一种板式热交换器能效评价方法技术

技术编号:18764751 阅读:45 留言:0更新日期:2018-08-25 10:56
本发明专利技术涉及一种板式热交换器能效评价方法,包括以下步骤:获取板式热交换器的能效参数;采用所述能效参数基于板式热交换器所交换的净能量建立能效特征函数;确定板式热交换器的最优总传热系数,结合所述能效特征函数得到最优能效指标。本发明专利技术能够得到最优能效指标以及能效评价指标,为高效板式热交换器的热力设计提供基础。

【技术实现步骤摘要】
一种板式热交换器能效评价方法
本专利技术涉及热交换器能效评价
,特别是涉及一种板式热交换器能效评价方法。
技术介绍
热交换器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。热交换器在化工、石油、动力、食品及其他许多工业生产中占有重要地位,是开发利用工业二次能源、实现余热回收和节能减排的主要设备.但是,热交换器本身也是耗能大户。板式换热器是由一系列金属片叠装而成的一种高效换热器,各种板片之间形成薄矩形通道,通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。板式热交换器产品具有传热效率高、结构紧凑、重量轻、占地面积小、制造简单、经济实用的特点,广泛应用于石油化工、机械、冶金、电力、食品和市政供热等领域,是国家重点推广的节能换热产品之一。目前有多种换热器性能的评价方法与评价指标。有总传热系数K和压降ΔP作为评价指标,或者采用K/ΔP以及无因次化的Nu/f来进行评价。以及K/ΔP1/3及Nu/f1/3作为指标。还有采用熵或者等参数作为的评价指标。上述这些评价方法有的单纯以第一定律为基础,静态分析热交换器的能量在数量上转换、传递、利用和损失的情况。当前,基于热力学第一定律的评价体系依然在换热系统的评价中被广泛应用着。也有基于热力学第二定律的评价方法,考虑热量交换过程中能量在质量上的损失,来分析换热设备中的转换、传递、利用和损失,作为热力学第二定律评价体系代表的最小熵产法,在很多的研究中得到应用。在通常应用条件下,热交换器测试工况与使用工况的温度水平可能差异极大,且流动熵增、损比传热熵增、损分别小1~2个数量级。且对于不同工业应用过程,追求的有效熵增、损目的不同,故此类评价方法不能准确反映能效特点。除此以外,上述评价方法多以实验、经验等为基础,理论性不强,并且都是停留在静态评价上,也没有给出某项指标的最优值。所以,给出一个理论性强的动态评价方法和指标就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种板式热交换器能效评价方法,能够得到最优能效指标以及能效评价指标,为高效板式热交换器的热力设计提供基础。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种板式热交换器能效评价方法,包括以下步骤:(1)获取板式热交换器的能效参数;(2)采用所述能效参数基于板式热交换器所交换的净能量建立能效特征函数;(3)确定板式热交换器的最优总传热系数,结合所述能效特征函数得到最优能效指标。所述步骤(3)后还包括利用能效特征函数和最优能效指标计算能效比率以确定板式热交换器能效水平等级的步骤。所述步骤(1)中的能效参数包括板式热交换器冷热两侧流体的平均温差、流体换热面积、冷侧流体压力降、热侧流体压力降、冷侧流体截面积、热侧流体截面积、冷侧流体流速和热侧流体流速。所述步骤(2)中建立的能效特征函数为其中,K为总传热系数,h1为冷侧对流传热系数,u1为冷侧流体流速,b1为冷侧流体流速对冷侧对流传热系数的结构变量,a1为冷侧流体流速对冷侧对流传热系数的幅度变量,h2为热侧对流传热系数,u2为热侧流体流速,b2为热侧流体流速对热侧对流传热系数的结构变量,a2为热侧流体流速对热侧对流传热系数的幅度变量,Δtm为板式热交换器冷热两侧流体的平均温差;A0为流体换热面积;ΔP1为冷侧流体压力降,ΔP2为热侧流体压力降;A1为冷侧流体截面积,A2为热侧流体截面积。有益效果由于采用了上述的技术方案,本专利技术与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:本专利技术根据热交换器换热过程的所获得的净能量,给出了能效特征函数,并计算出最优能效指标和能效评价指标,构建板式热交换器的能效评价体系,并且通过能效特征函数而分析得出的能效指标,更能客观反应热交换器能效情况,此外还能动态反应热交换器相应变量之间的关系,更有利于通过热力设计来优化热交换器设计变量达到优化设计热交换器的目的。本专利技术考虑因素全面,操作性强,能较准确地评价板式热交换器的能效水平,对于提高板式热交换器运行中的能效水平,推进新型高效节能板式热交换器的开发、制造和应用具有指导意义。