GB T 27698.1-2011 热交换器及传热元件性能测试方法.第1部分:通用要求.pdf
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1、ICS 27.060.30 J 75 道B国家标准和国11: ./、中华人民GB/T 27698. 1一2011热交换器及传热元件性能测试方法第1部分:通用要求Test method for the performance of heat exchangers and heat exchange element-Part 1: General requirements 2011-12-30发布2012-06-01实施 魏码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会发布目lJ=i GB/T 27698(热交换器及传热元件性能测试方法分为8个部分:一一第1部分:通用要求;一
2、一第2部分z管壳式热交换器;一一第3部分:板式热交换器;一一第4部分:螺旋板式热交换器;第5部分:管壳式热交换器用换热管;第6部分:空冷器用翅片管;一一第7部分z空冷器噪声测定;第8部分:热交换器工业标定。本部分为GB/T27698的第1部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归口。GB/T 27698.1-2011 本部分负责起草单位:甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司(兰州石油机械研究所)。本部分参加起草单位:国家石油钻采炼化设备质量监督检验中心、机械工业传热节能工程技术研究中心、西安交通大学、清华大学、中
3、国石化工程建设公司、中国特种设备检测研究院。本部分主要起草人:张延丰、李苏、寿比南、周文学、白博峰、张迎皑、姜培学、聂孟秋、王为国、朱巨贤。I 1 范围热交换器及传热元件性能测试方法第1部分:通用要求GB/T 27698.1-20门GB/T 27698的本部分规定了管壳式热交换器、板式热交换器、螺旋板式热交换器以及管壳式热交换器用传热管的液-液元相变、汽-液冷凝有相变、汽-液蒸发有相变测试工况的性能测试通用方法。本部分适用的测试流体为液体-液体、蒸汽液体。本部分只考虑传热板(管)材料的导热热阻,未考虑传热板(管)内外侧污垢热阻。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期
4、的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB 151 管壳式换热器JB/T 4751 螺旋板式换热器NB/T 47004 板式热交换器3 术语、定义、符号GB 151、JB/T4751、NB/T47004中界定的术语和定义以及下列符号和单位适用于本部分。本部分所用符号、单位、角标列于表10表1符号名称单位说明A 传热面积口12Cp 定压比热容J/(kg. K) d, 当量直径m Eu 欧拉数无因次量f 摩擦阻力系数元因次量qy 体积流量m/s qm 质量流量kg/s J 比压力降kPa/NTU 适用板式热交换器k 总传热系数W
5、/(m2 K) L 流体流动长度m NTU 传热单元数元因次量N扯努赛尔数元因次量G/T 27698.1-2011 表1(续)符号名称单位说明 压力MPa Pc 临界压力MPa 与临界温度对应的压力Pd 对比压力MPa 系统绝压与临界压力之比P 普朗特数元因次量 热流量w q 热流密度W/m2 热流量与换热面积之比Re 雷诺数元因次量R 显潜热比/ 适用于汽-液蒸发用热交换器S 流道截面积m t 温度。Cu 流速m/s 工热平衡干度元因次量X 马丁尼利CL-M)参数元因次量 对流换热系数W/Cm K) b 沸腾换热系数W/(m K) p 密度kg/m3 r 汽化潜热j/kg 导热系数W/(m.
6、 K) .p 压力降kPa .p/L 单位流动长度压力降kPa/m A 热平衡相对误差% .tj 大温差端的流体温差K .t2 小温差端的流体温差K .tm 对数平均温差K 1、2角标表示流体的进、出口h、c角标表示热、冷流体侧s、l角标表示蒸汽、冷凝液角标表示预加热器(适用于汽p 液蒸发用热交换器)2 GB/T 27698.1-2011 4 要求4. 1 测试系统4. 1. 1 擅-班无相变用热交换器测试系统冷、热流体经过被测试换热器进行换热后,热流体经加热器升温至要求的温度,冷流体经冷却器降温至要求的温度,如此循环使用。热、冷流体可分别流经热侧、冷侧,按测试要求进行分配。测试系统见图104
