液-液换热器传热性能测试与计算方法( ).doc

Q/SH1020
中国石化集团胜利石油管理局企业标准
Q/SH1020 ××××－××××

液—液换热器传热性能测试
与计算方法

2005－××－××发布 2005－××－××实施

中国石化集团胜利石油管理局 发布

Q/SH1020××××－××××

目 次
前言
1 范围 …………………………………………………………….………… 1
2 规范性引用文件 …………………………………………………….……….1
3 总则 ……………………………………………………………………………1
4 术语和定义 ………………………………………………………………………1
5 测试 ………………………………………………………………..1
6 换热器热负荷和传热性能指标计算 ………………………………………………2
7 测试报告主要内容 ………………………………………………………………..4
附录A（资料性附录）测试计算数据综合表 ……………………………………..5
附录B（资料性附录）测试数据汇总表 ………………………...……………….6
附录C（提示性附录）符号………………………...…………...………...……...……6

I

Q/SH1020××××－××××

前 言
本标准的附录A、附录B为资料性附录，附录C为提示性附录。
本标准由胜利石油管理局节能专业标准化委员会提出并归口。
本标准由中国石化集团胜利石油管理局批准。
本标准起草单位：中国石化胜利油田有限公司技术检测中心能源监测站。
本标准主要起草人：许涛、宋鑫、王强、王贵生、周长敬、李忠东、邓寿禄、冯国栋、郑召梅。

II

Q/SH1020××××－××××

液-液换热器传热性能测试与计算方法
1 范围
本标准规定了液-液换热器传热性能的测试方法、技术要求、测试用仪器仪表、计算方法及测试报告主要内容。
本标准适用于液-液换热器（以下简称换热器）。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方，研究是否可使用这些文件的最新版本。
GB 151-1999 管壳式换热器
GB16409-1996 板式换热器
3 总则
3.1 换热器传热性能测试体系是由被测试换热器、冷热流体循环系统及测试仪表组成。
3.2 换热器型号表示方法符合GB 151-1999中3.10和GB16409-1996中3.5的规定。
3.3 换热器传热性能测试分级：一级测试为鉴定新投产换热器的测试，二级测试为换热器运行中的测试。
4 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
4.1 液-液换热器
指水-水、水-油、油-油等以液体与液体之间进行热交换的换热器。
4.2 换热器一次侧
指热量的提供侧，即高温介质端。
4.3 换热器二次侧
指热量的接收侧，即低温介质端。
4.4 换热器传热性能指标
4.4.1 对数平均温差
指冷热流体平均温差的表示，表征换热器传热的动力。
4.4.2 传热效率
指实际传热量与最大理论传热量之比值。
4.4.3 传热面积
指从放热介质中吸收热量并传递给受热介质的表面积。
4.4.4 传热系数
指单位传热面积上，冷热流体的平均温差为1℃时，两流体通过换热器所传递的热量。
4.5 额定热负荷
指换热器使用设计的介质流体，在设计参数下运行，即在规定的介质流量、温差和一定的传热效率下连续运行时，单位时间的传热量。
4.6 运行热负荷
指在换热器连续运行工况下，单位时间的传热量。
4.7 热平衡相对误差
指一次侧热负荷与二次侧热负荷之差值与一次侧热负荷之比。
4.8 传热系数误差
指在额定热负荷工况下测试两次所得的传热系数，两值之差与其中较大的传热系数之比。
5 测试
5.1 测试技术要求
5.1.1 测试热负荷和测试次数要求：一级测试分三个工况测试，65%~75%额定热负荷运行工况测试一次；97%~105%额定热负荷运行工况测试二次；110%以上额定热负荷运行工况测试一次，如果达不到该热负荷，不进行测试。二级测试为运行热负荷工况下测试一次。
5.1.2 在每个测试工况下，热平衡相对误差均不得大于5%。
5.1.3 测试用仪器、仪表。见表1。
表1 测试用仪器、仪表
序号
测试参数
测试仪器仪表名称
准确度要求
便携式仪表
在线仪表
1
一次侧流量
流量计
±1.5％
±0.5％
2
一次侧进口、出口温度
温度计
±0.1℃
±0.1℃
3
一次侧进口、出口压力
压力表

±0.4％
4
二次侧流量
流量计
±1.5％
±0.5％
5
二次侧进口、出口温度
温度计
±0.1℃
±0.1℃
6
二次侧进口、出口压力
压力表

±0.4％
7
环境温度
温度计
±0.1℃
±0.1℃
5.2 测试准备
5.2.1 制定测试方案。
5.2.2 测试使用的仪器、仪表检定合格，并在检定周期内。
5.2.3 测试前对设备、管线及测试仪表进行检查，测试过程安全措施按HSE有关规定执行。
5.3 测试前热工况稳定时间要求
a）管壳式换热器不少于1h；
b）板式换热器不少于0.5h。
5.4 测试持续时间不少于1h，各测试参数要同步进行测试。测试参数10min记录一次，不少于6组，以平均值做为测试结果。
5.5 测试参数
a）一次侧流量；
b）一次侧进口、出口温度；
c）一次侧进口、出口压力；
d）二次侧流量；
e）二次侧进口、出口温度；
f）二次侧进口、出口压力；
g）环境温度。
5.6 测点布置要求
5.6.1 采用流量计测试一次侧、二次侧介质流量，流量计安装在换热器一次侧、二次侧进口或出口总管路上，符合流量计安装要求。
5.6.2 采用标准压力表测试一次侧、二次侧进、出口压力，压力表安装在换热器一次侧、二次侧进出口管路距换热器1~1.5m位置。
5.6.3 在一次侧、二次侧进出口距换热器0.5~1m的管路上测试一次侧、二次侧进出口温度。使用玻璃棒温度计测试时，玻璃棒温度计插孔安装要符合要求，测温点应布置在管道截面中心位置，且要填充机油或煤油，填充液要没过玻璃棒温度计的测温包。
5.6.4 环境温度在距换热器外侧0.8~1.2m中心水平位置测定。
6 换热器热负荷和传热性能指标计算
6.1 计算温度基准为环境温度，换热器热负荷为一次侧热负荷。
6.2 换热器一次侧热负荷按式（1）计算：
Qh=Gh (hh1－hh2)…………………………………………….(1)
6.3 换热器二次侧热负荷按式（2）计算：
Qc=Gc (hc2－hc1)……………………… …………………….(2)
6.4 热平衡相对误差按（3）计算：
Qh－Qc
△Q ＝ —————— × 100 …… …………………….(3)
Qh
6.5 传热效率按式（4）或式（5）计算：
当一次侧热容较小时,
th1－th2
ε＝ —————— …………………………………….(4)
th1－tc1

