CN114034498A - 一种热交换器性能测试与能效评价系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热交换器性能测试与能效评价系统，待测平台安装有油水待测换热器和水水待测换热器；热油回路和热水回路的进口分别与两个待测换热器的热侧出口连通；蒸汽回路包括蒸汽‑油换热器和蒸汽‑水换热器；蒸汽‑油换热器和蒸汽‑水换热器通过蒸汽提供交换热量；蒸汽‑油换热器和蒸汽‑水换热器的进口分别与热油回路和热水回路的出口连通，蒸汽‑油换热器和蒸汽‑水换热器的出口分别与两个待测换热器的热侧进口连通；冷却水回路的出口与两个待测换热器的冷侧进口连通；冷水回路的进口与两个待测换热器的冷侧出口连通，冷水回路的出口与冷却水回路的进口连通；数据采集系统包括多个安装在管路上的检测传感器。
Description
技术领域
本发明涉及热交换器性能测试技术领域，更具体的说是涉及不同工质流量、温度、压力测量，以及不同工质间传热系数、换热阻力测量计算，可开展热交换器性能测试与能效评价。
背景技术
热交换器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称换热器，是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。伴随着全球范围内能源供给紧张情况的不断加剧，同时人们对于自然生态环境保护意识的日益增加，换热器得到广泛应用，起到节能降耗的重要作用。同时由于一些热交换器装置在能量消耗方面的损失较为严重，给企业的运行带来较大的成本压力。
因此，开展热交换器性能和能效的测试具有十分紧迫的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种热交换器性能测试与能效评价系统，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种热交换器性能测试与能效评价系统，包括：
待测平台；所述待测平台安装有油水待测换热器和水水待测换热器；
热流体回路；所述热流体回路包括热油回路和热水回路；所述热油回路和所述热水回路的进口分别与所述油水待测换热器和水水待测换热器的热侧出口连通；
蒸汽回路；所述蒸汽回路包括蒸汽-油换热器和蒸汽-水换热器；所述蒸汽-油换热器和所述蒸汽-水换热器通过蒸汽提供交换热量；所述蒸汽-油换热器和所述蒸汽-水换热器的进口分别与所述热油回路和所述热水回路的出口连通，所述蒸汽-油换热器和所述蒸汽-水换热器的出口分别与所述油水待测换热器和水水待测换热器的热侧进口连通；
冷却水回路；所述冷却水回路的出口与所述油水待测换热器和水水待测换热器的冷侧进口连通；
冷水回路；所述冷水回路的进口与所述油水待测换热器和水水待测换热器的冷侧出口连通，所述冷水回路的出口与所述冷却水回路的进口连通；
数据采集系统；所述数据采集系统包括多个安装在管路上的检测传感器。
通过上述技术方案，本发明的目的是建立热交换器性能测试与能效评价系统，克服现有技术存在的测试工质单一、测试精度不高、管路设计不合理的问题。以热交换器性能测试与能效评价为目标，可方便变化热交换器入口流量、温度，提供不同入口流量、温度匹配组合形式，有助于实现数据记录、数据处理、数据分析及热交换器性能测试与能效评价的报告出具等多重功能。
优选的，在上述一种热交换器性能测试与能效评价系统中，所述热油回路包括热油箱，所述热油箱的进口与所述油水待测换热器的热侧出口连通，所述热油箱的出口通过热油泵与所述蒸汽-油换热器的进口连通；所述热油箱上连接有补油管路。
优选的，在上述一种热交换器性能测试与能效评价系统中，所述热水回路包括热水箱，所述热水箱的进口与所述水水待测换热器的热侧出口连通，所述热水箱的出口通过热水泵与所述蒸汽-水换热器的进口连通；所述热水箱上连接有补水管路。
