CN113418733A - 一种换热器换热效率检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及换热效率检测技术领域，具体涉及一种换热器换热效率检测方法。包括检测步骤为：步骤S1：将测试环固定套装在冷流体入口、冷流体出口、热流体入口以及热流体出口上；步骤S2：在测试环中固定安装温度探测器，通过温度探测器探知流经冷流体入口、冷流体出口、热流体入口以及热流体出口的液体温度，并将数据传输给显示器；步骤S3：通过显示器将测温数据传输给控制器，控制器内部嵌入有数据计算模块；控制器根据传输的测温数据计算出换热效率，并将计算结果反馈传输给显示器进行显示。本申请检测操作方便，检测效率较高，具有较好的实用价值及推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及换热效率检测技术领域，具体涉及一种换热器换热效率检测方法。
背景技术
换热器是一种将热流体的能量传递给冷流体，来达到一定工艺要求的设备装置，通常也称为热交换器。我国上个世纪60年代研制出第一台管壳式换热器，而后接连又研制出板式换热器、螺旋板式换热器，标志着我国完全可自主研制符合世界制造标准的换热器。目前，我国换热器已经得到了长足的发展，因为其节能环保的优势，得到各个行业的重视，主要应用在石油化工、电力、冶金等行业中。换热器根据介质、压力等不同，具有很多种分类方法，但最常用的分类主要包括间壁式换热器、混合式换热器和蓄能式换热器。
目前关于换热器热计算的方法，主要针对间壁式换热器为基础进行研究。其计算主要包括两个方面：，一是设计性计算，其目的是根据一些已知条件，设计新的换热器，确定换热面积，这种计算由于换热器结构不同，其构造尺寸会影响换热系数，因此，还要结合结构计算，交叉进行。二是校核计算，这种计算方法是已知现有换热器的各项结构，但现有工况与设计工况差别很大，需要确定进出口流体温度，看能否满足现有工况的要求。
但是，现有的计算方法主要采用人工采集数据进行数据输入计算，其计算效率相对比较低，针对换热效果的计算数据不能直接得到，在某种程度上来说降低了换热器热效率的检测效率。
因此，基于上述，本申请提供一种换热器换热效率检测方法，通过热效率检测辅助装置的设计及应用，有效解决现有技术存在的不足和缺陷。
发明内容
本发明的目的就在于：针对目前存在的上述问题，提供一种换热器换热效率检测方法，通过热效率检测辅助装置的设计及应用，有效解决现有技术存在的不足和缺陷。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种换热器换热效率检测方法，包括如下检测步骤：
步骤S1：将测试环固定套装在冷流体入口、冷流体出口、热流体入口以及热流体出口上；
步骤S2：在测试环中固定安装温度探测器，通过温度探测器探知流经冷流体入口、冷流体出口、热流体入口以及热流体出口的液体温度，并将数据传输给显示器；
步骤S3：通过显示器将测温数据传输给控制器，控制器内部嵌入有数据计算模块；控制器根据传输的测温数据计算出换热效率，并将计算结果反馈传输给显示器进行显示。
优选的，所述冷流体入口、冷流体出口、热流体入口以及热流体出口的孔径大小相等，且冷流体入口以及冷流体出口所通过的管道贯穿热流体入口以及热流体出口所通过的管道，使冷流体围绕热流体进行流通换热。
优选的，所述测试环的侧壁开设有环形安装槽，测试环的内部设置有隔板，隔板的中心位置开设有用于安装温度探测器的安装孔，安装孔四周的隔板上开设有多个用于液体流通的流通孔。
优选的，所述测试环采用弹性橡胶或弹性塑料材质制成，测试环内部的安装孔与温度探测器之间为过盈配合安装；安装孔下方的测试环内壁设置有锥形面，安装孔上方的测试环内壁为直型圆柱面。
优选的，所述控制器与显示器之间建立数据信号连接，所述温度探测器与显示器之间建立数据信号连接。
优选的，所述控制器内部设置的数据计算模块包括顺流计算模块和逆流计算模块；所述顺流计算模块内部编程设置有用于计算顺流时换热效率计算的计算公式；逆流计算模块内部编程设置有用于计算逆流时换热效率计算的计算公式。
