微温差条件下提高换热器换热量测量精度的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微温差条件下提高换热器换热量测量精度的系统及方法，其中二次侧流体循环装置的入口和出口通过一连接管路相连，且该入口与被测换热器的第一入口之间设有流量控制器，流量控制器的出口与被测换热器的第一入口之间设有一第一温度传感器，二次侧流体循环装置的出口与被测换热器的第一出口之间设有第二温度传感器，第一流量计设于被测换热器的第一入口或第一出口；一次侧流体供给装置与二次侧流体循环装置连接，其出口处设有第三温度传感器，第二流量计设于一次侧流体供给装置的入口或出口。本发明专利技术采用热平衡的测试原理，通过增设的一次侧流体供给装置可以间接获得被测换热器的换热量，因此显著提高了被测换热器的换热量测试精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及换热器测试技术，具体属于一种微温差条件下测量换热器换热量的系 统及方法。
技术介绍
在换热器行业中，为了检测换热器的性能，通常需要采用一个换热器性能测试装 置，该装置的测试原理基本为焓差法，即通过测量一侧流体的质量流量和进出口焓差来计 算该换热器的换热量。当流体为单相流体时，例如水，就可以通过测量水的进出口温度来计 算水的焓值。这种测量方法虽然简单易于实现，但是却存在一定的缺点，即换热量的测量精 度受流体进出口焓差或温差的影响比较大，当流体的进出口焓差或温差越小，该方法的测 量误差就越大，下面以流体为水作为例子加以说明。 假定质量流量的测量不确定度为0. 1 % (k = 3)，温度的测量精度为0. 1°C (k = 2)，忽略漏热的影响。 条件1 :假定水的质量流量为lkg/s，流入换热器时的进口温度为20 °C，从换 热器流出时的出口温度为30 °C，25 °C水的定压比热为4. 1816kJ/kg °C，则换热量为Q = IX (30-20) Χ4· 1816 = 41. 816kW。条件 1 的测量不确定度为 0· 592kW(k = 2)，参见表一， 测量不确定度的计算参照《使用测量不确定度评定》，第3版，246页，中国计量出版社，2009 年。 条件2 :假定水的质量流量为lOkg/s，流入换热器时的进口温度为20°C，从换热 器流出时的出口温度为21°C，20. 5 °C水的定压比热为4. 1840kJ/kg °C，则换热量为Q = IOX (21-20) X4. 1840 = 41. 840kW。条件 2 的测量不确定度为 5. 91kW(k = 2)，参见表二。 CN 105136342 A 兄明书 2/9 页 从以上两种情况可以看出，虽然两种条件下换热量相同，但是换热量的测量精度 却大不相同。在流体进出口温差微小（小于等于5°C)的情况下，如何提高换热量的测量精 度一直是行业内的重要研究课题。其中，最常用的方法就是采用更高精度的温度传感器，例 如将温度传感器的测量精度提高到〇. 〇rC (k = 2)，如果在条件2中采用这种温度传感器， 那么条件2的测量不确定度才为0. 592kW(K = 2)，如表三。 然而，上述计算结果只是理论精度，在工程实践中还存在以下问题： 1)传感器价格比较昂贵，而且精度越高价格越贵，并且不宜在现场进行计量，这直 接影响了试验方法的推广； 2)在测试过程中不可避免地存在传感器的漏热，以及流体温度场均匀性的问题， 即便采用测量精度为〇. 01°c的温度传感器，实际测量的温度不确定度也会高于前述理论计 算中的温度不确定度，因此为了降低漏热和温度均匀性的影响，针对换热器的整个测试系 统搭建难度非常高； 3)当流体的进出口温差进一步缩小时，如温差在0. re~1°C，目前也再无更好的 解决方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种微温差条件下测量换热器换热量的系统及 方法，在换热器进出口温差微小的情况下可以提高换热器的换热量测量精度。 为解决上述技术问题，本专利技术提供的微温差条件下测量换热器换热量的系统，包 括被测换热器、二次侧流体循环装置和一次侧流体供给装置； 所述被测换热器包括第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，其中第一入口和 第一出口与所述二次侧流体循环装置连接，第二入口和第二出口由另一换热流体流入和流 出； 所述二次侧流体循环装置具有流量控制器、入口 A和出口 B，其中入口 A和出口 B 通过一连接管路相连，所述流量控制器使流入被测换热器第一入口的流体流量保持恒定， 所述被测换热器的第一入口设有一第一温度传感器，被测换热器的第一出口之间设有一第 二温度传感器，一第一流量计设于被测换热器的第一入口或者被测换热器的第一出口； 所述一次侧流体供给装置与二次侧流体循环装置连通，且出口处设有一第三温度 传感器，一第二流量计设于一次侧流体供给装置的入口处或出口处，所述一次侧流体供给 装置提供恒定温度和流量的流体，通过改变一次侧流体供给装置提供的流体流量使流入被 测换热器第一入口的流体温度恒定。 