节点采集各测试点的数据；
该模式的数据采集具体操作如下：通过电磁流量计A222固定热流路流体的流速为1.0m/s，通过电磁流量计B322将冷流路流体的流速依次设定为0.7m/s、0.9m/s、1.1m/s，再分别通过各电磁流量计、压力传感器及温度传感器测取三组数据。
本步骤中，冷、热流路稳定运行是指同一测试点的冷、热流体的热平衡相对误差不大于±5％.
本步骤中，管壳式换热器性能测试装置的各电磁流量计、温度传感器、压力传感器所在的位置均为测试点。
本步骤中，冷流路流体的流速通过电磁流量计A控制并观测，热流路流体的流速通过电磁流量计B控制并观测。
本步骤中，每个测试点至少采集三组数据。
S05，计算管壳式换热器的换热性能及阻力性能：将上述两种模式采集的数据输送到计算机中，并转换为数字量；
根据公式(1)计算热流体在管壳式换热器内的放热量；
公式(1)：Qh＝Ghcp，h(th1-th2)；
根据公式(2)计算冷流体在管壳式换热器内的吸热量；
公式(2)：Qc＝Gccp，c(tc1-tc2)；
根据公式(3)计算换热量；
公式(3)：
根据公式(4)计算热平衡误差；
公式(4)：
根据公式(5)计算平均温差；
公式(5)：
根据公式(6)计算总传热系数；
公式(6)：
根据公式(7)计算热流体压差；
公式(7)：ΔPh＝Ph1-Ph2；
根据公式(8)计算冷流体压差；
公式(8)：ΔPc＝Pc1-Pc2；
根据公式(9)计算热流体流速；
公式(9)：Vh＝Gh/S、
根据公式(10)计算冷流体流速；
公式(10)：Vc＝Gc/S；
上述公式中的参数定义：
Gh、Gc—热、冷流路的流量，即单位时间内通过电磁流量计B、A的流体体积，
cp，h、cp，c—热、冷流体的定压比热，
th1、th2—热流体在管壳式换热器的进、出口温度，
tc1、tc2—冷流体在管壳式换热器的进、出口温度，
Δtmax—管壳式换热器同一端的管程一号口与壳程二号口处流体的最大温差，或管程二号口与壳程一号口处流体的最大温差；
Δtmin—管壳式换热器同一端的管程一号口与壳程二号口处流体的最小温差，或管程二号口与壳程一号口处流体的最小温差；
F—总传热面积，即管壳式换热器内部的换热管外壁总面积；
Ph1、Ph2—热流体在管壳式换热器的进、出口压力；
Pc1、Pc2—热流体在管壳式换热器的进、出口压力；
S—通道截面积，即管路在电磁流量计A、B处的横截面面积。
S06，将参数代入上述公式(1)—(10)中，求出热流体的放热量Qh、冷流体的吸热量Qc、换热器的换热量Q、热平衡误差δ、总换热系数K、热流体压差ΔPh、冷流体压差ΔPc；并分别绘制热流体流速与换热系数、冷流体流速与换热系数、热流体流速与热流体在管壳式换热器的进出口压力差、冷流体流速与冷流体在管壳式换热器的进出口压力差的关系曲线图。
实施例2：
如图1、3所示，本实施例与实施例1相比，区别仅在于，在管网中选择不同于实施例1的特定的管路，以形成不同于实施例1的测试方式。
本实施例的测试方式中，热流体和冷流体在管壳式换热器内同向流动，热流体流经管壳式换热器的管程腔体，冷流体流经管壳式换热器的壳程腔体。
本实施例中的管路选择：打开管路B、管路F、管路J及管路N上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱2的进水口21通过管路B与管壳式换热器1的壳程二号口14连通，冷水箱2的出水口22通过管路F与管壳式换热器1的壳程一号口13连通，热水箱3的入水口31通过管路I与管壳式换热器1的管程一号口11连通，热水箱3的排水口32通过管路K与管壳式换热器1的管程二号口12连通。
实施例3：
如图1、4所示，本实施例与实施例1相比，区别仅在于，在管网中选择不同于实施例1的特定的管路，以形成不同于实施例1的测试方式。
本实施例的测试方式中，热流体和冷流体在管壳式换热器内反向流动，冷流体流经管壳式换热器的管程腔体，热流体流经管壳式换热器的壳程腔体。
本实施例中的管路选择：打开管路C、管路G、管路K及管路O上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱2的进水口21通过管路C与管壳式换热器1的管程一号口11连通，冷水箱2的出水口22通过管路G与管壳式换热器1的管程二号口12连通，热水箱3的入水口31通过管路K与管壳式换热器1的壳程一号口13连通，热水箱3的排水口32通过管路O与管壳式换热器1的壳程二号口14连通。
实施例4：
如图1、5所示，本实施例与实施例1相比，区别仅在于，在管网中选择不同于实施例1的特定的管路，以形成不同于实施例1的测试方式。
本实施例的测试方式中，热流体和冷流体在管壳式换热器内同向流动，冷流体流经管壳式换热器的管程腔体，热流体流经管壳式换热器的壳程腔体。
