CN110261148A - 一种换热器系统中测试换热器性能的方法 - Google Patents

一种换热器系统中测试换热器性能的方法 Download PDF

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曾敏
王秋旺
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Abstract

本发明公开一种换热器系统中测试换热器性能的方法，利用换热器的应用系统在其实际运行的条件下测试换热器的流动换热特性；所述的换热器系统主要由换热器，冷流体驱动装置和热流体驱动装置组成；确定换热器的流动换热特性需要测量的参数为换热器冷流体和热流体的进出口温度，冷流体经过换热器的压降和热流体经过换热器的压降，冷流体流量和热流体流量，本发明中温度和压降采用直接测量的方法，而流量采用间接测量的方法。本发明测试方法在运行的换热器应用系统中测试换热器的流动换热特性，也可以评估换热器系统的其他特性，不必搭建独立的换热器测试系统因此大大减少了经济成本和工作时间，而且在实际运行工况下进行测试更加符合工程应用。

Description

一种换热器系统中测试换热器性能的方法
技术领域
本发明涉及一种换热器系统中测试换热器性能的方法，特别涉及在实际运行的换热器应用系统中测试换热器流动换热特性的方法。
背景技术
换热器性能的测试通常在换热器性能测试系统上进行，所述的换热器性能测试系统是为了测试换热器的流动换热性能而搭建的。换热器性能测试系统需要较长的管道及其相应的流量计来测量冷流体流量和热流体流量，因此需要占用的空间较大；需要增加进出口结构来对接管道和换热器进出口，甚至有时候需要改变换热器尺寸或形状，因此远离了换热器实际运行工况。
在一些换热器应用系统中实际运行工况对换热器性能的影响较大，而且换热器又是应用系统中的一部分。因此所述的换热器性能测试系统无法为每一个换热器提供准确地实际运行工况，而对每一个换热器搭建一个能够实现实际运行工况的换热器性能测试系统是不可能实现的。
在实际运行的换热器系统中测试换热器的流动换热性能及换热器系统的其他性能的方法具有较强的工程意义。
发明内容
本发明的目的在于提出一种实际运行的换热器系统中测试换热器流动换热性能的方法。
本发明采用的技术方案包括以下步骤：
在实际运行的换热器系统中测试换热器的流动换热特性，所述的换热器系统包括换热器，冷流体驱动装置和热流体驱动装置；测试方法步骤为：
1)启动冷流体驱动装置和热流体驱动装置，45-60分钟之后换热器达到稳定运行状态；
2)换热器达到稳定运行状态之后，测试换热器冷流体和热流体的进出口温度，以及冷流体经过换热器的压降和热流体经过换热器的压降；
3)用间接测量方式测量换热器冷流体流量和热流体流量，具体步骤为：
根据冷流体驱动装置的压降-流量的关系，利用测得的冷流体经过换热器的压降算出换热器冷流体流量；根据热流体驱动装置的压降-流量的关系，利用测得的热流体经过换热器的压降算出换热器热流体流量；
4)根据所得冷流体和热流体的进出口温度，冷流体经过换热器的压降和热流体经过换热器的压降，换热器冷流体流量和热流体的流量来评估换热器的流动换热性能，详细过程如下：
换热器冷流体通道的摩擦阻力系数(流动性能)其中Δpc为冷流体经过换热器的压降、D为冷流体换热通道的当量直径、L为冷流体换热通道的长度、ρ为冷流体密度、u为冷流体换热通道进口截面平均流速；
换热器热流体通道的摩擦阻力系数(流动性能)其中Δph为热流体经过换热器的压降、D为热流体换热通道的当量直径、L为热流体换热通道的长度、ρ为热流体密度、u为热流体换热通道进口截面平均流速；
换热器的换热量Q＝mccp(Tco-Tci)＝mhcp(Thi-Tho)其中mc为冷流体流量、mh为热流体流量、cp为流体的定压比热容、Tci为换热器冷流体进口温度、Tco为冷流体出口温度、Thi为热流体进口温度和Tho为热流体的出口温度，则换热器的换热系数(换热性能)为其中A为换热器的换热面积，ΔTm为对数平均温差可由冷热流体进出口温度以及经验修正系数算出。
步骤(3)中所述的间接测量方式为测量换热器系统某位置横截面上的冷流体或热流体的速度分布，根据速度分布算出所述横截面上的平均速度，利用平均速度乘横截面积算出冷流体流量或者热流体流量。
所述的换热器系统中测试换热器性能的方法调节冷流体驱动装置的转速到全转速的40％-100％，或调节热流体驱动装置的转速到全转速的40％-100％，45-60分钟之后所述的换热器达到稳定运行状态之后测试换热器流动换热特性。
相对于现有的技术，本发明的优点体现在：
本发明提供的换热器系统中测试换热器性能的方法，在实际运行的换热器应用系统中测试换热器的流动换热性能。而目前换热器的性能测试则需要专门搭建的换热器性能测试系统，所述的换热器性能测试系统需要较长的管道及对应的流量计，而且需要进出口结构连接管道和换热器进出口。因此其占用空间较大，搭建成本高。本发明提供的换热器系统中测试换热器性能的方法无需搭建换热器性能测试系统大大减少费用和时间，而且能够测得实际运行工况下的换热器性能，同时还可以测试换热器应用系统其它性能。
附图说明
图1是本发明换热器系统示意图。
图2是本发明换热器系统某位置矩形截面上的速度分布示意图。
图3是本发明换热器系统某位置圆截面上的速度分布示意图。
图中，1、换热器；2、冷流体驱动装置；3、热流体驱动装置；4、温度传感器；5、压力传感器；6、速度传感器。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明实施方式：
参考图1所示，本发明换热器系统中测试换热器性能的方法，所述的换热器系统主要包括换热器1，冷流体驱动装置2和热流体驱动装置3，例如机柜散热系统，全换热新风换气机等等。
测试方法具体为：
1)启动冷流体驱动装置2和热流体驱动装置3，45-60分钟之后换热器达到稳定运行状态；
2)所述的换热器系统能够达到稳定运行状态之后，测试换热器冷流体进口温度Tci、冷流体出口温度Tco、热流体进口温度Thi和热流体的出口温度Tho，冷流体经过换热器的压降Δpc和热流体经过换热器的压降Δph；
3)间接测量方式得到换热器冷流体流量mc和热流体流量mh；
4)根据所得冷流体和热流体的进出口温度，冷流体经过换热器的压降和热流体经过换热器的压降，换热器冷流体流量和热流体的流量来评估换热器的流动换热性能。详细过程如下：
换热器冷流体通道的摩擦阻力系数(流动性能)其中D为冷流体换热通道的当量直径、L为冷流体换热通道的长度、ρ为冷流体密度、u为冷流体换热通道进口截面平均流速；
换热器热流体通道的摩擦阻力系数(流动性能)其中D为热流体换热通道的当量直径、L为热流体换热通道的长度、ρ为热流体密度、u为热流体换热通道进口截面平均流速；
换热器的换热量Q＝mccp(Tco-Tci)＝mccp(Thi-Tho)其中cp为流体的定压比热容，则换热器的换热系数(换热性能)为其中A为换热器的换热面积，ΔTm为对数平均温差可由冷热流体进出口温度以及经验修正系数算出。
所述的间接测量方式得到换热器冷流体流量和热流体的流量，具体为：
根据冷流体驱动装置2的压降-流量的关系，利用测得的冷流体经过换热器的压降算出换热器冷流体流量；根据热流体驱动装置3的压降-流量的关系，利用测得的热流体经过换热器的压降算出换热器热流体流量；或者，参考图2和图3所示，测量换热器系统某位置横截面上的冷流体或热流体的速度分布，根据速度分布算出所述横截面上的平均速度，利用平均速度乘横截面积算出冷流体流量或者热流体流量。
所述的换热器系统中测试换热器性能的方法调节冷流体驱动装置2的转速到全转速的40％-100％，或调节热流体驱动装置3的转速到全转速的40％-100％，45-60分钟之后所述的换热器达到稳定运行状态之后测试换热器流动换热特性。
所述的换热器系统中测试换热器性能的方法，同时可以评估换热器系统的其他性能，如机柜散热系统散热能力、全换热新风换气机的换风量等。