具体实施方式下面结合具体实施例,进一步阐述本专利技术。应理解,这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解,在阅读了本专利技术讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种板式热交换器能效评价方法,包括以下步骤:获取板式热交换器的能效参数;采用所述能效参数基于板式热交换器所交换的净能量建立能效特征函数;确定板式热交换器的最优总传热系数,结合所述能效特征函数得到最优能效指标。其中,能效参数包括板式热交换器冷热两侧流体的平均温差、流体换热面积、冷侧流体压力降、热侧流体压力降、冷侧流体截面积、热侧流体截面积、冷侧流体流速和热侧流体流速。上述能效参数可在板式热交换器冷热两侧设置温度传感器、流速计、压力传感器来获取。流体换热面积、冷侧流体截面积、热侧流体截面积则可以通过测量工具进行测量。能效特征函数是进行能效评价的热交换器所交换(获得)的净能量,即所交换(获得)的能量减去因热交换器冷侧和热侧压力降而损失的泵功。具体为:其中,K为总传热系数,h1为冷侧对流传热系数,u1为冷侧流体流速,b1为冷侧流体流速对冷侧对流传热系数的结构变量,a1为冷侧流体流速对冷侧对流传热系数的幅度变量,h2为热侧对流传热系数,u2为热侧流体流速,b2为热侧流体流速对热侧对流传热系数的结构变量,a2为热侧流体流速对热侧对流传热系数的幅度变量,Δtm为板式热交换器冷热两侧流体的平均温差;A0为流体换热面积;ΔP1为冷侧流体压力降,ΔP2为热侧流体压力降;A1为冷侧流体截面积,A2为热侧流体截面积。最优总传热系数其中,Δtm1为冷侧流体与冷热侧接触板壁的平均温差;Δtm2为热侧流体与冷热侧接触板壁的平均温差。对需要能效评价的板式热交换器,计算其能效特征函数为ΔE,并与最优能效指标ΔE*进行比较,计算出能效比率通过大量实验和统计学分析,并借鉴已有研究方法,将换热器能效综合评定级别设为五级,一级至五级能效水平分别表示其相应达到高水平、较高水平、中等水平、较低水平和低水平。一级能效水平、二级能效水平可定为积极推广应用的产品,三级能效水平属于可继续应用的产品,四级能效水平属于限制应用的产品,五级能效水平属于限令淘汰的产品。板式热交换器能效水平的级别评分表见表1。表1板式热交换器能效水平级别评分表不难发现,本专利技术根据热交换器换热过程的所获得的净能量,给出了能效特征函数,并计算出最优能效指标和能效评价指标,构建板式热交换器的能效评价体系,具有较高的逻辑推理性,并且通过能效特征函数而分析得出的能效指标,更能客观反应热交换器能效情况,此外还能动态反应热交换器相应变量之间的关系,更有利于通过热力设计来优化热交换器设计变量达到优化设计热交换器的目的。该方法考虑因素全面,操作性强,能较准确地评价板式热交换器的能效水平,对于提高板式热交换器运行中的能效水平,推进新型高效节能板式热交换器的开发、制造和应用具有指导意义。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种板式热交换器能效评价方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)获取板式热交换器的能效参数;(2)采用所述能效参数基于板式热交换器所交换的净能量建立能效特征函数;(3)确定板式热交换器的最优总传热系数,结合所述能效特征函数得到最优能效指标。

【技术特征摘要】
1.一种板式热交换器能效评价方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)获取板式热交换器的能效参数;(2)采用所述能效参数基于板式热交换器所交换的净能量建立能效特征函数;(3)确定板式热交换器的最优总传热系数,结合所述能效特征函数得到最优能效指标。2.根据权利要求1所述的板式热交换器能效评价方法,其特征在于,所述步骤(3)后还包括利用能效特征函数和最优能效指标计算能效比率以确定板式热交换器能效水平等级的步骤。3.根据权利要求1所述的板式热交换器能效评价方法,其特征在于,所述步骤(1)中的能效参数包括板式热交换器冷热两侧流体的平均温差、流体换热面积、冷侧流体压力降、热侧流体压力降、冷侧流体截面积、热侧流体截面积、冷侧流体流速和热侧流体流速。4.根据权利要求1所述的板式热交换器能效评价方法,其特征在于,...

【专利技术属性】
技术研发人员:符栋良汤晓英任彬鲁红亮
申请(专利权)人:上海市特种设备监督检验技术研究院上海蓝海科创检测有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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