GBT27698.1-2011热交换器及传热元件性能测试方法第1部分：通用要求.pdf 15页

'lCS27．060．30J75a雪中华人民共和国国家标准GB／T27698．1—2011热交换器及传热元件性能测试方法第1部分：通用要求Testmethodfortheperformanceofheatexchangersandheatexchangeelement--Part1：Generalrequirements2011-12-30发布2012-06—01实施宰瞀嬲紫瓣警糌瞥霎发布中国国家标准化管理委员会促19 标准分享网www.bzfxw.com免费下载前言CB／T27698．1—2011GB／T27698(热交换器及传热元件性能测试方法》分为8个部分：——第1部分：通用要求；——第2部分：管壳式热交换器；——第3部分：板式热交换器；——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；——第7部分：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／Tl-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。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、张迎恺、姜培学、聂盂秋、王为国、朱巨贤。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载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／T27698．卜一2011GB／T27698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一液无相变、汽一液冷凝有相变、汽一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一液体、蒸汽一液体。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。凡是注目期的引用文件，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。GB151管壳式换热器JB／T4751螺旋板式换热器NB／T47004板式热交换器3术语、定义、符号GB151、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1。表1符号名称单位说明A传热面积m2f，定压比热容J／(kg·K)d。当量直径E“欧拉数无因次量f摩擦阻力系数无因次量口v体积流量m3／sqm质量流量kg／sJ比压力降kPa／NTU适用板式热交换器^总传热系数W／(m2·K)L流体流动长度NTU传热单元数无因次量NM努赛尔数无园欢量 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T27698．1—2011表1(续)符号名称单位说明p压力Ⅷa户。临界压力御a与临界温度对应的压力声d对比压力MPa系统绝压与临界压力之比Pr普朗特数无因次量垂热流量Wq热流密度W／ra。热流量与换热面积之比Re雷诺数无因次量R显潜热比|适用于汽一液蒸发用热交换器S流遭截面积ITl2温度℃流速m／s热平衡干度无因次量X马丁尼利(L-M)参数无因次量对流换热系数w／(m2·K)沸腾换热系数W／(m2·K)户密度kg／m3汽化潜热J／kg^导热系数W／(m·K)△p压力降kPaAp／L单位流动长度压力降kPa／m△垂热平衡相对误差％△fl大温差端的流体温差K△如小温差端的流体温差K△￡。对数平均温差K1、2角标表示流体的进、出口h、c角标表示热、冷流体侧s、1角标表示蒸汽、冷凝液表示预加热器(适用于汽一p角标液蒸发用热交换器)2 标准分享网www.bzfxw.com免费下载4要求4．1测试系统4．1．1液一液无相变用热交换器测试系统GB／T27698．1—2011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1。4．1．2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2。4．1．3汽一液蒸发用热交换器测试系统蒸汽1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。匿幂硒匡幂圃宦鞫摩间障量训_I疃水剜·l匾丽i匝口[—[]随夏圄[二口1——冷却塔；2——冷却器；3——热交换器试件4——加热器；5一一分离器；6——过冷器；7——液体储槽；T——测温口；P——压力测口。图1热交换器测试系统图3 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／X27698．1—20114圈图囝弼瞳亟回圈嚣l闸闷l函||1——冷却塔；2——冷却器；3——冷凝器试件4——分离器；5——过冷器；6——液体储槽；T——测温口{P——压力测口。图2冷凝器测试系统图计量捧放圈圜匝[回睡亘回瞳量划一l随水倒‘I随节闷l函||l闸同l函||1——玲却塔；2——冷却器；3——预加热器；4——蒸发器试件5——分离器；6——过冷器；7——液体储槽；T——测温口；P——压力测口。图3蒸发器测试系统图计量捧放 4．2测量仪表GB／T27698．1～20114．2．1实验室液一液测试流量、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2的规定。