7、. 1.2 汽,液冷凝用热交换器测试系统蒸汽、液体经过被测试冷凝器换热后,冷凝液应进一步过冷,以便准确计量,冷流体经冷却器降温至要求的温度,如此循环使用。蒸汽、液体可分别流经热侧、冷侧,按测试要求进行分配。测试系统见图204. 1.3 汽-液蒸发用热交换器测试系统蒸汽l经预加热器与冷流体进行热交换后进一步冷却,以便准确计量冷凝流量,蒸汽2经蒸发器冷凝换热后进一步过冷,以便准确计量冷凝流量;冷侧流体经预加热器被加热汽化至所要求的温度或热平衡干度后,流经蒸发器进一步加热至所要求的热平衡干度,再经冷却器降温至过冷。蒸汽、液体可分别流经蒸发器的热侧、冷侧,按测试要求进行调节分配。测试系统见图3。1 冷
8、却塔52 冷却器;3-一热交换器试件;4一二加热器;5一一分离器;6 过冷器;7 液体储槽zT 测温口;P 压力测口。排放图1热交换器测试系统图3 G/T 27698.1-2011 4 1一一冷却塔;2 冷却器;3 冷凝器试件;4一一分离器F1 冷却塔;2一冷却器;3一二预加热器54一一蒸发器试件;5一一分离器;6 过冷器;7 液体储槽zT一一测温口;P一一压力测口。D 冷却水5一一过冷器;6一一液体储槽;T一一-测温口;P一一压力测口。图2冷凝器测试系统固图3蒸发器测试系统图计盐排放G/T 27698.1-20门4.2 测量仪表4.2. 1 实验室液-液测试流量、温度、压力(差)各参数所用仪
9、表准确度等级和量程的选取宜符合表2的规定。表2项目流量温度压力压差m3/h MPa kPa 准确度等级1. 0 0.5 0.5 0.5 量程0.6-10 I 1.6-40 I 1川000-100 0-150 0-0.6 0-400 测试工位冷/热侧冷侧热侧冷/热侧冷/热侧4.2.2 实验室汽-液测试流量、温度、压力(差)各参数所用仪表准确度等级和量程的选取宜符合表3的规定。表3项目流量流量温度压力压差m3/h kg/h MPa kPa 准确度等级1. 0 1. 0 0.5 0.5 0.5 0.6-10 量程1. 6-40 16-100 60/120-240/480 240/480-1200/2
10、400 0-100 0-200 0-0. 6 0-400 测试工位液侧汽侧液侧汽侧液/汽侧液/汽侧4.2.3 超出表2、表3规定的仪表量程应按所测参数的1.5倍2.0倍选取,其准确度等级应不低于表2、表3规定。4.2.4 测试用的流量、温度、压力(差)测量仪表应在计量检定/校准有效期内使用。4.2.5测试用的工业PC机数据采集卡A/D转换的分辨率应不低于12位,采样速率应不低于每秒100 K。4.3 测量方法4.3.1 流量测量4.3. 1. 1 实验室测试液侧体积流量的传感器宜采用接触式流量传感器,且应安装在直管段上,其上游直管段长度应不小于20倍管径,下游直管段长度应不小于15倍管径,若直
11、管段不够时,应考虑加装整流器。在流量传感器的上游直管段起端应安装过滤器。4.3.1.2 实验室测试蒸汽侧体积流量可采用蒸汽流量计计量,或采用称重法计量蒸汽冷凝液。称重计量器具的准确度等级与量程应符合表3规定。4.3.2 温度测量4.3.2.1 实验室测试流体温度宜选用接触式测温元件。4.3.2.2 测温元件的感温点应位于管道中心,其插入深度L应符合测温元件使用说明书的规定。4.3.2.3 测温元件的安装应符合图4图7的规定,当管道公称直径大于80mm时,按图4安装;当管道公称直径小于或等于80mm时,按图5图7安装。5 GB/T 27698.1-2011 来流方向来流方向图4垂直安装圄5倾斜安
12、装来流方向HM桐M晴固6管道弯头处安装图7扩管处安装4.3.2.4 测温点的安装位置与被测热交换器进出口法兰密封面或螺纹连接接头的距离应不大于150 mm。4.3.3 压力(差)测量4.3.3.1 实验室测试压力(差)宜选用压力(差)变送器测量。4.3.3.2 静压测孔应设置在距上游任何扰动区(弯管、变径、阀门等)至少5倍管径处,距下游扰动区至少2倍管径处。静压测孔应与管壁面垂直,如图8所示。来流方向2 mm三三d运4mm L2d 固8静压测孔4.3.3.3 测量时需排尽压力(差)变送器引压管内的气体。6 5 测试条件和性能确定5. 1 测试条件a) 冷、热流体;b) 冷、热流体的热物理性质(
13、见附录A)参数宜包括:1) 定压比热容;2) 汽化潜热;3) 密度;4) 导热系数;5) 蒙古度。5.2 环境条件a) 当地大气压zb) 环境温度;c) 环境湿度。5.3 性能确定5.3. 1 液-渡无相变用热交换器5.3. 1. 1 传热性能:a) 确定不同流速u下的总传热系数hb) 建立努塞尔数Nu与雷诺数Re间的准则关系式。5.3. 1. 2 流体阻力性能:a) 确定不同流速u下的压力降!J.p;b) 建立欧拉数Eu与雷诺数Re间的准则关系式。5.3.2 汽-液冷凝用热交换器5.3.2. 1 传热性能:a) 确定不同流速u下的总传热系数hb) 建立对流换热系数与雷诺数Re间的关系式。5.
