在用工业换热器能效测试及评价方法（报批稿）807

1、DB/T XX/XXX-201XICS XXXXXXXX XXa DB/T XX/XXX备案号XXXX-XXXX上 海 市 地 方 标 准DB31/T628 XX/XXX-2012X 在用工业换热器能效测试及评价方法（报批稿）The Energy Efficiency Testing and Evaluation Method of Industrial Heat Exchanger in Service（报批稿）201X-XX-XX 发布 2012X-12XX-01XX 实施 XXXXXXXXXXXXXXX 发布目 次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语、定义、符号14 能效测试及

2、评价流程25 测试仪表要求及测试方法36 测试过程及计算57 换热器能效评价的内容及结果分析88 评价报告9附 录 A（规范性附录）换热器基本条件参数表11附 录 B（规范性附录）换热器（无相变）性能测试数据表12附 录 C（规范性附录）冷凝器性能测试数据表13附 录 D（规范性附录）蒸发器性能测试数据表14附 录 E（规范性附录）介质物性、传热系数计算值数据表15附 录 F（规范性附录）换热器性能评价测试值与可比较值对照数据表16附 录 G（资料性附录）管壳式换热器传热系数基准值17附 录 H（资料性附录）螺旋板式换热器传热系数基准值19附 录 I（规范性附录）在用工业换热器能效测试评价报告

3、20前 言本标准参考了EN 305:1997热交换器.热交换器的性能定义和确定所有热交换器性能的一般试验程序、EN 306:1997热交换器.必要性能参数测量方法的部分内容。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F为规范性附录，附录G、附录H、附录I为资料性附录。本标准由上海市发展改革委员会、上海市经济信息化委员会、上海市质量技术监督局提出。 本标准由上海市特种设备监督检验技术研究院归口解释。本标准负责起草单位：上海市特种设备监督检验技术研究院。本标准参加起草单位：华东理工大学、绿色高效过程装备与节能教育部工程研究中心。本标准主要起草人：杨宇清、周伟、罗晓明、徐宏、王元华、童壮根

4、、徐鹏、金建祥。本标准所代替标准历次发布情况为：首次制定发布。IDB/T XX/XXX-201X在用工业换热器能效测试及评价方法1 范围本标准规定了在用工业换热器的能效测试及评价方法；本标准适用于工业现场在用的管壳式换热器、螺旋板式换热器和板式换热器； 本标准换热器这一术语包括了换热器（无相变）、冷凝器（热侧有相变、冷侧无相变）及蒸发器（冷侧有相变、热侧无相变）。属于特种设备安全监察条例管辖范围的换热器，测试时必须符合该条例的相关要求。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，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

5、所有的修改单）适用于本文件。GB 150 压力容器GB 151 管壳式换热器 GB 16409 NB/T47004 板式换热器 JB/T 4751 螺旋板式换热器 3 术语、定义、符号 3.1 术语3.1.1 传热系数 heat transfer coefficient 稳定传热条件下，冷热流体间温度相差1K时，通过单位传热面积、单位时间所传递的热量。3.1.2 压力差 pressure drop流体经过一段流程后，进、出口之间的压力变化。3.1.3 单相流 single-phase flow仅由一个液相或一个气相组成的流体。3.1.4 热平衡 heat balance理想条件下，冷、热流体进

6、行热量交换时，热流体释放的热量和冷流体吸收的热量相等。3.1.5 流股 stream流程工业中各设备单元之间通过输送管线进行质量、热量和功传递的介质。3.2 定义和符号GB 150、GB 151、GB 16409、JB/T 4751所确立的符号和单位适用于本标准。本标准所用符号、单位及角标列于表1。表1 符号、单位及角标符号名称单位说明A传热面积m2按GB 151、GB 16409、JB/T 4751计算Cp定压比热容kJ/(kg·K）G体积流量m3/hGm质量流量kg/hH比焓kJ/kgK传热系数W/(m2·K)P压力MPaR汽化潜热kJ/kgT流体温度Ktm流体平均温度

