热交换器的一种能效定量评价方法技术

本发明专利技术涉及热交换器的一种能效定量评价方法，使同类热交换器的能效评价指标满足稳定性的要求，并与热交换器流体流速、换热面积呈弱相关的关系下，基于热交换器及传热元件性能测试方法GB/T27698-2011中的要求，步骤为：（一）测试被评热交换器的传热性能，得到标准工况下的总传热系数k；（二）同等条件下，测试被评热交换器的流动性能，得到标准工况下冷、热流体流经热交换器所产生的流动压降Δpc、Δph；（三）计算被评热交换器的能效评价指标。本发明专利技术反映了热交换器的固有能效属性，同类热交换器能效满足确定的概率统计分布规律，为确定热交换器的能效及其等级提供了一种科学的实现方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热交换器性能评价
，特别涉及热交换器能效水平的定量评价方法。
技术介绍
热交换器是将热量从热流体传递给冷流体以满足工艺要求的设备，广泛应用于石油、化工、电力、冶金、食品、制药、航空航天、车辆工程等诸多工业领域。科学测定其能效水平，是《中华人民共和国节约能源法》、《特种设备安全监察条例》、《高耗能特种设备节能监督管理办法》等法律、法规的明确要求，对推进热交换器行业技术进步，提高能源利用率、降低能源消耗等具有重要意义。能效是能源利用效率的简称。能效评价(Energy Efficiency Evaluat1n,简称EEE)是对耗能设备的能源利用效率或耗能设备在一定时间内的能源消耗等进行检测、计算，给出所处水平。热交换器的强化传热评价通常是在相同换热面积，或泵功，或换热量的前提下，比较热交换器采用强化传热措施前后的传热系数或流动阻力等特性。能效评价不同于强化传热评价，它科学描述了热交换器能源利用的综合性能。能效评价着重于某台热交换器相对于同类热交换器行业整体能效水平的对比与评价，而强化传热评价着重于某台热交换器在实施强化传热措施前后的性能比较。热交换器类型众多、热力参数大小千变万化。迄今，国内外没有确定板式热交换器或其他类型热交换器能效水平及其等级的相关标准，学术界及行业界也没有普遍认可的能效评价方法或指 标。能效评价的相关研究可归纳为基于热力学第一定律的方法和基于热力学第二定律的方法。基于热力学第一定律，同时考虑传热与流动两个方面的评价指标有，々/A(左为总传热系数，#为消耗泵功)、(其中为Nu、/分别是努谢尔特数和阻力系数，下标O表示强化前或者基准热交换器)、、φ/#(其中φ为传热量)、/?__..\Ρ(Λρ为冷、热两侧的平均流动压降)、^Δρ1 3、ApiNTU (其中NTU为传热单元数)等。这些评价指标物理概念清晰，在热交换器的强化传热性能对比中得到了较多应用。基于热力学第二定律，有?Ι评价方法、姻评价方法等，反映了热交换器工作过程的热力学完善程度，在热交换器的整体或局部性能分析与改进中得到了重要应用。以上提到的各类评价指标或者方法，其数值都受到流动参数(如，流体进出口温度、压力，流量或流速)，换热面积等因素的强烈影响，不具备数值稳定性特点。GB/Τ27698-2011给出了多类热交换器及传热元件的性能测试方法，热交换器能效评价须基于这些国标规定下的测试数据。由于测试条件可能与实际工况有较大差异，如果应用以上提到的评价指标或者方法，将导致能效评价结果缺乏实际意义。
技术实现思路
基于上述，本专利技术提出了一种热交换器能效定量评价的方法，其主要与同类热交换器的结构参数和材料特性有关，受流体流速、换热面积等的影响很小，从而稳定性良好，能够反映该类热交换器的固有能效属性。本专利技术所采用的技术方案为: ，使同类热交换器的能效评价指标满足稳定性的要求，并与热交换器流体流速、换热面积呈弱相关的关系下，基于热交换器及传热元件性能测试方法GB/T27698-2011中的要求，其具体步骤为: (一)测试被评热交换器的传热性能，得到标准工况下的总传热系数I单位:W.m 2.K 1 ； (二)同等条件下，测试被评热交换器的流动性能，得到标准工况下冷、热流体流经热交换器所产生的流动压降Λ/7。、Λ/ν单位:Pa; (三)计算被评热交换器的能效评价指标k啡; 其中:？?/?为热交换器的折算压力梯度，Vp =GicAp/!-单位:Pa.m-1 ;其中，IWh分别是冷、热流体压力梯度的权重系数,满足WjWh=Idc^yh分别是冷、热流体的特征流动长度，单位:m ； 指数《与热交换器类型有关，指由同类型热交换器能效测试数据进行统计分析与假设检验来确定，使得能效评价指标在不同流速条件下的分散程度最小，其取值范围为0.25_0.4。进一步的，对于板式热交换器，能效评价指标为其中，折算压力梯度取本文档来自技高网...

【技术保护点】
热交换器的一种能效定量评价方法，使同类热交换器的能效评价指标满足稳定性的要求，并与热交换器流体流速、换热面积呈弱相关的关系下，基于热交换器及传热元件性能测试方法GB/T27698‑2011中的要求，其具体步骤为：（一）测试被评热交换器的传热性能，得到标准工况下的总传热系数k，单位：W·m‑2·K‑1；（二）同等条件下，测试被评热交换器的流动性能，得到所述标准工况下冷、热流体流经热交换器所产生的流动压降Δpc、Δph，单位：Pa；（三）计算被评热交换器的能效评价指标 ；其中：为热交换器的折算压力梯度，，单位：Pa·m‑1；其中，wc、wh分别是冷、热流体压力梯度的权重系数，满足wc+wh=1，lc、lh分别是冷、热流体的特征流动长度，单位：m；指数n与热交换器类型有关，指由同类型热交换器能效测试数据进行统计分析与假设检验来确定，使得能效评价指标在不同流速条件下的分散程度最小，其取值范围为0.25‑0.4。

【技术特征摘要】
1.热交换器的一种能效定量评价方法，使同类热交换器的能效评价指标满足稳定性的要求，并与热交换器流体流速、换热面积呈弱相关的关系下，基于热交换器及传热元件性能测试方法GB/T27698-2011中的要求，其具体步骤为: (一)测试被评热交换器的传热性能，得到标准工况下的总传热系数I单位:W.m 2.K 1 ； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延丰，白博峰，周文学，蒋琛，寿比南，
申请(专利权)人：兰州冠宇传热与节能工程技术研究有限公司，西安交通大学，锅容标北京技术服务中心有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62