GB∕T 27698.3-2023 热交换器及传热元件性能测试方法 第3部分：传热元件（正式版）

热交换器及传热元件性能测试方法第3部分：传热元件Testmethodsfortheperformanceofheatexchangersandhea2023-09-07发布2023-09-07实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T27698.3—2023 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4符号与单位 5产品型号与试件参数 5.1换热管 5.2换热管束 5.3换热板束 36汽-液与液-液性能测试 37汽-气冷凝测试方法 37.1测试系统 37.2测量仪表 7.3测量方法 58汽-气冷凝测试条件及测量参数 68.1测试条件 68.2测量参数 9汽-气冷凝测试程序 10汽-气冷凝测试数据处理 710.1数据计算 10.2性能确定 811误差与不确定度 812测试报告 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T27698《热交换器及传热元件性能测试方法》的第3部分。GB/T27698已经发布了以下部分：——第1部分：通用要求；——第2部分：热交换器；——第3部分：传热元件；——第4部分：空冷器噪声测定。本文件代替GB/T27698.5—2011《热交换器及传热元件性能测试方法第5部分：管壳式热交换器用换热管》及GB/T27698.6—2011《热交换器及传热元件性能测试方法第6部分：空冷器用翅片管》,与GB/T27698.5—2011及GB/T27698.6—2011相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)更改了换热管产品型号与试件参数要求(见5.1,GB/T27698.5—2011的3.2,GB/T27698.6—2011的10.3);b)增加了换热管束产品型号与试件参数要求(见5.2);c)增加了换热板束产品型号与试件参数要求(见5.3);d)增加了换热管束与板束测试时的压力测点(见7.1);e)增加了测试时湿度测量仪表要求(见7.2);f)增加了空气侧压力测孔结构要求(见7.3.3.3);g)增加了空气侧压力测孔位置要求(见7.3.3.4);h)增加了湿度测量方法(见7.3.4);i)增加了换热管束与换热板束试件尺寸要求(见8.1.5);j)增加了实验室气温要求(见8.1.7);k)增加了湿度测量参数(见8.2);1)增加了换热管束与换热板束测试工况范围(见9.4);m)增加了测试时，空气侧压力波动范围要求(见9.6);n)增加了换热管束与板束数据处理内容(见10.2.2);o)增加了数据处理的不确定度要求(见11.3)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归口。本文件起草单位：上海蓝滨石化设备有限责任公司、甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司、西安交通大学、清华大学、中国石化工程建设有限公司、中石化广州工程有限公司、哈尔滨空调股份有限公司、仪征市永辉散热管制造有限公司、浙江中达特钢股份有限公司、上海蓝海科创检测有限公司、上海市特种设备监督检验技术研究院、中国特种设备检测研究院、上海海关工业品与原材料检测技术中心。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：Ⅱ——2011年首次发布为GB/T27698.3—2011《热交换器及传热元件性能测试方法第3部分：板式热交换器》,本次为第一次修订；——GB/T27698.5,2011年首次发布；——GB/T27698.6,2011年首次发布。Ⅲ性能测试是确定热交换器及传热元件流动与传热特性的最准确的方法。为了保证性能测试有序开展，GB/T27698旨在确立普遍适用于热交换器及传热元件性能测试的测试系统、测试条件、数据处理方法及测试报告要求，拟由四个部分组成。——第1部分：通用要求。目的在于确立适用于各类热交换器及传热元件性能测试的测试系统、测量仪表、测量方法、数据处理方法及测试报告的通用要求。