表2流量温度压力压差项目1123／h℃MPakPa准确度等级1．00．5量程O．6～101．6～4016～1000～1000～150O～0．60～400测试工位冷／热侧冷侧热侧冷／热侧4．2．2实验室汽一液测试流量、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流量温度压力压差项目m3／hkg／h℃MPakPa准确度等级1．00．50．6～1060／120--240／480量程1．6～400～1000h2000～O．60～400240／480～1200／240016～100铡试工位液侧汽侧液侧汽侧液／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100K。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／T27698．1—2011来流方向图4垂直安装来流方向图5倾斜安装图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150TI"IZD_。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2mm≤d≤4mmL≥2d图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霆收爆鬃 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(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)黏度。5．2环境条件a)当地大气压；b)环境温度；c)环境湿度。5．3性能确定5．3．1液-液无相变用热交换器5．3．1．1传热性能：a)确定不同流速“下的总传热系数k；b)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“下的压力降△p；b)建立欧拉数Eu与雷诺数Re间的准则关系式。5．3．2汽一液冷凝用热交换器5．3．2．1传热性能：a)确定不同流速“下的总传热系数k；b)建立对流换热系数a与雷诺数Re间的关系式。5．3．2．2流体阻力性能：a)确定不同流速“下的压力降Ap；b)建立汽侧流速“。与汽侧压力降Ap。间的关系式。5．3．3汽一液蒸发用热交换器5．3．3．1传热性能：a)确定不同热平衡干度z、压力P、流速”下的总传热系数k；b)建立流动沸腾换热系数a与热平衡干度z、压力P、流速“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．7C、压力P与流速“下的压力降Ap；b)建立压力降Ap与热平衡干度z、压力P、流速“的关系式。GB／T27698．1—2011 GB／T27698．1—20116测量项目6．1液一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)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汽一液冷凝用热交换器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汽一液蒸发用热交换器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液一液无相变用热交换器测试数据的计算应按表4进行。7．2汽一液冷凝用热交换器测试数据的计算应按表5进行。7．3汽一液蒸发用热交换器测试数据的计算应按表6进行。表4序号名称符号计算公式1冷流体流速Ⅱ；=qvJS。2热流体流速‰=qw／sh3冷流体热流量雪。00—g叫c*(七一t。1)4热流体热流量魂魄=qd‘ph(fhl--tu)5热平衡相对误差△垂△垂一l(晚一00)／0。l×1006对数平均温差△￡Ⅲ血。譬(Ati一△如)／In(Atl／龇)7总传热系数KK=(巍+q,o)／(2AAt。)表5序号名称符号计算公式1冷流体侧流速“。一qv。／S。2蒸汽侧流速“。=口v。／S。3蒸汽侧热流量中。垂。一gmr或圣。=gdr 表5(续)GB／T27698．1--2011序号名称符号计算公式4冷流体侧热流量雪。中。一口。cw(k—td)5热平衡相对误差△垂AO=I(垂。一雪。)／垂。I×1006对数平均温差At。At。一(Atl—At2)／ln(Atl／△屯)7总传热系数^t=垂。／(AAt。)裘6序号名称符号计算公式1冷流体侧流速Ⅱ。--qh／S。2蒸汽侧流速“。=qv,／S。3预加热器蒸汽侧流速“5。H”一口‰／S，p4蒸汽侧热流量甄垂。一q哪r或垂．一qdr5预加热器蒸汽侧热流量雪。。垂⋯=ct。pr或垂"一qdr6预加热器冷流体侧热流量圣。《k一口。qcF(fcp2一t∞1)7预加热器热平衡相对误差△雪。△西。=I(中，一虐k)／吐kI×1008对数平均温差At。At。一(Atl一At2)／in(Atl／Atz)9总传热系数^^一垂。／(A△％)10冷流体人口热平衡干度Xl一(cI,0㈨／q+fⅢtl--Rn)／ro11冷流体出口热平衡干度z：一[(蛾+中_)／qv。+fwt∞l--RⅡ]／r。12冷流体平均热平衡干度z一(zl+z2)／213马丁利尼(L-M)参数Xx=[(1一z)／z]118(n／n)(阳／一)“28原始数据8．1液一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rl温度；c)冷、热流体的进出口压力或压力降。