在具体使用时，将测试环通过安装槽套装在冷流体入口、冷流体出口、热流体入口以及热流体出口上，共计套装4个测试环，每个测试环上均固定安装温度探测器。每个温度探测器均通过数据线连接显示器的数据接口，用于采集温度探测数据。显示器采集的数据传输给控制器，通过控制器调用相应的顺流计算模块或逆流计算模块进行计算。
其中，顺流/逆流计算模块嵌入的计算公式为：
Q＝KFΔtm ①
Q——热负荷；K——总传热系数；Δtm-对数平均温差；F——传热面积
Q＝M1c1(t′1-t″1)＝M2c2(t″2-t′2) ②
t′1——热流体的进口温度；t″1——热流体的出口温度；t′2——冷流体的进口温度；t″2——冷流体的出口温度；Mc——热容，可用W表示。
热交换器的工作内容是传递热量，它的传热效率(学术上称传热有效度)是评价热交换器好坏的重要指标。传热有效度的定义是热交换器实际传递的热量与理想状态最大能传递热量的比值，一般用ε表示，公式③如下：
ε——传递有效度；Q——实际传递的热量；Qmax——传递的最大热量。
根据推导公式可得式④：
定义NTU为传热单元数，则：
通过变换可得：
顺流时：
逆流时：
在设计计算时，ε和Rc己知，由关系式或图可求出NTU，进而求出换热面积；当进行校核时，可根据关系式和图表求出ε，进而确定换热器的换热效率，看是否满足换热实际工况要求。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
一方面，本申请采用外部辅助设备进行温度探测和数据计算，相比于现有检测技术来说，检测效率较高，能够在短时间内得到检测结果。
另一方面，本申请通过测试环的设置，能够方便用户对流体温度进行实时监测，并且能够有效避免温度探测器接触管道壁面而引起测温误差，利于提高检测精度。
再一方面，本申请将复杂的公式编程嵌入到控制器中，有效避免了检测人员因理论基础不够而难以计算结果的麻烦。通过本方案的设置，使检测操作方法更为简单，普通的工作人员经过简单培训均能够上手，具有较好的推广价值及实用价值。
附图说明
图1为本发明的检测结构示意图；
图2为本发明的测试环俯视结构示意图；
图3为本发明的控制器、显示器以及温度探测器连接示意图。
图中：1、换热器本体；2、冷流体入口；3、冷流体出口；4、热流体入口；5、热流体出口；6、测试环；7、隔板；8、流通孔；9安装孔；10、温度探测器；11、安装槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，如图1-3所示：
一种换热器换热效率检测方法，包括如下检测步骤：
步骤S1：将测试环6固定套装在冷流体入口2、冷流体出口3、热流体入口4以及热流体出口5上；
步骤S2：在测试环6中固定安装温度探测器10，通过温度探测器10探知流经冷流体入口2、冷流体出口3、热流体入口4以及热流体出口5的液体温度，并将数据传输给显示器；
步骤S3：通过显示器将测温数据传输给控制器，控制器内部嵌入有数据计算模块；控制器根据传输的测温数据计算出换热效率，并将计算结果反馈传输给显示器进行显示。
优选的，所述冷流体入口2、冷流体出口3、热流体入口4以及热流体出口5的孔径大小相等，且冷流体入口2以及冷流体出口3所通过的管道贯穿热流体入口4以及热流体出口5所通过的管道，使冷流体围绕热流体进行流通换热。
优选的，所述测试环6的侧壁开设有环形安装槽11，测试环6的内部设置有隔板7，隔板7的中心位置开设有用于安装温度探测器10的安装孔9，安装孔9四周的隔板7上开设有多个用于液体流通的流通孔8。
优选的，所述测试环6采用弹性橡胶或弹性塑料材质制成，测试环6内部的安装孔9与温度探测器10之间为过盈配合安装；安装孔9下方的测试环6内壁设置有锥形面，安装孔9上方的测试环6内壁为直型圆柱面。
优选的，所述控制器与显示器之间建立数据信号连接，所述温度探测器10与显示器之间建立数据信号连接。
优选的，所述控制器内部设置的数据计算模块包括顺流计算模块和逆流计算模块；所述顺流计算模块内部编程设置有用于计算顺流时换热效率计算的计算公式；逆流计算模块内部编程设置有用于计算逆流时换热效率计算的计算公式。
在具体使用时，将测试环6通过安装槽11套装在冷流体入口2、冷流体出口3、热流体入口4以及热流体出口5上，共计套装4个测试环6，每个测试环6上均固定安装温度探测器10。每个温度探测器10均通过数据线连接显示器的数据接口，用于采集温度探测数据。显示器采集的数据传输给控制器，通过控制器调用相应的顺流计算模块或逆流计算模块进行计算。
