[发明专利]一种强化传热管壳式热交换器节能量的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于热交换器传热技术领域，尤其涉及一种确定管壳式热交换器强化传热所获得的节能量的测量方法。 

背景技术

管壳式热交换器强化传热性能可以提高设备回收热能的数量实现节能，在同样热负荷条件下可减小换热面积，节约材料。强化传热性能的主要途径是采用螺纹管、波纹管、波节管等强化传热元件或改变壳程结构从而提高介质的湍流程度，但在强化传热的同时也增加了介质流动的阻力，引起了与之配套的循环泵的电力消耗增加，单方面强调提高传热系数将以巨大的电力消耗为代价。因此，管壳式热交换器强化传热性能的测量方法应综合考虑热能回收效益、泵功消耗相互制约的关系。 

已有报道的热交换器性能测量方法较多，大致可概括为两类，一是以热力学第一定律为基础，建立的评价参数包括K/ΔP、ΔP/NTU、Q/ΔP，其中，K、ΔP、NTU、Q分别表示被评热交换器的总传热系数、总压降，传热单元数，热负荷，上述测量参数中包含的总传热系数、热负荷均是反映总体性能热力学参数而压降则或为管程或为壳程，不能直接反映设备总体性能。工程实际中，多分别对比总传热系数、管程压降、壳程压降相对大小以判断强化传热性能效果，由于涉及到管程压降、壳程压降、总传热系数等三个参数不能进行直接比较，导致无法量化由强化传热措施而获得的节能量的多少，此外，以上参数值均随流速变化而发生较大变化，不能反映设备固有 属性。二是基于热力学第二定律，代表性的测量参数有(火用)、熵产单元数等，该类方法反映了设备的热力学完善程度，由于热交换器工程设计过程所涉及到的热动力学参数主要以温度、流量、压降、热负荷、传热系数为主，极少基于热力学第二定律参数进行热交换器设计，使得该类方法与热交换器设计过程无法融合不能有效指导产品设计，不能确定节约的热能、换热面积、泵功消耗引起的电能的多少。 

发明内容

为克服上述技术难点，本发明目的在于提供一种强化传热管壳式热交换器节能量的测量方法。 

为实现上述目标，本发明采取的技术方案在于，提供一种强化传热管壳式热交换器节能量的测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 

(一)测试被评热交换器的流动性能，回归得到描述设备流动性能的管程欧拉方程式和壳程欧拉方程式； 

(二)测试被评热交换器在以上流速条件下的传热性能，获得在该测试条件下的总传热系数； 

(三)引入基准热交换器，确定其结构、介质物性、流动与传热特性； 

(四)计算被评热交换器在上述管程测试流速时候欧拉数；计算基准热交换器在与被评热交换器管程流速相同时的管程欧拉数；计算基准热交换器与被评热交换器在管程泵功消耗相同约束条件下的管程折算雷诺数； 

(五)计算被评热交换器在上述壳程测试流速时候欧拉数；计算基准热交换器在与被评热交换器壳程流速相同时的壳程欧拉数；计算基准热交换器 与被评热交换器在壳程泵功消耗相同约束条件下的壳程折算雷诺数； 

(六)计算基准热交换器管程在折算雷诺数下的对流传热系数，计算基准热交换器管程在折算雷诺数下的对流传热系数； 

(七)计算基准热交换器总传热系数，并计算热交换器强化传热性能评价参数值。 

在上述第(一)步骤中，测试并回归实验数据得到的被评热交换器管程欧拉方程式和壳程欧拉方程式分别为： 

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