本实施例中的管路选择：打开管路C、管路G、管路K及管路O上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱2的进水口21通过管路C与管壳式换热器1的管程一号口11连通，冷水箱2的出水口22通过管路G与管壳式换热器1的管程二号口12连通，热水箱3的入水口31通过管路K与管壳式换热器1的壳程一号口13连通，热水箱3的排水口32通过管路O与管壳式换热器1的壳程二号口14连通。

Claims (10)

1.管壳式换热器性能测试装置，其特征是：包括管壳式换热器(1)、冷水箱(2)、热水箱(3)及计算机；
管壳式换热器(1)内部设有互不连通的管程腔体和壳程腔体，管壳式换热器(1)的外壳上设有连通至管程腔体的管程一号口(11)和管程二号口(12)，还设有连通至壳程腔体的壳程一号口(13)和壳程二号口(14)，管程一号口(11)上设有压力传感器A(111)和温度传感器A(112)，管程二号口(12)上设有压力传感器B(121)和温度传感器B(122)，壳程一号口(13)上设有压力传感器C(131)和温度传感器C(132)，壳程二号口(14)上设有压力传感器D(141)和温度传感器D(142)；
冷水箱(2)上设有进水口(21)和出水口(22)，出水口(22)上设有水泵A(221)和电磁流量计A(222)，冷水箱(2)的进水口(21)通过管网与管壳式换热器(1)的管程一号口(11)或管程二号口(12)或壳程一号口(13)或壳程二号口(14)连通，冷水箱(2)的出水口(22)通过管网与管壳式换热器(1)的管程一号口(11)或管程二号口(12)或壳程一号口(13)或壳程二号口(14)连通；
热水箱(3)上设有入水口(31)和排水口(32)，排水口(32)上设有水泵B(321)和电磁流量计B(322)，热水箱(3)的入水口(31)通过管网与管壳式换热器(1)的管程一号口(11)或壳程一号口(13)连通，热水箱(3)的排水口(32)通过管网与管壳式换热器(1)的管程二号口(12)或壳程二号口(14)连通；所述热水箱(3)中设有电加热器；
计算机分别与电磁流量计A(222)、电磁流量计B(322)、压力传感器A(111)、温度传感器A(112)、压力传感器B(121)、温度传感器B(122)、压力传感器C(131)、温度传感器C(132)、压力传感器D(141)及温度传感器D(142) 通信方式连接。
2.如权利要求1所述的管壳式换热器性能测试装置，其特征是：管程一号口(11)与壳程二号口(14)位于管壳式换热器(1)的同一端；管程二号口(12)与壳程一号口(13)位于管壳式换热器(1)的另一端。
3.如权利要求2所述的管壳式换热器性能测试装置，其特征是：所述管网中设有管路A、管路B、管路C、管路D、管路E、管路F、管路G、管路H、管路I、管路J、管路K及管路L；冷水箱(2)的进水口(21)分别通过管路A、管路B、管路C及管路D与管壳式换热器(1)的壳程一号口(13)、壳程二号口(14)、管程一号口(11)及管程二号口(12)连通，冷水箱(2)的出水口(22)分别通过管路E、管路F、管路G及管路H与管壳式换热器(1)的壳程二号口(14)、壳程一号口(13)、管程二号口(12)及管程一号口(11)连通，热水箱(3)的入水口(31)分别通过管路I及管路J与管壳式换热器(1)的管程一号口(11)及管程二号口(12)连通，热水箱(3)的排水口(32)分别通过管路K及管路L与管壳式换热器(1)的管程二号口(12)及管程一号口(11)连通。
4.如权利要求3所述的管壳式换热器性能测试装置，其特征是：所述管网中的每条管路上均设有阀门。
5.管壳式换热器性能测试方法，其特征是：利用权利要求1-4中任一项所述的管壳式换热器性能测试装置，具体步骤如下：
S01，使流体充满管网及管壳式换热器：打开管网中的所有阀门，启动水泵A(221)和水泵B(321)并运行一段时间，待流体充满管网中的所有管路及管壳式换热器(1)的管程腔体和壳程腔体后，关闭水泵A(221)和水泵B(321)；
S02，选择管网中特定的管路以形成冷流路和热流路：通过打开或关闭管网中特定的管路，进而形成以下两种情况之一：
a、冷水箱与管壳式换热器的管程腔体形成封闭的环形冷流路，热水箱与管壳式换热器的壳程腔体形成封闭的环形热流路；
b、冷水箱与管壳式换热器的壳程腔体形成封闭的环形冷流路，热水箱与管壳式换热器的管程腔体形成封闭的环形热流路；
S03，启动冷流路和热流路的循环：将热水箱(3)中的水加热到一定温度后，启动水泵A(221)和水泵B(321)，使冷、热流路分别循环运行；
S04，采集数据：待冷、热流路稳定运行后，方可采集各测试点的数据，采集模式有如下两种：
a、控制两条流路流体的流速从0.5m/s～1.5m/s同时间等流速递增变化，变化间隔不大于0.2m/s，在每个流速变化的节点采集各测试点的数据；
b、控制一条流路流体的流速为1.0m/s，另一条流路流体的流速从0.5m/s～1.5m/s等流速变化，变化间隔不大于0.2m/s，在每个流速变化的节点采集各测试点的数据；