7、KP压力差kPa热平衡相对误差%tm对数平均温差Kt1大温差端的流体温差Kt2小温差端的流体温差K导热系数W/(m·K)粘度Pa·s密度kg/m3热流量Wi、o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m角标表示平均4 能效测试及评价流程在用工业换热器能效测试及评价流程，如图1所示。技术准备仪表校准或检定仪表安装和调试数据采集能效评价能效分级及评价温度测试流量测试压力(差)测试数据处理物性计算热平衡计算传热系数计算测试值与可比较值对比基本参数采集出具报告图1 在用工业换热器能效测试及评价流程图4.1 基本参数采集表按照附录A填写。4.2 数据

8、采集按照附录B、C或D填写。4.3 介质物性、传热系数计算值按照附录E填写。4.4 测试值与可比较值对比按照附录F填写。4.5 换热器性能评价报告按照参考附录I填写。5 测试仪表要求及测试方法5.1 测试仪表要求5.1.1 流量、温度及压力（差）等测试仪表的精度一般不低于表2的规定；若工业现场的测试仪表满足设计要求，也可直接采用现场仪表进行数据测试。5.1.2 测试用的流量、温度及压力（差）等测试仪表的量程应满足测试要求；对于表盘式的仪表，量程应按所测工艺参数的1.52.0倍选取。5.1.3 测试用的流量、温度及压力（差）测试仪表应在校准或检定的有效期内使用。5.1.4 确保测试环境没有强电磁

9、、强辐射等干扰。5.1.5 测试用的数据采集A/D转换的分辨率不应低于10位，采样速率应不低于每秒100K。表2 测试仪表与精度测量参数仪表名称精度压力标准压力表1.0压力变送器0.5压力数显表1.0气压计2.5压力差微压差计1.0表2 测试仪表与精度(续)测量参数仪表名称精度温度热电偶温度传感器热电阻温度传感器铂电阻温度传感器B双金属温度计1.5温度变送器0.5温度数显表1.0流量流量传感器1.0流量积算仪1.0流量数显表1.0冷凝液量体积计量仪器1.5重量计量仪器1.5液位液位计1.05.2 测试方法 5.2.1 流量测试5.2.1.1 流量计安装位置应满足选用仪表的安装要求。5.2.1.

10、2 测试蒸发器和冷凝器流量时，应保证测试点选择在单相流处。5.2.1.3 保证流量计能承受来自介质的化学作用和压力等载荷。5.2.2 温度测试5.2.2.1 测温元件的感温点插入深度应符合其使用说明书的规定。 5.2.2.2 测试层流状态的流体温度时，测温元件应逆着流体流动方向安装。5.2.2.3 测温点的安装位置应尽量靠近换热器的进、出口，若测温点远离换热器的进、出口时，应保证相连接的工艺管线保温良好。5.2.3 压力（差）测试 5.2.3.1 压力（差）测试元件安装位置应满足选用仪表的安装要求。5.2.3.2 测试压力（差）可选用压力（差）变送器测试。5.2.3.3 压力测点与压力仪表之间

11、应有环形缓冲管及切断阀和排气阀。5.2.4 数据采集应在额定或应用工况下稳定运行30min后进行，每次数据采集的时间间隔不少于10min；若现场不具备相应测试条件，则可按照工艺流程及上下游物料流股关系，根据质量和能量守恒定律，推算测试对象的流量、温度等参数。6 测试过程及计算6.1 基本参数a） 换热器设计技术参数： 1） 结构尺寸；2） 传热面积；3） 热流量；4） 对数平均温差；5） 传热系数；6） 冷、热侧设计温度；7） 冷、热侧设计流量；8） 冷、热侧设计压力；9） 冷、热侧设计压力差。b） 冷、热介质物性： 1） 冷、热介质的名称；2） 定压比热容； 3） 密度；4） 粘度；5） 导