优选的，在上述一种热交换器性能测试与能效评价系统中，所述蒸汽-油换热器和所述蒸汽-水换热器的蒸汽进口连接蒸汽总管路，所述蒸汽总管路上安装有安全阀；所述蒸汽-油换热器和所述蒸汽-水换热器的蒸汽出口连接冷凝水管路。
优选的，在上述一种热交换器性能测试与能效评价系统中，所述冷却水管路包括冷水-冷却水换热器，所述冷水-冷却水换热器的进口与所述冷水回路的出口连通，出口与所述油水待测换热器和水水待测换热器的冷侧进口连通；所述冷水-冷却水换热器的冷侧出口至回流口之间的管路上依次连接有冷却塔、冷却水水箱和冷却水水泵；所述冷却水水箱上连接有冷却水补水管路。
优选的，在上述一种热交换器性能测试与能效评价系统中，所述冷水回路包括冷水箱；所述冷水箱的进口与所述油水待测换热器和水水待测换热器的冷侧出口连通，所述冷水箱的出口通过冷水水泵与所述冷水-冷却水换热器的进口连通；所述冷水箱上连接有冷水补水管路。
优选的，在上述一种热交换器性能测试与能效评价系统中，所述数据采集系统包括温度传感器、压力传感器、流量传感器和压差传感器。
优选的，在上述一种热交换器性能测试与能效评价系统中，还包括与所述数据采集系统电性连接的上位机。
优选的，在上述一种热交换器性能测试与能效评价系统中，所述待测平台包括待测平台台架和龙门吊装设备；所述龙门吊装设备用于将所述油水待测换热器和水水待测换热器安装在所述待测平台台架上。
优选的，在上述一种热交换器性能测试与能效评价系统中，还包括用于控制管路开闭的多个阀门，多个所述阀门通过空压机提供开闭的空气动力；还包括用于排除废液的排污管线。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种热交换器性能测试与能效评价系统，具有以下有益效果：
1、本系统适应多种工质、多种运行工况条件下热交换器性能测试，工质种类包括水、润滑油、柴油，运行工况流量0-200m3/h，热流体温度50-100℃，冷流体10-30℃，管道压力不高于1.6MPa。
2、本测试系统可实现系统监测，压力、温度、压差和液位等数据记录，系统管道上各主要节点温度、压力、流量等指标可显示。
3、本测试系统由蒸汽回路，热流体回路，冷流体回路、冷却水回路以及待测平台组成，可满足热交换器性能测试与能效评价所需的热油和冷水、热水和冷水的试验条件。
4、系统控制及数据的采集包括自动及手动两种，其中自动系统用现代化的测试技术和手段精确测量，温度测量精度为±0.5℃，手动系统作为系统调试及试验辅助用。
5、系统可实现数据记录、数据处理、数据分析及热交换器性能测试与能效评价的报告出具。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的热交换器性能测试与能效评价系统的示意图。
其中：
1-待测平台；
11-油水待测换热器；12-水水待测换热器；
2-热油回路；
21-热油箱；22-热油泵；23-补油管路；
3-热水回路；
31-热水箱；32-热水泵；33-补水管路；
4-蒸汽回路；
41-蒸汽-油换热器；42-蒸汽-水换热器；43-蒸汽总管路；44-安全阀；
45-冷凝水管路；
5-冷却水回路；
51-冷水-冷却水换热器；52-冷却塔；53-冷却水水箱；54-冷却水水泵；
55-冷却水补水管路；
6-冷水回路；
61-冷水箱；62-冷水水泵；63-冷水补水管路。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
参见附图1，本发明实施例公开了一种热交换器性能测试与能效评价系统，包括：
待测平台1；待测平台1能够安装有油水待测换热器11和水水待测换热器12；
热流体回路；热流体回路包括热油回路2和热水回路3；热油回路2和热水回路3的进口分别与油水待测换热器11和水水待测换热器12的热侧出口连通；
蒸汽回路4；蒸汽回路4包括蒸汽-油换热器41和蒸汽-水换热器42；蒸汽-油换热器41和蒸汽-水换热器42通过蒸汽提供交换热量；蒸汽-油换热器41和蒸汽-水换热器42的进口分别与热油回路2和热水回路3的出口连通，蒸汽-油换热器41和蒸汽-水换热器42的出口分别与油水待测换热器11和水水待测换热器12的热侧进口连通；