其中，顺流/逆流计算模块嵌入的计算公式为：
Q＝KFΔtm ①
Q——热负荷；K——总传热系数；Δtm-对数平均温差；F——传热面积
Q＝M1c1(t′1-t″1)＝M2c2(t″2-t′2) ②
t′1——热流体的进口温度；t″1——热流体的出口温度；t′2——冷流体的进口温度；t″2——冷流体的出口温度；Mc——热容，可用W表示。
热交换器的工作内容是传递热量，它的传热效率(学术上称传热有效度)是评价热交换器好坏的重要指标。传热有效度的定义是热交换器实际传递的热量与理想状态最大能传递热量的比值，一般用ε表示，公式③如下：
ε——传递有效度；Q——实际传递的热量；Qmax——传递的最大热量。
根据推导公式可得式④：
定义NTU为传热单元数，则：
通过变换可得：
顺流时：
逆流时：
在设计计算时，ε和Rc己知，由关系式或图可求出NTU，进而求出换热面积；当进行校核时，可根据关系式和图表求出ε，进而确定换热器的换热效率，看是否满足换热实际工况要求。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
一方面，本申请采用外部辅助设备进行温度探测和数据计算，相比于现有检测技术来说，检测效率较高，能够在短时间内得到检测结果。
另一方面，本申请通过测试环6的设置，能够方便用户对流体温度进行实时监测，并且能够有效避免温度探测器10接触管道壁面而引起测温误差，利于提高检测精度。
再一方面，本申请将复杂的公式编程嵌入到控制器中，有效避免了检测人员因理论基础不够而难以计算结果的麻烦。通过本方案的设置，使检测操作方法更为简单，普通的工作人员经过简单培训均能够上手，具有较好的推广价值及实用价值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种换热器换热效率检测方法，其特征在于：包括如下检测步骤：
步骤S1：将测试环(6)固定套装在冷流体入口(2)、冷流体出口(3)、热流体入口(4)以及热流体出口(5)上；
步骤S2：在测试环(6)中固定安装温度探测器(10)，通过温度探测器(10)探知流经冷流体入口(2)、冷流体出口(3)、热流体入口(4)以及热流体出口(5)的液体温度，并将数据传输给显示器；
步骤S3：通过显示器将测温数据传输给控制器，控制器内部嵌入有数据计算模块；控制器根据传输的测温数据计算出换热效率，并将计算结果反馈传输给显示器进行显示。
2.如权利要求1所述的一种换热器换热效率检测方法，其特征在于：所述冷流体入口(2)、冷流体出口(3)、热流体入口(4)以及热流体出口(5)的孔径大小相等，且冷流体入口(2)以及冷流体出口(3)所通过的管道贯穿热流体入口(4)以及热流体出口(5)所通过的管道，使冷流体围绕热流体进行流通换热。
3.如权利要求1所述的一种换热器换热效率检测方法，其特征在于：所述测试环(6)的侧壁开设有环形安装槽(11)，测试环(6)的内部设置有隔板(7)，隔板(7)的中心位置开设有用于安装温度探测器(10)的安装孔(9)，安装孔(9)四周的隔板(7)上开设有多个用于液体流通的流通孔(8)。
4.如权利要求2所述的一种换热器换热效率检测方法，其特征在于：所述测试(6)环采用弹性橡胶或弹性塑料材质制成，测试环(6)内部的安装孔(9)与温度探测器(10)之间为过盈配合安装；安装孔(9)下方的测试环(6)内壁设置有锥形面，安装孔(9)上方的测试环(6)内壁为直型圆柱面。
5.如权利要求1所述的一种换热器换热效率检测方法，其特征在于：所述控制器与显示器之间建立数据信号连接，所述温度探测器与显示器之间建立数据信号连接。
6.如权利要求1所述的一种换热器换热效率检测方法，其特征在于：所述控制器内部设置的数据计算模块包括顺流计算模块和逆流计算模块；所述顺流计算模块内部编程设置有用于计算顺流时换热效率计算的计算公式；逆流计算模块内部编程设置有用于计算逆流时换热效率计算的计算公式。
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