Claims (3)

1.一种换热器系统中测试换热器性能的方法，其特征在于，在实际运行的换热器系统中测试换热器的流动换热特性，所述的换热器系统包括换热器(1)，冷流体驱动装置(2)和热流体驱动装置(3)；测试方法步骤为：
1)启动冷流体驱动装置(2)和热流体驱动装置(3)，45-60分钟之后换热器达到稳定运行状态；
2)换热器达到稳定运行状态之后，测试换热器冷流体和热流体的进出口温度，以及冷流体经过换热器的压降和热流体经过换热器的压降；
3)用间接测量方式测量换热器冷流体流量和热流体流量，具体步骤为：
根据冷流体驱动装置(2)的压降-流量的关系，利用测得的冷流体经过换热器的压降算出换热器冷流体流量；根据热流体驱动装置(3)的压降-流量的关系，利用测得的热流体经过换热器的压降算出换热器热流体流量；
4)根据所得冷流体和热流体的进出口温度、冷流体经过换热器的压降和热流体经过换热器的压降、换热器冷流体流量和热流体流量来评估换热器的流动换热性能,详细过程如下：
换热器冷流体通道的摩擦阻力系数其中Δpc为冷流体经过换热器的压降、D为冷流体换热通道的当量直径、L为冷流体换热通道的长度、ρ为冷流体密度、u为冷流体换热通道进口截面平均流速；
换热器热流体通道的摩擦阻力系数其中Δph为热流体经过换热器的压降、D为热流体换热通道的当量直径、L为热流体换热通道的长度、ρ为热流体密度、u为热流体换热通道进口截面平均流速；
换热器的换热量Q＝mccp(Tco-Tci)＝mhcp(Thi-Tho)其中mc为冷流体流量、mh为热流体流量、cp为流体的定压比热容、Tci为换热器冷流体进口温度、Tco为冷流体出口温度、Thi为热流体进口温度和Tho为热流体的出口温度，则换热器的换热系数为其中A为换热器的换热面积，ΔTm为对数平均温差可由冷热流体进出口温度以及经验修正系数算出。
2.根据权利要求1所述的换热器系统中测试换热器性能的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的间接测量方式为测量换热器系统某位置横截面上的冷流体或热流体的速度分布，根据速度分布算出所述横截面上的平均速度，利用平均速度乘横截面积算出冷流体流量或者热流体流量。
3.根据权利要求1所述的换热器系统中测试换热器性能的方法，其特征在于，调节冷流体驱动装置(2)的转速到全转速的40％-100％，或调节热流体驱动装置(3)的转速到全转速的40％-100％，45-60分钟之后所述的换热器达到稳定运行状态之后测试换热器流动换热特性。
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