——第2部分：热交换器。目的在于确立各类典型热交换器性能测试时产品参数信息、测试程序、数据处理结果及测试报告要求。——第3部分：传热元件。目的在于确立各类典型传热元件性能测试的汽-气冷凝测试方法及产品参数信息、测试程序、数据处理结果与测试报告要求。——第4部分：空冷器噪声测定。目的在于确立空冷器噪声测定的测量参数、测试环境、测试仪表、测试方法及测定报告的要求。由于GB/T27698不可能、也没有必要囊括热交换器及传热元件性能测试的所有技术细节，因此，在满足准确性要求的前提下，不限制本文件中没有特别提及的技术内容。GB/T27698不限制性能测试时采用先进的测试技术和测试方法，但工程技术人员采用先进的技术方法时，宜对其科学性与准确性做出可靠的判断。1热交换器及传热元件性能测试方法第3部分：传热元件本文件描述了热交换器用传热元件的测试方法、测试条件、测量参数、测试程序、测试数据处理及测试报告要求。本文件适用于热交换器用换热管及管束、换热板束的性能测试。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T1236工业通风机用标准化风道性能试验GB/T27698.1热交换器及传热元件性能测试方法GB/T27698.2热交换器及传热元件性能测试方法NB/T47007空冷式热交换器第1部分：通用要求第2部分：热交换器3术语和定义27698.1、GB/T27698.2、NB/T47007界定的以及下列术语和定义适用于本文件。testsample进行传热性能与流动性能测试的传热元件。在试件全长范围内，有目的地选择作为性能测试的传热元件的一部分。测量段measuringsection测试系统中，为准确计量测试参数而设置的部分。风道中空气横掠试件流动的风筒直管段部分。有效通风截面effectiveventingarea工作段内空气流动的最小流通截面。4符号与单位表1列出的符号和单位适用于本文件。2符号说明单位A传热面积(以基管的外表面为基准)质量定压热容h比焓k总传热系数W/(m²·K)p压力质量流量体积流量m³/st温度℃空气质量流速(按有效通风截面计算)kg/(m²·s)V体积W重量压力降对数平均温差℃热平衡相对误差无因次量P密度T收集冷凝液的时间S重热流量W更m平均热流量W下角标，分别表示空气与蒸汽1下角标，表示冷凝液下角标，分别表示流体进口、出口5产品型号与试件参数换热管测试时应明确产品型号及以下参数：a)换热管型式；b)换热管材质；d)换热管长度；f)流道截面积；h)翅片材质(翅片管);3j)翅片管根径(翅片管)。5.2换热管束换热管束测试时应明确产品型号及以下参数：a)换热管参数；b)布管数量；c)布管形式。5.3换热板束换热板束测试时应明确产品型号及以下参数：a)板片波纹形式(波纹角度、波纹深度、波纹间距、混合角度);b)板片几何尺寸(长度、宽度、角孔直径、纵向与横向中心距);c)单板传热面积；d)板间距；e)流道截面积；f)板片厚度；g)板片材质；h)板片数。6汽-液与液-液性能测试换热管及管束、换热板束在进行汽-液冷凝性能测试、汽-液流动沸腾与蒸发性能测试、池沸腾传热性能测试与液-液无相变性能测试时，宜将传热元件制作成套管式、管壳式或板壳式热交换器测试样机，按GB/T27698.1与GB/T27698.2的规定进行测试与数据处理。7汽-气冷凝测试方法7.1测试系统测试装置由空气系统和蒸汽系统两部分组成，空气系统部分应有预处理段和测量段。预处理段应保证空气达到适宜测试的稳定状态。空气系统风速测量段应保证一定长度的直管段，以满足测量仪表使用要求。为保证流经试件的空气稳定流动，风筒工作段长度不应小于1.5m。风筒工作段内截面宽度不作统一规定，但有效通风截面处的空气质量流速应满足测试要求。测试系统见图1。4标引说明：1——减压阀；3——调节阀；4——试件；5——保温部件；7——风量调节阀；8——风速测量仪表；9——凝结水箱；10——过冷器；11——称量装置；a——温度测点；b——压力测点。图1换热管及管束、换热板束性能测试系统示意图7.2.1性能测试流量、温度、压力(差)各参数的测量仪表的准确度等级不应低于表2的规定。表2测量仪表准确度等级测量项目准确度等级(或最大允许误差)压力0.5级温度风量1.0级冷凝液量1.0级相对湿度57.2.2仪表测量范围上限应为所测参数的1.5倍～2.0倍。