14、3.2.2 流体阻力性能:a) 确定不同流速u下的压力降A扣b) 建立汽侧流速u.与汽侧压力降A户s间的关系式。5.3.3 汽-液蒸发用热交换器5.3.3.1 传热性能:a) 确定不同热平衡干度z、压力户、流速u下的总传热系数k;b) 建立流动沸腾换热系数与热平衡干度z、压力户、流速u间的关系式。5.3.3.2 流体阻力性能:a) 确定不同热平衡干度z、压力与流速u下的压力降A扣b) 建立压力降A与热平衡干度Z、压力、流速u的关系式。G/T 27698.1-2011 7 GB/T 27698. 1-2011 6 测量项目6. 1 )液-液无相变用热交换器a) 冷、热流体的体积流量或质量流量;b
15、) 冷、热流体的进出口温度;c) 冷、热流体的进出口压力及进口、出口之间的压力降。6.2 汽-液冷凝用热交换器a) 蒸汽及冷流体的流量;b) 蒸汽进口温度,冷凝液出口温度及冷流体的进口、出口温度;c) 蒸汽侧进出口压力,冷流体的进出口压力及进口、出口之间的压力降。6.3 汽-液蒸发用热交换器a) 预加热器与蒸发用热交换器的冷凝液及冷流体的体积流量或质量流量;b) 预加热器与蒸发用热交换器蒸汽进口温度、压力,出口冷凝液压力与温度;c) 预加热器冷流体进出口的压力、温度;d) 蒸发用热交换器冷流体进出口的压力、温度及进口、出口之间的压力降。7 测试数据的计算7. 1 液-液无相变用热交换器测试数据
16、的计算应按表4进行。7.2 汽-液冷凝用热交换器测试数据的计算应按表5进行。7.3 汽-液蒸发用热交换器测试数据的计算应按表6进行。表4序号名称符号1 冷流体流速U, 2 热流体流速Uh 3 冷流体热流量c 4 热流体热流量h 5 热平衡相对误差A 6 对数平均混差tm 7 总传热系数K 表5序号名称符号1 冷流体侧流速U , 2 蒸汽侧流速U , 3 蒸汽侧热流量s 8 计算公式u, =qy, /S, Uh=qYh/Sh ,=qCp,(t02 -td) h=qmhCph(thl -th2) A= I(h,)/,1 XI00 tm = (t1 - t2) /ln(tl / t2) K=(h十,
17、)/(2Atm)计算公式U , =qy, /S, U , =qy, /S, s=qmsr或s=qmlT 表5(续)序号名称符号4 冷流体侧热流量E 5 热平衡相对误差A 6 对数平均温差t:;.tm 7 总传热系数k 表6序号名称符号1 冷流体侧流速u, 2 蒸汽侧流速u, 3 预加热器蒸汽侧流速u叩4 蒸汽侧热流量B 5 预加热器蒸汽侧热流量p 6 预加热器冷流体侧热流量p 7 预加热器热平衡相对误差AP 8 对数平均温差t:;.tm 9 总传热系数k 10 冷流体人口热平衡干度X, 11 冷流体出口热平衡干度X2 12 冷流体平均热平衡干度工13 马丁利尼(L-M)参数X 一一一一-一一一
18、-8 原始数据8. 1 液-液无相变用热交换器原始数据应包括以下内容a) 冷、热流体的名称、流量;b) 冷、热流体的进出口温度;c) 冷、热流体的进出口压力或压力降。8.2 汽-擅冷凝用热交换器原始数据应包括以下内容a) 冷、热流体的名称、流量、冷凝液量、计量时间;b) 冷、热流体的进出口温度;c) 冷、热流体的进出口压力或压力降。8.3 汽-液蒸发用热交换器原始数据应包括以下内容a) 冷流体的名称、流量;GB/T 27698.1-2011 计算公式,=qm,cp, (t - toj) A=I(,一,)/,1X 100 t:;.tm = (t:;.tl - t:;.t2) /ln(t:;.tl
19、 / t:;.t2) k=j(At:;.tm) 计算公式u, =qy, /S, u. =qy,/S, u,p=qy,p/S,p ,=q阳或s=qmlrsp=qmsr或sp=qmlr甲=qm,p Cp, (tP2 - t,pl ) Ap = I (p一,p)/r叩IX100 t:;. tm = (t:;.tl -t:;.t)/ln(t:;.tl/ t:;.t2) k=,!(At:;.tm) X, =(,p/qy,十cpct刑-Rn)/r,X2=(,+,p) / qy,十Cpctcpl-RI2J/rc X:t=7(Xl十x2)/2X=(l X)/X 8 (p,/(JJ) (,/严,)0.2一-一一
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