8．2汽-液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汽一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；9 GB／T27698．1—2011b)热流体的名称、流量、冷凝液量、计量时间；c)预加热器冷、热流体的进出口温度；d)预加热器冷、热流体的进出口压力或压力降e)冷、热流体的进出口温度；f)冷、热流体的进出口压力或压力降。9测试报告9．1内容测试报告应包括以下内容a)委托方；b)承担测试方；c)测试产品技术数据；d)测试目的和要求；e)测试系统及方法；f)测试说明；g)测试结果。9．2附录附录宜包括以下图表：a)测试流程图；b)测试结果表；c)测试数据表；d)测试曲线。10 附录A(资料性附录)热物理性质数据水、饱和水蒸气、干空气的热物理性质分别如表A．1、表A．2、表A．3所示。表A．1水的热物理性质GB／T27698．1—2011温度压力密度焙定压比热容导热系数导温系数动力黏度运动黏度表面张力勃朗特数tPHd×108Ⅳ×106v×106口×104Pr℃MPakg／m3kJ／kgkJ／(kg·K)W／(m·K)rn2／sPa·sm2／sN／13：100．1013999．9O4．2260．55813．11"／93．6361．78975513．67100．1013999．741．994．1950．57713．71296．4391．3067419．52200．1013998．283．864．1820．59714．3993．4141．0067277．02300．1013995．7125．664．1760．61514．9792．3770．8057125．42400．1013992．2167．454．1750．63315．1658．0260．6596964．31500．1013988．1209．264．1780．64715．7555．0560．5566773．54600．10l3983．2251_094．1810．65815．9471．6700．4786622．98700．1013977．8292．974．1870．66816．3404．0340．4156432．55800．1013971．8334．924．1940．67316．5352．0590．3656262．21900．1013965．3376．944．2020．67816．7308．909O．3266071．951000．1013958．4419．064．2110．68216．9277．5280．2955881．751100．1433951．0461．324．2240．68417．0254．9370．272569I．601200．1985943．1503．74．2320．68517．1235．3600．2525481．471300．2701934．8546．34．2500．68617．2211．8240．2335291．361400．3614926．1589．14．2570．68517．2201．0360．2175071．261500．4760917．0632．24．2700．68417．3185．3460．2034861_171600．6181907．4675．54．2850．68317．3171．6160．1914661．101700．7920897．3719．04．3960．67917．2162．2900．1814431．051801．0027886．9763．14．4170．67317．2152．0030．1734231．001901．2551876．0807．54．4800．67017．1145．1380．1654000．962001．5549863．0852．44．5050．66517．0139．2540．1583770．932101．9077852．8897．84．5550．65516．8131．4090．1533540．912202．3198840．3943．74．6050．64516．7124．5440．1483310．892302．7976827．3990．34．6900．63716．4119．6410．1453100．882403．3478813．61037．64．7310．62816．2113．7570．1412850．872503．9776799．01085．84．8570．61816．0409．8340．1372620．862604．6934784．01135．04．9820．60515．6104．9310．1352370．87注：数据计算依据来自国际水及水蒸气物性协会1995年发布的计算方法。 CB／T27698．1—2011表A．2饱和水蒸气的热物理性质温度压力密度培定压比热容导热系数导温系数动力黏度运动黏度汽化潜热勃朗特数tPH^×102口×106口X105v×106Pr℃MPakg／m3kJ／kgkJ／(kg·K)W／(m·K)m2／sPa’sm2／skJ／kgoo．ooo61o．004852501．61．85431．8320318．0221655．012501．6o．85110o．00123o．009402520．o1．85941．8810788．424896．542477．7o．83120o．00234o．017292538．01．86611．946028．840509．902454．3o．84730o．00424o．030372556．61．87442．oo3519．218303．532430．9o．86340o．00738o．051162574．51．88532．062139．620188．