7.2.3测试仪表应在计量检定或校准有效期内使用。7.3测量方法7.3.1流量测量7.3.1.1冷凝液流量采用体积法或称重法测量。体积法与称重法的测量系统见图2。标引说明：1——试件；2——排气阀；3——液位计；4——冷凝水箱；5——疏水阀；6——过冷器；7——调节阀；8——称量装置；a——温度测点；b——压力测点。图2冷凝液流量测量系统示意图7.3.1.2空气流量可用风速仪测量，其安装与操作程序应按使用说明书进行；也可用孔板或毕托静压管等测量，其测量方法应符合GB/T1236的规定。7.3.2.1测温元件的工作端应位于管道或工作段截面的中心，其插入深度不应小于管道半径或工作段截面中心，在狭小的管道中测量时，可加装测量段，并使测温元件的工作端与流动方向相对。7.3.2.2测温元件应设置在测量段规定位置处(见图1),且管路和风筒应保温良好，测温点的上游(进口)、下游(出口)各600mm范围内也应保温。7.3.2.3空气进口、出口温度应只测干球温度。每一测试截面上的测温点宜不少于三点，取其平均值。67.3.3压力测量7.3.3.1蒸汽压力与空气压力用标准压力表或压力变送器测量，其安装与操作程序应按使用说明书进行。7.3.3.2环境大气压力用水银气压计测量，其安装与操作程序应按使用说明书进行。7.3.3.3风筒中空气压力测孔应与风道内表面垂直、平齐，并去除内部所有突出物，孔的边缘应倒圆，孔的直径不应小于1.5mm且不应大于5mm。7.3.3.4风筒中空气压力测孔应设置在距离试件约0.5m处截面上，矩形通道每个测压截面宜设置4个压力测孔，测孔分布在截面4条边的中心处。7.3.4湿度测量7.3.4.1实验室湿度测量宜选用干湿球湿度计、毛发湿度计、电容式湿度计或电阻式湿度计。7.3.4.2湿度计安装与操作程序应按使用说明书进行。8汽-气冷凝测试条件及测量参数8.1测试条件8.1.1蒸汽的管路系统均应保温。8.1.2试件全长范围内除测试段外，均应保温。进入试件的蒸汽过热度应保持在1℃~3℃范围内。8.1.3若采用称重法计量冷凝液，为了防止冷凝液二次蒸发，进入计量装置的冷凝液过冷度应至少为8.1.4试件安装应当平直并向蒸汽冷凝液出口方向有1°~3°的向下倾斜。8.1.5测试段应选择在试件中部，换热管试件长度不应小于500mm;换热管束试件长宽范围不应小于600mm×600mm,空气流动方向上管束不少于3排；换热板束试件长度不应小于600mm,单侧流道数不少于10。8.1.6工作段有效通风截面处，除了试件的测试部分，风筒内壁不应有任何引起气流扰动的部件。8.1.7实验室试验时环境温度不宜低于10℃。8.2测量参数测量参数见表3规定。表3测量参数项目名称说明大气压力当地大气压空气质量流速工作段有效通风截面处空气进口、出口温度进入工作段前、后温度空气进口、出口压力进入工作段前、后压力蒸汽压力绝对压力蒸汽进口、出口温度进口为蒸汽，出口为冷凝液冷凝液质量流量—湿度实验室湿度79汽-气冷凝测试程序9.1确定空气和蒸汽的定压比热容、密度、焓值等参数。9.2测试前应检查测试装置、测量仪表的可靠性。9.3测试时蒸汽侧的压力、流量等应保持稳定。9.4测试时，应根据传热元件结构特点与应用场合，选取不少于7个不同空气侧流速进行测试。部分传热元件的空气侧流速宜满足表4的要求。表4空气质量流速单位为千克每平方米秒试件流速范围标准工况流速最大变化间隔空冷器用换热管及管束空冷器用换热板束空气预热器用换热板束9.5测试过程中各测量参数的读数波动范围不应超过表5的要求。9.6空气侧与蒸汽侧的热平衡相对误差不大于5%时，进行测量。9.7每改变一种工况宜稳定15min后进行测试，在测试过程中至少读取(采集)3组数据，并以此3组数据的算术平均值作为测试计算值。表5测量参数的读数波动范围测量参数波动范围空气进口、出口温度空气质量流速蒸汽温度土0.5℃蒸汽压力冷凝液温度冷凝液质量流量空气压力10汽-气冷凝测试数据处理10.1数据计算空气侧热流量按公式(1)计算：φ=qm,Cp,a(ta.2-ta,i)蒸汽冷凝液按公式(2)计算：蒸汽侧热流量按公式(3)计算：φ,=qm.s(h,—h₁)8GB/T27698.3—2023平均热流量按公式(4)计算： 热平衡相对误差按公式(