本步骤中，冷、热流路稳定运行是指同一测试点的冷、热流体的热平衡相对误差不大于±5％；
本步骤中，管壳式换热器性能测试装置的各电磁流量计、温度传感器、压力传感器所在的位置均为测试点；
本步骤中，冷流路流体的流速通过电磁流量计A控制并观测，热流路流体的流速通过电磁流量计B控制并观测；
本步骤中，每个测试点至少采集三组数据；
S05，计算管壳式换热器的换热性能及阻力性能：将上述两种模式采集的数据输送到计算机中，并转换为数字量；
根据公式(1)计算热流体在管壳式换热器内的放热量；
公式(1)：Qh＝Ghcp，h(th1-th2)；
根据公式(2)计算冷流体在管壳式换热器内的吸热量；
公式(2)：Qc＝Gccp，c(tc1-tc2)；
根据公式(3)计算换热量；
公式(3)：
根据公式(4)计算热平衡误差；
公式(4)：
根据公式(5)计算平均温差；
公式(5)：
根据公式(6)计算总传热系数；
公式(6)：
根据公式(7)计算热流体压差；
公式(7)：ΔPh＝Ph1-Ph2；
根据公式(8)计算冷流体压差；
公式(8)：ΔPc＝Pc1-Pc2；
根据公式(9)计算热流体流速；
公式(9)：Vh＝Gh/S、
根据公式(10)计算冷流体流速；
公式(10)：Vc＝Gc/S；
上述公式中的参数定义：
Gh、Gc—热、冷流路的流量，即单位时间内通过电磁流量计B、A的流体体积，
cp，h、cp，c—热、冷流体的定压比热，
th1、th2—热流体在管壳式换热器的进、出口温度，
tc1、tc2—冷流体在管壳式换热器的进、出口温度，
Δtmax—管壳式换热器同一端的管程一号口与壳程二号口处流体的最大温差，或管程二号口与壳程一号口处流体的最大温差；
Δtmin—管壳式换热器同一端的管程一号口与壳程二号口处流体的最小温差，或管程二号口与壳程一号口处流体的最小温差；
F—总传热面积，即管壳式换热器内部的换热管外壁总面积；
Ph1、Ph2—热流体在管壳式换热器的进、出口压力；
Pc1、Pc2—热流体在管壳式换热器的进、出口压力；
S—通道截面积，即管路在电磁流量计A、B处的横截面面积。
6.如权利要求5所述的管壳式换热器性能测试方法，其特征是：还包括在S05步骤后的S06步骤；
S06，根据公式(1)—(10)计算所得数值，分别绘制热流体流速与换热系数、冷流体流速与换热系数、热流体流速与热流体在管壳式换热器的进出口压力差、冷流体流速与冷流体在管壳式换热器的进出口压力差的关系曲线图。
7.如权利要求5或6所述的管壳式换热器性能测试方法，其特征是：在S02步骤中，打开管路A、管路E、管路I及管路M上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱(2)的进水口(21)通过管路A与管壳式换热器(1)的壳程一号口(13)连通，冷水箱(2)的出水口(22)通过管路E与管壳式换热器(1)的壳程二号口(14)连通，热水箱(3)的入水口(31)通过管路I与管壳式换热器(1)的管壳式换热器(1)的管程一号口(11)连通，热水箱(3)的排水口(32)通过管路K与管壳式换热器(1)的管程二号口(12)连通。
8.如权利要求5或6所述的管壳式换热器性能测试方法，其特征是：在S02步骤中，打开管路B、管路F、管路J及管路N上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱(2)的进水口(21)通过管路B与管壳式换热器(1)的壳程二号口(14)连通，冷水箱(2)的出水口(22)通过管路F与管壳式换热器(1)的壳程一号口(13)连通，热水箱(3)的入水口(31)通过管路I与管壳式换热器(1)的管程一号口(11)连通，热水箱(3)的排水口(32)通过管路K与管壳式换热器(1)的管程二号口(12)连通。
9.如权利要求5或6所述的管壳式换热器性能测试方法，其特征是：在S02步骤中，打开管路C、管路G、管路K及管路O上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱(2)的进水口(21)通过管路C与管壳式换热器(1)的管程一号口(11)连通，冷水箱(2)的出水口(22)通过管路G与管壳式换热器(1)的管程二号口(12)连通，热水箱(3)的入水口(31)通过管路K与管壳式换热器(1)的壳程一号口(13)连通，热水箱(3)的排水口(32)通过管路O与管壳式换热器(1)的壳程二号口(14)连通。
10.如权利要求5或6所述的管壳式换热器性能测试方法，其特征是：在S02步骤中，打开管路D、管路H、管路L及管路P上的阀门，关闭管网中其余管路上的阀门；此时，冷水箱(2)的进水口(21)通过管路D与管壳式换热器(1)的管程二号口(12)连通，冷水箱(2)的出水口(22)通过管路H与管壳式换热器(1)的管程一号口(11)连通，热水箱(3)的入水口(31)通过管路L与管壳式换热器(1)的壳程一号口(13)连通，热水箱(3)的排水口(32)通过管路P与管壳式换热器(1)的壳程二号口(14)连通。