冷却水回路5；冷却水回路5的出口与油水待测换热器11和水水待测换热器12的冷侧进口连通；
冷水回路6；冷水回路6的进口与油水待测换热器11和水水待测换热器12的冷侧出口连通，冷水回路6的出口与冷却水回路5的进口连通；
数据采集系统；数据采集系统包括多个安装在管路上的检测传感器。
为了进一步优化上述技术方案，热油回路2包括热油箱21，热油箱21的进口与油水待测换热器11的热侧出口连通，热油箱21的出口通过热油泵22与蒸汽-油换热器41的进口连通；热油箱21上连接有补油管路23。
为了进一步优化上述技术方案，热水回路3包括热水箱31，热水箱31的进口与水水待测换热器12的热侧出口连通，热水箱31的出口通过热水泵32与蒸汽-水换热器42的进口连通；热水箱31上连接有补水管路33。
为了进一步优化上述技术方案，蒸汽-油换热器41和蒸汽-水换热器42的蒸汽进口连接蒸汽总管路43，蒸汽总管路43上安装有安全阀44；蒸汽-油换热器41和蒸汽-水换热器42的蒸汽出口连接冷凝水管路45。
为了进一步优化上述技术方案，冷却水管路5包括冷水-冷却水换热器51，冷水-冷却水换热器51的进口与冷水回路6的出口连通，出口与油水待测换热器11和水水待测换热器12的冷侧进口连通；冷水-冷却水换热器51的冷侧出口至回流口之间的管路上依次连接有冷却塔52、冷却水水箱53和冷却水水泵54；冷却水水箱53上连接有冷却水补水管路55。
为了进一步优化上述技术方案，冷水回路6包括冷水箱61；冷水箱61的进口与油水待测换热器11和水水待测换热器12的冷侧出口连通，冷水箱61的出口通过冷水水泵62与冷水-冷却水换热器51的进口连通；冷水箱61上连接有冷水补水管路63。
为了进一步优化上述技术方案，数据采集系统包括温度传感器、压力传感器、流量传感器和压差传感器。
为了进一步优化上述技术方案，还包括与数据采集系统电性连接的上位机。
为了进一步优化上述技术方案，待测平台1包括待测平台台架和龙门吊装设备；龙门吊装设备用于将油水待测换热器11和水水待测换热器12安装在待测平台台架上。
为了进一步优化上述技术方案，还包括用于控制管路开闭的多个阀门，多个阀门通过空压机提供开闭的空气动力；还包括用于排除废液的排污管线。
测试系统由蒸汽回路4、热流体回路、冷水回路6、冷却水回路5构成，通过蒸汽回路4对热流体回路进行加热，通过冷却水回路5对冷水回路6进行冷却，热流体回路工质与冷水回路6工质以一定流量、温度流入待测换热器11进行热量交换。
蒸汽回路4的蒸汽由蒸汽发生装置提供，压力不高于1.6MPa，蒸汽温度不高于204℃，蒸汽回路设计热负荷为2800KW。
热流体回路由热水回路3与热油回路2构成，其中热水回路3的水流量0-200m3/h，热水温度可通过控制蒸汽回路流量进行调节，温度调节范围50-60℃，热油回路的油流量0-200m3/h，热油温度可通过控制蒸汽回路流量进行调节，温度调节范围50-100℃。
冷水回路6工质为水，水流量0-200m3/h，温度调节范围为10-30℃；冷却水回路5工质为水，水流量0-200m3/h，冷却水回路5工质由冷却塔装置进行冷却。
待测平台1放置待测换热器11，通过调节工质流程回路中流量、温度，可实现流入待测换热器11的冷热两端入口流量、温度的匹配。
在待测换热器11入口流量、温度固定时，待测换热器11性能测试与能效评价系统可自动采集流量、温度、压力等数据，通过热平衡判定实现数据记录、数据处理、数据分析及热交换器性能测试与能效评价的报告出具。
通过本测试系统，可提供热交换器性能数据及能效等级。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种热交换器性能测试与能效评价系统，其特征在于，包括：
待测平台(1)；所述待测平台(1)安装有油水待测换热器(11)和水水待测换热器(12)；