12、热系数；6） 气化潜热或比焓。6.2 现场测试项目6.2.1 换热器（无相变） 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、出口压力及压力差；d） 环境温度。6.2.2 冷凝器a） 蒸气及冷流体的体积流量或质量流量；b） 蒸气进口温度（与压力对应），冷凝液出口温度及冷流体的进、出口温度；c） 蒸气进、出口压力，冷流体的进、出口压力及进、出口之间的压力差；d） 环境温度。6.2.3 蒸发器a） 热流体及蒸气的体积流量或质量流量；b） 冷、热流体进口温度，热流体的出口温度及蒸气出口温度；c） 热流体进、出口压力及进、出口之间的压力差，冷流体进口压

13、力，蒸气出口压力；d） 环境温度。6.3 计算6.3.1 流体平均温度计算流体（过渡流及湍流阶段）的平均温度：（1）（2）流体（层流阶段）的平均温度： （3） （4）热流体的平均温度thm应按公式（1）或公式（3）计算；冷流体的平均温度tcm应按公式（2）或公式（4）计算。6.3.2 流体的物性计算数据处理过程中使用的冷、热侧物性对应的温度、压力按5.2测量。查找数据库或软件模拟使用的温度为平均温度，应按照6.3.1计算。查找数据库或软件模拟计算使用的压力为进口压力。6.3.3 有效平均温差计算 在换热器中，流体温度变化情况如图2（a）（d）所示。测试中有效平均温差可用对数平均温差tm表示：1

14、） 当t1 t2 时，（5）2） 当t1 = t2 时，（6）（a）两种流体均无相变化的并流操作情况（b）两种流体均无相变化的逆流操作情况（c）用饱和蒸气加热无相变的流体（冷凝器操作情况）（d）用显热加热液体，使之沸腾 （蒸发器操作情况）图2 流体温度变化6.3.4 测试数据及计算汇总表6.3.4.1 换热器（无相变）能效测试数据的确定与计算按表3进行。表3 换热器（无相变）能效测试数据计算公式序号名称符号计算公式1质量流量Gm2热流体热流量h3冷流体热流量c4热平衡相对误差5传热系数K6.3.4.2 冷凝器能效测试数据的确定与计算按表4进行。表4 冷凝器能效测试数据计算公式序号名称符号计算公

15、式1质量流量Gm2蒸汽侧热流量s或3冷侧热流量c4热平衡相对误差 5传热系数K 6.3.4.3 蒸发器能效测试数据的确定与计算按表5进行。表5 蒸发器能效测试数据计算公式序号名称符号计算公式1质量流量Gm2热侧热流量h3蒸汽侧热流量s 或 4热平衡相对误差 5传热系数K 7 换热器能效评价的内容及结果分析 7.1 考核数据要求 a） 热平衡误差±8% 的数据应不少于有效数据总数的 50% ； b） 热平衡误差±10% 的数据应不少于有效数据总数的 80% ； c） 有效采集数据总数一般不少于8组。 7.2 评价项目 a） 传热系数K ；b） 压力差P 。7.3 结果分析 7

16、.3.1 测试值与可比较值对比换热器首次进行能效测试时，以设计值作为可比较值；再次进行换热器能效测试时，以首次能效测试的数据作为可比较值。若K与可比较值相比明显降低或者P与可比较值相比明显增加时，应进行原因分析，采取相关措施提高换热器换热效率。7.3.2 换热器综合能效评价分级以按本标准测试、计算的传热系数K为该台在用换热器能效评价指标,并以该指标评价其能效级别。管壳式换热器传热系数基准值可参考附录G，螺旋板式换热器传热系数基准值可参考附录H（板式换热器传热系数基准值与板片型式有很大关系，难以统一,应综合生产厂家的推荐值和实际使用情况确定）。上述附录应按照具体工艺情况、结构型式及生产力发展水平

17、做出相应调整和完善。不同结构、介质和流程组合的在用换热器的换热系数的基准值应根据目前换热器设计、制造和使用情况综合而定，根据产业发展的平均水平确定该类换热器的传热系数K的分布范围。不低于传热系数基准值上限的在用换热器的能效级别评为级，高于或等于基准数值下限但低于上限的在用的换热器能效级别评为级，低于传热系数基准值下限的在用换热器的能效级别评为级。8 评价报告 8.1 内容评价报告包括以下内容： a） 委托方； b） 测试方； c） 换热器技术数据； d） 工艺设计条件； e） 能效测试目的和要求； f） 测试流程； g） 测试仪表及方法； h） 评价考核内容； g） 评价考核结果。 8.2 附

18、录 a） 换热器基本参数表；b） 换热器（无相变）能效测试数据表；c） 冷凝器能效测试数据表；d） 蒸发器能效测试数据表；e） 介质物性、传热系数计算值数据表；f） 换热器能效评价测试值与可比较值对照数据表；g） 管壳式换热器传热系数基准值；h） 螺旋板式换热器传热系数基准值；i） 在用工业换热器能效测试评价报告。附 录 A（规范性附录）换热器基本参数表表A：换热器基本参数表使用单位安装地址名 称型号/结构尺寸/位 号结构形式o 管壳式o 板式o 螺旋板式基 本 参 数设计技术参数传热面积A（m2）传热系数KW/（m2·K）热流量（W）对数平均温差tm（K）冷侧温度tc（º

19、C）进口/出口热侧温度th（ºC）进口/出口冷侧质量流量Gmc（kg/h）进口/出口热侧质量流量Gmh（kg/h）进口/出口/冷侧压力Pc（MPa）进口/出口热侧压力Ph（MPa）进口/出口冷侧压力差Pc（kPa）热侧压力差Ph（kPa）/介质物性冷介质热介质介质名称定压比热容CPkJ/（kg·K）密度（kg/m3）粘度（Pa·s）导热系数W/（m·K）气化潜热r或比焓h（kJ/kg）测试人员日 期注1 管壳式换热器结构尺寸应填写换热管管长、换热管管数、换热管管外径、换热管管壁厚、壳内径及折流板间距等。注2 螺旋板式换热器结构尺寸应填写螺旋体长轴直径、螺

20、旋体通道长度、螺旋体通道圈数、螺旋板长度及螺旋板圈数等。注3 板式换热器结构尺寸应填写板间距、板数、板厚及单板换热面积等。附 录 B（规范性附录）换热器（无相变）能效测试数据表表B：换热器（无相变）能效测试数据表使用单位安装地址名 称型 号位 号结构形式o 管壳式o 板式o 螺旋板式测试项目12345678平均值热 侧体积流量Gh（m3/h）质量流量Gmh（kg/h）进口温度thi（ºC）出口温度tho（ºC）进口压力Phi（MPa）出口压力Pho（MPa）进出口压力差Ph（kPa）冷侧体积流量Gc（m3/h）质量流量Gmc（kg/h）进口温度tci（ºC）出口温

21、度tco（ºC）进口压力Pci（MPa）出口压力Pco（MPa）进出口压力差Pc（kPa）环境环境温度（ºC）测试人员测试日期注1 进出口压力差应根据现场测试情况选择合适方法，可以通过进口压力与出口压力计算得到，也可通过压力差计直接测得。注2 流量应根据现场测试情况选择测试体积流量或质量流量。附 录 C（规范性附录）冷凝器能效测试数据表表C：冷凝器能效测试数据表使用单位安装地址名 称型 号位 号结构形式o 管壳式o 板式o 螺旋板式测试项目12345678平均值热侧蒸气体积流量Gs（m3/h）蒸气质量流量Gms（kg/h）冷凝液体积流量Gl（m3/h）冷凝液质量流量Gml（

22、kg/h）进口温度thi（ºC）出口温度tho（ºC）进口压力Phi（MPa）出口压力Pho（MPa）冷侧体积流量Gc（m3/h）质量流量Gmc（kg/h）进口温度tci（ºC）出口温度tco（ºC）进口压力Pci（MPa）出口压力Pco（MPa）进出口压力差Pc（kPa）环境环境温度（ºC）测试人员测试日期注1 进出口压力差应根据现场测试情况选择合适方法，可以通过进口压力与出口压力计算得到，也可通过压力差计直接测得。注2 流量应根据现场测试情况选择测试体积流量或质量流量。附 录 D（规范性附录）蒸发器能效测试数据表表D：蒸发器能效测试数据表使