CN201810036173.7A 2018-01-15 2018-01-15 管壳式换热器性能测试装置及测试方法 Pending CN108107075A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810036173.7A CN108107075A (zh) 2018-01-15 2018-01-15 管壳式换热器性能测试装置及测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810036173.7A CN108107075A (zh) 2018-01-15 2018-01-15 管壳式换热器性能测试装置及测试方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108107075A true CN108107075A (zh) 2018-06-01

Family

ID=62218700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810036173.7A Pending CN108107075A (zh) 2018-01-15 2018-01-15 管壳式换热器性能测试装置及测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108107075A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110220546A (zh) * 2019-04-18 2019-09-10 青岛理工大学 一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统及检测方法
CN110261148A (zh) * 2019-05-31 2019-09-20 西安交通大学 一种换热器系统中测试换热器性能的方法
CN110376239A (zh) * 2019-05-20 2019-10-25 西安交通大学 油水工质管壳式换热器能效定量的测量方法
CN110806328A (zh) * 2019-11-21 2020-02-18 青岛大学 一种桌面型自供水热交换器性能测试装置
CN111833679A (zh) * 2020-05-05 2020-10-27 武汉理工大学 一种用于测定数据的换热器虚拟仿真实验平台
CN112197889A (zh) * 2020-09-07 2021-01-08 合肥通用机械研究院有限公司 一种两相流换热实验装置
CN114062000A (zh) * 2021-11-16 2022-02-18 辽宁工业大学 一种燃料电池系统中冷器性能测试装置及测试方法
CN117571353A (zh) * 2023-11-17 2024-02-20 中绿中科储能技术有限公司 换热器最大允许温差测试方法及测试装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201037967Y (zh) * 2007-04-27 2008-03-19 北京化工大学 过程设备与控制多功能综合实验台
KR20100052172A (ko) * 2008-11-10 2010-05-19 주식회사 영일교육시스템 열교환 실험장치 및 실험장치 제어를 위한 서버
CN102261968A (zh) * 2011-06-14 2011-11-30 南京工业大学 管壳式换热器节点温度的预测方法与装置
CN202101956U (zh) * 2011-06-14 2012-01-04 南京工业大学 单管换热管测试装置
CN202677658U (zh) * 2012-07-30 2013-01-16 天津津大莱博科技有限公司 多功能管路拆装实训装置
CN206074282U (zh) * 2016-09-23 2017-04-05 长春工程学院 一种多功能可切换换热器实验装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201037967Y (zh) * 2007-04-27 2008-03-19 北京化工大学 过程设备与控制多功能综合实验台
KR20100052172A (ko) * 2008-11-10 2010-05-19 주식회사 영일교육시스템 열교환 실험장치 및 실험장치 제어를 위한 서버
CN102261968A (zh) * 2011-06-14 2011-11-30 南京工业大学 管壳式换热器节点温度的预测方法与装置
CN202101956U (zh) * 2011-06-14 2012-01-04 南京工业大学 单管换热管测试装置