热流体回路；所述热流体回路包括热油回路(2)和热水回路(3)；所述热油回路(2)和所述热水回路(3)的进口分别与所述油水待测换热器(11)和水水待测换热器(12)的热侧出口连通；
蒸汽回路(4)；所述蒸汽回路(4)包括蒸汽-油换热器(41)和蒸汽-水换热器(42)；所述蒸汽-油换热器(41)和所述蒸汽-水换热器(42)通过蒸汽提供交换热量；所述蒸汽-油换热器(41)和所述蒸汽-水换热器(42)的进口分别与所述热油回路(2)和所述热水回路(3)的出口连通，所述蒸汽-油换热器(41)和所述蒸汽-水换热器(42)的出口分别与所述油水待测换热器(11)和水水待测换热器(12)的热侧进口连通；
冷却水回路(5)；所述冷却水回路(5)的出口与所述油水待测换热器(11)和水水待测换热器(12)的冷侧进口连通；
冷水回路(6)；所述冷水回路(6)的进口与所述油水待测换热器(11)和水水待测换热器(12)的冷侧出口连通，所述冷水回路(6)的出口与所述冷却水回路(5)的进口连通；
数据采集系统；所述数据采集系统包括多个安装在管路上的检测传感器。
2.根据权利要求1所述的一种热交换器性能测试与能效评价系统，其特征在于，所述热油回路(2)包括热油箱(21)，所述热油箱(21)的进口与所述油水待测换热器(11)的热侧出口连通，所述热油箱(21)的出口通过热油泵(22)与所述蒸汽-油换热器(41)的进口连通；所述热油箱(21)上连接有补油管路(23)。
3.根据权利要求1所述的一种热交换器性能测试与能效评价系统，其特征在于，所述热水回路(3)包括热水箱(31)，所述热水箱(31)的进口与所述水水待测换热器(12)的热侧出口连通，所述热水箱(31)的出口通过热水泵(32)与所述蒸汽-水换热器(42)的进口连通；所述热水箱(31)上连接有补水管路(33)。
4.根据权利要求1所述的一种热交换器性能测试与能效评价系统，其特征在于，所述蒸汽-油换热器(41)和所述蒸汽-水换热器(42)的蒸汽进口连接蒸汽总管路(43)，所述蒸汽总管路(43)上安装有安全阀(44)；所述蒸汽-油换热器(41)和所述蒸汽-水换热器(42)的蒸汽出口连接冷凝水管路(45)。
5.根据权利要求1所述的一种热交换器性能测试与能效评价系统，其特征在于，所述冷却水管路(5)包括冷水-冷却水换热器(51)，所述冷水-冷却水换热器(51)的进口与所述冷水回路(6)的出口连通，出口与所述油水待测换热器(11)和水水待测换热器(12)的冷侧进口连通；所述冷水-冷却水换热器(51)的冷侧出口至回流口之间的管路上依次连接有冷却塔(52)、冷却水水箱(53)和冷却水水泵(54)；所述冷却水水箱(53)上连接有冷却水补水管路(55)。
6.根据权利要求5所述的一种热交换器性能测试与能效评价系统，其特征在于，所述冷水回路(6)包括冷水箱(61)；所述冷水箱(61)的进口与所述油水待测换热器(11)和水水待测换热器(12)的冷侧出口连通，所述冷水箱(61)的出口通过冷水水泵(62)与所述冷水-冷却水换热器(51)的进口连通；所述冷水箱(61)上连接有冷水补水管路(63)。
7.根据权利要求1所述的一种热交换器性能测试与能效评价系统，其特征在于，所述数据采集系统包括温度传感器、压力传感器、流量传感器和压差传感器。
8.根据权利要求1所述的一种热交换器性能测试与能效评价系统，其特征在于，还包括与所述数据采集系统电性连接的上位机。
9.根据权利要求1所述的一种热交换器性能测试与能效评价系统，其特征在于，所述待测平台(1)包括待测平台台架和龙门吊装设备；所述龙门吊装设备用于将所述油水待测换热器(11)和水水待测换热器(12)安装在所述待测平台台架上。
10.根据权利要求1所述的一种热交换器性能测试与能效评价系统，其特征在于，还包括用于控制管路开闭的多个阀门，多个所述阀门通过空压机提供开闭的空气动力；还包括用于排除废液的排污管线。
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