23、用单位安装地址名 称型 号位 号结构形式o 管壳式o 板式o 螺旋板式测试项目12345678平均值热侧体积流量Gh（m3/h）质量流量Gmh（kg/h）进口温度thi（ºC）出口温度tho（ºC）进口压力Phi（MPa）出口压力Pho（MPa）进出口压力差Ph（kPa）冷侧冷流体积流量Gc（m3/h）冷流质量流量Gmc（kg/h）冷流进口温度tci（ºC）冷流进口压力Pci（MPa）蒸气体积流量Gs（m3/h）蒸气质量流量Gms（kg/h）蒸气出口温度tso（ºC）蒸气出口压力Pso（MPa）环境环境温度（ºC）测试人员测试日期注1 进出口压

24、力差应根据现场测试情况选择合适方法，可以通过进口压力与出口压力计算得到，也可通过压力差计直接测得。注2 流量应根据现场测试情况选择测试体积流量或质量流量。附 录 E（规范性附录）介质物性、传热系数计算值数据表表E：介质物性、传热系数计算值数据表使用单位安装地址名 称型 号位 号结构形式o 管壳式o 板式o 螺旋板式介质物性冷介质热介质介质名称定压比热容CPkJ/（kg·K）密度（kg/m3）粘度（Pa·s）导热系数W/（m·K）气化潜热r或比焓h（kJ/kg）传热系数KW/（m2·K）测试人员日 期附 录 F（规范性附录）换热器能效评价测试值与可比较值对

25、照数据表表F：换热器能效评价测试值与可比较值对照数据表使用单位安装地址名 称型 号位 号结构形式o 管壳式o 板式o 螺旋板式基 本 参 数序号对比项设计值/初次测试值测试值热侧冷侧热侧冷侧1进口温度ti（ºC）2出口温度to（ºC）3进口压力Pi（MPa）4出口压力Po（MPa）5进出口压力差P（kPa）6质量流量Gm（kg/h）或体积流量Gh（m3/h）7热流量（W）8对数平均温差tm（K）9传热系数KW/（m2·K）结论传热系数变化：K与可比较值相比降低10% 是 否压降变化：P与可比较值相比增加10% 是 否采取相应措施：清洗 是 否 维修 是 否 改造

26、是 否 其他 说明：测试人员测试日期附 录 G（资料性附录）管壳式换热器传热系数基准值表G：管壳式换热器传热系数基准值换热器（无相变）冷流体热流体K下限W/(m2·K)K上限W/(m2·K)水水13962383水气体16279水有机物粘度0.5cP以下1430850盐水有机物粘度0.5cP以下1220570水有机物粘度0.5-1.0cP2279709水有机物粘度1.0cP以上328430水轻油341908水重油57284轻油有机溶剂116395重油重油47279水盐水5821163盐水有机溶剂175512水水蒸气11633954甲醇水蒸气11633954水溶液粘度2cP以下

27、水蒸气11633954水溶液粘度2cP以上水蒸气5702792有机物粘度0.5cP以下1水蒸气5701163有机物粘度0.5-1.0cP2水蒸气279570有机物粘度1.0cP以上3水蒸气33.7337.3气体水蒸气28279水蒸气水蒸气13962838有机物粘度0.5cP以下1有机物粘度0.5cP以下1221430有机物粘度0.5-1.0cP2有机物粘度0.5-1.0cP2116337有机物粘度1.0cP以上3有机物粘度1.0cP以上358220有机物粘度1.0cP以下有机物粘度1.0cP以上3174337有机物粘度1.0cP以上3有机物粘度0.5cP以下158220气体有机载热体23227重油有机载热体45341芳烃和水蒸气烟道气2885冷凝器 蒸发器 冷流体热流体K下限W/(m2·K)K上限W/(m2·K)水水蒸气（加压下）19874259水水蒸气（减压下）17033407水，盐水饱和有机溶剂（常压下）5681136水，盐水饱和有机溶剂（减压下，带有少量不凝物）284681水，盐水饱和有机溶剂（减压下，带有大量不凝物）114454水低沸点烃（常压下）4541136水高沸点烃（减压下）57170轻油水蒸气284852重油水蒸气5745