CN202677658U (zh) * 2012-07-30 2013-01-16 天津津大莱博科技有限公司 多功能管路拆装实训装置
CN206074282U (zh) * 2016-09-23 2017-04-05 长春工程学院 一种多功能可切换换热器实验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张兵;林道光;: "板式换热器换热性能实验研究", 湖南人文科技学院学报, no. 05, pages 122 - 128 *
隋建华, 郑召梅: "管壳式换热器传热性能的检测与校核计算", 石油工业技术监督, no. 08, pages 12 - 14 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110220546A (zh) * 2019-04-18 2019-09-10 青岛理工大学 一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统及检测方法
CN110376239A (zh) * 2019-05-20 2019-10-25 西安交通大学 油水工质管壳式换热器能效定量的测量方法
CN110261148A (zh) * 2019-05-31 2019-09-20 西安交通大学 一种换热器系统中测试换热器性能的方法
CN110806328A (zh) * 2019-11-21 2020-02-18 青岛大学 一种桌面型自供水热交换器性能测试装置
CN110806328B (zh) * 2019-11-21 2021-04-20 青岛大学 一种桌面型自供水热交换器性能测试装置
CN111833679A (zh) * 2020-05-05 2020-10-27 武汉理工大学 一种用于测定数据的换热器虚拟仿真实验平台
CN112197889A (zh) * 2020-09-07 2021-01-08 合肥通用机械研究院有限公司 一种两相流换热实验装置
CN112197889B (zh) * 2020-09-07 2022-07-19 合肥通用机械研究院有限公司 一种两相流换热实验方法
CN114062000A (zh) * 2021-11-16 2022-02-18 辽宁工业大学 一种燃料电池系统中冷器性能测试装置及测试方法
CN114062000B (zh) * 2021-11-16 2024-06-11 辽宁工业大学 一种燃料电池系统中冷器性能测试装置及测试方法
CN117571353A (zh) * 2023-11-17 2024-02-20 中绿中科储能技术有限公司 换热器最大允许温差测试方法及测试装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108107075A (zh) 管壳式换热器性能测试装置及测试方法
CN104966536B (zh) 一种以导热油为热流体的高温工质换热试验系统及方法
CN104458063B (zh) 一种节能型热量表流量检定装置及方法
CN103438931B (zh) 湿蒸汽流量干度一体化测量装置及测量方法
CN103438942B (zh) 双文丘里管
CN109975050A (zh) 一种板翅式换热器流动及传热性能测试装置及其方法
CN207742137U (zh) 管壳式换热器性能测试装置
CN102735708B (zh) 一种铜管换热系数的测定系统及方法
CN107420628A (zh) 一种蒸汽阀门内漏监测装置及监测方法
CN105866388B (zh) 用于研究含油制冷剂特性的测量装置及其测量方法
CN106768118A (zh) 一种湿蒸汽流量计量装置及其计算方法
CN110702851B (zh) 一种相变储能装置性能测试系统及其测试方法
CN206321436U (zh) 一种凝结换热器的性能测试装置
CN202430357U (zh) 一种湿蒸汽调控系统
CN207457113U (zh) 传热实验装置
CN110189593A (zh) 一种精确的传热综合实验装置
CN108956687A (zh) 数字化传热综合实验装置及方法
CN206523459U (zh) 一种加热法测量湿蒸汽干度的装置
CN107014861A (zh) 一种翅片管单管传热性能测试装置
CN210742176U (zh) 一种相变储能装置性能测试系统
CN208722070U (zh) 一种自动加热及冷却控制系统
CN107368620A (zh) 一种低压加热器疏水泵进气和进水流量的计算方法
CN209055494U (zh) 数字化传热综合实验装置
CN208765773U (zh) 一种蒸汽孔板流量计用前置调零装置
CN202131409U (zh) 制丝烘干机的湿蒸汽调控系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination