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DB31/T628 -2017《在用工業(yè)熱交換器能效測試及綜合評價方法》能效檢測項目詳解

DB31/T628 - 2017作為上海市地方標(biāo)準(zhǔn),明確規(guī)定了工業(yè)熱交換器的能效測試方法及綜合評價要求。該標(biāo)準(zhǔn)適用于管殼式、螺旋板式和板式換熱器,涵蓋無相變換熱器、冷凝器(熱側(cè)相變)及蒸發(fā)器(冷側(cè)相變)等多種類型。以下將針對“能效” 檢測項目的核心內(nèi)容展開詳細(xì)介紹。

1. 能效測試的定義與目的

定義

能效是指熱交換器在單位時間內(nèi)傳遞熱量的能力與其能耗(例如泵功、風(fēng)機功耗等)的比值,這一指標(biāo)直觀地反映了設(shè)備的能源利用效率。

測試目的

通過量化分析熱交換器的傳熱性能與流動阻力,評估其在實際工況下的節(jié)能水平。這些數(shù)據(jù)不僅為設(shè)備優(yōu)化提供了關(guān)鍵依據(jù),還為能效等級劃分以及監(jiān)管工作奠定了基礎(chǔ)。

2. 關(guān)鍵檢測項目及方法

(1)總傳熱系數(shù)(K 值)

定義

總傳熱系數(shù)表示在單位時間、單位面積、單位溫差下的傳熱量,單位為 W/(m2?℃),它是衡量熱交換器傳熱效率的核心參數(shù)。

測試方法

采用熱平衡法,通過jingque測量冷熱流體的流量、進(jìn)出口溫度,進(jìn)而計算出換熱量。同時,結(jié)合傳熱面積和對數(shù)平均溫差(LMTD)來推導(dǎo)K 值。計算公式為:

\(K = \frac{Q}{A \cdot \Delta T_m}\)

其中,Q 代表換熱量,A 為傳熱面積,\(\Delta T_m\)為對數(shù)平均溫差。

儀表要求方面,溫度傳感器精度需達(dá)到 ±0.1℃,流量計誤差應(yīng)≤1.5%。

標(biāo)準(zhǔn)要求

測試必須在穩(wěn)態(tài)工況下進(jìn)行,熱平衡偏差需控制在≤5%(即冷熱流體換熱量相對誤差≤5%),并且數(shù)據(jù)需重復(fù)測量 3次后取平均值。

(2)流動阻力(壓降 ΔP)

定義

流動阻力指流體通過換熱器時產(chǎn)生的壓力損失,這一數(shù)值直接影響泵功的能耗。通常來說,壓降越小,系統(tǒng)運行的能效就越高。

測試方法

利用差壓變送器或精密壓力表測量換熱器進(jìn)出口的壓差,在此過程中,需排除管道局部阻力的干擾。同時,同步記錄流體流速、溫度及物性參數(shù)(如密度、黏度),以便評估雷諾數(shù)對阻力的影響。

標(biāo)準(zhǔn)要求

將壓降實測值與設(shè)計值進(jìn)行對比,偏差應(yīng)≤10%,并且需要繪制流速 - 壓降曲線,為后續(xù)優(yōu)化流道設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持。

(3)熱效率(η)

定義

熱效率為實際換熱量與理論大換熱量的比值,該指標(biāo)反映了設(shè)備的熱損失情況。

測試要點

測試過程中需充分考慮環(huán)境散熱、結(jié)垢及泄漏等因素對結(jié)果的影響。對于冷凝器 / 蒸發(fā)器,還需額外分析相變過程中的潛熱利用率。

(4)綜合能效指標(biāo)(EEI)

定義

綜合能效指標(biāo)數(shù)值越高,表明在單位壓降下的傳熱效率越優(yōu)異。

評價分級
  • 1 級(高效):EEI≥標(biāo)稱值的 110%;

  • 2 級(中等):標(biāo)稱值的 90%≤EEI<110%;

  • 3 級(限定值):EEI<90%,處于此等級的設(shè)備需限期整改或淘汰。

  • 3. 測試流程與條件

    1. 工況準(zhǔn)備

    確保設(shè)備運行參數(shù)(流量、壓力、溫度)達(dá)到額定值,并穩(wěn)定運行至少 30 分鐘。同時,校準(zhǔn)所有測量儀表,記錄環(huán)境溫濕度。

    2. 數(shù)據(jù)采集與處理

    以≥1Hz 的采樣頻率連續(xù)采集冷熱流體的溫度、壓力、流量數(shù)據(jù),采集時長≥5分鐘。在計算過程中,需對流體物性參數(shù)隨溫度的變化(如水的比熱容、黏度)進(jìn)行修正。

    3. 熱平衡驗證

    計算冷熱側(cè)換熱量偏差,若偏差超過 5%,需排查是否存在泄漏或儀表誤差。

    4. 實際應(yīng)用與案例分析

    優(yōu)化設(shè)計

    通過測試發(fā)現(xiàn)某管殼式換熱器 K 值偏低,經(jīng)檢查是殼程流體分布不均所致。加裝折流板后,該換熱器能效提升了 18%。

    能效監(jiān)管

    上海市特檢院依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)對化工企業(yè)的換熱器開展抽檢工作。在 2024 年,共淘汰能效不達(dá)標(biāo)設(shè)備 200 余臺,每年可節(jié)電約 1.2億 kWh。

    故障診斷

    某電廠冷凝器出現(xiàn)壓降異常增高的情況,經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)是冷卻水側(cè)結(jié)垢嚴(yán)重。清洗后,冷凝器恢復(fù)了設(shè)計能效。

    5. 與其他標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)聯(lián)

    TSGR0010 - 2019

    市場監(jiān)管總局發(fā)布的《熱交換器能效測試與評價規(guī)則》與 DB31/T628 - 2017互補,該規(guī)則側(cè)重特種設(shè)備安全監(jiān)管,要求將能效測試作為新產(chǎn)品準(zhǔn)入的前置條件。

    GB/T27698 - 2023

    此標(biāo)準(zhǔn)提供了傳熱元件性能測試方法,對 DB31/T628 - 2017 的局部內(nèi)容起到細(xì)化支持作用。

    總結(jié)

    DB31/T628 - 2017通過系統(tǒng)化的能效測試與評價體系,為工業(yè)熱交換器的節(jié)能改造和運行管理提供了科學(xué)依據(jù)。其核心在于結(jié)合傳熱與流動特性,對能效指標(biāo)進(jìn)行量化,并通過分級管理推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。在實際應(yīng)用中,要特別注重測試精度與工況模擬,同時結(jié)合國家層面的能效法規(guī)(如TSGR0010 - 2019),構(gòu)建起覆蓋設(shè)計、制造、運行全生命周期的能效管理體系。


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