042407．oo．88350o．01234o．083022592．o1．89872．i2134lO．022120．722382．7o．896600．01992o．1302609．61．91552．1987．710．42480．072358．4o．91370o．031160．1982626．81_93642．2558．510．81754．572334．1o．930800．04736o．29332643．51．96152．3340．41】．21938．252309．0o．947900．070110．42352660．31．99212．40Z8．411．62127．442283．1O．966lOOo．10l3o．59772676．22．028l2．4820．412．02320．122257．1o．984110o．1433O．8265Z691．32．07042．5615．o12．42515．032229．91．00120o．19851．1222705．92．11982．6511．212．79811．412202．31．02130o．27011．4972719．72．17632．768．4613．1708．802173．81．04140o．36141．9672733．12．24082．856．6713．5436．892144．11．06150o．476o2．5482745．32．31422．975．0313．8965．452113．11．08160o．61813．2602756．62．39743．083．9414．2494．372081．31．11170o．792o4．1232767．12．49113．213．1314．6123．542047．81．131801．00275．1602776．32．59583．362．5114．9652．902013．o1_151901．25516．3972784．22．71263．512．0315．2982．391976．61．182001．55497．8642790．92．84283．681．6415．6511．991938．51．212101．90779．5932796．42．98773．871．3515．9951．671898．31．242202．319811．622799．73．14974．071．1116．3381．411856．41．262302．797614．oo2801．83．331o4．30o．92216．7011．191811．61．292403．347816．762802．23．53664．54o．76717．0731．021764．71．332503．977619．992800．63．77234．84o．64217．446o．8731714．51．362604．694323．732796．44．047o5．18o．53917．843o．7521661．31．402705．505828．102789．74．37355．55o．45318．280o．6511604．81．442806．420233．192780．54．76756．ooo．38118．750o．5651543．71．49洼：数据计算依据来自国际水及水蒸气物性协会1995年发布的计算方法。12 表A．3干空气的热物理性质(P=101．325kPa)GB／T27698．1--2011温度密度定压比热容导热系数导温系数动力黏度运动黏度勃朗特数tPCp^×102口×106Ⅱ×lO6v×106Pr℃kg／m3kJ／(kg·K)W／(m·K)m2／sPa·sm2／so1．2931．0052．4418．817．213．28o．707101．2471．0052．5120．o17．614．16o．705201．2051．0052．5921．418．1】5．06o．703301．1651．0052．6722．918．616．ooo．70l401．1281．0052．7624．319．116．96o．699501．0931．0052．8325．719．617．95o．698601．0601．0052．9027．220．118．97o．696701．0291．0092．9628．620．620．02o．694801．ooo1．0093．0530．221．121．09o．69290o．9721．0093．1331．921．522．10o．690lOOo．9461．0093．2133．621．923．13o．688120o．8981．0093．3436．822．825．45o．686140o．8541．0133．4940．323．727．80o．684160o．8151．0173．6443．924．530．09o．682180o．7791．0223．7847．525．332．49o．681200o．7461．0263．9351．426．o34．85o．680250O．6741．0384．2761．o27．440．61o．677300o．6151．0474．6071．629．748．33o．674350o．5661．0594．9181．931．455．460．676400o．5241．0685．2193．133．o63．09o．678500o．4561．0935．74115．336．279．38o．687600o．4041．1146．22138．339．196．89o．699700o．3621．1356．71163．441．8115．4o．706800o．3291．1567．18188．844．3134．8o．713900o．30l1．1727．63216．246．7155．1o．717注：数据摘自《传热学》第四版，杨世铭羯文铨编著。13'