当二次侧热容较小时,
tc2－tc1
ε＝ —————— …………………………………….(5)
th1－tc1

6.6 对数平均温差按式（6）、式（7）或式（8）计算：
当th1－tc2＞th2－tc1时，
（ th1－tc2）—(th2－tc1)
△tm ＝ ——————————————……………………….(6)
th1－tc2
ln ————————
th2－tc1
当th1－tc2＝th2－tc1时，

△tm ＝ th1－tc2…………………………………………….(7)

当th1－tc2＜th2－tc1时，
(th2－tc1) —（ th1－tc2）
△tm ＝ ——————————————……………………….(8)
th2－tc1
ln ————————
th1－tc2
6.7 传热系数按式（9）的计算：

Qh
K ＝ —————— ……………………………………….(9)
A×△tm

7 测试报告主要内容
7.1 概况说明：包括任务来源、测试时间、测试地点、换热器生产制造厂商及型号规格和主要设计参数、测试系统工况说明；
7.2 检测目的；
7.3 执行标准；
7.4 测试仪器仪表说明；
7.5 测试结果及结果分析
7.5.1 一级、二级测试参照附录A和附录B填写测试计算数据综合表和测试结果汇总表。
7.5.2 在97%~105%额定热负荷下测试的传热系数K以两次测试的平均值做为测试结果，两次测试传热系数误差不超过6%。
7.5.3 测试结果中注明换热器运行热负荷下的传热效率、对数平均温差、传热系数。
附录A
（资料性附录）
测试计算数据综合表

表A1 测试计算数据综合表
序号
名称
符号
数据来源
额定负荷97%~105%
65%~75%
负荷
110%以上负荷
1
2
（一）换热器热负荷
1
环境温度
t1
测试数据

2
一次侧高温介质进口压力，MPa
Ph1
测试数据

3
一次侧高温介质出口压力，Mpa
Ph2

4
一次侧高温介质进口温度，℃
th1

5
一次侧高温介质出口温度，℃
th2

6
一次侧高温介质流量，kg/h
Gh

7
一次侧高温介质进口比热容，kJ/（kg. ℃）
Ch1
查表

8
一次侧高温介质出口比热容，kJ/（kg. ℃）
Ch2

9
一次侧高温介质进口焓，kJ/kg
hh1
计算

10
一次侧高温介质出口焓，kJ/kg
hh2

11
换热器一次侧热负荷，kJ/h
Qh

12
二次侧低温介质进口压力，Mpa
Pc1
测试数据

13
二次侧低温介质出口压力，Mpa
Pc2

14
二次侧低温介质进口温度，℃
tc1

15
二次侧低温介质出口温度，℃
tc2

16
二次侧低温介质流量，kg/h
Gc

17
二次侧低温介质进口比热容，kJ/（kg. ℃）
Cc1
查表

18
二次侧低温介质出口比热容，kJ/（kg. ℃）
Cc2

19
二次侧低温介质进口焓，kJ/kg
hc1
计算

20
二次侧低温介质出口焓，kJ/kg
hc2

21
换热器二次侧热负荷，kJ/h
Qc

22
热平衡相对误差，%
△Q
计算

（二）换热器对数平均温差
23
对数平均温差，℃
△tm
计算

（三）换热器传热效率
24
传热效率，%
ε
计算

（四）换热器传热系数
25
传热系数，W/(m2℃)
K
计算

26
传热系数误差，％
△K
计算

——
——
附录B
（资料性附录）
测试结果汇总表

表B1 测试结果汇总表
名 称
符 号
单 位
额定负荷
97%~105%
65%~75%负荷
110%以上负荷
1
2
环境温度
t0
℃

换热器热负荷
Qh
MW

对数平均温差
△tm
℃

传热效率，%
ε

传热系数
K
W/(m2℃)

附录C
（提示性附录）

C1 符号
Qh —— 换热器一次侧热负荷，kJ/h；
Gh —— 一次侧高温介质流量，kg/h；
hh1 —— 一次侧进口焓，kJ/kg；
hh2 —— 一次侧出口焓，kJ/kg；
Qc —— 换热器二次侧热负荷，kJ/h；
Gc —— 二次侧低温介质流量，kg/h；
hc1 —— 二次侧进口焓，kJ/kg；
hc2 —— 二次侧出口焓，kJ/kg；
△Q —— 热平衡相对误差，%；
th1 —— 一次侧进口温度，℃；
th2 —— 一次侧出口温度，℃；
tc1 —— 二次侧进口温度，℃；
tc2 —— 二次侧出口温度，℃；
Dtm —— 对数平均温差，℃；
ε—— 传热效率，%；
A —— 传热面积， m2；
K —— 传热系数，W/(m2℃) ；
△K —— 传热系数误差，%。

7