在上述结构中，所述入口 A靠近被测换热器的第一入口，出口 B靠近被测换热器的 第一出口，所述流量控制器设在被测换热器的第一入口和入口 A之间，所述第一温度传感 器设在流量控制器的出口与被测换热器的第一入口之间，第二温度传感器设在被测换热器 的第一出口与出口 B之间。或者，所述入口 A靠近被测换热器的第一入口，出口 B靠近被测 换热器的第一出口，所述流量控制器设在被测换热器的第一出口和出口 B之间，所述第一 温度传感器设在被测换热器的第一入口与入口 A之间，第二温度传感器设在流量控制器的 入口与被测换热器的第一出口之间，所述一次侧流体供给装置的入口处设有一第四温度传 感器。 在上述结构中，所述一次侧流体供给装置直接与二次侧流体循环装置连通，其中 一次侧流体供给装置的出口与二次侧流体循环装置的入口 A相连，一次侧流体供给装置的 入口与二次侧流体循环装置的出口 B相连，从二次侧流体循环装置的出口 B流出的流体一 部分流入一次侧流体供给装置，另一部分流回二次侧流体循环装置的入口 A与一次侧流体 供给装置提供的流体混合后通过流量控制器流入被测换热器的第一入口，且从一次侧流体 供给装置流入二次侧流体循环装置的流体流量与从二次侧流体循环装置流入一次侧流体 供给装置的流体流量相同；或者，所述一次侧流体供给装置直接与二次侧流体循环装置连 通，其中一次侧流体供给装置的出口与二次侧流体循环装置的出口 B相连，一次侧流体供 给装置的入口与二次侧流体循环装置的入口 A相连，从二次侧流体循环装置的出口 B流出 的流体与一次侧流体供给装置提供的流体混合后一部分流回一次侧流体供给装置，另一部 分流入二次侧流体循环装置的入口 A并通过流量控制器流入被测换热器的第一入口，且流 回一次侧流体供给装置的流体流量与一次侧流体供给装置提供的流体流量相同。 或者在上述结构中，所述一次侧流体供给装置通过一中间换热器与二次侧流体循 环装置连接，其中一次侧流体供给装置的出口与中间换热器的第一入口连通，一次侧流体 供给装置的入口与中间换热器的第一出口连通，二次侧流体循环装置的出口 B与中间换热 器的第二入口连通，二次侧流体循环装置的入口 A与中间换热器的第二出口连通，所述一 次侧流体供给装置的入口处设有一第四温度传感器。 进一步的，所述流量控制器的出口与被测换热器的第一入口之间设有一第一压力 传感器，二次侧流体循环装置的出口与被测换热器的第一出口之间设有一第二压力传感 器。 进一步的，所述一次侧流体供给装置的入口处设有一第四温度传感器。 其中，所述流量控制器为水栗或者水栗和调节阀。 其中，所述一次侧流体供给装置包括栗、流量控制阀、加热冷却器。 本专利技术还提供采用上述微温差条件下提高换热器换热量测量精度的系统实现的 方法，其中： 二次侧流体循环装置的第一温度传感器监测流入被测换热器第一入口的流体温 度，第二温度传感器监测从被测换热器第一出口流出的流体温度，第一流量计监测流入被 测换热器第一入口或者从被测换热器第一出口流出的流体流量；一次侧流体供给装置的第 三温度传感器监测从一次侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微温差条件下提高换热器换热量测量精度的系统，其特征在于，包括被测换热器、二次侧流体循环装置和一次侧流体供给装置；所述被测换热器包括第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，其中第一入口和第一出口与所述二次侧流体循环装置连接，第二入口和第二出口由另一换热流体流入和流出，所述被测换热器的第一入口设有一第一温度传感器，被测换热器的第一出口设有一第二温度传感器，一第一流量计设于被测换热器的第一入口或者被测换热器的第一出口；所述二次侧流体循环装置具有流量控制器、入口A和出口B，其中入口A和出口B通过一连接管路相连，所述流量控制器使流入被测换热器第一入口的流体流量保持恒定；所述一次侧流体供给装置与二次侧流体循环装置连通，且出口处设有一第三温度传感器，一第二流量计设于一次侧流体供给装置的入口处或出口处，所述一次侧流体供给装置提供恒定温度和流量的流体，通过控制一次侧流体供给装置提供的流体流量使流入被测换热器第一入口的流体温度恒定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宇纲，
申请(专利权)人：上海佐竹冷热控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31